隧道开挖作业指导书（完稿）

中铁十四局集团有限公司太兴铁路TXXS-2标项目经理部 开挖作业指导书隧道开挖作业指导书1目的明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道开挖施工，尽可能地减少超挖，保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量。2 编制依据2.1铁路隧道工程施工技术指南 （TZ204-2008）2.2铁路隧道工程施工质量验收标准 (TB10417-2003、J287-2004)2.3新建太兴铁路施工图设计文件3适用范围适用于新建太兴铁路TXXS-2标隧道正洞的开挖施工。4 作业准备4.1内业技术准备作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员学习实施性施工组织设计，阅读、审核设计文件，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工的人员进行岗前技术培训，考核合格后持证上岗。4.2外业技术准备施工作业层所需的各种外部数据的收集。修建生活用房，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公的需要。5技术要求要求本标段隧道按新奥法原理组织施工，并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法，应根据监控量测结果，适时施作二次衬砌。对于围岩较差的隧道地段施工严格按照“严控水、强支护、短进尺、勤量测”的原则组织施工，应特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响，要加强调查和处理。石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段（台阶）防护一段（台阶）。洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做护拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，随后进入暗洞施工，待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。暗洞开挖根据围岩情况确定其开挖方法，正洞级地段一般采用三台阶七步开挖法，正洞级采用弧形导坑预留核心土法或三台阶法施工，每循环进尺控制在1m以内，级围岩采用台阶法施工，每循环进尺控制在2.5m以内。土质隧道以人工用风镐开挖为主，机械开挖为辅。石质隧道采用钻爆法开挖，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。施工通风采用管道压入式通风，随着隧道开挖进尺深度和通风效果考虑采用混合式通风。在施工过程中应不断总结经验，优化工艺。加强超前地质预测、预报，加强围岩监控量测管理。根据量测结果，及时调整预留变形量及支护参数，适时施作二次衬砌，确保隧道安全。开挖方法的改变，要严格按程序申请设计变更。6施工程序与工艺流程隧道开挖按照新奥法原理施工，根据不同的围岩选择不同的开挖方法，对于软弱围岩及断层破碎带地段，严格按照“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的原则，施工则由人工配合机械开挖或弱爆破进行开挖，稳扎稳打。钻爆设备均采用气腿式凿岩机配合自制的半自动施工台架开挖,实现快速施工。各级围岩开挖方法见表6-1。表6-1隧道开挖方案表围岩级别开挖方法机械配合正洞级台阶法开挖钻孔平台配YT28风动凿岩机钻孔，光面爆破正洞级三台阶法开挖液压钻孔平台配YT28风动凿岩机进行上下断面钻孔，微震爆破法开挖正洞级弧形导坑预留核心土、三台阶七步法开挖风镐配合机械开挖，微震爆破或非爆破法开挖6.1 台阶法将设计断面分两次或三次开挖，其中上台阶超前一定距离后，上下台阶同时并进。施工工艺流程见图6.1-1，台阶法开挖见图6.1-2。上、下台阶测量放线差良好初期支护监控量测下一循环施工施工准备上台阶钻眼装药爆破通 风断面检查、爆破效果分析按规定处理并反馈意见规定处理并反馈信息规定处理并反馈信息超前地质预报初喷后出渣装渣运输爆破设计下台阶钻眼图6.1-1台阶法施工工艺流程图图6.1-2台阶法开挖示意图6.2 弧形导坑预留核心土法级围岩浅埋地段及部分级围岩段采用弧形导坑预留核心土开挖。弧形导坑预留核心土开挖见图6.2-1。 施工步骤：上部弧形导坑开挖；上部核心土开挖；左侧导坑开挖；右侧导坑开挖；下部核心土开挖；仰拱开挖。施工要点： 施工中坚持“软爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的基本原则。 开挖方式应以人工配合机械开挖，必要时辅以弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。 导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。 导坑开挖每部开挖进尺宜为0.51.0m。 开挖后及时喷锚支护，安装钢架支撑或格栅支撑，每榀钢架之间应采用钢筋连接，并应加索腿锚管，全断面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过30m。 预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定要求。上部核心土的长度宜为2.0-3.0m，面积不小于上半断面的50%，核心土刷坡坡率意为1：0.51：0.75。 上部弧形，左右侧墙部，中心核心土开挖各错开3.05.0m。6.3 三台阶七步法级围岩及部分级围岩由于围岩较差，为确保施工安全，采用三台阶七步法施工。三台阶七步法施工工艺见图6.3-1，开挖方法见图6.3-2。测量放样上部弧形导坑开挖初期支护左右错开开挖中台阶分段开挖隧底初期支护断面检查超前支护初期支护左右错开开挖下台阶施作仰拱填充初期支护施作仰拱开挖上、中、下台阶核心土围岩稳定性评判修正支护参数图6.3-1三台阶七步法施工工艺流程图图6.3-2三台七步法开挖示意图施工步骤：上部弧形导坑开挖；左侧导坑开挖；右侧导坑开挖；左侧导坑开挖；右侧导坑开挖；预留核心土开挖；仰拱开挖。施工方法： 上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为35m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/31/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m,开挖后立即初喷35cm混凝土上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后及时进行架设钢拱架、锚杆、网系统支护，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为33.5m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm混凝土，及时进行施工接长钢架、锚杆、网、喷射混凝土系统支护在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为33.5m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm混凝土，及时进行施工接长钢架、锚杆、网、喷射混凝土系统支护在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 上、下、中台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。 隧底开挖：每循环开挖长度宜为23m，开挖后及时施做仰拱初期支护，完成两个隧底开挖，支护循环后，及时施做仰拱和仰拱填充，仰拱分段长度宜为46m。7.施工要求7.1施工准备7.1.1洞外准备检查、检修各机械设备及机具，使各种机具设备处于良好的工作状态，确保开挖掘进的正常进行。7.1.2洞内准备：对需进行开挖的掌子面测量放样，定出隧道开挖内轮廓线，根据围岩级别布置周边眼及掏槽眼，确定合理有效的炮眼间距。施工人员提前进入掌子面，做好施工前的准备工作。7.2施工方法的选择及施工要点7.2.1施工方法的选择本标段隧道开挖方法主要有：台阶法、弧形导坑预留核心土法、三台阶七步开挖法。开挖时应根据工程地质和水文地质条件、开挖断面大小、隧道埋深、工法转换的难易程度、机械设备配置及环境制约等因素综合确定具体的开挖方法。对地质条件变化较大的隧道，选用的施工工法应有较大的适应性，当需要变更工法时，以工序倒换简单和较少影响施工进度为原则，一般不宜选用多种施工工法。开挖时应严格按各开挖方法程序进行施工。7.2.2施工要点爆破施工是开挖掘进的重中之重，本处重点对光面爆破进行说明。7.2.2.1爆破施工石质隧道的爆破作业，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。钻爆设计的内容包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等。钻爆设计应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。爆破参数应通过试验确定。当无试验条件时，可参照表1、表2选用。表1 光面爆破参数岩石类别周边眼间距E（cm）周边眼抵抗线W（cm）相对距离E/W装药集中度q（kg/m）极硬岩506055750.80.850.250.30硬岩405550600.80.850.150.25软质岩304545600.750.80.070.12注：1.表中所列参数适用于炮眼深度1.03.5m,炮眼直径4050mm,药卷直径2035mm。2 当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时，周边眼间距E应取较小值。3 周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩取较小E值时，W值应适当增大。E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。4表列装药集中度q以装药长度的平均线装药密度计，一般为0.04-0.4kg/m，过大易破坏光爆壁面，施工中应根据炸药类型和爆破试验确定。表2 预裂爆破参数岩石类别周边眼间距E（cm）至内排崩落眼间距（cm）装药集中度q（kg/m）极硬岩4050400.30.4硬岩4050400.20.25软质岩3540350.070.12注： 1 表中所列参数适用于炮眼深度1.04.0m,炮眼直径4050mm,药卷直径2025mm。2 当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时，周边眼间距E应取较小值。3 周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时，W值应适当增大。4 E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。5 表列装药集中度q为2号岩石硝铵炸药，选用其它类型炸药时，应修正。周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求，硬岩开眼位置在轮廓线上，软岩可向内偏510cm。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破，级围岩段的中心水沟应与隧底光爆层同时爆破成形。辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆破出的石块粒径适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼加深1020cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。8劳力组织管理人员1人，技术人员1人，安全员1人，根据本标段隧道大断面的特点，每工班开挖作业人员不宜少于20人。作业人员要保持相对稳定，可根据现场情况及时调整。9材料要求各机具设备所需各种燃料、辅助油料应满足相应标准，确保机具设备的正常运转。10设备机具配置设备机具应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.21.5倍。隧道单口施工，根据开挖方法配置1台大型挖掘机，或配备2台装载机进行装碴施工，大型自卸汽车不宜少于4辆（根据运距的不断增加，运输车辆不断的增加，每增加1公里运距增加1辆自卸车）， 20m3/min空压机一般不应少于3台。正洞每个掌子面每个工班至少17把风枪。11质量控制及检验11.1质量控制要求11.1.1 验收参照规范铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10417-2003、J287-2004）11.1.2 隧道开挖施工要求11.1.2.1 弧形导坑预留核心土法开挖应符合下列要求 开挖方式应以人工配合机械开挖，必要时辅以弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。 导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。 工序变化处之钢架打设锁脚钢管，以确保钢架基础稳定。 钢架之间纵向连接钢筋及时施做并连接牢固。 仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系。 开挖过程中初期结构及核心土的稳定性，必要时利用核心土体加设全断面环形临时支撑。 施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全。 完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。11.1.2.2 三台阶七步开挖应符合下列要求 开挖方式应以人工配合机械开挖，必要时辅以弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。 导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。 工序变化处之钢架打设锁脚钢管，以确保钢架基础稳定。 钢架之间纵向连接钢筋及时施做并连接牢固。 仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系。 开挖过程中初期结构及核心土的稳定性，必要时利用核心土体加设全断面环形临时支撑。 施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全。 完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。11.1.2.3 台阶法开挖应符合下列要求 根据围岩条件，合理确定台阶长度，当围岩自稳能力较好，台阶长度控制在1015m以内，围岩稳定性较差时，台阶长度控制在310m。以确保开挖、支护质量及施工安全。 台阶高度应根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，其中上台阶高度确定为2.2m。 上台阶施工钢架时，应采用扩大拱脚或施做锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形。 下台阶应在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖。当岩体不稳定时，应采取缩短进尺，必要时上下台阶可分左、右两部错开开挖，并及时施做初期支护和仰拱。 施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。 当围岩不稳定时，进尺宜为11.5m，落脚后立即施作初期支护。11.2 质量检验11.2.1 主控项目11.2.1.1 隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：采用激光断面仪、全站仪、水准仪测量。11.2.1.2 隧道开挖不应欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌，整体式衬砌应小于10cm，其他衬砌不应大于5cm。拱脚和墙脚以上内断面严禁欠挖。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：采用激光断面仪、全站仪测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。 11.2.1.3 对围岩及时进行描述和判定洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察，填写地质素描图及围岩判定卡，描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：对掌子面进行工程地质观察和描述。 11.2.1.4 光面爆破光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。检验数量：每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼。检查方法：测量。11.2.1.5 隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：用仪器测量。11.2.1.6 边墙基础及隧底地质情况应满足设计要求，基底内无积水浮碴。11.2.1.7 隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时，应符合设计要求。检验数量：每处检查一次。检验方法：进行地质描述。11.2.2 一般项目11.2.2.1光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。11.2.2.2隧道开挖断面允许超挖值和检验方法应符合表11.2.2-1的规定。表11.2.2-1围岩级别开挖部位-、检验数量检验方法拱部平均线性超挖10平均线性超挖15平均线性超挖10每一开挖循环检查一个断面激光断面仪、全站仪测量周边轮廓线，绘断面图与设计断面核对最大超挖值20最大超挖值25最大超挖值15边墙平均10平均10平均10注：1平均线性超挖值=超挖横断面积/爆破设计开挖断面周长（不包括隧底）；2最大超挖值：指最大超挖处至设计开挖轮廓切线距离；3炮眼深度大于3m时，允许超挖值可根据实际情况另行规定。11.2.2.3 水沟应与边墙基础同时开挖，且一次成型。边墙基础高程应符合设计要求。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：观察、仪器测量。12安全、质量、环保控制措施12.1 加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。12.2 岩石隧道坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。12.3 严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工，否则应按照变更程序申请改变施工方案。12.4 在隧道开挖前，对隧道地表中线附近范围进行勘察，对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计，并按里程桩号逐一登记、拍照，尤其是隧道下穿高速公路等大型构筑物地段，施工中应加强监控量测工作，严格按设计方案施工，确保隧道安全、顺利通过。12.5 每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。12.6 边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。隧底开挖前应进行施工工艺设计。12.7 开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。12.8 隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。12.9 制定安全施工应急预案，做好应急物资储备。12.10 洞口工程施工，宜避开雨水季节。12.11 洞口施工前，应先检查边、仰坡以上山坡稳定情况，清除悬石，处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。12.12 隧道明洞段施工时，边仰坡应分层分段开挖，并按设计及时做好防护。临时边仰坡应进行适当放坡。12.13 明洞段因地基加固等施工的振动可能造成边坡失稳时，应预先在边坡上设置观测桩进行监测，并派专人检查边坡的稳定情况。发现边坡有开裂、变形现象时，应立即对边坡体进行加固处理，确保安全后方可继续进行施工。12.14 爆破作业时，所有人员应撤离至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于200m，当采用全断面开挖时，应根据爆破方法与装药量计算确定安全距离。当相对开挖工作面相距40m时，两端施工