隧道开挖施工工艺作业指导书

1、 隧道开挖施工工艺作业指导书隧道开挖方法应根据隧道的地质条件，隧道的断面尺寸，机械设备配置，以及周边条件等因 素综合选择，常用的的开挖方法有全断面、台阶法（两台阶、三台阶）、中隔壁法（CD 法），交 叉中隔壁法（CRD 法），双侧壁导坑法。2.3.1 全断面开挖施工 全断面开挖:隧道开挖时整个断面一次爆破成型的施工方法，适用于铁路客运专线隧道的级围岩地段，级围岩单、双线铁路隧道采取了有效的预加固措施后，可采用全断面开挖。开挖循环进尺应根据隧道断面、围岩地质条件、机械设备能力、爆破振动限制、循环作业时间等 情况合理确定。一、 作业内容 施工测量、钻爆设计、凿岩台车或开挖台架就位、钻孔、装药起爆、

2、通风、出渣。 二、 工艺流程图全断面开挖施工工艺流程框图及施工方法示意图见图 2.3.1-1。 三、 工序步骤及标准(一)施工准备1. 编制施工工艺设计、工序质量控制设计和作业指导书；2. 按计划准备充足开挖、支护所使用的各项材料，使其满足施工要求。施工设备及各种机 料具已准备就绪；3. 施工人员经过培训，均能满足现场施工要求；(二) 超前地质预报1.在施工过程中通过超前预报对地表及围岩变化情况进行监测，随时掌握动态情况，提前研 究技术措施和施工方案。2.隧道施工地质超前预报手段可采用常规地质分析法、超前水平钻孔法、反射波法等。地质 分析法可对开挖作业面的地质情况进行准确判定，超前水平钻孔可预

3、测前方 30m 的地质情况，地 震波反射法可预测前方 100150m 的地质情况。3.地质超前预报应做到准确及时，动态预报可能发生地质灾害的位置、性质，为验证和修改（变更）设计及调整施工方案提供依据。当地质条件和设计不符合时，应及时会同各方进行设计 变更，以便修改支护参数或开挖方式，确保施工的安全。(三)施工测量 测量技术人员利用洞内中线控制桩点，画出工作面开挖轮廓线，并标记出钻孔位置。 (四)凿岩台车（多功能台架）就位 根据工作面的开挖轮廓线把凿岩台车（多功能台架）开到指定位置，固定台车，并调整台车的高度，便于工作。施工准备 超前地质预报 确定开挖方法 测量放线 钻爆设计凿岩台车或开挖台架就

4、位 钻眼装药爆破 通风排烟 找顶清帮洒水降尘、出碴运输 初期支护施工下一循环开挖火工品运输- 16 -图 2.3.1-1全断面开挖施工工艺流程框图及施工方法示意图(五)爆破设计1.循环进尺的确定主要根据地质条件、进度安排等来考虑。根据实际情况一般选择 35m，在软弱岩层，经对 地层处理后，一般宜选用 0.81.5m，并根据设计拱架间距选用。2.钻眼直径选择一般可选用可采用 3548mm，掏槽区中间眼可选 45mm108mm。3.炮眼布置（1）炮眼数量的确定 根据经验曲线查取不同的炮眼直径，炮眼数量与隧道断面积之间关系，如图 2.2.5-1 所 示。可根据炮眼直径及开挖断面积，直接从图中查得炮眼

5、数量（本图不包括光面爆破的周边炮眼）。- 17 -图 2.3.1-2炮眼数量与隧道断面积的关系 按经验公式计算K S LQ Nq r L式中：N 全断面炮眼个数（不包括光面爆破的周边眼），个；K 单位岩石体积耗药量，可参照表 2.3.1-1 选取，kg/m；S 开挖断面积，m； 各类炮眼装药系数，查表 2.3.1-2，取平均值；R 炸药的线装药密度（根据实际实用的炸药确定），m；L 炮眼深度，m；Qq 周边光爆药量，kg。表 2.3.1-1几座中硬岩、硬岩隧道实际 K 值隧道名称地质条件开挖方法开挖面积（m）炮眼深度（m）炮眼直径（mm）炮眼数量（个）炸药类型K 值（kg/m）蜜蜂箐 2号隧道

6、厚层泥质砂岩f45全断 面光 面爆 破462.5ZC-419 台车91硝铵 炸药1.361.46普济隧道泥砂岩R压31.8MPa501.81261.8雷公尖隧道中厚层隐品质灰岩级100.75.0200抗水， 硝铵1.71.8军都山隧道V 级围岩，等时差爆破905.01851.711.99花果山 隧道花岗岩级，已有 3.8m4m 导 坑75.723.21421.66花果山隧道花岗岩级93.55.01981.43表 2.3.1-1几座中硬岩、硬岩隧道实际 K 值（序）隧道名称地质条件开挖方法开挖面积（m）炮眼深度（m）炮眼直径（mm）炮眼数量（个）炸药类型K 值（kg/m）白家湾隧道级81854.

7、01802001.80河南寺隧道级81855.01802001.68表 2.3.1-2深眼爆破各类炮眼装药系数 炮眼名称掏槽眼扩槽眼掘进眼内圈炮眼二台炮眼底板炮眼备注全断面装药系数93%85%80%62%82%85%全断面一次成型（2）炮眼布置原则掏槽区应布置在断面的中下方，并偏离中心线 1.51.8m，设置在中线的左侧和右侧，距 底板线 1.51.8。周边眼的位置一般是沿着设计轮廓线均匀布置，为了保证开挖面平整，辅助眼及周边眼应 使其眼底落在同垂直面上。扩槽眼、内圈眼、二台眼、底板眼，均应比掏槽眼、周边眼稀一些，而比掘进眼适当地加 密。（3）炮眼布置图式 炮眼布置图式很多，有代表性的、典型的

8、图式，参考如下。 楔形掏槽，环状布置，见图 2.3.1-3。 楔形掏槽，线形布置，见图 2.3.1-4。 直眼掏槽，环状布置，见图 2.3.1-5。 直眼掏槽，层状布置，见图 2.3.1-6。- 18 -图 2.3.1-3楔形掏槽环形布置图 2.3.1-4楔形掏槽线形布置图 2.3.1-5直眼掏槽环状布置图 2.3.1-6直眼掏槽层状布置4.总装药量的计算与炸药的分配（1）单位岩体用药量 K 值的确定 查表 2.2.5-1几座中硬岩、硬岩隧 道实际 K 值类比选取。 查图 2.2.5-7单位耗药量与隧道断 面积的关系。 由公式计算：根据前苏联的资料介 绍，开挖断面由 20m到 100m隧道，单

9、位岩 石体积用药量可按下式计算：K（0.3f 2S） C b e 式中：K 单位岩石体积耗药量，kg/m；f 岩石坚硬系数；S 开挖断面积，m；图 2.3.1-7 单位耗药量与隧道断面积的关系- 19 -C 药卷影响系数，见表 2.3.1-3；b 炮眼深度影响系数，见表 2.3.1-4；e 炸药能量系数，见表 2.3.1-5； 装药密度的影响系数，见表 2.3.1-6； 岩体结构、裂缝和层理的影响系数，见表 2.3.1-7。 表 2.3.1-3药卷直径影响系数 C 值药卷直径（mm）323640424548C 值1.11.00.950.920.900.87表 2.3.1-4炮眼深度影响系数 b

10、 值岩石坚硬系数 f炮眼深度（m）1.52.02.53.03.5 以上10161.001.051.101.151.208101.051.001.051.101.15481.051.051.001.051.1041.051.051.051.001.05表 2.3.1-5炸药能量系数 e 值炸药类型硝化甘油 1 号岩石炸药62%硝化甘油炸药硝钱 2 号岩石炸药e 值1.001.101.25表 2.3.1-6装药密度影响系数 值炸药方式风力装填粉状炸药可挤压的可塑性药卷通常人工装药卷 值1.001.051.10表 2.3.1-7岩体结构、裂隙、层理的影响系数 值岩体地质状况 值整体火成岩1.15整体

11、岩石，带有脉状矿物，接触面上已被削弱1.10整体石质岩层，有风化痕迹1.05无裂缝的岩石，层理垂直于隧道纵轴线1.00肉眼看不到裂缝，层理与隧道纵轴线平行或倾斜 70的岩层0.95裂纹微小的岩层（每平方米不超过 2 条裂纹）0.90有裂缝的岩体（每平方米 25 条裂纹）0.850.90有显著裂缝的岩层（每平方米 5 条裂纹）0.750.85注：对于两个自由面（即有下导坑）的工作面，系数 值应乘以 0.7。（2）总装药量的计算可参照公式 QKLS 计算。其中 K 为单位岩石体积耗药量，可参照表 2.2.5-1 选取，kg/m；L 为炮眼深度，m；S 为开挖断面面积，m。（3）炸药量的分配 不同部

12、位的炮眼所起作用的不同，其装药量也不相同。周边眼的装药集中度约为 300400g/m。掏槽眼的装药长度约为炮眼深度的 90%95%。其他 炮眼的装药量参照公式 qKaWL 计算，但其炮眼所在部位系数，应按表 2.3.1-8 选取。表 2.3.1-8中硬岩、硬岩隧道炮眼部位系数炮眼布置掏槽眼扩槽眼掘进槽下掘进槽侧掘进槽上内圈眼二台眼底板眼周边眼 值1.02.01.21.00.950.90.851.051.100.6最后再从施工出发，可对装药作适当调整，以单眼装药量为半卷、整卷计量为宜。5. 装药结构周边眼一般采用三种形式：比较破碎软弱的岩层，采用双导爆索，如图 2.3.1-8（a）；中等 岩层，

13、采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔绑扎装药结构，底部药量适当加强，如图 2.3.1-8（b）； 较为完整岩层，可采用专用小直径光爆炸药的连续装药结构，见图 2.3.1-8（c）、（d）。上述装 药结构均要求堵塞炮泥。炮泥雷管 导爆索及竹板- 20 -（a） 导爆索装药结构示意图脚线或传爆管小药卷均匀间隔炮泥雷管 竹板 药卷 导爆管（b）间隔装药结构示意图炮泥雷管小直径药卷扩张套管脚线或传爆管（c） 小直径药卷连续装药结构示意图炮泥雷管 专用光爆炸药脚线或传爆管（d）专用光爆药卷装药结构示意图图 2.3.1-8 隧道周边眼装药结构 其他炮眼装药均采用连续装药结构，见图 2.3.1-9，而炮眼装药后

14、的堵塞一般要求将炮泥堵在与装药相接的部位。实践证明这种堵塞方法比堵在眼口的爆破效果好。脚线或导爆管炮泥药卷雷管图 2.3.1-9软岩隧道其余炮眼装药结构装瞬发雷管的炮眼应采用正向起爆，其他炮眼则应采用反向起爆。即掏槽眼的首段采用正向 装药起爆。对于钻眼直径为 48mm 的深眼爆破，采用 42mm 的一号抗水硝钱炸药大直径药卷，可以克服 深眼爆破中存在“管道效应”，从而避免炸药在深眼中的熄爆现象，这时的不藕合系数为 1.14。6合理段落间隔时间的选择 测试得到的实际质点振动速度曲线波形图表明，每段间隔时差大于 50ms 时，波形基本上无叠加现象。 每段起爆间隔时间又不宜太长，否则能量不能互相利用

15、，后段爆破不能补充前段爆破的破碎作用和抛掷作用。大瑶山隧道的经验是：掏槽爆破段间隔时间为 5075ms，后续炮眼的爆破段落 间隔时间受爆破器材条件限制，只能逐段进行安排，段间隔时间大的达到 200300ms。(六)钻孔、装药。根据爆破设计要求和工作面的钻孔位置，用凿岩台车（或人工利用风钻）进行钻孔，在钻进 过程中要根据钻进速度、围岩软弱程度等，及时调整供风量和供水量。钻孔位置和角度要准确。 炸药要采用低密度低爆速、低猛度的炸药，严格控制周边眼装药量，间隔装药。- 21 -药量宜沿钻孔全长适当分布。雷管采用毫秒雷管或等差雷管，一般周边眼采用导暴索起爆， 以减小起爆时差。- 22 -(七)施工通风

16、。 爆破后，进行施工通风。接通工作面照明灯具。 八、清理危石 九、初次喷射砼。见“喷射混凝土支护作业工艺”。 十、出渣运输。使用大功率装载机装渣，大型自卸汽车运输。首先要保证工作面的照明，便于司机操作，同 时也保证出渣机械处于良好的状态，装运能力大于开挖能力并有备用，运输道路平整通畅，在关 键地段设车辆调度协调进出车辆，安全警示和标识要齐全。十一、 监控量测可参考监控量测作业工艺。 十二、全断面开挖法施工控制要点如下：全断面法开挖空间大，工序少，应采用大型配套机械化作业，各道工序尽可能平行交叉作业， 缩短循环时间。全断面法开挖量大，爆破引起的震动较大，应按钻爆设计要求严格控制炮眼间距、深度和角 度，钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后 方可装药。当采用手持凿岩机凿孔时，周边眼及掏槽眼应定人定岗，同时应严格控制周边眼钻孔外插角。 每一循环爆破后，应认真查看爆破效果，并根据超欠挖及炮眼痕留率不断优化钻爆参数确定合理的循环进尺，一般宜为 3.5m，确保两个循环的接茬位置平滑、圆顺。 爆破后及时进行通风，通风时间不宜少于 3040min，作业环境应达标。 每循环爆破后及时找顶，初期支护施作前应按要求进行地质素描。 有条件时可在隧道中下