隧道开挖施工作业指导书

隧道开挖施工作业指导书1.1.施工方法本段工程各隧道洞身段开挖，II、Ⅲ级围岩采用全断面法，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法或CRD法，Ⅴ级围岩加强带临时仰拱的台阶法施工。1.2.开挖工艺隧道断面开挖施工工艺见图3-1。超前地质预报超前地质预报判定围岩级别钻爆设计钻爆作业超前预支护通风、排危开挖断面检测是否需要超前预支护初期支护是否进入下一循环出碴运输图3-1隧道断面开挖施工工艺流程图1.1.开挖方法1.1.1.全断面开挖法全断面法开挖施工程序见图3-2。图3-2全断面法开挖顺序图1.1.2.台阶开挖法台阶法开挖施工程序见图3-3。（一）Ⅳ级围岩开挖施工步骤图（二）Ⅴ级围岩开挖施工步骤图图3-3台阶法开挖顺序图1.1.1.三台阶七步开挖作业法开挖法施工程序及步骤见图3-4。1、上部环形土开挖，进行初期支护；2、左侧导坑开挖，进行初期支护；3、右侧导坑开挖，进行初期支护；4、左侧导坑开挖，进行初期支护；5、右侧导坑开挖，进行初期支护；6、预留核心土开挖；7、仰拱开挖；Ⅷ、仰拱部支护；Ⅸ、仰拱回填浇筑；Ⅹ、拱墙防水板及二次衬砌。图3-4三台阶七步开挖法施工程序及步骤图1.1.4.大拱脚台阶开挖法大拱脚台阶开挖法施工程序及步骤见图3-5。1、上部左侧开挖，回填大拱脚、进行初期支护；2、上部右侧开挖，回填大拱脚、进行初期支护；3、下部左侧开挖，进行初期支护；4、下部右侧开挖，进行初期支护；5、仰拱开挖；Ⅵ、仰拱部支护衬砌；Ⅶ、仰拱回填浇筑；Ⅷ、拱墙防水板及二次衬砌。图3-5大拱脚台阶开挖法施工程序及步骤图1.1.5.CRD开挖法（1）CRD法开挖工法施工程序CRD法开挖工法施工程序详见图3-6。图3-6CRD法施工程序示意图（2）CRD法开挖施工工艺CRD法开挖施工工艺见图3-7。监控量测监控量测施工准备施作超前支护、注浆开挖1、2部，进尺同钢架间距喷射8cm砼封闭掌子面施作洞身锚杆架立拱部、中壁、临时仰拱钢架开挖5部施工仰拱混凝土5～6米拆除中隔壁5～6米施作防水层浇注二次衬砌施作锚喷支护,闭合成环监控量测开挖3、4部，进尺同钢架间距喷射8cm砼封闭掌子面施作洞身锚杆架立拱部、中壁、临时仰拱钢架开挖6部施作锚喷支护,闭合成环仰拱填充5～6米图3-7CRD法施工工艺框图（3）CRD法开挖施工方法步骤一：利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前小导管、超前锚杆支护及导坑侧壁超前锚杆支护。弱爆破或人工风镐开挖1部，每循环进尺一次，进尺为钢架间距。喷8cm厚混凝土封闭掌子面。施作1部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架和导坑临时钢架，并设锁脚锚杆。钻设洞身径向锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。步骤二：弱爆破或人工风镐开挖2部。每循环进尺一次，进尺为钢架间距。喷8cm厚混凝土封闭掌子面，施作2部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，接长钢架和导坑周边临时钢架，并设锁脚锚杆。钻设洞身径向锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。步骤三：在滞后于1部一段距离后，开挖3部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同步骤二。步骤四：在滞后于3部一段距离后，开挖4部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同步骤二。步骤五：弱爆破或人工风镐开挖5部，并施作导坑周边的初期支护和临时支护。隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。接长周边钢架和施作仰拱钢架，施工洞身锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。步骤六：弱爆破或人工风镐开挖6部，并施作导坑周边的初期支护和临时支护。隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。接长周边钢架和施作仰拱钢架，施工洞身锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。步骤七：逐段拆除靠近二次衬砌6～8m仰拱范围内的中隔壁底部钢架单元，灌筑该段Ⅶ部仰拱。步骤八：浇注该段内Ⅷ部隧底填充，并接长中隔壁临时钢架，使钢架底支撑于仰拱填充顶面。步骤九：根据监控量测结果分析，待初期支护收敛稳定后，逐段拆除多余的临时钢架。利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅸ部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）（4）施工注意事项隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，做到步步为营、稳扎稳打，保证施工安全。开挖方式均采用弱爆破或人工开挖，爆破时严格控制炮眼深度及装药量，尽量减小对围岩的扰动。钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。第3、4部开挖应滞后于1、2部一段距离，第5、6部开挖应滞后于3、4部一段距离。开挖循环进尺不得大于10m。临时钢架的拆除等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后，方可进行。施工时严格按照规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌注二次衬砌的时机提供依据。1.4.开挖施工按光面爆破设计布眼，采用凿岩台车或YT28型凿岩机钻孔，塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破。（1）测量放线钻孔前测量放样，准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设置临时水准点。每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理，及时调整爆破参数，以达到最佳开挖断面效果。（2）钻孔作业钻眼前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。准确定位凿岩机钻杆，使钻孔位置误差不大于5cm，保持钻孔方向平行，严禁相互交错。周边眼钻孔外插角度控制：眼深3m时外插角<3°，眼深5cm时外插角<2°，使两茬炮接口处台阶不大于15cm。同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。（3）周边眼的装药结构周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般控制在1.4～2.0范围内。（4）装药及起爆根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用φ25×200小药卷，不耦合装药；其余炮眼用φ40×200药卷，连续装药。采用塑料导爆管复式起爆网路非电起爆。装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行，导爆管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。（5）爆破作业管理控制按“一标准、二要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。“一标准”即一个控制标准。“二要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作。严格按设计的联接网络实施，控制导爆索连接方向和连接点牢固性。（6）微震爆破隧道周边采用光面爆破，不良地质、浅埋地段采用微震控制光面爆破。（7）钻爆设计钻爆设计以Ⅲ、Ⅳ级围岩施工为例，见图3-8。（一）全断面钻爆设计图（二）台阶法爆破法图图3-8Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法开挖爆破设计图其它各级围岩参照其设计进行适当调整，并在实际施工中不断优化爆破参数，以取得最佳爆破效果。采用CD开挖法开挖的Ⅳ级围岩、CRD法或大拱脚台阶法开挖的Ⅴ级围岩，采用微震爆破及机械式开挖，以减小对围岩的扰动。（8）施工注意事项隧道施工坚持“管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”的原则。在隧道开挖时，根据超前地质预测预报结果，及时反馈信息，核对围岩级别及地下水状态，及时调整施工方案、施工方法，调整超前支护，确保施工安全。1.5.光面爆破（1）光面爆破工艺钻爆作业按照钻爆设计进行。当开挖条件出现变化时，爆破参数随围岩条件的变化而作相应改变。隧道光面爆破施工工艺流程见图3-9。光面爆破设计光面爆破设计测量放线清理钻孔钻孔钻孔质量检查设置警戒网络检查爆破材料准备装药计算装药与堵塞连接起爆网络起爆通风光爆效果与质量准备堵塞材料图3-9光面爆破施工工艺流程（2）爆破参数选择Ⅱ级、Ⅲ级围岩全断面爆破参数可参见表3-8。表3-8Ⅱ级、Ⅲ级类围岩全断面法钻爆参数开挖方案周边眼间距（cm）周边眼至内圈眼间距（cm）周边眼装药集中度（kg/m）装药不耦合系数每循环进尺(m)单位耗药(kg/m3)Ⅱ、Ⅲ级围岩50600.281.431.4Ⅳ级和Ⅴ级类围岩正台阶法爆破参数参见表3-9。表3-9Ⅳ级和Ⅴ级类围岩正台阶法钻爆参数开挖方案周边眼间距（cm）周边眼至内圈眼间距（cm）周边眼装药集中度（kg/m）装药不耦合系数每循环进尺(m)单位耗药(kg/m3)Ⅳ级围岩40500.122.01.20.6Ⅴ级围岩35350.142.50.850.4（3）周边眼的装药结构周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，要严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般控制在1.4～2.0范围内。药卷选用φ25×200mm的小直径药卷间隔捆绑在竹片上，药卷有20～40cm的空气柱间隔，在炮孔内与岩壁间有很大空隙，能减轻爆炸猛度，使炮眼内壁受力均匀，使隧道轮廓分明，成型美观。见图3-10。图3-10周边眼装药结构（4）爆破作业的实施测量布眼：钻眼前先绘出开挖断面的中线、水平和断面轮廓，并根据爆破设计标出炮眼位置，经检查符合设计要求后，方可钻眼。施工测量采用全站仪配合激光定位仪。用经纬仪、钢卷尺等准确绘出开挖轮廓线及周边眼、辅助眼和掏槽眼的位置，并用红油漆标出炮眼，严格控制开挖边线。距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设临时水准点。每次放线时，对上次爆破效果进行检查，并及时将结果告知技术主管和爆破人员，技术人员对测量数据进行计算分析，修正爆破参数，以达到最佳爆破效果。测量作业由测量班专业人员实施，每半月进行一次测量检查、复测，确保测量控制工序质量。钻孔作业：炮眼的深度、角度、间距按爆破设计要求确定，并符合精度要求。钻孔由专业钻孔工班承担，司钻工严格按照钻爆设计进行钻孔作业，特别是周边眼和掏槽眼位置、间距和数量，未经主管技术工程师许可不得随意改动。各司钻手分区、分部位定人定位进行施钻，实行严格的钻孔作业质量经济责任制，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。台车操作手及风枪手实行二定三保，即定人、定位，保质、保量、保安全。炮眼要“准、平、齐”：“准”是指炮眼位置要准，周边眼口全部在设计轮廓线内5cm的连线上，眼底全部在设计轮廓线外5cm的连线上终止，其余炮眼定位误差不能超过10cm。只有这样才能达到两排炮之间错台不大于10cm；“平”是要求炮眼方向和隧道中线平行，两侧边墙要顺帮水平打眼，各排炮相同位置的炮眼平行，爆破后各排同位炮眼连成一条线；“齐”，主要是眼底要齐，要在一个垂面上，才能保证良好的爆破效果。周边眼钻孔外插角度控制在2°以内。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，并做好记录，经检查合格后，方可装药。清孔：装药前用钢筋弯制的炮钩、高压风将炮眼内的泥浆、存水、石粉吹洗干净。炸药：选用乳化炸药，适用于光面爆破，具有低爆速、低密度、高爆力、小直径、传爆性能良等优点。起爆器材：采用塑料导爆管和非电毫秒雷管起爆。试验证明毫秒雷管和塑料导爆管结合使用，能获得更节约炸药、减小振动的效果。装药与堵塞：分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下装药，雷管“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。联结起爆网络：采用复式起爆网络，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，专人负责检查。（5）微震爆破不良地质、围岩软弱地段采用微震控制爆破技术。微震爆破作业段最大一段允许装药量Qmax＝R3×(Vkp/K)3/a式中：Qmax—最大一段爆破药量，kg；Vkp—安全速度，cm/s；取V=5cm/s；R—爆破安全距离，m；K—地形、地质影响系数，a—衰减系数，K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归后确定。根据爆破