隧道开挖专项施工方案

国家高速公路网横12杭州至瑞丽公路大理至丽江联系线双龙隧道开挖专项施工方案编制人：复核人：审核人：中铁十二局集团有限公司云南大丽高速公路土建第18-1A合同段项目经理部目录17873一、编制根据与原则 0117873二、工程概况 0130237三、重要施工方案及施工办法 024086四、施工工艺流程 034086五、施工工艺阐明 044086六、爆破设计 084086七、劳动力和机械设备配备 144086八、质量确保方法 154086九、安全文明施工 16双龙隧道开挖专项施工方案一、编制根据与原则1、有关原则、规范和施工图（1）招标文献、两阶段施工图设计、实施性施工组织设计；（2）大丽高速公路建设指挥部编《云南大丽高速公路建设项目管理方法》；（3）《公路工程质量检查评定原则》（JTGF80/1-）；（4）《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）（5）《云南省公路建设项目危险性较大的分部分项工程专项方案安全管理方法》；（6）公司拥有的施工工艺、施工办法成果、机械设备、管理水平、技术装备及数年积累的类似工程施工经验。2、编制原则（1）严格恪守招标文献明确的设计规范，施工规范和质量评定验收原则。（2）技术先进性，科学合理性，经济合用性，安全可靠性、实事求是相结合。（3）对现场坚持全员、全方位、全过程严密监控，动态控制，科学管理的原则。二、工程概况1、工程概况我部承建的双龙隧道，隧道区所在地附属云南省剑川县甸南镇玉华村。所在地地处山区，远离村落，交通状况差。本隧道起止里程为LK120+455~LK122+280,其地质特点为洞内围岩较差，渗水量较大，安全风险等级高，施工难度较大。为本标段的重难点工程，同时也是工期控制性工程。2、地形、地貌隧道区域段属于切割中山地貌区，南向与上关甸山间盆地相接，北向与玉龙潭1号大桥相连。进口地段为上关甸盆地东缘，微地貌为双龙山山前洪积扇，自然边坡坡向约160~250°，坡度10~40°.出口地段为玉龙潭村南缘，微地貌为山前河谷，自然坡向约0~90°，坡度25~60°.洞身最高点标高2659m，隧道最大埋深约170m。整体上沿隧道走向呈中间高两边低，自然坡度总体上北高南低。3、地层岩性根据勘察资料，隧道区域地层自上而下重要由第四系全新统残坡积（Q4el+sef）成因粉质黏土、碎石土，二叠系（Pβ）玄武岩及其风化层构成。4、地质构造及地震动参数隧道区域大的构造单元为扬子准地台（I）的二级构造单元丽江台缘褶带（Ii），路线范畴内的构造以近南北向构造占绝对优势，构成主体构造格架，以断裂构造为主，褶皱次之，地层多成单斜产出，但受断裂构造影响，地层产状变化较大。隧道区域抗震烈度为9度区，地震动峰值加速度为0.3g，地震动反映谱特性周期为0.4s。5、水文地质条件根据钻孔水文地质观察和地表水文点观察，结合地形地貌，岩性和构造条件判断，隧道区域地表水受季节影响较大，重要赋存于山间凹地、冲沟之中，地下水发育，重要以第四系松散沉积物孔隙水、风化带基岩裂隙水为主。三、重要施工方案及施工办法1、施工方案根据设计规定，隧道除明洞段为明挖之外，隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工、光面爆破开挖。暗挖段根据围岩类别的不同分别采用三台阶法、台阶法施工。2、施工办法2.1明洞段开挖办法本项目部隧道明洞段共10米。明洞段2.2三台阶开挖施工办法1、开挖支护

具体支护形式按照施工图纸规定进行施工。

2、

三台阶七步开挖法施工应符合下列规定：

⑴以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；

⑵弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；

⑶其它分步平行开挖，平行施做早期支护，各分部早期支护衔接紧密，及时封闭成环；

⑷仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；

⑸施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形状况，及时调节支护参数和预留变形量，确保施工安全；

⑹完善洞内临时防排水系统，避免地下水浸泡拱墙脚基础。四、施工工艺流程隧道Ⅴ级围岩深埋和Ⅳ级围岩浅埋偏压地段采用三台阶七步开挖法结合超前小导管和型钢架或钢格栅的办法施工。三台阶七步开挖法工艺流程如“图1”所示。上台阶分部开挖、初支上台阶拱部超前支护上台阶分部开挖、初支上台阶拱部超前支护砼初喷，施作钢架监控量测施作系统锚杆后复喷砼分台阶开挖核心部分及仰拱图1三台阶七步开挖法工艺流程图五、施工工艺阐明三台阶七步开挖法施工环节以下：隧道V、Ⅳ级围岩地段三台阶七步法施工环节如“图2～4”所示，施工立体效果图如图5所示。第一步：a.运用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；b.弱爆破开挖①部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷5cm厚砼封闭；c.分部施作①部导坑周边的早期支护，即初喷4cm厚砼，架立钢架；d.施作锁脚钢管；e.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。第二步：a.在滞后于①部一段距离后，弱爆破左右交错开挖②、③部；b.喷5cm厚砼封闭掌子面；c.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架，并设锁脚钢管；d.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。第三步：a.在滞后于③部一段距离后，弱爆破左右交错开挖④、⑤部；b.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；c.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。第四步：分台阶开挖⑥部。第五步：a.开挖⑦部；b.隧底周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；c.复喷砼至设计厚度。第六步：灌筑Ⅷ部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充应分次施作)。第七步：根据监控量测成果分析，待早期支护收敛后，运用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅸ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。图2隧道三台阶七步开挖法施工环节示意图图3隧道三台阶七步开挖法施工纵断面示意图图4隧道三台阶七步开挖法施工平面示意图图5隧道三台阶七步开挖法施工立体效果图六、爆破设计1、爆破方案爆破方案的选择以如何提高炮眼的运用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。本施工段隧道洞口浅埋段土质围岩采用人工配合机械明挖法施工，遇个别孤石进行松动爆破，挖机配合开挖。本施工段隧道洞身Ⅴ级围岩采用三台阶法施工；开挖采用人工配合挖机开挖，遇个别孤石进行松动爆破；人工手持风钻配合多功效台架钻孔，2#岩石乳化炸药（Φ32mm×240mm），电雷管起爆，非电毫秒管微差光面爆破。2、钻爆设计2.1光爆基本参数隧道初步开挖时，炸药单耗量和光面爆破参数参考下表“巷道掘进单位炸药耗药量”“光面爆破参数表”，实际施工时根据对应各级围岩爆破效果对本参数进行适宜调节。巷道掘进单位炸药耗药量（2＃岩石硝铵炸药，kg/m3）掘进断面（m2）岩石结实性系数（f）～34～68～1012～1415～20＜41.231.772.482.963.364～61.051.502.152.642.936～80.891.281.892.332.598～100.781.121.692.041.3210～120.721.011.511.902.1012～151.660.921.361.781.9715～200.640.901.311.671.85＞200.600.861.261.621.80光面爆破参数原则表岩石种类周边眼间距E(cm)周边眼最小抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩50～6055～750.8～0.850.25～0.3硬岩40～5050～600.8～0.850.15～0.25软质岩35～4545～600.75～0.80.07～0.122.2掏槽方式采用中空直眼或斜眼掏槽。直眼掏槽操作较简朴，钻孔方向易掌握，被广泛采用，洞身开挖采用直眼掏槽。因本工程隧道断面大，采用人工手持风钻钻孔，采用三级复合楔形掏槽方式。各级围岩掏槽眼深度以下1、Ⅳ级围岩第一级掏槽眼深1.9m，第二级掏槽眼深2.5m，第三级掏槽眼深2.3m。2、Ⅴ级围岩第一级掏槽眼深1.3m，第二级掏槽眼深2.1m，第三级掏槽眼深1.7m。6.2.3周边眼周边眼尽量靠帮布置，眼距适宜缩小，并减少炮眼内的装药量。确保爆破后岩壁平直、成型规整，减少对围岩的扰动。因在施工现场周边眼钻孔时机械位置的限制，钻孔方向可适宜外插，眼底可偏出轮廓线5～10cm。岩性较软时，周边眼眼位可在设计开挖轮廓线以内5cm左右，爆破后采用风镐修整洞壁。根据隧道围岩状况，周边眼间距选用以下：Ⅲ级围岩50cm、Ⅳ级围岩45cm、Ⅴ级围岩40cm。2.3掘进眼掘进眼介于掏槽眼和周边眼之间。它的作用是扩槽和破碎岩石。掘进眼根据隧道围岩与岩石性质，均匀排列，深度跟没循环进尺相似。最外一圈掘进眼与周边眼间距的圈距按下式计算：D=E/M式中：E——按光面爆破规定拟定的周边眼孔间距；M——光面爆破炮眼密集系数，选用M=0.8。其它掘进眼的圈距大致可按80～100cm均匀布置，平均为90cm。2.4装药构造及堵塞方式周边眼装药构造：采用不偶合和间隔装药构造、不偶合系数为1.8。详见下图“光面爆破周边眼装药示意图”其它眼：均采用持续装药构造。全部装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不不大于25cm。光面爆破周边眼装药示意图普通炮孔装药构造示意图2.5炮眼布置Ⅳ级围岩台阶法开挖炮眼布置图V级围岩大拱脚上台阶开挖炮眼布置图V级围岩大拱脚下台阶开挖炮眼布置图2.6起爆起爆网路起爆网络联结示意图全部炮孔按规定装入炸药和非电毫秒雷管，确保段数对的，做好炮孔堵塞，然后按区域将雷管脚线理顺，集中在一起用传爆雷管联结，传爆雷管尽量选用低段的非电毫秒雷管（其延时误差相对较小），并确保段数相似，最后全部传爆雷管用火雷管联结。2.7用药量计算Ⅳ级围岩上台阶开挖药量计算表炮孔类型炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg掏槽眼119067.51.59掏槽眼2250610212辅助掏槽23068.51.710.2掘进眼200904061.248内圈眼200603261.238.4周边眼200405830.3620.88底板眼200801981.630.4累计167每循环装药量(kg)168.88炸药单耗指标(kg/m3)1.09Ⅳ级围岩下台阶开挖药量计算表雷管段别炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg12009075173200907517520090751772009045149200907517周边1120040830.362.88中线1120050930.65.41320080981.614.4累计58每循环装药量(kg)54.68炸药单耗指标(kg/m3)0.91V级围岩上台阶开挖药量计算表炮孔类型炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg掏槽眼1130430.62.4掏槽眼2210640.84.8辅助掏槽17043.50.72.8掘进眼16090502.50.525内圈眼16060212.50.510.5周边眼160454820.419.2底板眼160802330.613.8累计156每循环装药量(kg)78.5炸药单耗指标(kg/m3)1.07V级围岩下台阶开挖药量计算表雷管段别炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg11601201240.89.631601201140.88.851601201040.887160120940.87.29160501620.46.411160602520.410累计83每循环装药量(kg)50炸药单耗指标(kg/m3)0.73、爆破设计的优化及爆孔布置爆破效果检查项目重要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺与否达成爆破设计规定；爆出石碴块与否适合装碴规定；炮眼痕迹保存率，硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不不不大于10cm。爆破设计优化：每次爆破后检查爆破效果，分析因素及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬状况，修正眼距，用药量，特别是周边眼。爆孔布置优化：根据爆破后石碴的块度大小修正爆孔及装药参数。若爆破后石碴块度较大则曾密炮眼数量、并对应减少每炮孔用量量。根据开挖面凹凸状况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。七、劳动力和机械设备配备1、劳动力配备重要劳动力配备计划表序号部门、工班作业班组名称人数备注4管理人员5累计：104人。5测量组测工56机械班机械工46运输班自卸汽车司机8砼汽车司机47电工班电工28混凝土工班混凝土工69模板工班模板工6喷射混凝土班喷射工308综合班普工49钻爆班钻爆302、重要施工机械设备、质量监测设备的配备重要机械配备计划表序号机械名称规格数量备注1挖掘机2台2风钻12台3混凝土搅拌机2台4砼运输车2台5自卸汽车3台6柴油发电机2台7电动空压机4台8变压器3台测量仪器设备表序号机械设备名称规格型号数量备注1RTS2382台2DSZ22台八、质量确保方法1、技术交底工程开工前，在认真熟悉设计图纸和规范原则的基础上，由各工点急速负责人向全体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计规定、技术原则、以及多个爆破参数等。2、测量、量测测量资料必须经换手复核无误，再报监理工程师审查承认，方可用于施工，并对中线桩、水准点建立定时复测检查制度，测量与施工应建立联系制度。做好隧道预留沉降量控制，根据现场实际监控量测资料对预留沉降变形能够进行适宜调节。3、各级围岩施工段施工前，组织作业班组人员、现场管理人员、工程技术人员召开专项施工交底会议，具体精确做好交底工作。4、现在方地质出现变化迹象或靠近围岩分界限时，必须用地质雷达、超前探孔等办法先探明隧道的工程地质和水文地质状况，才干进行开挖。5、应严格控制超欠挖，当石质坚硬完整且岩石抗压强度不不大于30MPa并确认不影响衬砌构造稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分(每1m2不不不大于O.1m2)凸入衬砌断面，锚喷支护时凸入不不不大于30mm，衬砌时不不不大于50mm，拱脚、墙脚以上lm内严禁欠挖，超挖值应符合表8-1表中允许超挖值的规定。6、开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量，并运用量测反馈信息进行及时调节。7、做好钻爆设计分析总结，及时调节优化钻爆设计，严格控制隧道成形质量。8、洞身开挖在去除浮石后应及时进行初喷支护。隧道洞身允许超挖值开挖部位围岩级别ⅠⅡ～ⅣⅤ～Ⅵ拱部平均线形超挖（cm）101510最大超挖（cm）202515边墙线形超挖（cm）101010仰拱、隧底平均线形超挖（cm）10最大超挖（cm）259、硬岩无剥落，中硬岩基本无剥落，软弱围岩无大的剥落或坍塌，开挖面平整。九、安全、文明施工1、贯彻“不坍就是进度”的指导思想，“安全第一，防止为主”指导方针，对的解决好进度、质量、安全三者之间关系，做好开挖面施工安全确保方法，杜绝塌方。2、断层破碎带及其它不良地质段，施工前制订具体的切实可行的技术交底和作业指导书。3、加强监控量测的管理，严格按设计及规范规定进行布点，每天及时进行量测的分析、反馈，及时调节围岩支护参数，对的安全指导施工。4、做好超前地质预报工作，采用超前水平钻、地质雷达等综合预报手段对开挖面前方的地质状况作出具体的预报。每个工点配一名工程师跟班，确保多个方法、技术交底的贯彻，确保原则化作业。开挖过程中，配备有经验的地质工程师，24小时轮流值班，及时掌握地质变化，监控指导现场施工。5、根设计图纸的规定做好超前导管注浆加固围岩或起到注浆堵水的作用。6、不良地质段隧道施工时，严格遵照“先治水，短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的