隧洞掘进机开挖施工实施细则

隧洞掘进机开挖施工实施细则一、总则1.1适用范围本细则适用于水工隧洞洞室断面为圆形、开挖直径3~12m、掘进长度不小于10km，且岩体物理力学指标及构造较均匀、岩石单轴饱和抗压强度小于200MPa、岩溶不发育、地下涌水量较小的全断面岩石掘进机（悬臂式为主）开挖施工，指导现场规范开展掘进作业，确保工程质量与安全。1.2编制依据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国特种设备安全法》《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》（住房城乡建设部令2018年第37号）《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378-2007）《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL176-2007）《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准-土石方工程》（SL631-2012）《水利水电工程施工质量通病防治导则》（SL/Z690-2013）《水利水电工程施工通用安全技术规程》（SL398-2007）本项目施工合同及补充协议、设计文件其他现行法律、法规、规范及行业、地方政府部门相关要求二、施工准备2.1内业技术准备图纸学习与技术澄清：组织技术人员深入学习设计图纸，理解隧洞开挖直径、轴线走向、支护要求等核心参数，核对工程地质设计与现场实际的一致性，对图纸疑问及时与设计单位沟通，形成书面澄清记录。方案编制与审批：编制实施性施工组织设计，明确施工分区、掘进循环参数（如每循环进尺、切割路线）、设备配套方案及进度计划；专项方案（超前地质预报方案、不良地质处理方案、应急预案）需经技术负责人审核、监理单位审批后实施，重点标注掘进机选型依据、激光定向参数等关键内容。技术交底与培训：向作业人员开展三级技术交底，内容包括施工流程、质量标准（如洞室轴线偏差±100mm、底部标高偏差±60mm）、安全操作要点；对掘进机操作手、维修工等关键岗位人员进行专项培训（不少于40学时），考核合格后持证上岗，培训记录签字存档。超前地质预报计划制定：明确超前地质预报的“远-中-近”三级方案，远距离（每80m）采用地震波和瞬变电磁法，中距离（每20m）采用地质雷达和红外探水法，近距离结合超前钻孔，制定预报成果分析与反馈流程，确保及时调整施工方案。2.2外业技术准备现场设施建设：修筑临时施工便道，确保运输车辆通行；架设施工供电线路（采用三相五线制）、铺设供水管道（洞内用φ110PE管，热熔连接），砌筑洞顶截水沟（断面0.5m×0.5m），平整洞口场地。修建变电站、钢筋加工厂、型钢加工厂、拌合站、空压机房、水池等施工设施，其中钢筋加工厂需配备切断机、弯曲机等设备，拌合站需经标定合格后投入使用。测量控制网建立：布设平面及高程控制网，平面偏差≤±20mm、高程偏差≤±10mm，在隧洞地表布置沉降观测网（每50m设1个观测点），定期（每7天）复核控制点稳定性，防止移位。洞内布设激光定向系统，在距离掌子面30m处安装3台激光导向仪，安装位置距岩壁10cm，经全站仪校核（误差＜1mm）后固定，确保导向精度。设备与材料准备：掘进机及配套设备（运输车、发电机、风机等）进场后，进行安装调试，空载试运行3个循环，测试截割头转速、行走速度、传输系统等性能，确保运转正常，报请监理验收。对钢材、砂石骨料、速凝剂等材料进行抽样检测，确定喷射混凝土配合比（报监理审批），支护材料（钢支撑、锚杆）加工完成后经检验合格方可进场。超前地质预报实施：施工前采用地震波、瞬变电磁法进行远距离超前预报，初步判定80m范围内不良地质；掘进过程中按每20m开展地质雷达、红外探水中距离预报，发现异常立即采用超前钻孔（孔径≥90mm，孔深超预报范围5m）确认地质情况。三、资源配置3.1人员配置（单工作面）序号工种人数主要工作内容备注1班组长1负责掘进工序组织、人员协调及现场安全质量管控，记录施工日志需具备5年以上隧洞施工管理经验2掘进机操作手1操作悬臂掘进机完成掌子面切割、断面修整，控制掘进参数（截割速度、进尺）持掘进机操作特种作业证3掘进机配合人员2现场观察围岩状况，整理水管、电缆，协助操作手完成设备检查，清理掌子面积渣需熟悉设备基本构造4维修工1每日检查掘进机液压系统、电气系统、截割头磨损情况，及时保养维修，记录设备台账持机械维修特种作业证5电工2负责洞内临时用电供应、线路检查维护，确保掘进机、照明等设备用电安全持电工特种作业证6司机3操作运输车将洞渣外运至弃渣场，检查车辆制动、灯光等性能，确保运输安全持货车驾驶证（B照及以上）7洞口值班联络员1负责洞内外通讯联络，记录进出洞人员、设备信息，传达调度指令熟悉洞内应急逃生路线合计-10--3.2设备机具配置（单工作面）序号设备名称规格型号单位数量用于施工部位备注1悬臂掘进机根据隧洞直径、围岩硬度选型（截割电机功率≥160kW，截割硬度≤200MPa）台1掌子面开挖开敞式适用于完整坚硬岩体，双护盾式适用于软弱岩体2运输车载重量≥20t台6洞渣外运车厢密闭，防止渣料洒落3发电机功率≥200kW台1移动电源、应急备用柴油发电机组，具备自动启动功能4风机风量≥1000m³/min台1洞内通风风筒采用φ800mm柔性风筒，距掌子面≤10m5除尘机处理风量≥500m³/min台1洒水降尘与掘进机喷雾装置配合使用6全站仪/激光定向仪全站仪精度≤2mm+2ppm，激光定向仪误差＜1mm套1施工测量及监控量测定期（每15天）校准7吊车额定起重量≥25t台1前期掘进机组装、设备吊装作业半径覆盖组装区域8超前地质预报设备地震波仪、地质雷达、红外探水仪套1超前地质探测由专业人员操作9喷射混凝土设备湿喷机，工作压力≥0.6MPa台1初期支护与拌合站配套四、施工工艺4.1施工总体流程施工准备→超前地质预报→不良地质预防（超前支护）→测量放线→激光定向→掘进机开挖（切割→传输→出渣）→测量校核→二次修整→初期支护→监控量测→下一循环4.2详细施工工艺4.2.1超前地质预报与不良地质预防超前地质预报：远距离预报（每80m）：采用地震波仪测定岩体波速，分析是否存在溶腔、溶洞；瞬变电磁法探测地下涌水情况，形成预报报告，报监理、设计单位审核。中距离预报（每20m）：地质雷达扫描掌子面前方20m范围，识别岩层裂隙、空洞；红外探水仪检测水体异常区域，若发现异常，钻设3个超前探孔（呈三角形布置，孔深25m），观测涌水量、水压，判定不良地质规模。不良地质预防：若预报为溶腔、溶洞：采用超前管棚（管径108mm，间距30cm，长度超溶腔5m）或超前小导管（管径42mm，倾角10°-15°）支护，管棚/小导管安装后进行注浆（水灰比1:1-1:1.5，注浆压力0.5-1.0MPa），注浆完成后做压浆试验，透水率≤1Lu方可继续掘进。若预报为软弱围岩：采用超前锚杆（长度3.5m，间距50cm）支护，锚杆安装后喷射5cm厚混凝土封闭围岩，确保掌子面稳定。4.2.2测量放线与激光定向测量放线：每循环掘进前，用全站仪在掌子面测放开挖轮廓线（按设计直径加150mm超挖余量），用红漆做明显标识（每50cm一个标记点），标注底板控制标高。针对不同围岩类别（Ⅱ-Ⅴ类）进行开挖轮廓线试验，每循环开挖后测量断面超欠挖，调整轮廓线标识位置，确定每种围岩的最优开挖轮廓（如Ⅴ类围岩超挖余量取100mm）。激光定向：在距离掌子面30m处的洞壁上安装3台激光导向仪，呈三角形布置（顶部1台，两侧各1台），激光线与隧洞轴线平行，经全站仪校核（误差＜1mm）后固定。掘进机操作手通过机载显示屏观察激光线位置，调整机身姿态，确保截割头沿激光线方向切割，避免超欠挖。4.2.3掘进机开挖开机调试：启动液压泵电动机，向液压系统供油，检查压力表读数（正常范围15-20MPa）；操作行走液压马达，驱动掘进机移动至掌子面，调整铲板高度至距底板20-30cm，启动耙装三齿星轮和第一输送机。启动后续转载设备（二运装载机）、除尘机、风机，确保传输系统、降尘系统运转正常；启动截割头电动机，空转5分钟，检查截割头旋转是否平稳，无异常噪音。切割作业：初始切割：将截割头放至距底板20-30cm处，水平切割一条深50-60cm的槽（作为初始临空面），切割速度控制在0.5-1m/min，避免截割头过载。循环切割：按S型或Z型路线由下向上逐级切割，每级切割高度30-50cm，切割至距顶板20-30cm处停止，初步形成隧洞断面轮廓（预留30cm保护层）。二次修整：根据激光导向线调整截割头位置，对断面进行修整，去除预留保护层，确保断面尺寸符合设计（径向尺寸0-150mm，侧向尺寸0-150mm），修整时切割速度放缓至0.3-0.5m/min。出渣作业：切割过程中，铲板耙爪将石渣扒至传输带，经一运、二运装载机输送至自卸运输车，运输车装满后（不超过额定载重的90%）立即外运至弃渣场，确保掌子面无积渣。每循环切割完成后，移动掘进机至距掌子面5m处，清理机身周边积渣，检查截割头磨损情况（齿座磨损超5mm时更换），为下一循环做准备。4.2.4测量校核与二次修整测量校核：每循环开挖完成后，用全站仪对洞轴线及断面进行校核，每5m测1个断面，测量断面内至少布设5个测点（顶拱、两侧拱腰、底板中心、两侧边墙），记录各测点坐标与高程。计算洞轴线水平偏差（允许±100mm）、底部标高偏差（允许±60mm）、断面尺寸偏差，拐弯段、特殊地质段加密至每2m测1个断面。二次修整：若存在欠挖（深度＞0），采用掘进机截割头或风镐进行凿除，严禁爆破处理；超挖＞150mm时，用喷射混凝土（与初期支护同配比）回填至设计断面，超挖≤150mm时可在初期支护时一并处理。修整完成后重新测量，确保断面平整度符合要求（无结构要求时≤150mm，有结构要求时≤100mm），方可进行初期支护。4.2.5初期支护与监控量测初期支护：喷射混凝土：采用湿喷机从拱顶向两侧边墙、底板顺序喷射，厚度按设计要求（一般5-10cm），喷射压力0.4-0.6MPa，确保混凝土与围岩紧密结合，无空洞。锚杆施工：按设计间距（一般1.5m×1.5m）钻孔，安装锚杆（长度2.5-3.5m），注浆锚固（水灰比1:1），锚杆抗拔力≥设计值（一般≥150kN）。钢支撑安装：围岩较差（Ⅳ、Ⅴ类）时，按设计间距（一般1m）安装钢支撑，与锚杆、喷射混凝土形成联合支护，钢支撑垂直度偏差≤1°，与围岩间隙用混凝土填塞。监控量测：布设沉降观测点（顶拱、拱腰、边墙），每10m设1个观测断面，初期（距开挖面≤2B，B为隧洞直径）每天观测1次，后期（＞5B）每7天观测1次，记录围岩沉降、收敛数据。若沉降速率＞5mm/d或累计沉降超设计值，立即停止掘进，采取加强支护措施（增加锚杆长度、加密钢支撑），待围岩稳定后再继续施工。五、质量控制5.1质量控制标准项目类别项目内容允许偏差或允许值检验方法检验数量主控项目掘进机开挖设备整体试运转正常，操作人员持证上岗，掘进前设备全面检查维护观察、检查设备台账及人员证书全数检查不良地质处理超前支护（管棚、小导管、注浆）符合设计要求，压浆试验透水率≤1Lu观察、检查注浆记录及试验报告每处不良地质段检查洞室轴线水平偏差±100mm全站仪测量每5m1个断面，每个断面测3点（顶拱、两侧边墙）一般项目洞室壁面清撬无残留松动岩块、危石，岩石面干净，无碎片、尘埃观察全数检查底部标高±60mm水准仪测量每5m1个断面，每个断面测3点（底板中心、两侧）径向尺寸0-150mm全站仪测量每5m1个断面，每个断面测5点（顶拱、两侧拱腰、两侧边墙）侧向尺寸0-150mm全站仪测量每5m1个断面，每个断面测5点开挖面平整度无结构要求：≤150mm；有结构要求：≤100mm2m靠尺+楔形塞尺检查每5m1个断面，每个断面测3点5.2质量控制措施掘进机操作控制：操作手严格按激光导向线切割，每10分钟观察一次激光线位置，偏差超50mm时调整机身；切割速度根据围岩硬度调整（硬岩≤0.5m/min，软岩≤1m/min），避免超挖或欠挖。每日检查截割头齿座、齿尖磨损情况，磨损超限时及时更换；液压系统压力保持在15-20MPa，油温超60℃时停机冷却，防止设备损坏影响开挖精度。测量监控强化：测量员定期（每3天）复核激光导向仪位置，确保激光线与隧洞轴线一致；每循环开挖后及时测量断面，数据超限时立即通知操作手调整，整改后重新复核。距离隧洞贯通点200m时，增加测量频次（每2m1个断面），小角度缓慢调整轴线偏差（每次调整角度≤0.5°），避免贯通时偏差超标。不良地质处理控制：超前注浆时控制水灰比、注浆压力，每50cm记录一次注浆量，压力突变或注浆量骤减时，暂停注浆检查管路或调整参数，确保注浆饱满。超前管棚、小导管安装前检查管材规格（管径、壁厚），安装后检查间距、倾角，偏差超设计值5%时重新施工，确保支护效果。质量通病预防：洞轴线与断面尺寸偏差：精准复核控制点，每循环测量放样；加强操作手培训，熟悉不同围岩的切割参数；超挖超限时用喷射混凝土或片石混凝土回填，欠挖超限时机械凿除。洞门坍塌：洞口边仰坡开挖前施工截水沟，边开挖边防护（锚网喷）；软弱围岩预留核心土（直径2-3m），采用超前小导管进洞，局部加强支护。六、施工要点6.1掘进机操作要点掘进机就位时，机身中心线与隧洞轴线偏差≤50mm，铲板紧贴底板，避免机身倾斜导致切割偏位。切割硬岩时，采用“分层浅切”方式，每层切割深度30cm，避免截割头过载；切割软岩时，控制进尺速度，防止掌子面坍塌。遇岩层裂隙发育区域，减少单次切割进尺（≤1m），及时喷射混凝土封闭围岩，防止岩块脱落。6.2通风与降尘要点风机风筒随掘进进度向前延伸，距掌子面≤10m，确保洞内风量≥3m³/（人・min），风速≥0.15m/s，降低粉尘浓度（≤2mg/m³）。掘进机自带喷雾装置全程开启，除尘机与喷雾配合使用，出渣时对渣堆洒水（洒水量4-8L/m³），减少粉尘扩散。6.3安全操作要点掘进机运转时，严禁人员在截割头旋转半径内停留；检修时断开隔离开关，悬挂“有人工作，禁止合闸”警示牌，设专人监护。洞内用电线路架空或埋地敷设，配电箱防雨防潮，掘进机、照明等设备接地电阻≤4Ω，电工每日检查线路绝缘情况。作业人员佩戴防尘口罩、防护眼镜、安全帽等劳保用品，遇风力超6级或洞内涌水量超10m³/h时，停止施工撤离人员。七、施工质量检查表7.1施工准备阶段质量检查表检查阶段检查项目标准要求检查方法责任人检查频次内业准备方案编制与审批施工组织设计、专项方案内容完整，审批手续齐全查阅方案及审批文件技术负责人1次/项目技术交底全员交底，记录完整，签字齐全查阅交底记录技术员1次/工序外业准备测量控制网平面偏差≤±20mm，高程偏差≤±10mm，控制点防护到位全站仪、水准仪复核测量员1次/开工前，每3天复核1次设备调试掘进机试运转正常，截割、传输系统性能达标现场操作检查，查阅调试记录设备管理员1次/设备进场超前地质预报预报方法符合要求，报告完整，不良地质识别准确查阅预报报告，现场检查探孔地质工程师1次/80m（远距离），1次/20m（中距离）7.2施工过程阶段质量检查表检查阶段检查项目标准要求检查方法责任人检查频次超前支护管棚/小导管管径、长度、间距符合设计，倾角偏差≤1°尺量、角度仪测量质检员每处不良地质段注浆质量水灰比、压力符合设计，透水率≤1Lu检查注浆记录，压浆试验质检员每批次注浆掘进开挖激光定向激光线与轴线偏差＜1mm，导向仪安装牢固全站仪校核测量员1次/3天断面尺寸径向0-150mm，侧向0-150mm，平整度≤150mm全站仪、2m靠尺测量员、质检员1次/循环洞轴线偏差水平偏差≤±100mm全站仪测量测量员1次/5m出渣与支护出渣运输渣车密闭，无洒落，弃渣场堆放有序现场观察安全员1次/小时喷射混凝土厚度符合设计，表面平整，无空洞尺量、敲击检查质检员1次/支护段7.3竣工阶段质量检查表检查项目标准要求检查方法责任人检查频次洞室几何尺寸轴线水平偏差≤±100mm，底部标高±60mm，断面尺寸0-150mm，开挖面平整度（无结构要求≤150mm、有结构要求≤100mm）全站仪全断面测量（每5m1个断面，每个断面测5点：顶拱、两侧拱腰、两侧边墙），2m靠尺+楔形塞尺检查平整度测量员、质检员全断面检查，覆盖整个隧洞长度开挖面质量无欠挖（欠挖深度≤0），超挖区域回填合格（喷射混凝土或片石混凝土回填密实，压实度≥90%），壁面无残留松动岩块、危石，岩石面干净无碎片、尘埃观察（全洞目视检查）、尺量（超挖回填厚度）、敲击检查（回填密实度）质检员全洞检查，重点检查不良地质段及拐弯段支护质量1.锚杆：抗拔力≥设计值（一般≥150kN），间距偏差≤±100mm，长度偏差≥0（不短于设计长度）；

2.钢支撑：垂直度偏差≤1°，间距偏差≤±50mm，与围岩间隙用混凝土填塞密实；

3.喷射混凝土：厚度符合设计要求（偏差±10mm），表面平整无空洞、裂缝1.锚杆：抗拔试验（每50根1组，每组3根）、尺量间距及长度；

2.钢支撑：角度仪测垂直度、尺量间距，观察间隙填塞情况；

3.喷射混凝土：钻孔测厚（每10m1个断面，每个断面测3点）、敲击检查空洞质检员、试验员1.锚杆每50根1组，全洞均匀抽样；

2.钢支撑每10榀1组，拐弯段加密至每5榀1组；

3.喷射混凝土每10m1个断面资料完整性1.施工资料：施工日志、技术交底记录、设备调试及维护台账、超前地质预报报告、不良地质处理记录；

2.质量资料：测量报告（控制网复核、断面测量、轴线校核）、试验报告（混凝土配合比、锚杆抗拔试验、压浆试验）、质量检查表（准备阶段、过程阶段、竣工阶段）；

3.验收资料：隐蔽工程验收记录、分部分项验收记录、监理批复文件逐一核对资料清单，检查资料签字完整性、数据准确性、文件有效性资料员、技术负责人、监理工程师1次/项目，竣工验收前全面核查监控量测1.围岩沉降：累计沉降量≤设计允许值（一般≤50mm），沉降速率＜0.2mm/d；

2.收敛变形：洞室净空收敛值≤设计允许值（一般≤30mm），收敛速率＜0.1mm/d；

3.地表沉降：隧洞地表沉降≤设计允许值（一般≤20mm）查阅监控量测台账（观测记录、位移时态曲线），现场复核观测点数据（选取10%的观测断面进行复测）监测员、质检员1.观测数据全程核查，重点检查最后1个月数据；

2.现场复测每100m选取1个观测断面，每个断面测3点（顶拱、两侧边墙）八、竣工后续工作8.1工程移交移交准备：完成隧洞全断面最终测量，形成《竣工测量报告》，明确洞室轴线、标高、断面尺寸等关键数据，与设计图纸对比分析，确认符合要求。整理所有施工资料（含质量检查表、试验报告、验收记录等），按档案管理要求装订成册，编制《工程移交资料清单》，报业主及监理单位审核。现场移交验收：组织业主、监理、设计、勘察等单位进行现场移交验收，共同核查洞室几何尺寸、开挖面质量、支护质量及监控量测成果，对发现的问题（如局部平整度超标、支护表面裂缝）及时整改，整改合格后签署《工程移交验收记录》。明确移交范围（隧洞主体、临时设施拆除后的场地）及移交后的维护责任，形成书面移交协议，注明移交日期及双方权利义务。8.2资料归档归档资料范围：前期资料：施工合同、设计图纸、地质勘察报告、施工许可证、审批文件（施工组织设计、专项方案）。施工