隧道洞身三台阶法开挖施工关键工序操作手册

隧道洞身三台阶法开挖施工关键工序操作手册一、总则1.1编制目的明确隧道洞身三台阶法开挖各关键工序的操作标准、技术要求、安全注意事项及质量控制要点，规范现场施工行为，确保开挖施工安全、优质、高效推进。1.2适用范围本手册适用于本项目隧道洞身采用三台阶法（含三台阶弧形导坑预留核心土法、三台阶临时仰拱法、上下台阶法）开挖的所有施工段落，涵盖V级围岩（含大变形段）、Ⅳ级围岩等不同地质条件下的开挖作业。1.3编制依据《公路隧道施工技术规范》（JTG/T3660-2020）《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTGF80/1-2017）《爆破安全规程》（GB6722-2014）本项目隧道施工设计图纸、地质勘察报告本项目施工组织设计及专项爆破施工方案二、施工准备关键工序2.1技术准备2.1.1图纸及地质核对操作要点：技术人员需逐段核对隧道轴线、高程、断面尺寸、支护参数及超前支护设计要求；结合地质勘察报告，明确施工段落围岩级别、地层岩性、含水量等关键信息，预判施工风险。质量要求：确保图纸理解无偏差，地质预判全面，形成书面核对记录。安全注意事项：对预判的地质风险点（如破碎带、富水段），提前制定应对措施。2.1.2钻爆设计编制与优化操作要点：根据围岩级别、断面尺寸编制钻爆设计，明确掏槽眼、辅助眼、周边眼的布置位置、间距、深度、装药量及起爆顺序；首循环施工后进行爆破效果评估，根据岩块粒径、超欠挖情况优化钻爆参数。技术参数：周边眼间距≤50cm，抵抗线≤60cm；掏槽眼比辅助眼深10cm，间距≥20cm。质量要求：钻爆设计需经技术负责人审批，参数优化需形成记录并归档。2.1.3技术交底操作要点：施工前组织施工班组开展专项技术交底，内容涵盖开挖方法、循环进尺、钻爆参数、支护工艺、监控量测要求、逃生通道设置及应急处置流程。质量要求：交底需全员参与，签字确认，确保每位作业人员熟悉操作要求。2.2现场准备2.2.1超前支护验收操作要点：检查洞口及上一循环超前支护（超前小导管/管棚）的长度、间距、注浆效果，确认无虚焊、漏浆情况。质量要求：超前支护参数符合设计，注浆饱满，锚固力达标。安全注意事项：验收不合格严禁进入下道工序，防止掌子面坍塌。2.2.2施工设施布设操作要点：通风系统：安装通风机，确保风量≥300m³/min，风管连接紧密无漏风，爆破后15分钟内可排出有毒有害气体。照明系统：采用UPS应急供电，照明线路布置规范，掌子面、作业平台照明充足。排水系统：设置临时排水沟，坡度≥3‰，避免洞内积水浸泡围岩。逃生通道：沿隧道一侧布设Φ800×20mm热扩无缝钢管，起点距二衬端头≥5m，终点距掌子面≤5m，法兰盘连接牢固，接缝密封，内配应急食物、饮用水、急救药品及无线电话。质量要求：设施布设符合规范，功能完好，满足施工及应急需求。2.2.3掌子面清理操作要点：人工清理掌子面危石、浮渣，排查地质隐患，确认掌子面稳定。安全注意事项：清理时作业人员需佩戴安全帽、系安全绳，专人监护围岩变化。2.3资源配置准备2.3.1机械设备检查操作要点：对铣刨机、装载机、自卸汽车、多功能作业台车、凿岩机、测量仪器（全站仪、水准仪、自动断面仪）等进行调试，检查设备性能、仪表精度，确保无故障运行。质量要求：测量仪器经校验合格，机械设备证件齐全、状态良好。2.3.2材料与人员到位操作要点：材料：核对型钢钢架、钢筋网、锚杆、炸药、导爆索等材料的型号、规格、数量，确保符合设计，储存规范。人员：爆破员、安全员、测量员、支护工等关键岗位人员持证上岗，明确岗位职责及分工。三、核心开挖工序操作3.1三台阶弧形导坑预留核心土法（FSb5a型衬砌）3.1.1施工流程超前支护验收→①部弧形导坑开挖→①部初期支护→②部左中台阶开挖→②部初期支护→③部左下台阶开挖→③部初期支护→④部右中台阶开挖→④部初期支护→⑤部右下台阶开挖→⑤部初期支护→⑥部核心土开挖→⑦部剩余边墙开挖→⑧部隧底开挖→⑨部仰拱及边墙基础浇筑→⑩部隧底填充→⑪部拱墙二次衬砌3.1.2各阶开挖操作要点3.1.2.1①部弧形导坑开挖操作要点：采用机械开挖，人工配合整修，循环进尺≤1榀钢架间距（一般≤1.0m）。开挖轮廓线按设计控制，弧形导坑弧度平滑，避免突变。开挖后立即初喷3-5cm厚C25混凝土封闭岩面，防止围岩风化剥落。技术参数：初喷混凝土压力0.4-0.6MPa，喷射顺序自下而上。安全注意事项：开挖过程中持续观察围岩变化，发现坍塌迹象立即撤离人员。3.1.2.2①部初期支护操作要点：铺设Φ8@200×200mm钢筋网，网格平整，与岩面贴合，搭接长度≥10cm。架立型钢钢架，钢架中心line与隧道轴线重合，位置偏差≤±5cm，垂直度偏差≤2°，连接螺栓紧固。钻设Φ22×3500mm径向锚杆，间距1.0m，钻孔深度偏差≤±5cm，安装牢固后复喷混凝土至设计厚度（一般10-15cm）。施作锁脚锚管（Φ50×5000mm，壁厚3.5mm），每榀钢架不少于4根，与钢架焊接牢固，锚固力≥80kN。质量要求：钢筋网网格尺寸偏差≤±1cm，钢架加工尺寸偏差≤±2cm，喷射混凝土表面平整，无漏喷、空鼓。3.1.2.3②-⑤部台阶开挖及支护操作要点：②部左中台阶滞后①部3-5m开挖，③部左下台阶滞后②部3-5m开挖，④部右中台阶、⑤部右下台阶分别滞后①部、②部3-5m开挖，严禁左右侧对挖。采用机械开挖，循环进尺≤2榀钢架间距（一般≤2.0m），开挖轮廓线符合设计。初期支护流程同①部：初喷→铺钢筋网→接长钢架→钻设锚杆/锁脚锚管→复喷混凝土至设计厚度。钢架基础垫设槽钢，确保底部平整，避免悬空。安全注意事项：同一榀钢架两侧不得同时悬空，下部施工时避免碰撞上部支护结构。3.1.2.4⑥-⑧部开挖操作要点：⑥部核心土滞后⑤部20-30m开挖，采用机械分层开挖，避免扰动周边已支护围岩。⑦部剩余边墙人工配合机械开挖，修整断面轮廓，确保符合设计尺寸。⑧部隧底一次开挖长度≤3m，开挖后清理虚渣，检查隧底地质情况，及时初喷混凝土封闭。3.1.3仰拱及二次衬砌施工操作要点：⑨部仰拱及边墙基础：利用仰拱栈桥浇筑，混凝土强度≥C30，振捣密实，初凝后覆盖养护。⑩部隧底填充：仰拱混凝土强度达到设计强度70%后浇筑，与仰拱分界面清晰，表面平整。⑪部拱墙二次衬砌：当监控量测数据稳定（变形速率≤0.1-0.2mm/d）后，利用模板台车一次性灌注，混凝土浇筑连续，振捣到位，衬砌厚度符合设计。技术参数：二次衬砌混凝土坍落度120-160mm，养护时间≥14天。3.2三台阶临时仰拱法（V级围岩大变形段）3.2.1施工流程超前支护施工→①部上台阶开挖→①部初期支护→②部中台阶开挖→②部初期支护+临时仰拱→③部下台阶开挖→③部初期支护→④部隧底开挖→④部初期支护→⑤部仰拱浇筑→⑥部仰拱填充→拱墙二次衬砌3.2.2关键操作要点操作要点：①部上台阶采用弱爆破开挖，循环进尺≤1榀钢架间距，加强锁脚锚管安装，确保钢架稳定。②部中台阶开挖后，除常规初期支护外，增设Φ200mm钢管临时横撑，铺设钢筋网，喷10cm厚C25混凝土封闭临时仰拱，形成封闭支护体系，控制围岩变形。③部下台阶滞后中台阶10-15m开挖，必要时增设临时横撑。临时横撑待仰拱混凝土强度达到设计要求后拆除，拆除顺序自下而上，分段拆除。安全注意事项：临时仰拱与初期支护连接牢固，拆除临时横撑时需监测围岩变形，发现异常立即停止拆除并采取加固措施。3.3上下台阶法（FSb5c型围岩较好段、FSb4a1型衬砌）3.3.1施工流程超前支护施工→①部上台阶开挖→①部初期支护→②部下台阶开挖→②部初期支护→③部隧底开挖→③部喷混凝土→④部仰拱浇筑→拱墙二次衬砌3.3.2关键操作要点操作要点：①部上台阶采用爆破开挖，循环进尺≤1榀钢架间距，初期支护含初喷、钢架、钢筋网、锚杆、锁脚锚杆。②部下台阶滞后上台阶适当距离（一般≥5m），爆破开挖，接长钢架，设置锁脚锚杆，复喷混凝土。③部隧底爆破开挖后，及时喷混凝土封闭岩面，防止隧底隆起。技术参数：爆破岩块最大粒径≤30cm，便于装渣运输。3.4爆破施工关键工序（弱爆破/光面爆破）3.4.1施工流程测量放线→炮眼钻孔→炮眼清理→装药→起爆网络连接→安全警戒→爆破→通风排烟→危石清理→断面检查3.4.2各环节操作要点3.4.2.1测量放线操作要点：用全站仪放出隧道轴线、开挖轮廓线及炮眼位置，用红漆标记，周边眼误差≤5cm，其他炮眼误差≤10cm。质量要求：放线准确，标记清晰，确保炮眼布置符合钻爆设计。3.4.2.2炮眼钻孔操作要点：在多功能作业台上作业，钻孔方向与开挖面垂直，周边眼外插角度根据断面尺寸确定（一般2-3°）。掏槽眼位于断面中央稍下部，深度比辅助眼深10cm；辅助眼均匀布置在掏槽眼与周边眼之间。钻孔完成后清理炮眼内岩粉、积水，检查孔深、孔位，不合格炮眼重新钻孔。技术参数：周边眼间距≤50cm，抵抗线≤60cm。3.4.2.3装药与起爆网络连接操作要点：采用小直径乳化炸药，周边眼间隔装药，掏槽眼、辅助眼连续装药，装药量按钻爆设计执行，无超装、欠装。非电导爆管起爆网络，连接牢固，导爆管无破损、漏水，起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼。装药后用炮泥堵塞炮眼，堵塞长度≥20cm。安全注意事项：装药人员需穿戴防静电服装，严禁携带火种，爆破器材专人管理。3.4.2.4安全警戒与爆破操作要点：爆破前划定警戒范围（隧道口外50m），设置警戒岗，疏散人员及设备，确认无遗漏后下达起爆命令。爆破后通风排烟15分钟，待有毒有害气体浓度达标（CO浓度≤30mg/m³）后，作业人员方可进入。安全注意事项：警戒人员坚守岗位，严禁无关人员进入警戒区。3.4.2.5爆破后清理与检查操作要点：人工清理掌子面及周边危石，检查爆破效果，有无盲炮、超欠挖。盲炮处理：按规范采用非爆破方式清理，严禁擅自引爆。用自动断面仪检测开挖轮廓，超挖量≤10cm（V级围岩），欠挖量≤5cm，超欠挖超标时及时处理。四、出渣及进料运输关键工序4.1出渣运输4.1.1装渣操作要点：采用侧铲装载机装渣，车辆停稳制动后作业，装渣高度不超过车厢护栏，避免撒漏；装渣过程中观察围岩稳定，发现危石及时处理。安全注意事项：装载机作业半径内严禁站人，与掌子面保持安全距离（≥2m）。4.1.2运输操作要点：自卸汽车运输，建立运输调度系统，统一指挥，避免车辆拥堵。运输道路定期洒水降尘，车辆驶出隧道前清理轮胎泥土，防止污染环境。弃渣按指定地点堆放，分层碾压，做好排水措施，避免水土流失。安全注意事项：洞内运输车辆限速行驶（≤10km/h），弯道鸣笛示意。4.2进料运输操作要点：固体材料（钢筋、锚杆、钢架等）：分类码放整齐，超长材料运输时采取防倾覆措施，避免碰撞支护结构。流体材料（混凝土、砂浆）：混凝土罐车运输，运输过程中保持搅拌状态，到场后检查坍落度（120-160mm），不符合要求时不得使用。质量要求：材料进场需附带质量证明文件，经检验合格后方可使用。五、监控量测关键工序5.1量测布置操作要点：量测项目：洞内外观察、拱顶下沉、净空变化。量测断面：V级围岩间距≤5m，Ⅳ级围岩间距≤10m，关键地段（破碎带、富水段）加密至2-3m。测点布设：拱顶下沉测点位于拱顶中心，净空变化测点对称布置在两侧边墙，测点固定牢固，标识清晰。5.2数据采集与分析操作要点：量测频率：初期（开挖后1-7天）每1-2次/天，数据稳定后（变形速率≤0.1-0.2mm/d）每3-7次/天。采用全站仪、水准仪采集数据，记录准确、完整，及时绘制变形-时间曲线。当变形速率超过规范要求（V级围岩≥0.5mm/d）或出现突变时，立即上报技术负责人，采取加强支护措施（增设锚杆、加密钢架、施作临时仰拱等）。质量要求：数据真实可靠，分析及时，反馈迅速，作为调整支护参数、确定二次衬砌时机的依据。六、质量控制要点6.1开挖质量控制严格控制循环进尺，上台阶≤1.0m，中、下台阶≤2.0m，仰拱≤3.0m。超欠挖控制：光面爆破超挖量≤10cm，欠挖量≤5cm，严禁二次爆破处理欠挖。每循环开挖后用自动断面仪检测轮廓，绘制断面图与设计对比，超欠挖超标时采用人工凿除处理。开挖后及时核对地质情况，与设计不符时及时上报，调整施工参数。6.2支护质量控制喷射混凝土：原材料计量准确，搅拌均匀，分层喷射，厚度符合设计，回弹率≤15%。钢架安装：定位准确，连接牢固，锁脚锚管锚固可靠，无悬空、歪斜现象。锚杆：锚固力抽检频率每30根抽查1根，合格率100%，不合格时加倍抽检并整改。钢筋网：铺设平整，与钢架、锚杆连接紧密，无松动。6.3爆破质量控制钻爆参数根据围岩变化及时优化，确保爆破后岩块粒径适中，便于装渣。起爆网络连接可靠，无盲炮，爆破后轮廓平整，无明显凹凸。七、安全注意事项所有作业人员必须佩戴安全帽、防滑鞋，高空作业系安全绳，特殊工种持证上岗。隧道内严禁吸烟、携带易燃易爆