隧道开挖施工方案

隧道开挖施工方案一、编制依据1.《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660-2020、《铁路隧道施工规范》TB10204-2020、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015（2011年版）、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011等现行国家及行业标准规范；2.本隧道工程勘察设计图纸、地质勘察报告、沿线环境调查资料；3.业主下发的施工组织设计总进度计划、现场实际勘查数据；4.企业现有施工技术装备、人员配置及类似隧道工程施工经验。二、工程概况1.隧道基本参数本隧道为双向六车道分离式公路隧道，左洞起讫桩号ZK3+210~ZK5+875，全长2665m；右洞起讫桩号YK3+195~YK5+890，全长2695m，属长隧道。隧道最大埋深387m，设计净空宽度14.25m、高度5.0m，设计行车速度80km/h。2.地质条件隧址区地层从上至下依次为第四系坡残积粉质黏土（厚度2~5m）、寒武系灰岩（完整性中等，岩溶发育段占隧道总长12.3%，局部存在溶腔、溶洞，最大溶洞高度7.2m）、千枚岩（页理发育，岩体破碎，Ⅳ级围岩占比41%、Ⅴ级围岩占比22%、Ⅲ级围岩占比37%）。洞身穿越1条正断层，断层破碎带宽18m，岩体呈碎裂状，地下水发育，正常涌水量1200m³/d，最大涌水量3800m³/d。3.周边环境隧道进口端位于山前缓坡，距既有乡村道路最小距离120m，周边无永久性建筑；出口端距居民区最小距离85m，施工需控制爆破振动速度，居民区处质点振动速度不得大于2cm/s。三、施工部署1.进度计划总工期24个月，其中进洞准备1个月，洞身开挖18个月，支护及仰拱施工紧随开挖进行，滞后开挖面距离不大于40m，二次衬砌滞后开挖面距离不大于90m，附属工程施工3个月。具体节点：左洞开挖每月平均进尺148m，右洞每月平均进尺150m，断层破碎带段单月进尺控制在30~40m，岩溶发育段单月进尺控制在40~50m。2.作业面划分采用进出口双向掘进方案，进口端承担左洞ZK3+210~ZK4+550（1340m）、右洞YK3+195~YK4+540（1345m）施工任务；出口端承担左洞ZK4+551~ZK5+875（1325m）、右洞YK4+541~YK5+890（1350m）施工任务。每个作业面配置1个开挖班组、1个支护班组、1个出渣班组，实行两班倒作业，每班作业时间12小时。3.人员配置单个作业面配置：施工负责人1名、技术负责人1名、技术员2名、安全员2名、测量员3名、爆破员6名、开挖工10名、支护工12名、出渣司机4名、机械操作员3名、后勤保障人员2名，合计46人。4.主要设备配置单个作业面配置：凿岩台车1台（或气腿式凿岩机6台）、装载机2台、20t自卸汽车4辆、湿喷机械手1台、注浆泵2台、通风机1台（功率110kW，风量≥1800m³/min）、装载机1台、多功能作业台架1套、地质雷达1台、超前水平钻机1台、全站仪1台、水准仪1台、瓦斯及有毒气体检测仪4台。四、超前地质预报1.预报体系建立“长中短结合”的三级预报体系：长距离预报采用地震波反射法（TSP），每次预报距离100~150m，前后两次搭接长度不小于10m；中距离预报采用地质雷达，每次预报距离20~30m，前后搭接长度不小于5m；短距离预报采用超前水平钻探，每循环钻设3个φ76mm钻孔，孔深15~20m，前后搭接长度不小于5m，断层破碎带、岩溶发育段加密至每循环5个钻孔，孔深延长至30m。2.预报内容重点探测地层岩性变化、断层破碎带位置及宽度、岩溶发育情况、地下水赋存情况、有害气体浓度，预报结果需在每循环开挖前24小时出具，经技术负责人审核后下发至作业班组，作为开挖参数调整依据。若预报存在突水突泥、坍塌风险，立即暂停开挖，制定专项处置方案后方可继续施工。五、洞身开挖施工5.1开挖方法选择根据围岩级别及地质条件，采用差异化开挖方案：Ⅲ级围岩：采用全断面开挖法，循环进尺控制在3.0~3.5m，每日完成1~1.5个循环；Ⅳ级围岩：采用上下台阶法开挖，上台阶长度3~5m，高度3.5~4.0m，下台阶分左右两侧错开开挖，错开长度不小于2m，每循环进尺控制在1.5~2.0m；Ⅴ级围岩及断层破碎带、岩溶发育段：采用三台阶临时仰拱法开挖，上台阶长度2~3m，中台阶长度3~4m，下台阶长度4~5m，每循环进尺控制在0.5~1.0m，临时仰拱采用I18工字钢+20cm厚C20混凝土，每2榀钢架设置1道，临时仰拱封闭成环长度不大于5m。5.2爆破设计隧道开挖采用光面爆破技术，严格控制超欠挖，周边眼炮痕保存率Ⅲ级围岩≥80%、Ⅳ级≥60%、Ⅴ级≥50%，线性超挖控制在15cm以内，严禁出现大于20cm的欠挖。1.Ⅲ级围岩全断面爆破参数炮眼布置：掏槽眼采用楔形掏槽，布置在断面中部偏下位置，共8个，眼深3.8m，间距60cm，与开挖面夹角60°；辅助眼共42个，眼深3.5m，间距80cm，排距70cm；周边眼共56个，沿断面轮廓线布置，眼深3.5m，间距40cm，最小抵抗线50cm；底板眼共12个，眼深3.6m，间距80cm。装药参数：掏槽眼采用φ32mm乳化炸药，单孔装药量1.2kg，连续装药；辅助眼单孔装药量0.8kg，连续装药；周边眼采用φ25mm小直径乳化炸药，间隔装药，单孔装药量0.3kg，空气间隔长度15cm，导爆索传爆；底板眼单孔装药量1.0kg，连续装药。起爆网络：采用毫秒延期导爆管雷管，掏槽眼为1段、辅助眼依次为3、5、7段、周边眼为9段、底板眼为11段，段间间隔时间不小于50ms，采用非电起爆系统，起爆前确认所有人员撤离至洞外300m以外安全区域。2.Ⅳ级围岩台阶法爆破参数上台阶掏槽眼共6个，眼深2.2m，单孔装药量0.8kg；辅助眼24个，眼深2.0m，单孔装药量0.5kg；周边眼38个，单孔装药量0.2kg；下台阶周边眼18个，单孔装药量0.25kg，辅助眼16个，单孔装药量0.6kg，起爆顺序先上台阶后下台阶，左右侧下台阶分次起爆。3.Ⅴ级围岩及特殊地段控制采用微差控制爆破，最大单段起爆药量不大于2kg，周边眼预留10~15cm保护层采用人工配合风镐开挖，出口端临近居民区段爆破时，提前在洞口设置降噪屏障，爆破时间限定在8:00~18:00，每次爆破前提前1小时通知周边居民，同时安排专人监测振动速度，若超过限值立即调整爆破参数。5.3开挖作业流程1.测量放样：每循环开挖前，采用全站仪放出断面轮廓线、炮眼位置，误差控制在±5cm以内，在拱顶、左右拱腰、左右边墙位置设置高程控制点，便于开挖过程中随时复核开挖深度。2.钻孔作业：采用凿岩台车或人工持气腿式凿岩机钻孔，钻孔严格按照放样位置施工，周边眼外插角控制在2°~3°，眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm，钻孔完成后由班组长逐孔检查孔深、角度，不合格孔重新钻设。3.装药起爆：钻孔验收合格后进行清孔，按照爆破设计装药、堵塞炮泥（堵塞长度不小于30cm），连接起爆网络，确认无误后人员撤离、警戒，发布起爆信号后起爆。4.通风排烟：爆破后通风时间不少于15min，待洞内粉尘、有毒有害气体浓度降至允许值以下（CO浓度≤30mg/m³、粉尘浓度≤2mg/m³、瓦斯浓度≤0.5%），方可由安全员、瓦斯检测员进入工作面检查，确认无盲炮、无坍塌风险后，作业人员方可进入。5.危石处理：由专业开挖工站在稳定地段，采用撬棍清理工作面及拱部、边墙松动危石，处理完成后对开挖断面进行扫描，检测超欠挖情况，欠挖部位立即处理，超挖部位采用同等级喷射混凝土回填。六、初期支护施工初期支护与开挖面同步施工，滞后开挖面距离不大于2m，Ⅴ级围岩地段支护紧跟掌子面，开挖完成后立即进行支护。1.系统锚杆拱部及边墙采用φ25mm中空注浆锚杆，锚杆长度Ⅲ级围岩2.5m、Ⅳ级3.0m、Ⅴ级3.5m，间距1.2m×1.2m（环向×纵向），呈梅花形布置。施工流程：采用凿岩机钻孔，孔径42mm，孔深偏差不大于±5cm，清孔后插入锚杆，安装止浆塞、垫板，采用注浆泵压注1:1水泥砂浆，注浆压力0.5~1.0MPa，待砂浆强度达到设计强度70%后方可拧紧螺母。2.钢筋网采用φ6mmHPB300钢筋，网格尺寸20cm×20cm，钢筋网搭接长度不小于20cm，与锚杆焊接牢固，铺设平整，紧贴岩面，保护层厚度不小于3cm。3.钢拱架Ⅳ级围岩采用I16工字钢拱架，间距1.0m；Ⅴ级围岩及断层破碎带采用I20b工字钢拱架，间距0.6m，拱架接头采用M20螺栓连接，连接板贴合率不小于75%，缝隙不大于2mm。拱架安装前测量放出定位线，安装时拱脚置于稳固地基上，每榀拱架设置4根φ25mm锁脚锚杆，长度4.0m，与拱架焊接牢固，拱架之间采用φ22mm纵向钢筋连接，间距1.0m，拱架与岩面之间用混凝土垫块楔紧，空隙处与喷射混凝土一同填充。4.喷射混凝土采用C25湿喷混凝土，厚度Ⅲ级围岩12cm、Ⅳ级围岩20cm、Ⅴ级围岩28cm。施工时采用湿喷机械手作业，喷射顺序从下至上、分段分片进行，喷头与受喷面垂直，距离0.8~1.2m，喷射压力0.15~0.2MPa，一次喷射厚度边墙8~10cm、拱部5~6cm，分层喷射时间间隔不小于2h，喷射后2h内洒水养护，养护时间不少于7d，混凝土强度达到设计强度100%后方可承受上部荷载。七、特殊地质地段施工1.断层破碎带施工按照“超前预加固、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”原则施工：超前支护采用φ89mm超前小导管，长度4.5m，环向间距30cm，外插角10°~15°，纵向搭接长度不小于1.5m，注水泥-水玻璃双液浆，水灰比1:1，水泥浆与水玻璃体积比1:0.8，注浆压力1.0~1.5MPa，注浆完成后待浆液强度达到5MPa后方可开挖。开挖采用三台阶临时仰拱法，每循环进尺0.5m，严禁爆破时直接轰击断层破碎带岩体，必要时采用人工配合机械开挖。支护完成后及时进行初支背后注浆，注浆孔间距3m×3m，注浆压力0.5~0.8MPa，填充初支与岩面之间的空隙。2.岩溶地段施工开挖前通过超前钻探确认溶洞位置、大小、填充情况：溶洞位于开挖轮廓线外且填充稳定：在溶洞周边设置3m长φ25mm锚杆加固，喷射混凝土封闭，加强监测即可；溶洞位于拱部且为空溶洞：先采用φ42mm小导管注浆加固溶洞周边岩体，溶洞内填充C15混凝土，厚度不小于2m，待混凝土强度达到设计要求后再开挖；溶洞位于边墙且较大：采用钢筋混凝土挡墙加固，挡墙厚度不小于50cm，与初期支护连接成整体；溶洞内存在地下水：设置横向泄水管将水引入洞内排水系统，严禁封堵水路，防止水压过大造成突水。八、施工监控量测1.必测项目洞内、外观察：每循环开挖后对工作面地质情况、初期支护状态进行观察记录，每日不少于2次；拱顶下沉：采用水准仪量测，测点布置在拱顶，每10m布设1个断面，Ⅴ级围岩段每5m1个断面，开挖后12h内取得初读数，1~7d内每12h量测1次，7~15d每日量测1次，15d后每3d量测1次，稳定后每周量测1次；周边收敛：采用收敛计量测，每个断面布置3条测线（拱腰-拱腰、拱腰-边墙、边墙-边墙），量测频率与拱顶下沉一致；地表沉降：洞口浅埋段（埋深小于2倍洞径）每5m布设1个断面，每个断面布设7个测点，开挖前测得初读数，开挖期间每日量测1次，稳定后每周量测1次。2.控制标准拱顶下沉允许值Ⅴ级围岩≤150mm、Ⅳ级≤100mm、Ⅲ级≤50mm；周边收敛允许值Ⅴ级围岩≤100mm、Ⅳ级≤80mm、Ⅲ级≤30mm；地表沉降允许值≤30mm，单日变形量大于10mm或变形速率持续3d大于5mm/d时，立即暂停开挖，采取加强支护措施，待变形稳定后方可继续施工。九、安全保障措施1.进洞管理建立人员进洞登记制度，所有进洞人员必须佩戴安全帽、反光背心，携带定位芯片，严禁携带明火、手机进入瓦斯可能溢出地段，洞内严禁吸烟。洞口设置值班室，24小时值班，准确记录进洞人员、车辆数量及时间。2.通风管理洞内通风采用压入式通风，通风管距离工作面距离不大于20m，定期检查通风管破损情况，确保通风顺畅。长期停工的工作面重新开工前，必须进行全面通风、检测气体浓度，合格后方可进入。3.爆破安全管理爆破作业人员必须持证上岗，炸药、雷管分库存放，距离洞口不小于500m，库房配备24小时安保人员，爆破器材领取、使用、退库全程登记，做到账物相符。爆破时设置3道警戒点，分别位于洞口、洞内交叉路口、工作面后方200m处，确认所有人员撤离后方可起爆。4.应急管理成立应急救援领导小组，配备应急救援物资：沙袋2000袋、方木10m³、工字钢20t、注浆设备2套、抽水机4台、急救担架2副、急救药品1箱，每月开展1次应急演练。若发生坍塌、突水突泥事故，立即停止作业，撤离人员，清点人数，上报项目部，按照应急预案处置，严禁盲目施救。十、质量保证措施1.开挖质量控制每循环开挖后采用断面扫描仪对开挖断面进行检测，超挖值超过允许范围的，分析原因调整爆破参数；出现欠挖的，立即采用风镐破除，严禁在二次衬砌施工时处理欠挖。2.支护质量控制锚杆注浆安装完成后，按1%比例进