隧道開挖指導書

隧道開挖作業(yè)指導書1、工程概況中鐵二局貴廣鐵路工程指揮部四項目部管段內隧道有四座。其中胡家寨隧道全長2591米，我部施工一半即1295.5米，團寨隧道全長2004米，翁檔隧道全長1246米，斗篷山隧道全長7369米，合計隧道11914.5米2、施工方法及工藝本管段隧道施工開挖方法有：①Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用臺階法開挖，②Ⅴ級圍巖采用大拱腳臺階法或CRD法開挖，③特殊地質如軟土、松軟土、紅黏土、古崩塌堆積體等采用人工風鎬開挖。2.1Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍巖臺階法開挖施工工藝臺階法施工工藝流程圖臺階法施工工藝橫斷面圖臺階法施工工藝縱斷面圖1、開挖①部，施作①部臺階周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼筋網，架立鋼架和工18臨時鋼架（橫撐）（工18臨時鋼架僅在Ⅳ級圍巖淺埋及軟質巖地段設置），并設鎖腳錨桿。鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。2、在滯后①部一段距離后，開挖②部。臺階周邊部分初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼筋網。鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。3、在滯后②部一段距離后，開挖③部。施作隧底混凝土。4、灌注Ⅳ部仰拱襯砌與矮邊墻。5、施工防水板。6、灌注仰拱填充Ⅴ部至設計高度。7、利用襯砌模板臺車一次性灌注Ⅳ部襯砌（拱墻襯砌一次施作）。2.2Ⅴ級圍巖大拱腳臺階法施工工藝大拱腳臺階法施工工藝橫斷面圖大拱腳臺階法施工工藝縱斷面圖1、利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道拱部Φ42超前錨管。開挖①部。施作①部初期支護，即初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼筋網，架立鋼架和工18臨時鋼架（橫撐）（工18臨時鋼架僅在Ⅳ級圍巖偏壓及軟質巖地段設置），施作大拱腳，必要時設置工18斜撐，并設鎖腳錨桿。鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。2、在滯后①部一段距離后，開挖②部。臺階周邊部分初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼筋網。接長鋼架。鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。3、在滯后②部一段距離后，弱爆破開挖③部。施作隧底噴混凝土。4、根據(jù)監(jiān)測量測結果分析，待初期支護收斂后，拆除工18臨時鋼架。灌注Ⅳ部仰拱襯砌與矮邊墻。5、灌注仰拱填充Ⅴ部至設計高度。6、利用襯砌模板臺車一次性灌注Ⅵ部襯砌（拱墻襯砌一次施作）。2.3Ⅴ級圍巖CRD法施工工藝施工準備施工準備超前地質預報、測量放線超前支護、圍巖加固先行側開挖，初期支護、中隔壁、臨時仰拱施工后行側開挖，初期支護、臨時仰拱初期支護成環(huán)、地質素描拆除臨時仰拱、中隔壁仰拱、拱墻復合式襯砌施作結束監(jiān)控量測采取措施各分部開挖面相距3～4m，每次開挖后掌子面必須封閉各分部開挖面相距3～4m，每次開挖后掌子面必須封閉超限CRD法施工工藝流程圖CRD法施工工藝橫斷面圖CRD法施工工藝縱斷面圖1、利用上一循環(huán)架立的鋼架作隧道側壁及導坑側壁Φ42小導管超前支護。開挖①部。施作①部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼筋網，架立工20b型鋼鋼架和工18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿，安設工18橫撐。2、在滯后于①部一段距離后，開挖②部。噴混凝土封閉掌子面。導坑周邊部分初噴4cm厚混凝土。接長型鋼和工18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿，根據(jù)實際地質情況，必要時安設工18橫撐。鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。3、開挖③部并施作導坑周邊的初期支護和臨時支護，步驟及工序同㈠。4、開挖④部并施作導坑周邊的初期支護和臨時支護，步驟及工序同㈠。5、在滯后于④部一段距離后，開挖⑤部。隧底周邊部分初噴4cm厚混凝土。接長工18臨時鋼架，復噴混凝土至設計厚度。安設型鋼鋼架及仰拱單元。6、開挖⑥部并施作導坑周邊的初期支護，步驟及工序同㈤。并使型鋼鋼架之封閉成環(huán)。7、根據(jù)監(jiān)控量測結果分析，待初期支護收斂后，拆除工18臨時鋼架及上部臨時橫撐。灌注Ⅶ部仰拱及矮邊墻。8、灌注仰拱填充Ⅷ部至設計高度。9、利用襯砌模板臺車一次性灌注Ⅸ部襯砌（拱墻襯砌一次施作）。3.爆破作業(yè)3.1一般規(guī)定1、隧道開挖方法應根據(jù)地質條件、斷面大小、結構形式、機械配備、周圍環(huán)境等因素綜合確定，開挖方法應有利于保護圍巖的自承能力。2、鉆爆作業(yè)應符合以下規(guī)定：①開挖輪廓形狀和斷面尺寸應符合設計要求，盡量減小開挖輪廓線的放樣誤差，應采用激光指向儀、隧道激光斷面儀等確定開挖輪廓線和炮眼位置。②通過爆破試驗，選擇合理的鉆爆參數(shù)，并根據(jù)地質條件的變化和對振動波的監(jiān)測，不斷優(yōu)化鉆爆參數(shù)，實現(xiàn)光面爆破，把對圍巖、支護及襯砌的擾動減到最小程度。③隧道開挖斷面應以二次襯砌設計輪廓線為基準，考慮預留變形量、測量貫通誤差和施工誤差等因素適當放大，并應滿足下列要求：a預留變形量應符合設計規(guī)定，或根據(jù)圍巖級別、隧道寬度、埋置深度、施工方法和支護情況等條件，采用工程類比法確定。b測量貫通誤差應符合現(xiàn)行鐵道部現(xiàn)行《新建鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101）的規(guī)定。c施工中應根據(jù)量測結果進行分析，及時調整預留變形量。d當兩相對開挖工作面相距40m時，兩端施工應加強聯(lián)系統(tǒng)一指揮，當兩開挖工作面間的距離剩下10～15m時，應從一端開挖貫通。e爆破作業(yè)時，所有人員應撤至不受有害氣體、振動及飛石傷害的安全地點；在有可能發(fā)生涌水、突水地段應加強開挖工作面與洞內后部工作點的聯(lián)系。安全地點至爆破工作面的距離，在獨頭坑道內不應小于200m，其他開挖方法應根據(jù)爆破方法與裝藥量計算確定安全距離。f隧道開挖中所使用爆破器材的運輸、貯存、檢驗、再加工、使用和退庫、銷毀應符合國家有關法律、法規(guī)和現(xiàn)行國家標準《爆破安全規(guī)程》（GB6722）的規(guī)定。施工中對爆破器材必須統(tǒng)一管理、發(fā)放，不符合要求的一律不準使用。3.2隧道超欠挖1、隧道的允許超挖值應符合下表的規(guī)定。隧道允許超挖值（cm）圍巖級別開挖部位ⅠⅡ～ⅣⅤ、Ⅵ拱部平均線形超挖101510最大超挖202515邊墻線形超挖101010仰拱、隧底平均線形超挖10最大超挖25注：1、本表適用于炮眼深度不大于3.0m隧道的開挖。炮眼深度大于3.0m時，可根據(jù)實際情況另作規(guī)定。2、。3、最大超挖值是指最大超挖處至設計開挖輪廓切線的垂直距離。4、表列數(shù)值不包括測量貫通誤差、施工誤差。5、測量方法可選用表5.2.26、超過表5.2.1所列數(shù)值的部分按局部坍2、隧道超欠挖的測定方法隧道超欠挖的測定方法測定方法及采用的儀器方法簡述利用激光束測定用激光指向儀或激光經緯儀射在開挖工作面上的光束測定特定部位的超欠挖的線性值。用全站儀測定在要測的點位粘貼反光片，用全站儀測定各點的三維坐標，通過計算繪制開挖斷面，與設計斷面進行比較用激光隧道限界測量儀測定由免棱鏡測距全站儀和手提電腦組成，對開挖工作面（或任一斷面）測量，直接打印出設計斷面與實際斷面，并標出設定點的超欠挖值。用二次襯砌輪廓剛架作基準測定當防水板鋪設專用臺車移動時，用直尺量取需測定點至輪廓剛架的最小距離，并考慮噴混凝土的厚度，以確定超欠挖值。3、隧道開挖應嚴格控制欠挖，當圍巖完整、石質堅硬時，允許巖石個別突出部分侵入襯砌不大于5cm（每1m2不大于0.1m2）；拱腳和墻腳以上1m范圍內嚴禁欠挖。4、隧道周邊炮眼痕跡保存率是衡量開挖面平整度的一個指標，炮眼痕跡保存率應滿足下表的規(guī)定：各種圍巖周邊炮眼痕跡保存率圍巖性質硬巖中硬巖炮眼痕跡保存率≥80％≥60％注：炮眼痕跡保存率＝（殘留有痕跡的炮眼數(shù)/周邊眼總數(shù)）×100％3.3測量放樣測量班嚴格按鉆爆設計圖進行測量放樣，準確定出炮眼的位置。放線采用“五寸臺”法（繪制施工圖）。3.4鉆孔及清孔1、炮眼的深度和斜率應符合鉆爆設計。鉆孔采用YT-28氣腿式風動鑿巖機，采用座式空壓機或者移動式空壓機供風，嚴格按放樣位置施鉆，鉆孔時的外插角應控制在3°～5°以內，成孔后用高壓風進行清孔。2、掏槽眼眼口間距和眼底間距的允許誤差為±5cm；輔助眼眼口間距允許誤差為±10cm；周邊眼眼口位置允許誤差為±5cm，眼底不得超出開挖斷面輪廓線15cm3、當開挖面凹凸較大時，應按實際情況調整炮眼深度及裝藥量，使周邊眼和輔助眼眼底在同一垂直面上。4、鉆眼完畢，按炮眼布置圖進行檢查并做好記錄，對不符合要求的炮眼應重鉆，經檢查合格后方可裝藥。5、當鑿眼高度超過2.5m時應配備與開挖斷面相適應的作業(yè)臺架進行鑿眼；鉆孔作業(yè)應定人定崗，尤其是左右側周邊眼鉆工不宜變動。6、采用鑿巖臺車開挖時，對鉆眼的要求，可根據(jù)臺車的構造性能結合實際情況另行規(guī)定。3.5裝藥及起爆網絡連接1、裝藥①裝藥作業(yè)應符合下列要求：a爆破工裝藥前，應與班組長、領工員對裝藥開挖工作面附近及炮眼等進行全面檢查，對檢查出的問題及時處理。b炮眼內巖粉應清理干凈。c炮眼縮孔、坍塌或有裂縫時不得裝藥。d裝藥作業(yè)與鉆孔作業(yè)不能在同一開挖工作面進行。②裝藥結構應符合下列規(guī)定：a常用的周邊眼裝藥結構有小直徑連續(xù)裝藥、間隔裝藥、導爆索裝藥和空氣柱狀裝藥，見下圖。一般情況下宜選用小直徑連續(xù)裝藥或間隔裝藥結構；軟巖可采用導爆索裝藥結構；當眼深不大于2m時，可采用空氣柱狀裝藥結構。小直徑藥卷連續(xù)裝藥結構示意間隔裝藥結構示意導爆索裝藥結構示意專用光爆藥卷裝藥結構示意b為提高炸藥的能量和爆破效果，應采用反向裝藥結構；在有瓦斯、煤塵爆炸危險的開挖工作面應采用正向裝藥結構。c周邊眼按藥卷直徑不同應采用連續(xù)裝藥或間隔裝藥結構，其他眼應采用連續(xù)裝藥結構。③裝藥作業(yè)應符合下列規(guī)定：a盡量采用裝藥機（有乳化炸藥裝藥機、粉狀炸藥裝藥機）裝藥，以提高裝藥效率，減少不安全因素。b清孔：裝藥前，采用掏勺或壓縮空氣吹眼器清除炮眼內的巖粉、積水，防止堵塞，使用壓縮空氣吹眼器時應避免炮眼內飛出的巖粉、巖塊等雜物傷人。c驗孔：炮眼清理完成后，應采用炮棍檢查炮眼深度、角度、方向和炮眼內部情況。發(fā)現(xiàn)炮眼不符合要求的，及時處理。d裝藥方法：驗孔完成后，爆破工必須按作業(yè)規(guī)程、爆破設計規(guī)定的炮眼裝藥量、起爆段位進行裝藥。裝藥時要一手抓住雷管的腳線，另一手用木質或竹質炮棍將放在眼口處的藥卷輕輕的推入炮眼底，使炮眼內各藥卷間彼此密接，推入時，用力要均勻。e正向裝藥的起爆藥卷最后裝入，起爆藥卷和所有的藥卷的聚能穴朝向眼底；反向裝藥起爆藥卷首先裝入，起爆藥卷和所有的藥卷的聚能穴朝向眼外。f堵孔炮泥應滿足下列要求：所有裝藥的炮眼應采用炮泥堵塞，不得用炸藥的包裝材料等代替炮泥堵塞。宜用炮泥機制作炮泥，炮泥配合比一般為1：3的粘土和沙子，加含有2％～3％食鹽的水制成，炮泥應干濕適度。g封孔應滿足下列要求：1）最初填塞的炮泥應慢慢用力，輕搗壓實，以后各段炮泥應依次用力一一搗實。2）淺孔宜將余孔全部堵塞。3）炮眼深度小于1m時，封泥長度不宜小于炮眼深度的1/2。4）炮眼深度超過1m時，封泥長度不宜小于0.5m。5）炮眼深度超過2.5m時，封泥長度不宜小于1m。6）光面爆破周邊眼封泥長度不宜小于0.3m。2、連線、起爆①連線起爆作業(yè)應符合下列規(guī)定：a每次起爆前，爆破員必須仔細檢查起爆網絡。b在同一開挖斷面上，起爆順序應由內向外逐層起爆。c延發(fā)時間一般應采用孔內控制。d放炮員必須最后離開爆破地點，并必須在有掩護的安全地點進行起爆。e爆破前，班組長必須清點人數(shù)，確認無誤后，方準下達起爆命令。放炮員接到起爆命令后，必須先發(fā)出爆破警號，至少等5s，方可起爆。3、處理瞎炮（包括殘炮）必須在班組長直接指導下進行，并應在當班處理完畢，如果當班未能處理完畢，放炮員必須同下一班放炮員在現(xiàn)場交接清楚。3.6排險爆破后先進行通風，然后由專人負責進行排險，將開挖面內的所有浮石及危石清除干凈，仔細檢查確定無危險時方可進行下道工序施工。3.7出碴出碴采用無軌運輸出碴。4.爆破設計4.1特殊地質鑒于隧道的工程地質情況及地面條件，隧道在鉆爆開挖中有以下難點：斷層、溶洞、下穿貴新高速公路、下穿在建廈蓉高速公路等，總之，在確保地下建（構）筑物安全的前提下，選擇合理的鉆爆設計及先進的施工方法，將爆破振動影響降至最低限度。因為隧道洞身通過的圍巖較差，所以在鉆爆開挖中為了確保地下構筑物的安全，防止隧道上方軟巖因振動引起的坍塌，防止洞內初期支護的振動破壞，必須采用微振動爆破施工技術。4.2炸藥選型理論和實踐證明，炸藥爆速對爆破質點振動速度有直接影響，爆速越高，爆破產生的振動越大，因此本工程選用爆速低的乳化炸藥，特殊地段的周邊眼采用小直徑低爆速的光爆炸藥。4.3鉆爆計算1、孔徑d=40mm2、炮眼布置工程類比發(fā)選定：a可根據(jù)工程姆破條件查表，確定炮眼數(shù)目。b按經驗公式計算：N=K*S*L-Qg/n*r*L（個）式中N-----全斷面炮眼數(shù)（不包括光面爆破的）個K-----單位巖石體積耗藥t，可查表，也可計算（kg/ms）S-----開挖斷面積（m2）n-----各類炮眼裝藥系數(shù)（取平均值），可查表r-----炸藥的線裝藥密度（kg/m），根據(jù)實際使用的炸藥獲得L-----炮眼深度（m）Qg-----周邊光爆藥量（kg）3、Qm=R3*（Vkp/K）3/α式中Qm-----最大一段允許裝藥量（kg）Vkp-----振速安全控制標準（cm/s）R-----爆源中心到振速控制點的距離（m）K-----與爆破技術、地震波傳播途徑介質的性質有關的系數(shù)，一般為30～200α-----爆破振動衰減指數(shù)，一般取1.54、總藥量Q=k*S*L式中Q-----一次爆破裝藥量（kg）S-----開挖斷面面積（m2）L-----炮眼深度（m）K-----軟巖隧道爆破單耗（Kg/m3），可查表5、單孔裝藥量q周邊眼、掏槽眼按規(guī)定選取藥量，其它炮眼按下列公式計算。其它眼：q=k·a·w·L·λ式中q----單眼裝藥量（kg）k----爆破炸藥單耗（kg/m3）a----炮眼間距（m）w----炮眼爆破方向抵抗線（m）L----炮眼深度（m）λ----炮眼所在部位系數(shù)，一般取0.8～2.0選擇爆破參數(shù)采用公式法與工程類比法結合考慮，具體數(shù)據(jù)參見鉆爆設計圖與裝藥參數(shù)表，各參數(shù)應在實際施工中進行調整優(yōu)化。4.4起爆網絡設計爆破振動與同段起爆的炸藥量密切相關，采用非電毫秒雷管微差起爆技術，不但控制單段雷管的起爆藥量，又能有效地控制每段雷管間的起爆時間，使爆破振動波不疊加。這樣既能保證巖石破碎達到理想爆破效果，又能消除爆破振動的有害效應。隧道采用孔內同段、孔外微差的起爆網絡，在掏槽眼、輔助眼、底眼及周邊眼中，起爆藥量較大段別雷管間隔時差不小于20ms，起爆雷管采用國產系列非電毫秒雷管，這樣可以使爆破振動速度降低30%。4.5掏槽形式隧道爆破的掏槽眼是爆破成敗的關鍵，也是產生最大振動速度的部位，為此本隧道開挖掏槽形式為楔形掏槽（斜掏）。4.6炮眼布置周邊眼應沿隧道開挖輪廓線布置。輔助炮眼應交錯均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間。周邊炮眼與輔助炮眼的眼底應在同一垂直面上，掏槽炮眼應加深10～20cm。4.7光面爆破參數(shù)隧道爆破應采用光面爆破或預留光爆層爆破，光面爆破參數(shù)應通過試驗確定。光面爆破參數(shù)如下：巖石類別周邊眼間距E(cm)周邊眼抵抗線W(cm)相對距離E/W極硬巖50～6055～750.8～0.85硬巖40～5550～600.8～0.85軟質巖30～4545～600.75～0.84.8光面爆破效果技術保證措施1、周邊輪廓線和炮眼的放樣宜采用隧道激光斷面儀或其他類似的儀器，盡量減少人工操作。周邊輪廓線的放樣允許誤差應為±2cm。2、周邊眼間距與低抗線的相對距離要合理，通常減小周邊眼間距，爆破后輪廓成形好。3、裝藥結構應均勻分布，眼底可相對加強一些。4、周邊眼開眼位置視圍巖軟硬稍作調整，硬巖在輪廓線上，軟巖可向內偏移5～10cm。5、盡量減小周邊外插角的角度，孔深小于3m時外插角的允許斜率宜為孔深的±5%；孔深大于3m時外插角斜率宜為孔深的±3%；外插角的方向應與該點輪廓線的法線方向相一致。并根據(jù)不同的炮眼深度，適當調整斜率。6、當隧道斷面較大或地面建筑物對振動要求較嚴時，可采用小導洞超前，隧道開挖以“層層剝皮”成形，既能減輕振動，又可提高光面爆破效果。4.9安全防護措施為了減少振動、飛石及噪聲，保證洞內初期支護及作業(yè)安全，炮孔加強堵塞，避免飛石溢出，降低噪聲，減弱振動，并讓機械、人員撤出安全距離。4.10爆破振動控制1、控制標準按技術規(guī)范要求的爆破垂直振動速度允許值控制，其中后開挖的隧道爆破引起的先行開挖隧道支護內的爆破振速10cm/s；開挖工作后3m外隧道支護內爆破振速10cm/s。2、理論爆破振速計算根據(jù)爆破振速經驗公式：V=K×(Q1/3/R)a式中V—振動速度cm/sR—爆源至測點的距離mQ—最大一段起爆藥量kgK—爆破振動傳播途徑介質系數(shù)，取K=150～180a—衰減系數(shù)，取a=1.5～1.8為確保地面房屋及施工安全，我們在施工前進行爆破實驗選取合理的參數(shù)，在施工操作中成立監(jiān)測小組，對每次爆破的監(jiān)測值進行分析，及時調整爆破參數(shù)，使之達到理想的效果，確保施工安全。5.爆破作業(yè)安全技術保證措施1、施工前由技術負責人和安全負責人全面檢查各項施工準備工作，逐級進行技術、安全交底和安全教育，使安全管理在思想、組織措施上均得到落實。2、爆破操作要經安全教育培訓且考核合格后，方可進入現(xiàn)場施工。3、施工現(xiàn)場設備、設施、安全裝置、工具、個人勞保用品必須經常檢查，確保使用安全。4、施工場地內的一切用電設備必須接地、接零和使用漏電保護器。5、爆破作業(yè)人員必須持證上崗，不得無證作業(yè)。6、裝藥時必須嚴格按照鉆爆設計進行操作。7、裝藥時場地內不得進行氣焊和電焊作業(yè)。8、如發(fā)現(xiàn)啞炮必須立即通知現(xiàn)場爆破技術人員，并按有關規(guī)定由有經驗的爆破技術人員處理；或在距啞炮0.3m處鉆平行孔裝藥起爆啞炮。9、鉆孔時不得在殘留炮眼位置進行。10、爆破作業(yè)后必須進行通風排煙，使有毒氣體濃度降至規(guī)定范圍內，經檢測合格后方可進行下一步施工。11、炸藥、爆破器材的運輸和保管必須遵守當?shù)毓矙C關的有關規(guī)定，專人負責保管，不得私存、私運。12、做好炮孔的堵塞工作，并加強覆蓋，以減少飛石和噪音。13、嚴格炸藥與雷管等爆破物品的質量檢查。14、隧道施工應堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。