隧道开挖专项方案.doc

赣龙铁路扩能改造工程gl-5标 阳明山隧道进口洞身开挖专项方案赣龙铁路扩能改造工程gl-5标阳明山隧道进口洞身开挖安全专项施工方案1、编制依据、编制目的及编制范围1.1 编制依据（1）合同文件（2）设计图纸及相关参考通用图（3）国家和铁道部相关规范、标准： 客货共线铁路隧道工程施工技术指南（tz204-2008）铁路隧道工程施工安全技术规范（tb10304-2009/j946-2009）新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准（铁建设20048号 铁路隧道工程施工质量验收标准（tb10417-2003/j287-2004）（4）总体施工组织设计1.2 编制目的（1）通过编制隧道开挖方案，针对隧道不同围岩的开挖方法进行布置，指导现场施工，确保施工安全。（2）通过编制隧道开挖施工方案，保证隧道开挖质量，控制隧道超欠挖。1.3 编制范围本专项施工方案适用范围为中铁五局赣龙铁路扩能改造工程gl-5标工程指挥部隧道三项目部承担的阳明山隧道进口洞身开挖工程。2、工程概述2.1 工程概况阳明山隧道位于福建省上杭县古田镇及蛟洋镇境内，起于蛟洋镇森坑村，沿线跨牛角坑，大洋坑，止于上杭县古田镇郭车村，隧道起点里程为dk237+402，终止里程dk244+250。全长6848m，隧道最大埋深约460m，为单洞双线隧道。阳明山隧道为国家i级双线铁路隧道，设计行车速度：200km/h，线间距4.4m。隧道进口施工里程为：dk237+402dk239+335，全长1933m，施工段落位于直线段，纵向坡度为+12.9。2.2 地区地形、地质、水文特征隧址位于剥蚀中低山区，地线起伏较大，自然坡度2040，山体连绵起伏，植被发育，山间冲沟发育，多呈“v”字型，沟谷切割较深，为山间洪水和地下水的排泄通道。沟谷中一般常年均有流水，水质清澈，水量受季节性影响；局部为悬崖峭壁。隧址所穿越山体海拔标高为5001000m，沟谷中最低标高约480m，最大相对高差640m。隧道最大埋深460m。隧址区处北亚热带季风气候区，四季分明。冬季晴冷干燥，夏季晴热，春秋两季气候变换复杂。一年当中，由于季风交替，常有春秋季的低温阴雨，梅汛期暴雨洪涝，夏季干旱、高温、台风、冰雹、大风和冬季的霜冻、寒潮、大雪等灾害性天气出现。隧址区地层主要为燕山早期5花岗岩，局部有辉绿岩侵入。此外零星分布有第四系坡残积层和冲洪积层。隧址主要为地表水汇集，较发育，山间溪流，局部沟谷开阔处汇成小河。阳明山隧道进口围岩级别划分表序号里程范围长度（m）围岩级别地质概况1dk237+402dk237+52122v隧道进口、浅埋沟谷地段，岩体较破碎，地下水较发育，强富水区，突泥，施工中应加强支护和防排水，其中有节理密集带和f1断层破碎带，应加强超前地质预报和监控量测。2dk237+524dk237+780256iv3dk238+398dk238+42830iv4dk238+428dk238+554126v5dk238+554dk238+793239iv6dk238+120dk238+220100iv7dk238+848dk238+960112iv8dk237+780dk238+120340iii洞身围岩为燕山期花岗岩，弱风化，岩体较完整，地下水为基岩裂隙水，较发育。施工中采取相应的支护措施。9dk238+220dk238+398178iii10dk238+793dk238+84855iii11dk238+960dk239+335375iii3、不同围岩的开挖方法隧道施工的方法应根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配备、周围环境的需要、综合经济效益等因素而确定。本隧道开挖全部采用新奥法原理组织施工，隧道开挖采用光面爆破。针对不同的围岩、不同的地段，开挖按下述施工方法进行：隧道级围岩段采用三台阶临时仰拱法和六步cd法；隧道内级围岩地段采用三台阶法；级围岩地段采用台阶法。3.1.iii围岩开挖采用台阶法开挖。采用气腿式凿岩机钻眼，上部台阶长度应能满足机具正常作业，并减少翻碴工作量，一般控制在3米以内，既有利于翻碴，又有利于格栅钢架及工字钢架安装作业。施工中若遇顶部围岩破碎、施工支护需紧跟时，可适当延长台阶长度，减少施工干扰。当围岩破碎时，应采用微振控爆，降低洞内爆破振动效应，以确保施工安全。注意事项：开挖方式采取弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量，台阶宜控制在10m50m之内，围岩稳定性较差时，控制在310m。3.2.级围岩开挖：采用三台阶法开挖。台阶法基本一致，台阶拱脚部位加大尺寸向外扩大开挖，使拱脚初支加厚、加强，必要时增加锁脚锚杆的数量，以此提高基底密实且加大受力基础。避免下半断面开挖时导致吊拱的危险。注意事项：开挖方式采取弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量，每一次开挖利用上一循环架立的钢架施作完毕，再开挖。各步台阶一次开挖长度宜在在23m之间。锁脚钢管应及时施作，且必须对锁脚钢管进行注浆，以确保钢架基础稳定。3.3.级围岩开挖：3.3.1.三台阶临时仰拱法采用三台阶临时仰拱法施工时，先利用上一循环架立的钢架施作超前小导管，利用隧道中线分区，开挖第1部，施作1部上导坑周边的初期支护，架立钢架，并设锁脚钢管。上导坑底部铺设i18轻型工字钢，喷10cm厚混凝土，施作1部的临时仰拱，必要时封闭掌子面。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。在滞后1部510m后弱爆破开挖2部，架立钢架，并设锁脚钢管。导坑底部喷10cm厚混凝土，施作2部的临时仰拱。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。在滞后2部510m后，弱爆破开挖3部。架立钢架，隧道周边部分喷混凝土至设计厚度。浇注4部仰拱混凝土，最后施作隧底填充。注意事项：开挖方式采取弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量，三台阶临时仰拱法施工的核心要点是控制台阶开挖长度，初期支护及早封闭成环，仰拱紧跟，二衬要及时施作。3.3.2.六步cd法采用六步cd法开挖时，先分三台阶开挖隧道的左部，同时，逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护，即初喷混凝土，架立隧道钢架和接长临时钢架，钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。同时，对已开挖部分的掌子面及时喷射混凝土封闭，每级台阶底部和竖向临时钢架间喷射混凝土封闭，并设锁脚钢管。施工隧道右部，重复上述施工工序。最后拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱的临时中隔壁钢架，灌注仰拱混凝土。接长钢架底支撑于仰拱填充面。根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，逐段拆除临时钢架，浇注二次拱墙混凝土。注意事项：开挖方式采取弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量，钢架之间的纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固。右部导洞开挖，应滞后左部导洞，距离15m左右。临时钢架的拆除应等洞身主体初期支护施工完毕后并稳定后，方可进行。4、围岩爆破方案设计4.1.正台阶开挖施工时将隧道分为上下两个台阶进行开挖。先开挖上部台阶，上部开挖完成后施作上部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，然后布设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部视开挖后围岩具体情况喷10cm混凝土作为临时仰拱封闭。上台阶施工至1020m后，开挖下部台阶，及时封闭初期支护。下台阶开挖完成后及时灌筑该段仰拱及仰拱回填砼。最后利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。上台阶开挖采用风动凿岩机钻眼，二级楔型掏槽；下台阶采用风动凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆，光面爆破。上台阶由挖掘机翻碴，下台阶由3m3挖装机装碴，20t自卸汽车运碴。施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。隧道开挖后及时施作初期支护，下半断面开挖后仰拱（或铺底）紧跟。正台阶施工工序示意图如下：正台阶施工工艺流程图(见下图)炸药采用32mm200mm（250g）和25mm200mm（150g）的el系列乳化油炸药。装药时周边眼采用间隔装药，其余炮眼采用连续装药。上台阶钻爆参数表段别炮眼名称眼深cm眼数每孔药卷数量每孔药量kg药量kg备注1掏槽眼220871.7514323掏槽眼220871.75145辅助眼200430.7537辅助眼200830.7569辅助眼2001030.757.511辅助眼2002330.7517.2513底板眼2001551.2518.7513内圈眼2003530.7526.2515周边眼200591.50.37522.125开挖面积(m2)80炮眼个数170比炮眼数(个/ m2)2.125总装药量(kg)128.875比耗药量(kg/ m3)0.81下台阶钻爆参数表段别炮眼名称眼深cm眼数每孔药卷数量每孔药量kg药量kg备注1辅助眼2001030.757.5323辅助眼2001030.757.55底板眼2001041107内圈眼200630.754.59周边眼2001210.51225开挖面积(m2)33.6炮眼个数48比炮眼数(个/ m2)1.43总装药量(kg)41.5比耗药量(kg/ m3)0.62台阶法开挖采用采用三级楔形掏槽，眼径为45mm，采用非电毫秒雷管、导爆管起爆，图中数字为雷管段数，炮眼布置见下页图。30在具体实施中，可先在现场试验，根据试验资料在施工中同样先作预设计，实施后及时总结分析，反复调整参数，使爆破效果达到最佳状态为止。4.2.三台阶开挖4.2.1当围岩较差时，选择采用三台阶法开挖，断面分成上、中、下3个工作面进行同时开挖施工。级和iv级围岩段台阶法开挖周边眼光面爆破参数表：项目周边眼间距e（cm）最小抵抗线w（cm）炮眼密集系数e/w装药集中度q（kg/m）堵塞长度l（cm）起爆方式光面爆破40550.730.1920非电毫秒雷管4.2.2 装药结构炸药采用32mm200mm（250g）和25mm200mm（150g）的el系列乳化油炸药。装药时周边眼采用间隔装药，其余炮眼采用连续装药。三台阶炮眼药量分配序号上、中、下台阶炮眼分类炮眼数雷管段数炮眼长度炮眼装药量单孔装药量合计药量个段cmkg/孔kg上台阶掏槽眼613001.810.8432701.87.2252501.22.4辅助眼1372401.013内圈眼2292401.022周边眼45112400.4520.25导爆索200m底板眼1692401.219.2小计10894.85开挖面积m234.93比炮眼数（个/m2）3.092比耗药量（kg/m3）1.131导暴索m200m1中台阶掘进眼1312401.0131432401.0141552401.0152周边眼1692400.457.2导爆索120m底板1672401.0163小计7465.27开挖面积m237.869比炮眼数（个/m2）1.95511比耗药量（kg/m3）0.718导暴索m120m9下台阶掘进眼1712401.017101632401.016111552401.0151372401.01312周边眼18112400.458.1导爆索72m13底 眼1792401.01714小计9686.1开挖面积62.5比炮眼数（个/m2）1.536比耗药量（kg/m3）0.574合 计278246.15采用斜眼掏槽，空眼为2个，眼径为45mm，采用非电毫秒雷管、导爆管起爆，图中数字为雷管段数，炮眼布置见下图。4.3. 六步cd法 六步cd法施工是将隧道断面分成左右两侧两大部分开挖，每侧壁导坑分为三层台阶开挖。左右平行施工，交错掘进，开挖面前后距离错开410m左右。采用人工和弱爆破短台阶分层开挖、分层支护。上台阶长度3m左右，掌子面至底部型钢支护封闭长度不超过6m，侧壁导坑外侧拱部设超前支护，网喷砼、锚杆、全环型钢拱架初期支护，开挖后立即初喷砼、架设钢拱架、挂网、打锚杆、喷砼至设计厚度，开挖循环进尺1m，与型钢支撑间距相适应。内侧洞临时支护，可视情况增设超前锚杆或超前小导管，临时仰拱支撑，以确保施工安全。分部开挖由于断面小，出碴采用小型挖装设备装运石碴，运至全断面地段后再由机械装碴倒运至洞外。待围岩变形基本稳定后，在进行支护变形观测指导下，用火焰切割法逐段拆除内壁钢支撑，浇筑仰拱及填充，全断面浇筑拱墙砼，尽早将二衬封闭成环。六步cd法工序循环示意图如下：六步cd法施工工艺流程如下图：施工准备超前地质预报、测量放样拱部超前支护、围岩加固先行侧导坑开挖，初期支护、中隔壁、临时仰拱施作后行侧导坑开挖，初期支护、临时仰拱初期支护成环各分部开挖面相距46m地质素描、浇筑仰拱各分部开挖面相距46m超限支护检验、监控量测仰拱、墙复合衬砌施作结束采取措施拆除临时仰拱、中隔壁变形值满足规范要求5、仰拱开挖 在正洞施工中，仰拱应超前，并一次灌注成型，仰拱距离掌子面宜控制在30米以内（能保证出渣设备有足够的停放装渣位置即可）。仰拱开挖采用全幅施工，为防止边墙拱脚处变形过大，造成喷射砼面开裂等病害，采用跳槽开挖，上面铺设仰拱栈桥，开挖长度控制在每次35榀拱架最为安全，仰拱开挖后，立即初喷46cm喷射砼封闭围岩（如基底渗水严重，可喷厚至1520cm）后安装仰拱拱架并喷射砼达到设计厚度，使初期支护及时封闭成环，当仰拱初期支护连续有46米长时，开始在仰拱初期支护上安装仰拱钢筋，施作隧道结构防排水，浇注仰拱混凝土。待仰拱混凝土初凝后浇注仰拱填充。6、现场监控量测6.1.现场监控量测目的现场监控量测，是在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为喷锚支护和模筑砼衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速施工的目的，围岩量测是施工管理中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。通过现场监控量测：1)、了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正支护参数，保证围岩稳定和施工安全；2)、提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定模筑砼衬砌施作时间；3)、依据量测资料采取相应措施，在保证施工安全的前提下加快施工进度；4)、积累量测数据资料，提高施工技术水平。6.2测量方法反光片的制作与埋设1）采用10圆钢（长度2535cm）与50503mm钢板焊接牢固；购买5050mm带十字丝靶位（20mm）的专用反光贴片；埋设测点前用强力胶将反光帖片粘贴在钢板上，如下图。测点制作图测点边墙埋设图测点拱顶埋设图2）用冲击钻在初支的喷射混凝土中钻14圆孔，孔深2030cm。3）在圆孔中灌注水泥砂浆或锚固剂，将测点安装牢固。4）将已贴好反光贴片的测点插入已灌入水泥砂浆或锚固剂的圆孔中，确保钢板露出喷砼面5cm左右，并保证反光贴片朝向洞口（或者有利于观测）的方向，以便于观测。5）在外露的钢筋上悬挂监控量测标识牌。6.3.数据采集数据采集采用全站仪自由设站原理。1）在反光贴片的朝向方向（洞口方向）的任意位置架设全站仪，整平，对准后视。2）后视一已知三维坐标（x、y、h）的固定点（导线点）。3）采用无棱镜测量反光贴片时，应及时更改棱镜模式，即：菜单测量edm设置反光片测距确定。4）水平收敛采用对边法测量方法进行，即：仪器架设整平对准后视后，确认无误后，采用全站仪自带的对边测量程序（菜单测量对边测量瞄准测量）测量反光贴片，每组测点观测4组数据（水平距离、正倒镜各测2组），记入记录表格，重复下一组测点测量。5）拱顶下沉采用全站仪测量标高的方法进行，即: 仪器整平后，对准后视，输入后视数据，确认无误后，更改棱镜模式后，开始测量，每组测点观测4组数据（测点标高、正倒镜各测2组），记入记录表格，重复下一测点测量。6.4.注意事项（1）测点的埋设应根据监控件量测计划进行，、vi级围岩间距不大于5米，级围岩间距不大于10米，级围岩不大于30米。采用全断面开挖方式时，净空变化量测可设一条水平测线，拱顶下沉测点设在拱顶轴线附近；当采用台阶法开挖时，每台阶应设一条水平测线，拱顶下沉测点设在拱顶轴线附近；当采用cd法或crd施工时，净空变化量测每分部一条水平测线，拱项轴线左右两侧各设一拱顶下沉测点；当采用侧壁导坑法施工时，净空变化量测在左右侧壁导各设一条水平测线，在左右侧壁导坑拱顶各设一拱顶下沉测点；在开挖中部核土部分时，在隧道两侧边墙设一水平测线，在拱项设一拱顶下沉测点。（2）测点埋设应稳固、不得有松动，反光贴片应朝向洞口（或者有利于观测）的方向。测点埋设后，初始读数应在开挖后12小时内完成。（3）采用无棱镜测量点位时，应控制观测距离尽量不大于50m，观测人员应固定，尽量减少误差，在完成后视操作后，应及时更改棱镜模式，以免出现观测错误，观测过程中应及时复核后视点的准确性，保证量测精度，每次观测结束后，应后视另一已知的导线点，发现错误，应重新观测。（4）观测中异常数据处理时，应移站重新观测，与上次观测资料对比，如确实准确，应及时上报分析原因，测量时应小心谨慎避免人为原因的错误发生。（5）观测同一反光片时，每次全站仪架设位置应大致在同一地点上。（6）观测时应及时根据洞内环境的温度和气压，对仪器参数进行更改，已保证观测精度。（7）量测频率量测频率表：类别量测项目每段相隔距离每段安设量测频率0-15天16-30天31天以后a隧道内地质和支护状况观察全隧道各掌子面1次/每天1次/每天1次/每天隧道净空变位观测每5-20m水平收敛3对测点1-2次/每天1次/每2天1次/每周拱顶下沉量测定每5-20m3点1-2次/每天1次/每2天1次/每周b地表下沉测定每5m洞口段35m1次/每天1次/每2天6.5.量测数据分析和信息反馈将量测数据进行处理和分析，绘制时间-位移曲线。一般情况会出现如下两种时间位移特征曲线见下图： t t (min) 位 移 (min) 位 移 (a)正常曲线 (b)反常曲线时间位移特征曲线分析(a）图表示绝对位移值逐渐减小，支护结构趋于稳定，可施作模筑砼衬砌。(b）图表示位移变化异常，反弯点喷锚支护出现严重变形，这时应及时通知施工管理人员，该段支护须采取加强措施，确保隧道不坍方；严重时施工人员须迅速撤离施工现场，保证施工人员安全。7、特殊围岩地段处置方法7.1.超前地质预报隧道施工中的地质预报方法，主要是根据地表和已开挖的隧道地段的地质调查和各种探测方法取得的资料，以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内(一般每次预测长度为1020m)围岩的工程地质和水文地质条件。7.1.1 地质预报内容超前地质预报内容如下：1）隧道穿越不稳定岩层较大断层预测；2）出现岩溶地段预测；3）出现涌水地段预测；4）软岩出现内鼓、片劈掉块地段预测；5）岩体突然开裂或原裂隙逐渐增宽等危害性预测；6）位移变形加快影响围岩稳定预测；7）可能出现塌方、滑动影响预测；8）浅埋段下沉裂缝对隧道稳定预测；9）地质条件变化对施工影响程度预测；7.1.2 超前地质探测和预测方法 1）根据开挖工作面前推法预测；2）用相似比拟法对隧道涌水预测；3）根据超前炮眼钻孔对涌水量预测；4）开挖工作面浅孔钻探预测；5）必需时采用声波探测进行地质预报。7.1.3 在接近设计提供不良地质地段时，加强地质预报。采用开挖工作面进行浅孔钻探(每工作面两个钻孔)，用于探明前方地质，发现地下水较大时，则进一步钻孔放水，防止涌水发生。断层破碎带及溶洞地段采用钻进式注浆锚杆超前预支护、钢架、喷锚网防护，缩短循环进尺，尽量采用人工开挖或机械开挖，减少对围岩的扰动，及时支护，做到随挖随护。并进行隧道开挖面地质素描图和隧道地质展示图记录。7.1.4 施工中充分利用超前预报作用。根据施工中记录的地质素描图和地质展示图组织施工，及时调整支护参数。工作面上采用两个钻探孔辅助地质预报。钻探孔长度一般为20m。采用浅孔钻探方法，主要是在钻进过程中，从钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情况掌握地质条件。例如，在遇到断层泥时，钻进时间短、钻进速度快，钻孔冲洗液浑浊、呈白色；遇卡钻时，说明岩体破碎；遇跳钻时，则可能有空洞或溶洞等等。浅孔钻探时，采用安装在钻孔台车上的钻进测速装置，记录钻进一定深度所需要的时间，得出钻进时间随深度的变化曲线。根据钻进时间变化曲线，可推断预测断层在钻进中的位置和宽度。综合开挖工作面上不同位置钻孔的钻进时间变化曲线，便可大致确定断层的规模和产状。7.1.5 围岩坍方前兆预测围岩的变形破坏、失稳坍方，是从量变到质变的过程，在量变的过程中，必然会在围岩的工程地质和水文地质特征及岩石力学上反应出一些征兆。因此，根据这些征兆来预测围岩的稳定性，进行地质预报，从而保证施工的安全，防止隧道坍方。围岩的变形破坏、失稳坍方，有以下一些征兆：1）遇特殊和不良地质条件，如断层及其破碎带、溶洞、涌水、松散地层等稳定性差的围岩；2）水文地质条件的变化，如干燥的围岩突然出水、地下水突然增多、涌水量增大、水质由清变浊(地下水将断层泥带走)等都是即将发生坍方的前兆；3）开挖面上有不稳定块体出露处，往往是局部围岩坍方的部位；4）拱部不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍方；5）岩石裂缝旁出现岩粉或洞内无故发现有岩粉飞扬时，可能即将发生坍方；6）围岩发生裂缝，并逐步扩大，很可能要发生坍方；7）支护受力(敲击发声清脆有力，拱架接头挤偏或压劈等)变形甚至发出声响时，说明围岩压力增大，有坍塌的可能；8）喷射砼出现大量的明显裂纹，亦说明围岩压力增大，有可能出现失稳坍方；9）围岩或隧道支护，拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d，或拱项下沉量大于0.1mm/d，并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定的状态。10）在软弱围岩采用台阶施工时，开挖马口过程中不断掉下小石块，拱部初期支护开裂，预示将发生塌方。7.1.6 加强施工监控量测，及时反馈信息指导施工。7.1.7 从技术管理上配备专职地质工程师进行地质预报、分析，及时提出预报资料，做好施工应急预案，保证施工安全、顺利进行。地质预报探测程序详见图如下页所示：现场地质状况调查超前探测预报方案的研究地质资料的研究采取相应措施保证开挖安全采取相应措施预防坍方资料整理与经验积累地质雷达声波探测根据开挖及支护情况发现坍方征兆根据比拟法预测前方地质超前钻孔探明涌水根据开挖面前推法预测超前地质预报探测施工程序图7.2. 断层破碎带施工7.2.1断层对隧道施工的影响根据物探资料显示，推测dk238+480为断层破碎带f1，断层的断裂面处，有较大的剪应力和残余应力，断层带的岩体破碎，一般有碎石、角砾及断层泥糜棱岩等，岩体强度低、围岩压力大。断层对隧道施工的影响程度主要决定于断裂破碎带的宽度及破碎带胶结情况：1）隧道通过断层带，极易发生坍塌和涌水，直接影响隧道的稳定，施工时应加强支护，缩短各工序间的距离，尽快衬砌；2）断层带中，由于充填物处于压缩状态，开挖后潜在应力释放，发生较大膨胀压力使隧道变形；3）断层面倾向隧道，且倾角大于10者，对隧道产生偏压，当隧道轴线与断裂线平行或交角甚小，则侧压力更大；4）在软、硬不同岩层中，断裂面的柔性岩石，往往形成不透水层，而在脆性岩的破碎角砾带，极易储存大量地下水，开挖时常常发生承压、涌水，危害较大。7.2.2 施工方法1）按设计要求采用钻进式注浆锚杆、管棚及小导管注浆、超前支护固结止水，超短台阶法施工。上部弧形导坑预留核心土法开挖，及时施作喷锚网、钢架初期支护；边墙开挖及初期支护按两台阶施工。左右作业面错开34m，及时施作砼仰拱闭合成环整体受力。2）加强围岩监控量测，及时反馈信息指导施工，科学调整支护参数，合理确定二次砼衬砌时间。3）精心施作复合防水板；采用全断面液压钢模衬砌台车、泵送砼灌注砼衬砌，装设钢模挡头板，安设橡胶止水带。7.2.3 施工注意事项1）各施工工序之间距离尽量缩短，并尽快使衬砌全断面闭合，以减少岩层的暴露松动和地压增大。2）开挖有水流出时，凿眼安置套管集中引排，使其不漫流。3）开挖面向隧道前进方向钻凿不少于2个超前钻孔，以探明前方地质。4）下台阶分部开挖时，先在拱脚增打23排锁脚锚杆。如遇两侧软硬不同时，应用偏槽法开挖，按先软后硬顺序进行。7.3.岩爆地段施工7.3.1岩爆的一般情况岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。由于本隧道最大埋深460m，故应对岩爆特征掌握。产生岩爆的时间一般在开挖后几小时内，但也有的是在较长时间后发生。隧道中常遇到的岩爆以顶部或拱腰部位为多。7.3.2隧道内岩爆的特点 岩爆在未发生前并无明显的预兆，虽然经过仔细找顶，并无空响声。一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。在没有支撑的情况下，对施工安全威胁甚大。它与隧道施工中的一般掉块落石，在现象上有明显的不同。 岩爆时，石块由母岩弹出，常呈中间厚，周边薄，不规则的片状。 岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，岩爆发生的时间多在爆破后2-3h。7.3.3岩爆地段施工注意事项 采用光面爆破，并严格控制用药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响。 可选用预先释放部分能量的方法，如松动爆破法，超前钻孔预爆法，或喷射高压水冲洗法，先期将岩层的原始应力释放一些，以减少岩爆的发生。 加强支护工作，支护的方法是在爆破后立即向拱部及侧壁进行喷射砼，再加设锚杆及钢筋网。衬砌工作要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少岩层暴露时间，减少岩爆发生和确保人身安全。7.4.隧道坍方预防措施7.4.1 做好超前地质预报工作。尤其是施工开挖接近设计探明的类围岩、断层破碎带和岩溶地层时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、涌泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时改变施工方案。7.4.2 加强围岩量测工作。通过对量测数据分析处理，按照时间位移曲线规律，及时调整和加强初期支护，同时重视二次衬砌及时施作。7.4.3 严格控制爆破装药量，尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。7.4.4 保证施工质量，超前预注浆固结止水，钢架制作、初期支护和二次衬砌砼质量必须符合设计及验标要求。7.4.5 严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺，杜绝各种违章施工。7.4.6 施工期间，洞口应常备一定数量的坍方抢险材料，如方木、型钢钢架等，以备急用。7.4.7 有下述现象发生时，应先撤出工作面上的施工人员和机械设备，指定专人观察和进行加固处理。1）、围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快。2）、围岩面不断掉块剥落。3）、初期支护喷砼表面龟裂、裂缝或脱皮掉块，钢架严重变形。8、钻爆开挖设计8.1.技术控制隧道施工原则：“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”1）钻爆设计应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出碴能力等因素综合考虑。2）爆破开挖一次进尺应根据围岩条件确定，开挖软弱围岩时应控制在12m之内，开挖坚硬完整的围岩时应根据周边眼的外插角及允许超挖量确定。3）根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼最小抵抗线。围岩软弱、破碎时，周边眼间距取小值，e/w取小值。4）严格控制周边眼装药量，并使药量沿炮孔长度合理分布。周边眼宜用小直径药卷和低爆速炸药，可借助传爆线实现空气间隔装药。周边眼雷管应与内圈眼雷管跳段使用。5）周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，保证开挖面平整，但掏槽炮眼应比辅助炮眼眼底深10cm。当开挖面凸凹较大时，应根据实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量。6）周边眼宜一次同时起爆，软弱围岩段或断层处须对爆破震动加以控制时，可分段起爆。7）对内圈眼的爆破参数应严格控制，防止围岩过度龟裂。8）斜眼掏槽的炮眼方向，在岩层层理或节理发育时，不得与其平行，应呈一定角度，并尽量与其垂直。9）开挖断面底板两隅处，应合理布置辅助眼，适当增加药量和导向空眼，消除爆破死角。10）在地下水较多地段，所用爆破材料应能防水。11）开挖过程中应监测围岩爆破扰动深度以及爆破对围岩的影响，及时调整钻爆方案。8.2.光面爆破质量保证措施1）钻眼人员必须严格按技术交底要求规范布眼，各层钻眼人员不能随意交换，实行“定人、定位、定机、定质、定量”的五岗位责任制，分区按顺序钻孔。不钻残孔、不钻石缝、不钻软夹层、不钻破碎带的四不钻制度。2）隧底（包括水沟电缆槽）必须一次开挖到位，而且要平顺。3）钻眼必须坚持“准、直、齐、平”的原则，特别是周边眼要控制好方向和装药量，利用长钻杆控制钻眼角度，以提高光爆效果，减少超欠挖。严格控制周边眼间距及最小抵抗线厚度，并使周边眼尽可能打在轮廓线上。4）钻眼时不能减少炮眼数，也不能随意增大装药量。装药必须专人负责，并严格堵塞炮泥。5）工人在钻眼时，应及时将前方围岩的变化反馈给技术人员，以便技术人员及时调整炮眼间距及装药量。6）钻眼完成后，应按炮眼布置图进行检查并作好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后才能装药爆破。7）装药前应将炮孔内泥浆、石屑吹洗干净。已装药的炮孔及时用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20 cm，其它眼不小于30 cm。周边眼采用小直径药卷连续装药或32药卷间隔装药，其它炮眼采用32药卷连续装药。掏槽眼要控制好方向和装药量，眼底加强装药，第一级掏槽眼的深度大于其它部位的眼深约30cm，眼口炮泥堵塞长度必须大于30cm。掏槽眼和底眼采用双雷管引爆，导爆管不能对折，以防瞎爆。8）判断拱部钻进方向的上挑角度是否适中，可通过观察钻中岩浆外流的情况来确定，在钻眼用水量合适的情况下：a、如果岩浆顺钎杆直接流到岩机前落下时，说明上挑角度太大。b、如果岩浆顺钎杆流出10 cm左右落下时，说明上挑角度合适。c、如果岩浆一出孔口就流下时，说明上挑角度不足。9）应努力做到“石变我变”，及时准确地修正钻爆设计和调整钻爆参数，并保证光爆设计的实施，确保光爆质量，保证隧道不坍塌。a、光爆装药参数由技术人员、领工员、承包队领班人员集体研究确定，在装药前由领工员、领班人员对工班进行集中布置并组织实施。b、光爆参数交底包括周边眼间距、最小抵抗线、炮眼密集系数、周边眼装药集中度、二圈眼装药集中度、总装药量等。c、领工员必须对自己值班范围的实际操作进行记录，包括：炮眼布置图，装药参数，钻眼速度、围岩自稳程度。并对值班范围光爆效果及进尺进行评定，此记录和掌子面的围岩情况将作为下一茬炮光爆参数调整的依据。10）隧道光面爆破施工有关标准如下：a、超欠挖：爆破后的围岩应圆顺平整，无欠挖，超挖量（平均线性超挖）应控制在7cm以内。具体数据如下表：隧道开挖断面允许超挖值（cm）和检验方法围岩级别开挖部位iii-ivv、vi检验数量检验方法拱部平均线性超挖10平均线性超挖15平均线性超挖10每一开挖循环检查一个断面激光断面仪、全站仪测量周边轮廓线，绘断面图与设计断面核对最大超挖值20最大超挖值25最大超挖值15边墙平均10平均10平均10b、半眼痕迹保存率：爆破后半眼率在整体性好的坚硬岩石中必须大于90%，在中硬岩石中应大于80%c、对围岩的破坏程度：爆破后，围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应该有浮石。d、炮眼利用率应大于85%。8.3.光爆常见质量事故的预防与处理在隧道及地下工程掘进中,常见的光爆质量事故有哑炮、带炮、冲天炮、“戴眼镜”、“挂门帘”等。其中有的事故虽然对安全无威胁，但对施工质量与工程进度的影响不容忽视。8.3.1哑炮哑炮又称瞎炮、拒爆或盲炮，是指炮眼中的起爆药包经点火或通电后，雷管与炸药全未起爆或雷管爆了而炸药未爆的现象。如果雷管与部分炸药爆了，但孔底尚有剩留未爆药包，则称为半爆或残炮。哑炮与残炮是掘进中最经常发生的一种爆破事故，必须采取措施竭力避免。这种事故一旦发生，应严格遵照安全规程仔细分析，找清原因，采取有效方法予以处理，否则不得在工作面进行其他工序的工作。哑炮或残炮产生的可能原因、处理方法及预防措施，可参考下表分析。处理哑炮时，禁止用压缩空气吹出炮泥、炸药和雷管，禁止从拒爆的炮眼上拔出雷管。哑炮或残炮的产生、处理与预防现象产生原因处理方法预防措施眼底剩药 炸药受潮 有岩粉相隔，影响传爆 管道效应影响，传爆中断 用水冲洗出炸药； 取出炸药包 有水或潮湿炮眼采取防水措施； 装药前，吹扫干净炮眼 采取措施消减管道效应的影响雷管爆了，而炸药全未爆 炸药变质或变潮； 雷管起爆力不足或半爆； 雷管与药包脱离 掏出炮泥，重新装入起爆药包起爆； 散装药时，用水冲洗炮泥和炸药，重新装药起爆 严格检验炸药与雷管，保证质量； 有水或渐湿炮眼采取防水措施； 雷管与起爆药包绑紧雷管与炸药全未爆1 雷管起爆方面 导火索与火雷管质量不合格； 火线雷管加工质量不合格，如导火索切得不整齐，使火焰传不到雷管的起爆药，或雷管与导火索脱离； 装药时导火索受潮； 点火遗漏 电雷管方面： 电雷管质量不合格； 电爆网路不符准爆条件 掏出炮泥，重新装入起爆药包起爆； 装入聚能药包进行殉爆起爆； 由于联线错误或不良的电爆网路，可重新联线起爆；距哑炮至少0.3米处另钻平行炮眼装药起爆；1严格检验起爆材料，保证质量。2火雷管起爆时： 保证火线雷管加工质量； 装药时将导火索靠向眼壁禁止用炮棍猛冲； 点火时沉着认真避免遗漏；3. 电雷管起爆时： 保证电爆网路符合准爆条件； 联线时认真仔细非电爆破雷管拒爆 卡口环固定不合格； 导爆管两头药粉脱落； 导爆管壁破裂距哑炮至少0.3米处另钻平行炮眼装药起爆； 卡扣环固定不能过紧或过松，过松容易被喷掉；过紧不容易传火； 作炮时，应及时将剪下的导爆管一段封口，另一端采取防止药粉脱落的措施； 不使用管壁破裂的导爆管8.3.2.带炮工作面上先起爆的炮眼爆破后，把邻近炮眼的导火索、雷管或药包带出炮眼，叫做带炮。带炮现象可能仅眼口部分的装药被抛出，而眼内留有残药；也可能出现整个炮眼装药因先爆炮眼的爆破而崩坏。产生带炮的原因是：炮眼布置过密，眼距过小；需要堵塞的炮眼堵塞不严实。此外，当延发间隔时间较长、采用正向起爆（尤其起爆药包放在眼口第一个药包位置时）及岩石节理裂隙发育等情况下，均会增加产生带炮的可能性。带炮的出现除对工作质量有影响外，更重要的是被带出的爆破材料（尤其雷管）混杂在岩渣中，给爆破后清理工作面、装岩工作等的安全带来很大威胁。因此，当发现有带炮现象时，应对工作面进行严格检查，清除掉未爆炸的爆破材料，对于可能压在岩渣堆底下的雷管、炸药等，应在装岩过程中留心发现，决不能粗心大意。带炮的预防措施，主要是合理确定眼距和提高堵塞质量，采用反向起爆可减少带炮现象。8.3.3.冲天炮炮眼中装药起爆后，未能将周围岩石崩落，而仅仅将堵塞物推出眼外，这种现象叫做冲天炮（或空枪）。冲天炮的产生原因可能是：需要堵塞的炮眼堵塞不严实，炮眼布置过稀，抵抗线过大，斜眼掏槽眼与工作面夹角过大，掏槽失败造成其它炮眼工作条件恶化，如直眼掏槽时炮眼被“挤死”，装药量过少，点火顺序不对，或因导火索燃速不稳定，造成起爆顺序混乱等。产生冲天炮后，一般都根据具体情况适当进行补炮。如果原炮眼未崩坏，可重新装药爆破之，如由于掏槽失败致使其他炮眼产生冲天炮时，在掏槽眼补炮后，仍可利用原辅助眼，周边眼进行装药爆破。产生冲天炮不仅浪费了大量爆破材料，而且还将增加钻眼工作量，降低掘进速度。因此，应针对上述原因，采取相应预防措施，主要是合理布置炮眼、正确确定爆破参数和提高堵塞质量等。8.3.4.“带眼镜”掏槽眼爆破后，工作面表层岩石未崩落，仅在内部造成破碎槽洞（即爆里不爆外），这种现象叫做“带眼镜”。主要是炮眼装药长度不够和眼距不当造成的。因为掏槽眼（指装药眼）的爆破作用方向主要是指向空心眼，则炮眼装药部分易于爆开岩石，而堵塞部分过长后，爆炸应力波强度不足使岩石破碎未发展到工作面。因此，避免“带眼镜”现象的发生，主要是根据工作面岩石性质的不同，正确确定好装药长度和炮眼间距。在产生“带眼镜”后，一般采用补钻炮眼进行爆破，以便把未爆开部分崩落。8.3.5.“挂门帘”挂门帘是指在光面爆破中，周边眼眼口部位的抵抗线岩石未爆掉，而形成的一种现象。主要原因是周边眼的炸药过于集中在眼底，没有装药的炮孔段太长、光爆层太薄、节理裂隙影响或岩石过于破碎等等。产生这一现象后，一般可另装药将其爆掉。预防“挂门帘”的措施，可根据石质选择合适的抵抗线；尽量采用小直径连续装药等等。8.3.6.岩壁留有半边孔的超、欠挖岩壁留有半边孔痕，但又有超欠挖现象。这主要是周边眼没有开在轮廓线上或眼孔与轮廓线的夹角过大。应严格按要求穿孔，才可避免。8.3.7.口部欠挖、底部超挖炮孔口部欠挖，底部超挖，主要原因是周边眼离轮廓线太远，孔角过大或底部药量过多。预防措施：除严格按要求钻孔外，还应控制装药量。8.3.8.未留半边眼孔的超欠挖岩壁未留半边眼孔的超欠挖现象，主要是周边眼、二圈眼的装药量过大、光面层太薄或石质太碎等等。预防时，应严格控制装药量，合理选择抵抗线厚度。8.3.9.两相邻半边孔中间的超欠挖当两相邻半边孔中间有岩壁欠挖现象时，主要是周边眼间距过大或周边眼抵抗线过小。只要将眼距及抵抗线这两个光爆参数选择合理，这种现象就可以避免。9、安全保证措施9.1.凡进洞人员须经过安全教育，各工种人员必持证上岗，对身体不适或存在缺陷者要认真落实其工作岗位。9.1.进洞人员须佩戴安全帽，严禁酒后上班。9.2.各位职工认真贯彻落实岗位责任制。9.3带病作业的机具、设备等均停止使用，并进行及时修理或更换。9.4.坚持每周一次安全大检查，坚持安质人员每日巡检，每日交班会安全汇报工作；各领工员及承包人在交接班中要认真记录当日当班安全情况，安质人员要进行检查，并向相关领导汇报。9.5.凡存在安全隐患的地方要及时进行处理，安全部门要认真落实处理结果是否达到要求。9.6.工程部要及时进行收敛量测，如发现异常情况要及时向领导汇报。9.7.开挖1）钻眼人员到达掌子面时，应首先检查工作面是否处于安全状态，如支护有无表观变形、裂纹；拱部、两帮岩面有无松动现象或岩层面与层面间有无夹薄泥层现象，在风钻水喷洒后是否软化剥落、掉块、坍方，若存在应在开钻前及时处理，承包人、领工员或班长要现场指挥，专人负责。处理措施