隧道开挖专项施工方案.doc

新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段隧道开挖施工方案编 制： 审 核： 批 准： 二00九年十月二十九日目 录第一章 编制依据1第二章 编制范围1第三章 设计概况13.1工程概况13.2 主要工程数量2第四章 主要施工方案及施工方法24.1施工方案24.2施工方法34.2.1明洞段开挖方法34.2.2台阶法34.2.3大拱脚台阶法54.2.4 交叉中隔壁（CRD）法6第五章 施工进度安排8第六章 爆破设计96.1爆破方案96.2钻爆设计106.2.1光爆基本参数106.2.2掏槽方式106.2.3周边眼116.2.4掘进眼116.2.5装药结构及堵塞方式126.2.6炮眼布置126.2.8起爆起爆网路146.2.9用药量计算156.3爆破设计的优化及爆孔布置16第七章 劳动力和机械设备配置177.1劳动力配置177.2主要施工机械设备、质量监测设备的配置17第八章 质量保证措施18第九章 安全、文明施工19第一章 编制依据1、新建贵广铁路贵阳至贺州段施工设计参考图隧道施工工法（贵广贰隧参09）及各隧道单位工程施工图；2、铁路隧道工程施工技术指南（TZ 204-2008）；3、客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准铁建设2005160号；4、铁路混凝土工程施工质量验收补充标准（铁建设2005160号）；5、国家现行有关施工规范、验收标准及相似地质条件施工经验；6、现有的施工技术水平、施工管理水平和机械设备配备能力及对新建贵广铁路。第二章 编制范围新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段GGTJ-2标第一项目部（DK106+220DK118+600）隧道工程。第三章 设计概况3.1工程概况新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段GGTJ-2标DK106+220DK118+600段隧道工程，隧道总长约4771米，隧道围岩类别主要为级、级、级围岩，隧道基本均处于地下水发育、溶蚀破碎带或溶洞发育地段。暗挖隧道的开挖根据围岩类别的不同采用台阶法、大拱脚台阶法和交叉中隔壁（CRD）法施工。1、地质构造构造体系分段：主要属于川黔经向构造体系影响带；构造线方向与线路呈大角度相交，对工程有利。褶皱：本施工段主要为都匀向斜。断层：本施工段主要为都匀逆断层。2、地层岩性沉积岩：沿线分布震旦系至第四系地层。可溶岩与碎屑岩相间分布，局部夹煤线。以灰岩为主，岩溶十分发育。第四系：山坡普遍覆盖厚度不大的坡残积黏性土；沟谷地区普遍分布冲洪积黏性土，部分为河流阶地砂、卵石层；局部见滑坡堆积土及人工弃土等。3.2 主要工程数量GGTJ-2标第一项目部（DK109+220DK118+600段）共有双线隧道10座，隧道共长4769米。隧道汇总如下：隧道开挖主要工程数量表序号隧道名称隧道全长（m）（m）（m）（m）设计进口里程设计出口里程备注1高田头1109325250535DK106+385DK107+4942白岩一号2631806320DK108+327DK108+5903白岩二号50426025220DK108+685DK109+1894大坡2419520126DK109+296DK109+5375都匀一号926240330357DK110+140DK111+0666都匀二号526170357DK111+267DK111+7937芭蕉冲一号15535120DK111+951DK112+1068芭蕉冲二号21040170DK112+217DK112+4279都匀东一号39416918945DK112+540DK112+93410都匀东二号4438040323DK113+055DK113+498第四章 主要施工方案及施工方法4.1施工方案根据设计要求，隧道除明洞段与斜切延伸段为明挖之外，隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工、光面爆破开挖。暗挖段根据围岩类别的不同分别采用台阶法、大拱脚台阶法及交叉中隔壁（CRD）法施工。4.2施工方法4.2.1明洞段开挖方法 本项目部隧道明洞段较多共286米。明洞段均采用明挖法施工。本项目施工段隧道明洞基本处于覆盖土层位置，基本无岩石。施工时采用挖机施工，每施工一个台阶立即进行喷锚支护。遇到有岩石的部位采用若爆破开挖。4.2.2台阶法隧道开挖分上下台阶施工（除仰拱开挖外），上下台阶长度可以根据实际施工做适当调整。微台阶长度宜控制在5米左右，长台阶不宜超过14米。本项目部施工段台阶法施工适用于、级围岩。1、 施工工序（1）先开挖部，然后进行部台阶周边的支护及临时支护，即初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立钢拱架和I18临时横撑（I18临时横撑仅在级围岩浅埋段或软质岩地段设置），并设置锁脚锚杆。待打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。（2）在滞后部一段距离之后（可根据施工机械配置、人员安排等情况适当调整），开挖部，待部开挖完后进行台阶周边部分初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，接长钢拱架，打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。（3）在滞后部一段距离后，开挖部，待渣土清楚干净后，施作隧底混凝土。2、 施工注意事项工序变化处钢架应设锁脚锚杆，以确保钢拱架基础稳定，下台阶安全，防止塌方。台阶高度及可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。各部台阶开挖长度不宜过长，应根据围岩条件确定，第部开挖后，应及时施作仰拱，封闭成环。复合式衬砌段在施工时，须按有关规范及标准图的要求，进行监控测量，根据监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定浇筑二次衬砌的时机。I18横撑连接处或与钢架连接处均设置钢垫板（240*200*160mm）。当钢架拱脚下层或内移时，可以加大I18横向支撑的失高。4.2.3大拱脚台阶法大拱脚台阶法是在台阶法的基础上扩大上断面拱脚受力面积而形成的。本项目部施工段大拱脚台阶法适用与V级围岩。1、施工工序 （1）利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部42超前小导管。开挖部，施作周边初期支护，即初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立钢架，施作大拱脚，并设锁脚锚杆，打入径向锚杆后复喷至设计厚度。 （2）在滞后部一段距离后，开挖部，然后初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，接长钢架，并设锁脚锚杆。打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。（3）在滞后部一段距离后，开挖部，然后初喷4cm厚混凝土，接长钢架，并设锁脚锚杆，打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。（4）在滞后部一段距离后，开挖部。（5）在滞后部一段距离后，开挖部。（6）在滞后部一段距离后，开挖隧底剩余部分部；然后初喷4cm厚混凝土，再安设仰拱钢架，最后复喷混凝土至设计厚度。2、 施工注意事项（1）工序变化处钢架应设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定。在级围岩偏压地段也应注意下台阶安全，防止塌方。（2）台阶高度、长度可根据施工机具，人员等安排进行适当调整。（3）钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。（4）各部台阶开挖长度一般不宜超过14m，围岩条件变化时可酌情缩短或延长台阶长度。（5）复合衬砌段在施工时，需按有关规范及标准图的要求进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定灌注二次衬砌的时机及调整支护参数，必要时可喷混凝土封闭掌子面。必要时可在上台阶底部设10cm厚的喷混凝土临时仰拱。（6）I18横撑连接处或与钢架连接处均设置钢垫板（24020016mm）。（7）大拱脚采用钢垫板（100030016mm/50020016mm/24020016mm）与斜撑焊接连成整体。（8）I18横撑为临时支护,施工中应尽量倒换使用（或有必要时使用）。4.2.4 交叉中隔壁（CRD）法CRD法是分部开挖、支护、分部闭合成小环，最后全断面闭合成大环。每开挖一部分均及时施作初期支护、中隔壁及临时仰拱的施工方法。1、施工工序：（1） 利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁及导坑侧壁42超前小导管支护，然后开挖部，再喷射混凝土封闭掌子面，施作部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立I20b型钢钢架I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。（2） 在滞后部一段距离后，开挖部。喷混凝土封闭掌子面，在导坑周边喷4cm厚混凝土铺设钢筋网，接长型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，根据实际地质情况，必要时安设I18横撑，打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。（3） 开挖部并施作导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同第（1）步。（4） 开挖部并施作导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同第（2）步。（5） 在滞后部一段距离之后，开挖部。隧底周边部分初喷4cm厚混凝土，接长I18临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。安设型钢钢架的仰拱部分。（6） 开挖部并施作导坑周边初期支护，步骤及工序同第（5）步，并使型钢钢架封闭成环。2、 施工注意事项（1）施工中应注意在初期支护成环和变形稳定后进行中隔壁拆除。开挖采用小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。（2）钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。（3）I18临时钢架（竖撑及横撑）端头及钢架上设钢垫板（24020016mm）；竖撑各分段脚处也设置钢垫板（24020016mm）。（4）复合式衬砌段在施工时，须按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，根据监控量测得结果进行分析，确定浇筑二次衬砌的时机及调整支护参数。V级围岩在台阶底部设20cm厚的喷射混凝土临时仰拱。（5）I18临时钢架（竖撑）之间应设置纵向连接钢筋及4根定位锚杆，I18临时钢架（竖撑及横撑）施工中应尽量倒换使用。第五章 施工进度安排坚持经济、合理与实用相结合的原则。采用先进的施工技术和管理技术，应用科学的组织方法，合理安排施工顺序。下表为洞身开挖作业循环时间表。开挖支护作业循环时间表 围岩项目 时间(h)III级级级备注测量放线0.50.50.5开挖及出碴875找顶10.50.5初喷0.50.50.5初期支护297合 计1217.513.5（1）III级围岩进度指标为（单个工作口）:720小时/月2.5m/循环150m/月12小时/循环考虑工序衔接、其它等因素的影响，计划进度指标采用150m/月。（2）级围岩进度指标为（单个工作口）:720小时/月2.0m/循环83m/月17.5小时/循环考虑工序衔接、其它等因素的影响，计划进度指标采用80m/月。（3）级围岩进度指标为（单个工作口）：720小时/月0.8/循环43m/月13.5小时/循环考虑工序衔接、其它等因素的影响，计划进度指标采用40m/月。第六章 爆破设计6.1爆破方案爆破方案的选择以如何提高炮眼的利用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。本施工段隧道洞口浅埋段土质围岩采用人工配合机械明挖法施工，遇个别孤石进行松动爆破，挖机配合开挖。本施工段隧道洞身级围岩采用大拱脚台阶法/CRD法施工；CRD法开挖采用人工配合挖机开挖，遇个别孤石进行松动爆破；大拱脚台阶法采用光面爆破。人工手持风钻配合多功能台架钻孔，2#岩石乳化炸药（32mm240mm），电雷管起爆，非电毫秒管微差光面爆破。本施工段隧道洞身、级围岩采用台阶法施工，台阶法开挖采用光面爆破。人工手持风钻配合多功能台架钻孔，2#岩石乳化炸药（32mm240mm），电雷管起爆，非电毫秒管微差光面爆破。6.2钻爆设计6.2.1光爆基本参数隧道初步开挖时，炸药单耗量和光面爆破参数参照下表“巷道掘进单位炸药耗药量”“光面爆破参数表”，实际施工时根据对应各级围岩爆破效果对本参数进行适当调整。巷道掘进单位炸药耗药量（2岩石硝铵炸药，kg/m3）掘进断面（m2）岩石坚固性系数（f）3468101214152041.231.772.482.963.36461.051.502.152.642.93680.891.281.892.332.598100.781.121.692.041.3210120.721.011.511.902.1012151.660.921.361.781.9715200.640.901.311.671.85200.600.861.261.621.80光面爆破参数标准表岩石种类周边眼间距E(cm)周边眼最小抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩506055750.80.850.250.3硬岩405050600.80.850.150.25软质岩354545600.750.80.070.126.2.2掏槽方式采用中空直眼或斜眼掏槽。直眼掏槽操作较简单，钻孔方向易掌握，被广泛采用，洞身开挖采用直眼掏槽。因本工程隧道断面大，采用人工手持风钻钻孔，采用三级复合楔形掏槽方式。各级围岩掏槽眼深度如下1、级围岩第一级掏槽眼深2.68m，第二级掏槽眼深4m，第三级掏槽眼深3.4m。2、级围岩第一级掏槽眼深1.9m，第二级掏槽眼深2.5m，第三级掏槽眼深2.3m。3、级围岩第一级掏槽眼深1.3m，第二级掏槽眼深2.1m，第三级掏槽眼深1.7m。6.2.3周边眼周边眼尽可能靠帮布置，眼距适当缩小，并减少炮眼内的装药量。确保爆破后岩壁平直、成型规整，减少对围岩的扰动。因在施工现场周边眼钻孔时机械位置的限制，钻孔方向可适当外插，眼底可偏出轮廓线510cm。岩性较软时，周边眼眼位可在设计开挖轮廓线以内5cm左右，爆破后采用风镐修整洞壁。根据隧道围岩情况，周边眼间距选取如下：级围岩50cm、级围岩45cm、级围岩40cm。6.2.4掘进眼掘进眼介于掏槽眼和周边眼之间。它的作用是扩槽和破碎岩石。掘进眼根据隧道围岩与岩石性质，均匀排列，深度跟没循环进尺相同。最外一圈掘进眼与周边眼间距的圈距按下式计算：D=E/M式中：E按光面爆破要求确定的周边眼孔间距；M光面爆破炮眼密集系数，选取M=0.8。其余掘进眼的圈距大体可按80100cm均匀布置，平均为90cm。6.2.5装药结构及堵塞方式周边眼装药结构：采用不偶合和间隔装药结构、不偶合系数为1.8。详见下图“光面爆破周边眼装药示意图”其它眼：均采用连续装药结构。所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于25cm。光面爆破周边眼装药示意图一般炮孔装药结构示意图6.2.6炮眼布置级围岩台阶法开挖炮眼布置图级围岩台阶法开挖炮眼布置图V级围岩大拱脚上台阶开挖炮眼布置图V级围岩大拱脚下台阶开挖炮眼布置图6.2.8起爆起爆网路起爆网络联结示意图所有炮孔按要求装入炸药和非电毫秒雷管，确保段数正确，做好炮孔堵塞，然后按区域将雷管脚线理顺，集中在一起用传爆雷管联结，传爆雷管尽量选用低段的非电毫秒雷管（其延时误差相对较小），并确保段数相同，最后所有传爆雷管用火雷管联结。6.2.9用药量计算级围岩上台阶开挖药量计算表炮孔类型炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg掏槽眼1268610.52.112.6掏槽眼24006163.219.2辅助掏槽340612.52.515掘进眼32090349.51.964.6内圈眼32065299.51.955.1周边眼32050444.50.5423.76底板眼320801912.52.547.5合计144每循环装药量(kg)237.76炸药单耗指标(kg/m3)0.96级围岩下台阶开挖药量计算表雷管段别炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg132090781.611.2332090781.611.2532090781.611.2732090481.66.4932090781.611.2周边113205064.50.543.24中线113206074.50.96.31332080912.52.522.5合计54每循环装药量(kg)83.24炸药单耗指标(kg/m3)0.87级围岩上台阶开挖药量计算表炮孔类型炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg掏槽眼119067.51.59掏槽眼2250610212辅助掏槽23068.51.710.2掘进眼200904061.248内圈眼200603261.238.4周边眼200405830.3620.88底板眼200801981.630.4合计167每循环装药量(kg)168.88炸药单耗指标(kg/m3)1.09级围岩下台阶开挖药量计算表雷管段别炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg12009075173200907517520090751772009045149200907517周边1120040830.362.88中线1120050930.65.41320080981.614.4合计58每循环装药量(kg)54.68炸药单耗指标(kg/m3)0.91V级围岩上台阶开挖药量计算表炮孔类型炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg掏槽眼1130430.62.4掏槽眼2210640.84.8辅助掏槽17043.50.72.8掘进眼16090502.50.525内圈眼16060212.50.510.5周边眼160454820.419.2底板眼160802330.613.8合计156每循环装药量(kg)78.5炸药单耗指标(kg/m3)1.07V级围岩下台阶开挖药量计算表雷管段别炮孔深度间距炮孔个数单孔药条数单孔药量同段药量cmcm个条kgkg11601201240.89.631601201140.88.851601201040.887160120940.87.29160501620.46.411160602520.410合计83每循环装药量(kg)50炸药单耗指标(kg/m3)0.76.3爆破设计的优化及爆孔布置爆破效果检查项目主要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保存率，硬岩80，中硬岩60，并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不大于10cm。爆破设计优化：每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼。爆孔布置优化：根据爆破后石碴的块度大小修正爆孔及装药参数。若爆破后石碴块度较大则曾密炮眼数量、并相应减少每炮孔用量量。根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。第七章 劳动力和机械设备配置7.1劳动力配置主要劳动力配置计划表序号部门、工班作业班组名称人数备注4管理人员5合计：104。仅为一个工点人员。本项目部施工段含五个隧道工点5测量组测工56机械班机械工46运输班自卸汽车司机8砼汽车司机47电工班电工28 混凝土工班混凝土工69模板工班模板工6喷射混凝土班喷射工308综合班普工49钻爆班钻爆307.2主要施工机械设备、质量监测设备的配置主要机械配置计划表序号机械名称规格数量备注1挖掘机5台含本项目部五个隧道工点所有主要机械2风钻60台3混凝土搅拌机7台4砼运输车10台5自卸汽车10台6柴油发电机10台7电动空压机20台8变压器5台9内燃发电机10台主要试验设备配置表序号机械设备名称规格型号数量备注1液压式压力试验机YE-2000C2台含本项目部两个实验室所有主要仪器2养护室温湿自动控制仪BYS-型2台3电子称ACS-A2台4空调KC-352台5负离子增湿器SCH-P型2台6台秤TGT-500A2台7坍落度筒含捣棒2台8砂浆试模(塑料测量仪器设备表序号机械设备名称规格型号数量备注1全站仪RTS2385台含本项目部五个隧道工点所有主要仪器2水准仪DSZ25台第八章 质量保证措施1、技术交底工程开工前，在认真熟悉设计图纸和规范标准的基础上，由各工点急速负责人向全体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计要求、技术标准、以及各种爆破参数等。2、测量、量测测量资料必须经换手复核无误，再报监理工程师审查认可，方可用于施工，并对中线桩、水准点建立定期复测检查制度，测量与施工应建立联系制度。做好隧道预留沉降量控制，根据现场实际监控量测资料对预留沉降变形可以进行适当调整。3、各级围岩施工段施工前，组织作业班组人员、现场管理人员、工程技术人员召开专项施工交底会议，详细准确做好交底工作。4、当前方地质出现变化迹象或接近围岩分界线时，必须用地质雷达、超前探孔等方法先探明隧道的工程地质和水文地质情况，才能进行开挖。5、应严格控制超欠挖，当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa 并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分(每1m2 不大于O.1m2)凸入衬砌断面，锚喷支护时凸入不大于30mm，衬砌时不大于50mm，拱脚、墙脚以上lm 内严禁欠挖，超挖值应符合表8-1表中允许超挖值的要求。6、开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量，并利用量测反馈信息进行及时调整。7、做好钻爆设计分析总结，及时调整优化钻爆设计，严格控制隧道成形质量。8、洞身开挖在清除浮石后应及时进行初喷支护。隧道洞身允许超挖值开挖部位 围岩级别拱部平均线形超挖（cm）101510最大超挖（cm）202515边墙线形超挖（cm）101010仰拱、隧底平均线形超挖（cm）10最大超挖（cm）259、硬岩无剥落，中硬岩基本无剥落，软弱围岩无大的剥落或坍塌，开挖面平整。第九章 安全、文明施工1、贯彻“不坍就是进度”的指导思想，“安全第一，预防为主”指导方针，正确处理好进度、质量、安全三者之间关系，做好开挖面施工安全保证措施，杜绝塌方。2、断层破碎带及其它不良地质段，施工前制定详细的