隧道开挖指导书

隧道开挖作业指导书1、工程概况中铁二局贵广铁路工程指挥部四项目部管段内隧道有四座。其中胡家寨隧道全长2591米，我部施工一半即1295.5米，团寨隧道全长2004米，翁档隧道全长1246米，斗篷山隧道全长7369米，合计隧道11914.5米2、施工方法及工艺本管段隧道施工开挖方法有：①Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，②Ⅴ级围岩采用大拱脚台阶法或CRD法开挖，③特殊地质如软土、松软土、红黏土、古崩塌堆积体等采用人工风镐开挖。2.1Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法开挖施工工艺台阶法施工工艺流程图台阶法施工工艺横断面图台阶法施工工艺纵断面图1、开挖①部，施作①部台阶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，架立钢架和工18临时钢架（横撑）（工18临时钢架仅在Ⅳ级围岩浅埋及软质岩地段设置），并设锁脚锚杆。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。2、在滞后①部一段距离后，开挖②部。台阶周边部分初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。3、在滞后②部一段距离后，开挖③部。施作隧底混凝土。4、灌注Ⅳ部仰拱衬砌与矮边墙。5、施工防水板。6、灌注仰拱填充Ⅴ部至设计高度。7、利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅳ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。2.2Ⅴ级围岩大拱脚台阶法施工工艺大拱脚台阶法施工工艺横断面图大拱脚台阶法施工工艺纵断面图1、利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部Φ42超前锚管。开挖①部。施作①部初期支护，即初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立钢架和工18临时钢架（横撑）（工18临时钢架仅在Ⅳ级围岩偏压及软质岩地段设置），施作大拱脚，必要时设置工18斜撑，并设锁脚锚杆。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。2、在滞后①部一段距离后，开挖②部。台阶周边部分初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网。接长钢架。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。3、在滞后②部一段距离后，弱爆破开挖③部。施作隧底喷混凝土。4、根据监测量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除工18临时钢架。灌注Ⅳ部仰拱衬砌与矮边墙。5、灌注仰拱填充Ⅴ部至设计高度。6、利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅵ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。2.3Ⅴ级围岩CRD法施工工艺施工准备施工准备超前地质预报、测量放线超前支护、围岩加固先行侧开挖，初期支护、中隔壁、临时仰拱施工后行侧开挖，初期支护、临时仰拱初期支护成环、地质素描拆除临时仰拱、中隔壁仰拱、拱墙复合式衬砌施作结束监控量测采取措施各分部开挖面相距3～4m，每次开挖后掌子面必须封闭各分部开挖面相距3～4m，每次开挖后掌子面必须封闭超限CRD法施工工艺流程图CRD法施工工艺横断面图CRD法施工工艺纵断面图1、利用上一循环架立的钢架作隧道侧壁及导坑侧壁Φ42小导管超前支护。开挖①部。施作①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，架立工20b型钢钢架和工18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设工18横撑。2、在滞后于①部一段距离后，开挖②部。喷混凝土封闭掌子面。导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。接长型钢和工18临时钢架，并设锁脚锚杆，根据实际地质情况，必要时安设工18横撑。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。3、开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同㈠。4、开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同㈠。5、在滞后于④部一段距离后，开挖⑤部。隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。接长工18临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。安设型钢钢架及仰拱单元。6、开挖⑥部并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同㈤。并使型钢钢架之封闭成环。7、根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除工18临时钢架及上部临时横撑。灌注Ⅶ部仰拱及矮边墙。8、灌注仰拱填充Ⅷ部至设计高度。9、利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅸ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。3.爆破作业3.1一般规定1、隧道开挖方法应根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配备、周围环境等因素综合确定，开挖方法应有利于保护围岩的自承能力。2、钻爆作业应符合以下规定：①开挖轮廓形状和断面尺寸应符合设计要求，尽量减小开挖轮廓线的放样误差，应采用激光指向仪、隧道激光断面仪等确定开挖轮廓线和炮眼位置。②通过爆破试验，选择合理的钻爆参数，并根据地质条件的变化和对振动波的监测，不断优化钻爆参数，实现光面爆破，把对围岩、支护及衬砌的扰动减到最小程度。③隧道开挖断面应以二次衬砌设计轮廓线为基准，考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素适当放大，并应满足下列要求：a预留变形量应符合设计规定，或根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等条件，采用工程类比法确定。b测量贯通误差应符合现行铁道部现行《新建铁路工程测量规范》（TB10101）的规定。c施工中应根据量测结果进行分析，及时调整预留变形量。d当两相对开挖工作面相距40m时，两端施工应加强联系统一指挥，当两开挖工作面间的距离剩下10～15m时，应从一端开挖贯通。e爆破作业时，所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点；在有可能发生涌水、突水地段应加强开挖工作面与洞内后部工作点的联系。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于200m，其他开挖方法应根据爆破方法与装药量计算确定安全距离。f隧道开挖中所使用爆破器材的运输、贮存、检验、再加工、使用和退库、销毁应符合国家有关法律、法规和现行国家标准《爆破安全规程》（GB6722）的规定。施工中对爆破器材必须统一管理、发放，不符合要求的一律不准使用。3.2隧道超欠挖1、隧道的允许超挖值应符合下表的规定。隧道允许超挖值（cm）围岩级别开挖部位ⅠⅡ～ⅣⅤ、Ⅵ拱部平均线形超挖101510最大超挖202515边墙线形超挖101010仰拱、隧底平均线形超挖10最大超挖25注：1、本表适用于炮眼深度不大于3.0m隧道的开挖。炮眼深度大于3.0m时，可根据实际情况另作规定。2、。3、最大超挖值是指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的垂直距离。4、表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。5、测量方法可选用表5.2.26、超过表5.2.1所列数值的部分按局部坍2、隧道超欠挖的测定方法隧道超欠挖的测定方法测定方法及采用的仪器方法简述利用激光束测定用激光指向仪或激光经纬仪射在开挖工作面上的光束测定特定部位的超欠挖的线性值。用全站仪测定在要测的点位粘贴反光片，用全站仪测定各点的三维坐标，通过计算绘制开挖断面，与设计断面进行比较用激光隧道限界测量仪测定由免棱镜测距全站仪和手提电脑组成，对开挖工作面（或任一断面）测量，直接打印出设计断面与实际断面，并标出设定点的超欠挖值。用二次衬砌轮廓刚架作基准测定当防水板铺设专用台车移动时，用直尺量取需测定点至轮廓刚架的最小距离，并考虑喷混凝土的厚度，以确定超欠挖值。3、隧道开挖应严格控制欠挖，当围岩完整、石质坚硬时，允许岩石个别突出部分侵入衬砌不大于5cm（每1m2不大于0.1m2）；拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。4、隧道周边炮眼痕迹保存率是衡量开挖面平整度的一个指标，炮眼痕迹保存率应满足下表的规定：各种围岩周边炮眼痕迹保存率围岩性质硬岩中硬岩炮眼痕迹保存率≥80％≥60％注：炮眼痕迹保存率＝（残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数）×100％3.3测量放样测量班严格按钻爆设计图进行测量放样，准确定出炮眼的位置。放线采用“五寸台”法（绘制施工图）。3.4钻孔及清孔1、炮眼的深度和斜率应符合钻爆设计。钻孔采用YT-28气腿式风动凿岩机，采用座式空压机或者移动式空压机供风，严格按放样位置施钻，钻孔时的外插角应控制在3°～5°以内，成孔后用高压风进行清孔。2、掏槽眼眼口间距和眼底间距的允许误差为±5cm；辅助眼眼口间距允许误差为±10cm；周边眼眼口位置允许误差为±5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm3、当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。4、钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。5、当凿眼高度超过2.5m时应配备与开挖断面相适应的作业台架进行凿眼；钻孔作业应定人定岗，尤其是左右侧周边眼钻工不宜变动。6、采用凿岩台车开挖时，对钻眼的要求，可根据台车的构造性能结合实际情况另行规定。3.5装药及起爆网络连接1、装药①装药作业应符合下列要求：a爆破工装药前，应与班组长、领工员对装药开挖工作面附近及炮眼等进行全面检查，对检查出的问题及时处理。b炮眼内岩粉应清理干净。c炮眼缩孔、坍塌或有裂缝时不得装药。d装药作业与钻孔作业不能在同一开挖工作面进行。②装药结构应符合下列规定：a常用的周边眼装药结构有小直径连续装药、间隔装药、导爆索装药和空气柱状装药，见下图。一般情况下宜选用小直径连续装药或间隔装药结构；软岩可采用导爆索装药结构；当眼深不大于2m时，可采用空气柱状装药结构。小直径药卷连续装药结构示意间隔装药结构示意导爆索装药结构示意专用光爆药卷装药结构示意b为提高炸药的能量和爆破效果，应采用反向装药结构；在有瓦斯、煤尘爆炸危险的开挖工作面应采用正向装药结构。c周边眼按药卷直径不同应采用连续装药或间隔装药结构，其他眼应采用连续装药结构。③装药作业应符合下列规定：a尽量采用装药机（有乳化炸药装药机、粉状炸药装药机）装药，以提高装药效率，减少不安全因素。b清孔：装药前，采用掏勺或压缩空气吹眼器清除炮眼内的岩粉、积水，防止堵塞，使用压缩空气吹眼器时应避免炮眼内飞出的岩粉、岩块等杂物伤人。c验孔：炮眼清理完成后，应采用炮棍检查炮眼深度、角度、方向和炮眼内部情况。发现炮眼不符合要求的，及时处理。d装药方法：验孔完成后，爆破工必须按作业规程、爆破设计规定的炮眼装药量、起爆段位进行装药。装药时要一手抓住雷管的脚线，另一手用木质或竹质炮棍将放在眼口处的药卷轻轻的推入炮眼底，使炮眼内各药卷间彼此密接，推入时，用力要均匀。e正向装药的起爆药卷最后装入，起爆药卷和所有的药卷的聚能穴朝向眼底；反向装药起爆药卷首先装入，起爆药卷和所有的药卷的聚能穴朝向眼外。f堵孔炮泥应满足下列要求：所有装药的炮眼应采用炮泥堵塞，不得用炸药的包装材料等代替炮泥堵塞。宜用炮泥机制作炮泥，炮泥配合比一般为1：3的粘土和沙子，加含有2％～3％食盐的水制成，炮泥应干湿适度。g封孔应满足下列要求：1）最初填塞的炮泥应慢慢用力，轻捣压实，以后各段炮泥应依次用力一一捣实。2）浅孔宜将余孔全部堵塞。3）炮眼深度小于1m时，封泥长度不宜小于炮眼深度的1/2。4）炮眼深度超过1m时，封泥长度不宜小于0.5m。5）炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不宜小于1m。6）光面爆破周边眼封泥长度不宜小于0.3m。2、连线、起爆①连线起爆作业应符合下列规定：a每次起爆前，爆破员必须仔细检查起爆网络。b在同一开挖断面上，起爆顺序应由内向外逐层起爆。c延发时间一般应采用孔内控制。d放炮员必须最后离开爆破地点，并必须在有掩护的安全地点进行起爆。e爆破前，班组长必须清点人数，确认无误后，方准下达起爆命令。放炮员接到起爆命令后，必须先发出爆破警号，至少等5s，方可起爆。3、处理瞎炮（包括残炮）必须在班组长直接指导下进行，并应在当班处理完毕，如果当班未能处理完毕，放炮员必须同下一班放炮员在现场交接清楚。3.6排险爆破后先进行通风，然后由专人负责进行排险，将开挖面内的所有浮石及危石清除干净，仔细检查确定无危险时方可进行下道工序施工。3.7出碴出碴采用无轨运输出碴。4.爆破设计4.1特殊地质鉴于隧道的工程地质情况及地面条件，隧道在钻爆开挖中有以下难点：断层、溶洞、下穿贵新高速公路、下穿在建厦蓉高速公路等，总之，在确保地下建（构）筑物安全的前提下，选择合理的钻爆设计及先进的施工方法，将爆破振动影响降至最低限度。因为隧道洞身通过的围岩较差，所以在钻爆开挖中为了确保地下构筑物的安全，防止隧道上方软岩因振动引起的坍塌，防止洞内初期支护的振动破坏，必须采用微振动爆破施工技术。4.2炸药选型理论和实践证明，炸药爆速对爆破质点振动速度有直接影响，爆速越高，爆破产生的振动越大，因此本工程选用爆速低的乳化炸药，特殊地段的周边眼采用小直径低爆速的光爆炸药。4.3钻爆计算1、孔径d=40mm2、炮眼布置工程类比发选定：a可根据工程姆破条件查表，确定炮眼数目。b按经验公式计算：N=K*S*L-Qg/n*r*L（个）式中N-----全断面炮眼数（不包括光面爆破的）个K-----单位岩石体积耗药t，可查表，也可计算（kg/ms）S-----开挖断面积（m2）n-----各类炮眼装药系数（取平均值），可查表r-----炸药的线装药密度（kg/m），根据实际使用的炸药获得L-----炮眼深度（m）Qg-----周边光爆药量（kg）3、Qm=R3*（Vkp/K）3/α式中Qm-----最大一段允许装药量（kg）Vkp-----振速安全控制标准（cm/s）R-----爆源中心到振速控制点的距离（m）K-----与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数，一般为30～200α-----爆破振动衰减指数，一般取1.54、总药量Q=k*S*L式中Q-----一次爆破装药量（kg）S-----开挖断面面积（m2）L-----炮眼深度（m）K-----软岩隧道爆破单耗（Kg/m3），可查表5、单孔装药量q周边眼、掏槽眼按规定选取药量，其它炮眼按下列公式计算。其它眼：q=k·a·w·L·λ式中q----单眼装药量（kg）k----爆破炸药单耗（kg/m3）a----炮眼间距（m）w----炮眼爆破方向抵抗线（m）L----炮眼深度（m）λ----炮眼所在部位系数，一般取0.8～2.0选择爆破参数采用公式法与工程类比法结合考虑，具体数据参见钻爆设计图与装药参数表，各参数应在实际施工中进行调整优化。4.4起爆网络设计爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关，采用非电毫秒雷管微差起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管间的起爆时间，使爆破振动波不叠加。这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破振动的有害效应。隧道采用孔内同段、孔外微差的起爆网络，在掏槽眼、辅助眼、底眼及周边眼中，起爆药量较大段别雷管间隔时差不小于20ms，起爆雷管采用国产系列非电毫秒雷管，这样可以使爆破振动速度降低30%。4.5掏槽形式隧道爆破的掏槽眼是爆破成败的关键，也是产生最大振动速度的部位，为此本隧道开挖掏槽形式为楔形掏槽（斜掏）。4.6炮眼布置周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置。辅助炮眼应交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼应加深10～20cm。4.7光面爆破参数隧道爆破应采用光面爆破或预留光爆层爆破，光面爆破参数应通过试验确定。光面爆破参数如下：岩石类别周边眼间距E(cm)周边眼抵抗线W(cm)相对距离E/W极硬岩50～6055～750.8～0.85硬岩40～5550～600.8～0.85软质岩30～4545～600.75～0.84.8光面爆破效果技术保证措施1、周边轮廓线和炮眼的放样宜采用隧道激光断面仪或其他类似的仪器，尽量减少人工操作。周边轮廓线的放样允许误差应为±2cm。2、周边眼间距与低抗线的相对距离要合理，通常减小周边眼间距，爆破后轮廓成形好。3、装药结构应均匀分布，眼底可相对加强一些。4、周边眼开眼位置视围岩软硬稍作调整，硬岩在轮廓线上，软岩可向内偏移5～10cm。5、尽量减小周边外插角的角度，孔深小于3m时外插角的允许斜率宜为孔深的±5%；孔深大于3m时外插角斜率宜为孔深的±3%；外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向相一致。并根据不同的炮眼深度，适当调整斜率。6、当隧道断面较大或地面建筑物对振动要求较严时，可采用小导洞超前，隧道开挖以“层层剥皮”成形，既能减轻振动，又可提高光面爆破效果。4.9安全防护措施为了减少振动、飞石及噪声，保证洞内初期支护及作业安全，炮孔加强堵塞，避免飞石溢出，降低噪声，减弱振动，并让机械、人员撤出安全距离。4.10爆破振动控制1、控制标准按技术规范要求的爆破垂直振动速度允许值控制，其中后开挖的隧道爆破引起的先行开挖隧道支护内的爆破振速10cm/s；开挖工作后3m外隧道支护内爆破振速10cm/s。2、理论爆破振速计算根据爆破振速经验公式：V=K×(Q1/3/R)a式中V—振动速度cm/sR—爆源至测点的距离mQ—最大一段起爆药量kgK—爆破振动传播途径介质系数，取K=150～180a—衰减系数，取a=1.5～1.8为确保地面房屋及施工安全，我们在施工前进行爆破实验选取合理的参数，在施工操作中成立监测小组，对每次爆破的监测值进行分析，及时调整爆破参数，使之达到理想的效果，确保施工安全。5.爆破作业安全技术保证措施1、施工前由技术负责人和安全负责人全面检查各项施工准备工作，逐级进行技术、安全交底和安全教育，使安全管理在思想、组织措施上均得到落实。2、爆破操作要经安全教育培训且考核合格后，方可进入现场施工。3、施工现场设备、设施、安全装置、工具、个人劳保用品必须经常检查，确保使用安全。4、施工场地内的一切用电设备必须接地、接零和使用漏电保护器。5、爆破作业人员必须持证上岗，不得无证作业。6、装药时必须严格按照钻爆设计进行操作。7、装药时场地内不得进行气焊和电焊作业。8、如发现哑炮必须立即通知现场爆破技术人员，并按有关规定由有经验的爆破技术人员处理；或在距哑炮0.3m处钻平行孔装药起爆哑炮。9、钻孔时不得在残留炮眼位置进行。10、爆破作业后必须进行通风排烟，使有毒气体浓度降至规定范围内，经检测合格后方可进行下一步施工。11、炸药、爆破器材的运输和保管必须遵守当地公安机关的有关规定，专人负责保管，不得私存、私运。12、做好炮孔的堵塞工作，并加强覆盖，以减少飞石和噪音。13、严格炸药与雷管等爆破物品的质量检查。14、隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。