隧道开挖施工工艺手册.doc

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1、新建南广铁路NGZQ-6标段隧道开挖施工工艺手册隧道开挖施工工艺手册版本号：ZGZT1J-NGZQ6-SD-04编 制：复 核：审 核：目录第一章 隧道设计概况2第二章 开挖工艺流程框图2第三章施工工艺21、施工准备21.1技术准备21.2原材料准备21.3机具准备22、 双侧壁导坑法施工工艺33、正台阶法施工工艺54、全断面开挖法55、三台阶七步开挖法6第三章 隧道开挖施工要点6第四章 质量检验13第一章 隧道设计概况本标段新建双线隧道20座，隧道总延长米为7 km，占线路总长49.2Km的14.3%，500m以下隧道15座， 500m以上至1km长隧道4座1km以上隧道1座，总长1042m

2、，为本标段最长隧道-大邮村隧道。为满足整孔箱梁通过隧道净空要求，本标段共有16座隧道需要扩孔处理，断面扩大40cm。本标段主要为低山丘陵区，地表冲沟水系发育。隧道主要穿越砂岩、砾岩、含砾砂岩以及砂砾岩互层等，分为钙质胶结和泥质交接两种，局部地段为燕山期花岗岩。浅埋、偏压、地质条件差以及短路基、桥梁与短隧道群交错分布是本标段隧道施工的特点和难点。第二章 开挖工艺流程框图第三章施工工艺1、施工准备1.1技术准备开工前组织施工人员认真学习规范、技术标准、施工图纸，制定隧道施工安全措施，提出隧道施工应急预案。对参加施工人员进行岗前技术培训，考核合格后持证上岗。每项工序施工前，应由专业工程师向现场技术人

3、员、作业人员进行技术交底，并确认人员、设备、材料、机具、作业环境满足正常作业的要求。1.2原材料准备原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合以下要求：雷管：宜选用非电毫秒雷管。炸药：宜选用低密度、低爆速、低猛度或高爆力的炸药。常用的炸药有：2号岩石炸药、乳胶炸药。1.3机具准备隧道单口施工，设备机具配置应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置，配套的生产能力应为均衡施工能力的1.21.5倍。主要机械设备配置表（每班）序号机械设备名称数量1挖掘机12台2装载机2台3自卸汽车46台4空压机24台5手持风钻1020台6风镐510台7轴流通风机1台2台8开挖作业平台1台2、 双侧壁导坑法施工工艺2.1

4、、 部开挖支护利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁42小导管及导坑侧壁超前支护。机械开挖部，人工配合整修。必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面。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，架立型钢钢架和临时钢架，并设锁脚锚杆（管），安设横撑。安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。2.2 、部开挖支护在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工配合整修。必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面。导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。接长型钢钢架和临时钢架，安装锁脚锚杆（管），根据实际地质情况，必要时安设横撑。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。2.3 、部开挖支护在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工配合整修

5、，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同。2.4、部开挖支护在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工配合整修，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同。2.5、部开挖支护利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁50小导管超前支护。机械开挖部，人工配合整修。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。导坑周边初喷4cm厚混凝土，架立拱部型钢钢架，安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。2.6、部开挖支护在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工配合整修。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。2.7 部开挖支护在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工配合整修。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。2.8、部开挖支护在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工

6、配合整修。隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。接长临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。拆除下部横撑，安设型钢钢架仰拱单元，使之封闭成环。2.9、拆除临时支撑根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除临时钢架及上部临时横撑。2.10、 施做仰拱混凝土具体见仰拱、仰拱填充混凝土作业指导书。2.11 、施做仰拱填充混凝土具体见仰拱、仰拱填充混凝土施工手册。2.12、 施做防水层利用简易操作平台，挂设拱墙防水板、安装纵、环向防排水管。2.13、 施做二衬钢筋具体见二次衬砌混凝土作业指导书。3、正台阶法施工工艺 先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上下半断面同时并进的施工方法。主要应用于正洞、

7、级围岩的施工。3.1、超前地质预报具体见超前地质预报实施细则。3.2、测量放线利用测量仪器测出上、下台阶开挖轮廓线及掏槽眼、辅助眼、周边眼位置，并用红油漆标识清楚。3.3、上台阶开挖、支护、出碴开挖部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，形成较稳定的承载拱。利用挖掘机将上台阶洞碴翻挖至下台阶后，与下台阶洞碴一起运至弃碴场。3.4、下台阶开挖、支护、出碴在滞后部36m后开挖部，并进行下导坑初期支护。上、下台阶洞碴采用挖掘机翻碴，装碴机装碴，自卸汽车运输至弃碴场卸碴方式。3.5、仰拱、填充混凝土及时施作仰拱砼、填充混凝土，及早封闭成环。3.6、二衬混凝土施工根据围岩量测结

8、果，适时施作二次衬砌。4、全断面开挖法采用全断面一次开挖成形的施工方法。主要应用于双线隧道级围岩。4.1、 超前地质预报具体见超前地质预报实施细则。4.2、测量放线利用测量仪器测出全断面开挖轮廓线及掏槽眼、辅助眼、周边眼位置，并用红油漆标识清楚。具体操作见第6条“爆破施工”。4.3、全断面开挖、支护、出碴全断面开挖后及时进行拱墙喷、锚、网系统支护，洞碴采用装碴机装碴，自卸运碴。4.4、铺底混凝土施工及时施作铺底混凝土，及早封闭。4.5、施做防水层、二衬混凝土根据围岩量测结果，适时防水层和二次衬砌。5、三台阶七步开挖法三台阶七步开挖法主要应用于级围岩偏压段、级围岩一般地段。三台阶七步开挖法是以弧

9、形导坑预留核心土法为基本模式，分上中下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。三台阶七步开挖法应符合下列规定：三台阶七步开挖法应以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分布平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应细节紧密，及时封闭成环。仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳定的支护体系。施工过程应通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证安全施工。应完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。拱部超前支护完成后，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度 为3到5米，宽度宜为隧道开挖宽度的 1/3到 1/2，开挖循环进尺应根据初期

10、支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，上台阶开挖矢跨闭应大于 0.3。中台阶及下台阶左、右侧开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度宜为3-3.5m，左、右侧台阶错开2-3m。上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。仰拱循环开挖长度宜为2-3米，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4到 6m。第三章 隧道开挖施工要点1、要求本标段隧道按新奥法原理组织施工，并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法，应根据监控量测结果，适时施作二次衬砌。2、土质隧道施工严格按照“严控水、强支护、短进尺、勤量测”的原则

11、组织施工，应特别注意地表冲沟对隧道的影响，要加强调查和处理。土质隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁超挖。土质隧道拱墙脚严禁被水浸泡。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。3、石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。4、隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段（台阶）防护一段（台阶）。5、洞口

12、明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做护拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，随后进入暗洞施工，待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。6、洞口浅埋、偏压段采用双侧壁导坑法施工，每循环进尺控制在0.60.8m以内；级围岩偏压段和级围岩一般地段，采用三台阶七步开挖法，每循环进尺控制在0.61.5m以内；、级采用台阶法施工，每循环进尺控制在13m以内；级围岩采用全断面法施工，每循环进尺控制在3.13.4m以内。7、土质隧道开挖采用人工配合挖掘机进行，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。石质隧道采用钻爆法开挖，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨

13、运输。架立周边钢架，必要时设底部横撑施作锚喷支护依次开挖部喷砼封闭掌子面，施作锚喷支护，闭合成环开挖部，接长临时钢架，拆除下部横撑拆除临时钢架（56m），浇筑仰拱浇筑填充混凝土浇筑二次衬砌施作防水层监控量测开挖部，进尺同钢架间距图1 双侧壁导坑施工工艺流程图清理掌子面，测量放线开挖部，进尺同钢架间距开挖部，进尺同钢架间距喷砼封闭岩面喷砼封闭岩面施作洞身锚杆施作洞身锚杆架立钢架、临时钢架及横撑架立钢架、临时钢架及横撑锚喷支护，闭合成环施作超前支护、注浆监控量测监控量测锚喷支护，闭合成环开挖部，进尺同钢架间距超前地质预报图2测量放线拱部超前支护修工方案，确定二次衬砌施作时间护上导坑开挖下导坑开挖、

14、出碴下部初期支护超前地质预报上部初期支护围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间仰拱填充施工下一工序仰拱图3 正台阶法施工工艺流程铺底混凝土施工测量放线围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间下一工序全断面开挖、支护、出碴超前地质预报围岩监控量测围岩监控量测图4 全断面施工工艺流程施工准备超前地质预报、测量分部钻爆设计（需要时）拱部超前支护两侧错位开挖中台阶地质素描、轮廓检查初期支护仰拱开挖、初期支护，仰拱、侧壁、拱部初期支护闭合成环监控量测判定围岩稳定性调整开挖及支护参数下一循环开挖、支护施作钢筋混凝土仰拱、填充混凝土施工复合衬砌结束上

15、弧形导坑开挖地质素描、轮廓检查初期支护两侧错位开挖下台阶地质素描、轮廓检查初期支护图5 三台阶七步开挖法施工工艺流程图8、施工通风采用自然通风与管道压入式通风。9、在施工过程中应不断总结经验，优化工艺。加强超前地质预测、预报，加强围岩监控量测管理。根据量测结果，及时调整预留变形量及支护参数，适时施作二次衬砌，确保隧道安全。开挖方法的改变，要严格按程序申请设计变更。各级围岩预留变形量见表9表1 各级围岩预留变形量（）围岩类别预留变形量35588101015注：表列数值为参考预留变形量值，施工中应根据施工图设计要求，设置预留沉变形量。10、施工期间应加强施工地质工作，并实施全隧超前地质预测预报，将

16、其纳入正常施工工序管理。施工期间应开展监控量测工作，将监控量测作为关键工序列入现场组织。具体见监控量测施工作业指导书。11、弃碴坡脚采用M10浆砌片石挡墙挡护，碴顶设截水天沟，碴场坡面及顶面均予以绿化。12、施工误差施工误差取5cm，级围岩隧底不考虑施工误差。隧道开挖断面除考虑设计断面尺寸外，还应考虑预留变形量、施工误差对开挖断面的影响。13、爆破施工石质隧道的爆破作业，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。钻爆设计的内容包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、斜率和数目；爆破器

17、材、装药量和装药结构；起爆方法和爆破顺序；钻眼机具和钻眼要求等。钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。爆破参数应通过试验确定。当无试验条件时，可参照表1、表2选用。表2 光面爆破参数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装药集中度q（kg/m）极硬岩506055750.80.850.250.30硬岩405050600.80.850.150.25软质岩354545600.750.80.070.12表3 预裂爆破参数岩石类别周边眼间距E（cm）至内排崩落眼间距（cm）装药集中度q（kg/m）极硬岩4050400.30.4硬岩4

18、050400.20.25软质岩3540350.070.12注：1表中所列参数适用于炮眼深度1.04.0m,炮眼直径4050mm,药卷直径2025mm。2当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时，周边眼间距E应取较小值。3周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时，W值应适当增大。4E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。5表中装药集中度q为2号岩石硝铵炸药，选用其它类型炸药时，应修正。周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求，硬岩开眼位置在轮廓线上，软岩可向内偏510cm。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破，级围岩段的中心水沟应与隧底

19、光爆层同时爆破成形。辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆破出的石块块度适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼加深1020cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓线上均匀分布。炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。第四章 质量检验验收标准：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）。隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。 检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次，监理单位按施工单位检验数量的10%平行检

20、验。检验方法：施工单位采用仪器测量。监理单位平行检验。隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2 不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙脚以上内断面严禁欠挖。检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。检验方法：施工单位采用自动断面仪等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。监理单位见证测量，现场核对开挖断面。光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置。钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖断面轮廓

21、线15cm。检验数量：施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼，监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。检验方法：测量。光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。检验数量：施工单位每一爆破开挖循环检查一次。检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2 不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。检验方法：施工单位用仪器测量底部高程，用自动断面仪测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。监理单位见证测量，核对开挖断面。14中铁一局南广铁路NGZQ-6项目部 地址：广西梧州市苍梧县龙圩镇预备役工兵团