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1、中交四公局第一工程有限公司重慶三環銅永段土建三標項目經理部隧道開挖施工方案編 制： 復 核： 審 核： 2012年2月 重慶隧道開挖施工方案1.目標明確隧道開挖作業的工藝流程、操作要點和相應的工藝標準，指導、規范隧道開挖施工，盡可能地減少超挖，保證隧道的開挖作業安全、保證開挖質量。2.編制依據 重慶三環銅永段玉龍山隧道設計圖紙； 公路隧道工程施工技術規范3.適用范圍適用于重慶三環銅永段土建三標項目經理部玉龍山隧道開挖。4.隧道開挖施工4.1 方案設計本線隧道按新奧法原理組織施工，并要根據不同圍巖級別及周邊環境選擇相應工法，應根據監控量測結果，適時施作二次襯砌。石質隧道破碎帶按照“先支護、后開挖2、短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的原則進行組織施工。隧道開挖前，首先完成洞口截水溝、洞口土方及邊仰坡防護施工。洞口土方采用挖掘機配合裝載機自上而下分層施工，大型自卸汽車運輸，并及時做好坡面防護，開挖一段（臺階）防護一段（臺階）。洞口明洞采用明挖法施工，開挖至明暗分界線后，先施做護拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，隨后立即做好明洞襯砌，隨后進入暗洞施工，待明洞混凝土達到設計規定的強度后及時進行明洞洞頂回填。暗洞開挖根據圍巖情況：隧道淺埋、V級圍巖地段采用留核心土的臺階法開挖，IV圍巖地段采用臺階法開挖，級圍巖地段采用上下臺階法或全斷面開挖，每循環進尺控制在2.5m以內。石質隧道采用鉆爆法開挖，3、出碴采用裝載機配合大型或中型自卸汽車無軌運輸。施工通風采用管道壓入式通風。在施工過程中應不斷總結經驗，優化工藝。加強超前地質預測、預報，加強圍巖監控量測管理。根據量測結果，及時調整預留變形量及支護參數，適時施作二次襯砌，確保隧道施工安全。開挖方法的改變，要嚴格按程序申請設計變更。洞身開挖中，記錄開挖的地質情況，并繪制地質描述圖（描述開挖面地層的層理、節理、裂隙結構狀況、巖體的軟硬程度、出水量大小等），核對設計地質情況，判別圍巖類別及穩定性。當發現圍巖地質情況發生變化時通知設計單位及時現場核實。若實際地質情況與設計地質情況出入較大時，設計單位應進行補充勘察。4.2留核心土臺階開挖法先開挖上部導坑4、成環形，并進行初期支護，再分部開挖剩余部分的施工方法。此方法主要應用于隧道V級圍巖的開挖。4.2.1巖石隧道留核心土臺階開挖法工藝流程見圖1, 施工工序見圖2。測量放線拱部超前支護上部環行開挖、出碴核心土及中部開挖、出碴中部初期支護下部開挖、出碴下部初期支護底部開挖超前地質預報仰拱填充施工下一工序上部初期支護底部初期支護仰拱圍巖監控量測圍巖監控量測圍巖監控量測圍巖監控量測上中下部進行四個循環圍巖穩定性評判、修正施工方案，確定二次襯砌施作時間圖1 巖石隧道弧形導坑預留核心土施工工藝流程圖巖石隧道預留核心土臺階開挖法施工工序說明:預留核心土臺階開挖法，將開挖斷面分為上、中、下及底部四個部分逐級掘進5、施工。上部宜超前中部35m，中部超前下部35m，下部超前底部10m左右。為方便機械作業，上部開挖高度控制在4.5m左右，中部臺階高度也控制在4.5m左右，下部臺階控制在3.5m左右。開挖前拱部施作42或50超前小導管對擬開挖巖體進行注漿預加固，待漿液達到一定強度后，采用小型挖掘機開挖，預留一定厚度由人工持風鎬修邊到位。每一臺階開挖完成后，及時噴射4cm厚微纖維混凝土對圍巖進行封閉，設立型鋼鋼架及鎖腳錨桿，施作系統錨桿，最后鋪設鋼筋網，分層復噴微纖維混凝土到設計厚度，必要時各臺階設臨時仰拱加強支護，完成一個開挖循環。4.3 正臺階法 先開挖上半斷面,待開挖至一定長度后同時開挖下半斷面,上下半斷面6、同時并進的施工方法。主要應用于正洞級圍巖的施工。施工工藝流程見圖3，施工工序見圖4。超前地質預報測量放線拱部超前支護上導坑開挖、出碴圍巖穩定性評判、修正施工方案，確定二次襯砌施作時間圍巖監控量測上部初期支護下導坑開挖、出碴下部初期支護圍巖監控量測仰拱仰拱填充施工圍巖監控量測下一工序圖3 臺階法施工工藝流程臺階法施工工序說明：第1部：開挖部后及時進行上臺階噴、錨、網系統支護，架設鋼架并復噴砼至設計厚度，形成較穩定的承載拱。第2部：在滯后部36m后開挖部，并進行下導初期支護。第3、4部：及時施作仰拱砼、填充混凝土，及早封閉成環。第5部：根據圍巖量測結果，適時施作二次襯砌。4.4 全斷面開挖法采用全7、斷面一次開挖成形的施工方法。主要應用于級圍巖的施工。循環進尺宜控制在34.0m。5 綜合超前地質預測預報本項目隧址區地質條件較復雜，隧道區內存在的主要不良地質為巖溶、煤層、瓦斯、采空區及地下水的腐蝕性等問題，需結合施工地質工作予以查明。為保證隧道施工安全，開展綜合超前地質預測預報，成立專業的超前地質預報室，由總工程師負責，配置物探、水文、地質、試驗專業工程師并配備先進的預測、預報設備和儀器，并將綜合超前地質預測預報納入施工工序。尤其是巖石隧道存在破碎帶時，必須提前做好超前地質預報工作，確保隧道安全通過。針對隧道具體的工程特點，采用地貌、地質調查與地質推理相結合的方法，進行定性預測。具體采取的措8、施有：對開挖全過程進行綜合預測、預報，方法有地質素描法(常規地質法)、超前探孔近距離預報、超前導洞預報、紅外線探水及前兆法預報等。施工中應該將幾種預報手段綜合運用，取長補短，相互補充和印證。綜合監測結果，及時提出對不良地質的處理措施，以降低施工風險，確保工程質量和運營安全。超前地質預報若發現前方地質情況與設計不符時要及時通知設計單位到現場核實，以便及時采取有效的設計變更方案。常規地質法常規地質法適用于為近期開挖、支護提供預報（設平導時視超前正洞的長度）。開挖面圍巖級別、巖性、圍巖風化變質情況、節理裂隙、產狀、地下水等情況進行觀察和測定后，繪制地質素描圖，通過開挖后利用羅盤儀、地質錘、放大鏡、皮9、尺等簡單工具對開對洞內圍巖地質特征變化分析來推測開挖面前方的地質情況，據以指導施工。超前水平鉆孔采用超前水平鉆機鉆進過程中鉆速和鉆碴的變化對開挖面前方較短距離內的地質情況進行判斷，為提高其預報的準確度，與地質素描配套使用。通過超前鉆探取芯測定含水率為主要手段確定下一步施工方案。對富水隧道應及時探明地下水的儲量及分布，探水的方法主要采用鉆探法。6 爆破施工石質隧道的爆破作業，應采用光面爆破或預裂爆破。爆破作業應根據工程地質條件、開挖斷面、開挖方法、循環進尺和爆炸材料進行鉆爆設計。鉆爆設計應根據爆破效果不斷優化爆破參數。鉆爆設計的內容包括炮眼（掏槽眼、輔助眼、周邊眼）的布置、深度、斜率和數目，爆破10、器材、裝藥量和裝藥結構，起爆方法和爆破順序，鉆眼機具和鉆眼要求等。鉆爆設計土應包括炮眼布置圖、周邊眼裝藥結構圖、鉆爆參數表、主要經濟指標和必要的說明。爆破參數應通過試驗確定。當無試驗條件時，可參照表1、表2選用。表1 光面爆破參數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裝藥集中度q（kg/m）極硬巖506055750.80.850.250.30硬巖405050600.80.850.150.25軟質巖354545600.750.80.070.12表2 預裂爆破參數巖石類別周邊眼間距E（cm）至內排崩落眼間距（cm）裝藥集中度q（kg/m）極硬巖4050400.30.4硬巖11、4050400.20.25軟質巖3540350.070.12注：1.表中所列參數適用于炮眼深度1.04.0m,炮眼直徑4050mm,藥卷直徑2025mm。2 當斷面較小或圍巖軟弱、破碎或對曲線、折線開挖成形要求較高時，周邊眼間距E應取較小值。3 周邊眼抵抗線W值在一般情況下均應大于周邊眼間距E值。軟巖在取較小E值時，W值應適當增大。4 E/W：軟巖取小值，硬巖及斷面小時取大值。5 表列裝藥集中度q為2號巖石硝銨炸藥，選用其它類型炸藥時，應修正。周邊眼應沿隧道開挖輪廓線布置，保證開挖斷面符合設計要求，硬巖開眼位置在輪廓線上，軟巖可向內偏510cm。底板和仰拱底面采用預留光爆層爆破，級圍巖段的中心12、水溝應與隧底光爆層同時爆破成形。輔助眼交錯均勻布置在周邊眼和掏槽眼之間，力求爆破出的石塊塊度適合裝碴需要。周邊炮眼與輔助炮眼的眼底應在同一垂直面上，掏槽炮眼加深1020cm。當開挖面凹凸較大時，應按實際情況調整炮眼深度，使周邊眼和輔助眼眼底在同一垂直面上。炸藥可選用巖石硝銨炸藥和乳化炸藥。7.勞力、機械設備的配置人員、機械設備應結合隧道開挖方法、工期要求進行合理配置。配套的生產能力應為均衡施工能力的1.21.5倍。根據開挖方法配置1臺大型挖掘機或2臺小型挖掘機平行作業，另備1臺裝載機進行裝碴施工，大型自卸汽車不宜少于4輛， 20m3/min空壓機一般不應少于3臺。根據施工特點，每工班開挖作業人13、員不宜少于20人。8 質量要求8.1 分項驗收標準8.1.1 主控項目隧道開挖斷面的中線和高程必須符合設計要求。 檢驗數量：施工單位每一開挖循環檢查一次；監理單位按施工單位檢查數量的10%平行檢驗。檢驗方法：采用儀器測量。隧道開挖應嚴格控制欠挖。當圍巖完整、石質堅硬時，巖石個別突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入襯砌應小于5cm。拱腳和墻腳以上內斷面嚴禁欠挖。檢驗數量：施工單位、監理單位每一開挖循環檢查一次。檢驗方法：施工單位采用自動斷面儀測量等儀器測量周邊輪廓斷面，繪斷面圖與設計斷面核對；監理單位見證測量，現場核對開挖斷面。洞身開挖中，應在每一次開挖后及時觀察、描述開挖面地層的層理、節理14、裂隙結構狀況、巖體的軟硬程度、出水量大小等，核對設計地質情況，判斷圍巖穩定性。檢驗數量：施工、監理單位每一開挖循環檢查一次。檢驗方法：施工單位進行工程地質觀察和描述；監理單位見證檢查。 光面爆破或預裂爆破鉆眼前，應根據鉆爆設計圖準確標出炮眼位置，鉆孔時應按鉆爆設計要求嚴格控制炮眼的間距、深度和角度。掏槽眼的眼口間距和深度允許偏差為5cm。周邊眼的間距允許偏差為5cm，外插角應符合鉆爆設計要求，眼底不應超出開挖輪廓線15cm。檢驗數量：施工單位每一開挖循環檢查全部掏槽眼和10個周邊眼；監理單位按施工單位檢查數量的20%見證檢查。檢查方法：測量。隧底開挖輪廓和底部高程應符合設計要求。隧底范圍石質15、堅硬時，巖石個別突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入襯砌應小于5cm。檢驗數量：施工單位、監理單位每一開挖循環檢查一次。檢驗方法：施工單位用儀器測量底部高程，繪斷面圖與設計斷面核對；監理單位見證測量，核對開挖斷面。隧底開挖后應及時核對隧底地質情況。當需要進行加固處理時，應符合設計要求。檢驗數量：施工單位、監理單位每處檢查一次。檢驗方法：施工單位進行地質描述；監理單位見證檢查。8.1.2 一般項目光面爆破或預裂爆破的炮眼痕跡保存率，硬巖不應小于80%，中硬巖不應小于60%，并在開挖輪廓面上均勻分布。檢驗數量：施工單位每一開挖循環檢查一次。檢驗方法：對照鉆爆設計資料，觀察、計數檢驗炮眼痕跡保存16、率。水溝開挖位置、基底高程應符合設計要求，靠邊墻的水溝應與邊墻基礎同時開挖、一次成型。檢驗數量：施工單位每一開挖循環檢查一次。檢驗方法：觀察、儀器測量。9安全、質量控制措施加強對技術及施工人員的培訓，提高全體參建人員的安全、質量意識。巖石隧道堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則，黃土隧道施工嚴格按照“先探測、管超前、非爆破、嚴控水、短進尺、強支護、勤量測、早襯砌”的原則組織施工。嚴格按照設計文件規定的開挖方法進行施工，否則應按照變更程序申請改變施工方案。在隧道開挖前，對隧道地表中線附近范圍進行勘察，對地表沖溝、深井、滑塌、陷穴、地表附著物等不良地質情況進行統計，并按里程樁號逐一17、登記、拍照，尤其是隧道下穿高速公路等大型構筑物地段，施工中應加強監控量測工作，嚴格按設計方案施工，確保隧道安全、順利通過。每循環進行測量放樣，嚴格控制超欠挖。定期對測量控制點進行檢查、復核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均勻變形及人工或機械碰撞等原因對控制點的損害。邊墻、仰拱或底板等的地基承載力必須滿足設計要求。軟弱地基處理方法和施工質量應符合設計要求。隧底開挖前應進行施工工藝設計。開挖后應按設計要求的量測項目及頻率進行圍巖量測，及時反饋量測信息。隧道開挖中，應在每次開挖后及時觀察、描述圍巖裂隙結構狀況、巖體軟硬程度、出水量大小，核對設計情況，判斷圍巖的穩定性。制定安全施工應急預案，日常做好應急物18、資儲備。洞口工程施工，宜避開雨季和嚴寒季節。洞口施工前，應先檢查邊、仰坡以上山坡穩定情況，清除懸石，處理危石，施工期間實施不間斷監測和防護。地層含水量大時，上臺階掌子面附近宜開挖橫向水溝，將水引至隧道中部縱向排水溝排出洞外，以免浸泡拱腳。必要時應配合井點降水等措施將地下水位降至隧道二次襯砌底部以下，確保施工順利進行。隧道明洞段施工時，邊仰坡應分層分段開挖，并按設計及時做好防護。臨時邊仰坡應進行適當放坡。明洞段因地基加固等施工的振動可能造成邊坡失穩時，應預先在邊坡上設置觀測樁進行監測，并派專人檢查邊坡的穩定情況。發現邊坡有開裂、變形現象時，應立即對邊坡體進行加固處理，確保安全后方可繼續進行施工。19、爆破作業時，所有人員應撤離至不受有害氣體、振動及飛石傷害的安全地點。安全地點至爆破工作面的距離，在獨頭坑道內不應小于200m，當采用全斷面開挖時，應根據爆破方法與裝藥量計算確定安全距離。當相對開挖工作面相距40m時，兩端施工應加強聯系，統一指揮。當兩開挖工作面相距1015m時，應從一端開挖貫通。設置放炮前的安全檢查員，及時檢查現場的安全情況，以確定是否可以起爆，爆破后經專職安全員檢查，排除瞎炮等安全隱患后，其他人員方可進入施工現場。10 其他注意事項暗洞分部開挖時，在滿足設計規范及安全質量要求的前提下，應盡量采用適合機械化作業的施工工藝，分部尺寸劃分合理，各分部盡量平行作業，從而達到快速施工的20、目的。棄碴時要由專人指揮、堆放整齊、邊坡平整，棄碴場需設置擋墻。施工過程中杜絕隨意傾倒棄碴和棄土。施工完畢后，對棄碴場及時平整，并做好綠化、防護，避免水土流失。隧道在整個施工過程中，作業環境應符合下列職業健康及安全標準：A空氣中氧氣含量，按體積計不得小于20%；B粉塵永許濃度，每立方空氣中含有10%以上的游離二氧化硅的粉塵不得大于2mg，每立方空氣中含有10%以下的游離二氧化硅的礦物性粉塵不得大于4mg；C有害氣體最高允許濃度：a 一氧化碳的最高允許濃度為30mg/m3，在特殊情況下，施工人員必須進入工作面時，濃度可為100mg/m3，但工作時間不得大于30min；b 二氧化碳按體積計不得大于0.5%；c 氮氧化物（換算成NO2）為5mg/m3以下；C 隧道內氣溫不得高于28；D 隧道內噪聲不得大于90Db。施工獨頭掘進長度超過150m時，應采取機械通風，確保洞內每人供應3 m3/min的新鮮空氣。便道及施工現場要注意撒水防塵，減少對周圍環境的破壞。隧道施工作業地段必須保證足夠的照明。不安全因素較大的地段應加大照度。在主要交通道路、洞內抽水機站應設置安全照明，漏電地段照明應采用防水燈頭和燈罩。