隧道洞身开挖施工方案

杓哇隧道洞身开挖施工方案

1编制依据及说明 1.1编制依据

1.1.1甘南州合作市至冶力关镇公路工程杓哇隧道施工图。 1.1.2《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004。 1.1.3《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009。 1.2编制说明

本施工方案适用于杓哇隧道洞身开挖施工。方案根据施工图地质描述和洞口工程开挖的土质情况编制，进洞后根据超前地质预报情况随时调整开挖方案。

2 工程概况

杓哇隧道全长610m，进出口各15m明洞。隧道进出口为浅埋偏压地层，洞顶板埋置深度0~88.1m，坡面坡度8~26度。表层为1.0~3.0m的种植土，下伏为全风化~强风化的砂砾岩，属及软岩。隧道进口段含有一定量的地下水，但水量不大，对隧道施工影响较小。隧道其它段落地下水位比较贫乏，雨季含少量的裂隙水。

3 施工准备 3.1开工准备

施工准备、临时工程部署、现场平面布置及各项保障方案见隧道总体开工报告。

3.2人员情况 人员情况见表1

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表1 管理人员安排表

序号 1 2 3 4 5 6 7 姓名 李 林 牛庆龙 高金明 段志恺 姜廷振 陈志春 李 稳 年龄 36 35 36 37 26 30 29 职务 项目经理 项目总工 现场负责人 质检负责人 安全员 技术员 技术员 技术职称 高级工程师 高级工程师 工程师 工程师 助理工程师 工程师 工程师 备注 3.3设备情况 设备情况见表2

表2 施工机械配置表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 机械装备 挖掘机 装载机 自卸车 混凝土罐车 湿喷机 压浆机 液压衬砌台车 电焊机 混凝土输送泵 气焊 振捣棒 砼搅拌站 发电机组 空压机 全站仪 规格型号 SK250 ZL50 红岩 耿力 WB3G 12m BX1-500 HBT60 JS750 250kw 1000KVA 托普康 数量 2 2 3 2 2 1 1 4 1 2 4 2 2 2 1 备注 1m 侧卸式 6m 0.75m 20m 3333 2

4施工方案 4.1施工方法

采用光面爆破技术，减少对围岩的扰动，同时加强地质预报和围岩监控量测，针对具体的围岩变化情况，及时调整爆破参数。Ⅴ级围岩用进洞时采用大管棚，和小导管预注浆超前支护，采用短台阶预留核心土法开挖（根据具体情况选择施工方法），宜采用人工挖掘或弱爆破开挖，出碴采用无轨运输。

4.2工艺流程

测量放样——台车就位——超前支护——钻孔——装药起爆——通风、排险——初喷砼——出碴——拱架、锚、网、喷支护——下一循环

4.3超前支护 4.3.1超前小导管

导管设计参数为：导管采用φ42×4mm热轧无缝钢管，导管长4.5m，环向间距有35~40cm，纵向间距有3.0~3.2m，导管外插角度为、10°~15°，布置方式呈梅花形。

施工前，对掌子面的岩层喷射混凝土封闭后，按设计孔位用YT-28风枪钻孔（围岩松软时用风枪或游锤直接将小导管打入）。钻孔时要控制好外插角和导管环、纵向间距，纵向相邻两排小导管水平搭接长度为1m。导管安装后采用注浆泵由下向上压注水泥浆。

4.3.2大管棚

大管棚用于进出洞口地段，施工前先在拱部施作混凝土导向墙，然后按设计孔位准确安放导向钢管，钻孔机械选用管棚钻机，钻孔时要确保孔径比棚管外径大30～40mm，钻孔完成后，安装钢管并向管内注入水泥砂浆，注浆初压0.5~1.0Mpa,终压1.5~2.5Mpa，注浆结束后在钢管内放入由三根Φ22钢筋制成的钢筋笼，然后用M30水泥砂浆充填，以增强钢管的强度和刚度。开

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挖过程中，如发现压浆效果不好时，采用小导管补注浆。

大管棚施工中，应精心施工，每一孔从钻孔到注浆完成都要作好详细的记录，如发现问题，必须找出原因并采取有效措施。

4.4洞身Ⅴ级围岩开挖 4.4.1短台阶预留核心法开挖

短台阶均采用短进尺弱爆破开挖，采用自制简易钻孔台车风动凿岩机钻孔。在保证安全的前提下，可以适当拉长台阶的长度，减少施工干扰，加快施工进度。在下半部分开挖前，做好上台阶支护的锁脚施工。其开挖示意图见下图。

11Ⅰ66ⅡⅣⅢⅤ254Ⅵ35431.环形开挖上断面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，2.施作上断面初期支护①，3、开挖上断面核心土Ⅳ，4、跳槽开挖下断面Ⅴ，5、施作下断面初期支护②，6、跳槽开挖下段面Ⅵ，7、施作下断面初期支护③，8、施作仰拱④，9、仰拱回填⑤，10、整体模筑二次衬砌。2环形开挖预留核心土法施工图

隧道采用环形开挖预留核心土法施工，施工中先按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ顺序环形开挖上断面，施作初期支护①,然后开挖上断面核心土Ⅳ，下断面Ⅴ、Ⅵ采用跳槽开挖，开挖及时施作相应的初期支护②、③，全断面开挖完成后及时施作仰拱④并进行仰拱回填⑤，然后整体模筑二次衬砌⑥。

4.4.2台阶法的注意事项

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（1）台阶数不宜过多，台阶长度适当，一般以一个垂直台阶开挖到底，保持平台长3～5米为好，易于掌握炮眼深度和减少翻碴量。

（2）个别破碎地段可配合锚喷支护和挂钢筋网施工，如遇到局部地段石质变坏，围岩稳定性较差，应及时架设临时支护或考虑变换施工方法，留好拱脚平台，采用先拱后墙法施工，以防止落石和崩塌。

（3）重视解决上下断面作业干扰问题，长台阶干扰少，基本上是合为一个工作面同步掘进；短台阶上下部作业干扰较大，要注意作业施工组织，质量监控和安全施工。

（4）下断面开挖，因临空面较大，易使爆破面碴块过大，不利于装碴，适当密布中小炮眼，但采用先拱后墙法施工时，对下断面开挖，多注意上断面的稳定，必须控制下断面开挖高度和用药量，并采取防护措施，确保施工安全。如若围岩稳定性较好，可采取分段顺序开挖；稳定性差，缩短下断面循环进尺；稳定性更差，可左右错开或先拉中槽后挖两边。

（5）采用钻爆法施工石质隧道时，采用光面爆破或预裂爆破技术，尽量减少围岩的扰动。

（6）采用台阶法开挖的关键问题是台阶划分形式，台阶划分要求做到爆破后扒碴量少，钻眼作业与运输干扰少，一般分成1～2个台阶进行开挖。

4.5钻爆施工 4.5.1钻爆设计 （1）爆破参数选择

爆破参数具体实施时，可结合试爆确定，具体爆破参数见爆破设计图。 （2）装药结构 ①周边眼的装药

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严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿爆孔合理分布，是实现光面爆破重要条件，为此在施工中采用不耦合装药结构，双传爆线结构装药形式，炸药采用φ22的2号抗水炸药，炮眼直径为φ42mm。

②其他眼的装药结构

底板眼、辅助眼、掏槽眼等炮眼直径为φ42mm，药卷直径φ32mm，均采用连续装药结构。

（3）起爆顺序

掏槽眼 辅助眼 底板眼 周边眼 （4）爆破作业的实施 ①测量放线

用全站仪或经纬仪准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，并用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m埋设中线桩，每100m设临时水准点。每次测量放线时，要对上次爆破效果检查一次，并及时将结果告知技术主管和爆破人员，技术人员将测量数据输入计算机处理后，及时修正爆破参数，以达到最佳爆破效果。

②钻孔作业

炮眼位置及数量严格按照光爆设计图施作。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及个数，未经主管技术工程师的许可不得随意改动。

准确定位凿岩台车钻杆，钻孔位置误差不大于5cm，方向平行，严禁相互交错。

周边眼钻孔外插角度控制在4°以内。

同类炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在一个沿垂面上。 ③围岩爆破器材

炸药：选用低爆速的煤矿安全炸药和二号岩石小药卷，周边眼用Ф22×200小药卷，其余炮眼用Ф32×200药卷。

雷管：采用电雷管，跳段使用，段间距时差控制在100ms左右。

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4.5.2钻爆施工流程 （1）放样布眼

钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用3～5台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。

（2）定位开眼

采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道轴线要保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。

（3）钻眼

钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富经验的老钻工施钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角（眼深3m时，外插角小于3°；眼深5m时，外插角小于2°），尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。

（4）清孔

装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

（5）装药

装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。

装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净。所有装药的炮眼均堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度不小于20cm，确保连线无漏连现象。光面爆破孔采用φ25的药卷连续装药，或用φ32的药卷间隔装药，光爆孔装药结构示意见下图，力争达到周边眼炮痕保留率达到90%以上。

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光爆孔装药结构示意图 （6）联接起爆网路及方式

联接起爆网路及方式，起爆方式为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联接时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联接好后，要有专人负责检查。对于全断面开挖，周边眼则采用光面爆破，以控制超挖欠挖；对于软弱围岩石则周边炮眼采用预裂爆破的方式，以减少爆破对围岩的扰动。

（7）盲炮的处理

发现瞎炮，应首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可；但此时的接头应尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照有关条款处理。

（8）通风、找顶

起爆后，由于洞内灰尘大，需要对隧道掌子面进行不少于30分钟的通风，然后派专人进洞对危石、掉块等进行排险，保障下一工序的施工安全。

（9）初喷砼

按设计要求进行初喷，具体施工见隧道总体开工报告施工支护。 （10）出碴

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单洞采用两台装载机左右侧同时出碴，一个是左翻，一个是右翻，自卸汽车在中间停靠，四台自卸汽车运碴。

4.6超欠挖的控制与处理

施工测量放线准确，严格控制周边眼线间距与装药量；选择合理的钻孔直径与装药药卷直径，满足爆破的不偶合系数；装药视围岩情况进行分段装药，并要用炮泥封堵炮眼；根据现场围岩情况，为控制超欠挖采取短进尺弱爆破等方法,原则上不允许超欠挖。考虑到施工控制有一定的难度，一旦发生超欠挖采取以下的处理办法。

4.6.1对超挖地段的处理

（1）边墙脚至其上1米范围内用与衬砌同级砼回填，边墙脚1米以上至起拱线之间的超挖采用衬砌同级砼一次灌注。

（2）其它部位采用衬砌同级砼或M10水泥砂浆砌片石回填，若由塌方造成大面积超挖时，应及时与监理沟通制定变更方案及处理措施。 （3）底板超挖部分按设计要求处理，并请示现场监理工程师后处理。 4.6.2对欠挖地段的处理

（1）对较大超欠挖地段，可采取补炮处理，补炮原则上应进行松动爆破，防止造成超挖情况。

（2）对个别突出点侵入二衬超限时，可用风搞等器具凿掉处理，使其表面尽量圆顺。

5安全质量保证措施 5.1质量保证措施

5.1.1施工中必须加强地质超前预报，采用地质预报系统进行长距离地质

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预报，地质雷达和红外线探测进行中距离地质预报，超前水平钻孔进行短距离地质预报，并认真作好地质素描，不断积累和丰富新的地质资料，形成短-中-长距离预报相结合，多种预报手段相补充的联合预报体系，不断提高预报的准确性，为信息化施工提供第一手资料。以便针对不良地质采取有效的防治措施。

5.1.2在易发生坍塌、涌水、涌泥等地段应加强超前支护，必要时先进行帷幕注浆，再按“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测、紧衬砌”的原则施工，最后做好背后注浆，以确保工程质量。

5.1.3超欠挖控制： （1）正确标示开挖轮廓线

a、在爆破前面开挖轮廓线时应考虑施工误差和围岩设计预留变形量及画线误差等因素，在设计轮廓线外要适当以加大尺寸。

b、预留变形，施工时进行量测按实测数据调整。 （2）优化爆破设计

a、采用控制爆破技术。根据隧道地质情况采用不同参数的光面控制爆破技术。

b、采用非电毫秒雷管起爆。

c、正确选用周边眼装药结构。为保证爆破质量，周边眼采用小药卷炸药，间隔装药，并加强炮泥的堵塞质量。

d、按设计装药，并按顺序起爆。

e、不断总结、修正爆破参数使之达到最佳效果。 （3）保证钻孔质量

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a、炮孔间距应符合钻爆设计。周边眼间距的误差不大于5㎝， 辅助眼间距的误差不大于10㎝，周边眼的外插角不大于3度。 b、除掏槽眼、周边眼、底板眼外的其它眼孔方向应与隧道方向 平行，要求孔底在同一平面上。

c、钻孔结束后要清孔，炮眼用炮泥堵塞，确保单孔装药质量。 d、定人定位，明确分工，明确责任，不得混岗乱位。 （4）实行超欠挖奖罚制度

将奖罚数量与炮眼残留痕迹、超欠挖范围、超欠挖数量、炸药用量等直接挂沟，形成一套强有力的控制超欠挖管理办法。

5.2安全保证措施

5.2.1施工时洞内设专人指挥调度，三管两线设专人管理，保证照明、通风、排水设施良好，道路平顺畅通、灯光明亮。设置好运输线路安全信号标志，确保洞内运输安全。

5.2.2专职安全人员上岗必须佩戴安全人员袖标，凡进洞人员必须戴安全帽。

5.2.3隧道开挖断面轮廓及时封闭，反坡开挖排水设置双电源和备用水泵。高压线及风管通过衬砌台车时，设置绝缘活动装置和风管分节安装，防止挂断电缆和弄坏风管。

5.2.4进行爆破作业之前，要取得当地公安部门的批准，遵守各项规章制度，并向公安局申请购买、运输、储存及使用爆炸品的许可证。

5.2.5项目部派一名副经理专门负责爆破施工。

5.2.6炸药库处设报警装置，并设一门程控电话，保证与外界联系畅通。

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5.2.7加强火工品的管理。炸药库看守人员要进行岗前培训，持证上岗。炸药库四周设铁丝网围墙，双门双锁。爆破器材存储于干燥的仓库中，温度保持在18至30摄氏度，库内设消防设备，不同性质的炸药分开，雷管和仓库分库储存，运到工地的炸药若有当天未使用完，必须如数交回，不得在工地留存过夜。火工产品领用运输过程中必须有押运员负责。

5.2.8请当地派出所委派一名干警，协助、监督爆破施工。

5.2.9严格遵守规定的爆破作业时间，并告示当地居民及施工人员。临近公路一侧设安全防护网，设置醒目的标志牌，放炮时派专人警戒。

5.2.10对哑炮要严格按《爆破作业规程》进行处理。

5.2.11爆破施工，爆破工要持证上岗，装药过程中不能抽烟，放炮前要对炮眼联线进行逐孔检查，点炮前要由专职安全员检查其他人员及所有机械设备是否撤至安全地带。炮响30分钟后，才准许安全员进入工作面撬顶清除危石，而后其他施工人员才能进入施工。

5.2.12爆破作业现场设专职技术人员现场技术指导，装好炸药的炮孔必须适当地加以覆盖和保护。在潮湿条件下爆破，药包及导火索表面涂防潮剂加以保护。

6 环境保护措施

6.1合理安排施工时间，尽可能将噪声大的作业安排在白天施工，尽量避免夜间施工，对使用的工程机械和运输车辆安装消声器并加强维修保养，降低噪音。

6.2机械车辆途经居住场所时应减速慢行，不鸣喇叭。

6.3在固定的机械设备附近，修建临时隔音屏障，减少噪音传播。

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6.4适当控制机械布置密度，条件允许时拉开一定距离，避免机械过于集中形成噪音叠加。

6.5配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行洒水润湿，减少扬尘。

6.6对汽油等易挥发品的存放要密闭，并尽量缩短开启时间。 6.7开挖作业人员必须配备劳保防护用品。 6.8对隧道弃渣场进行必要防护。

6.9施工废水、生活污水按有关要求进行处理，不得直接排入农田、河流和渠道。

6.10施工机械的废油废水，采用隔油池等有效措施加以处理，不得超标排放。

7文明施工保证措施

7.1各类公告牌、标志、标识牌内容齐全，式样规范，位置醒目。 7.2现场管理有序，现场布置统一规划，材料堆放整齐，场地平整，道路、排水畅通。

7.3工地现场外观做到“三洁”：施工现场场地整洁、生活环境清洁、施工产品美观洁净。

7.4弃碴运到指定地点，保证施工现场整齐、干净、卫生。

7.5施工便道派专人进行养护，保证晴雨天畅通，并经常洒水，防止尘土飞扬。

7.6项目部设立卫生所，配备必要的医务人员和配备必要的医疗设施 (包括房间、器械、药品、急救车辆等)，为工地人员提供必要的医疗和急救服务。

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8质量要求 8.1基本要求

8.1.1不良地质段开挖前应做好预加固、预支护。

8.1.2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、超前小导坑、超前钻孔等方法先探明隧道的工程地质和水文地质情况，方可进行开挖。

8.1.3应严格控制欠挖。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0.1 m²）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1m内严禁欠挖。

8.1.4开挖轮廓要预留支撑沉落及变形量，量测反馈信息及时调整。 8.1.5隧道爆破开挖时应严格控制爆破震动。 8.1.6洞身开挖在清除浮石后应及时出喷支护。 8.2洞身开挖实测项目见表3

表3 洞身开挖实测项目

项次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率 破碎岩、软土等平均100，最大150 （Ⅰ、Ⅱ类围岩） 拱部超挖 中硬岩、软岩（Ⅲ、1△ 平均150，最大250 (mm) Ⅳ、Ⅴ类围岩） 激光断面仪：每20m抽一硬岩 个断面，测点间距≤1m 平均100，最大200 （Ⅵ类围岩） 每侧 ＋100，－0 边墙超挖 2 (mm) 全宽 ＋200，－0 3 仰拱、隧底超挖(mm) 平均100，最大250 水准仪：每20m检查3处 权值 3 2 1 14