隧道开挖作业指导书

隧道开挖作业指导书1目的明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道开挖施工，尽可能地减少超挖，保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量。2 编制依据铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008)铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10417-2003）铁路隧道施工技术规范（TB10204-2002） 铁建设【2010】120号文件 施工图3 适用范围适用于中铁三局集团六公司张唐铁路隧道施工。4 隧道开挖施工4.1 方案设计要求本线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。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。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）。隧道洞口应严格执行“早进晚出”原则。隧道洞口埋深较浅的地段采用明洞或半明半暗法进洞。明洞采用明挖法施工，洞口段应及时形成封闭结构，严禁采用长台阶施工。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。本线暗挖隧道均按新奥法原理组织施工，隧道施工方法根据工程地质和水文地质条件、开挖断面等因素综合确定。级围岩采用全断面法施工；级、级、级围岩采用台阶法施工，隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环。在洞身浅埋段和断层破碎带及其影响带地段等必要时加临时仰拱。在洞口浅埋段采用大管棚超前支护，短台阶法加临时仰拱。施工时要求开挖、支护、防水、二衬等各道工序认真施做，协调有序，做好监控量测、信息反馈工作。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运输。施工通风采用管道压入式通风。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。根据铁道部 “铁建设【2010】120号文件要求：隧道、级围岩地段、隧道浅埋、下穿建筑物及邻近既有线地段施工开挖应按照爆破安全规程采用控制爆破，或采用非爆破方法。软弱围岩隧道、级围岩地段采用台阶法施工时，应符合以下规定：上台阶每循环开挖支护进尺、级围岩不应大于1榀钢架间距，级围岩不得大于2榀钢架间距。边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀。仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m。隧道开挖后初期支护应及时施做并封闭成环，、级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。双线、级围岩隧道采用台阶法施工时，必须设置锁脚锚管等控制拱（墙）脚位移措施。双线级围岩隧道采用台阶法施工时应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时支撑采用型钢，纵向每2榀设1处。4.2、台阶法施工（临时仰拱法）本管段隧道级围岩段采用台阶法（临时仰拱法施工），开挖采用人工风镐或打眼弱爆破破碎围岩，分步开挖成型。根据铁建设【2010】120号文件要求，级围岩每循环进尺不应大于1榀钢架间距。仰拱开挖必须完成钢架锁脚锚管，每循环开挖进尺不得大于3m。双线级围岩隧道临时支撑采用型钢，纵向每2榀设1处。上下台阶间距为11.5倍洞径。根据断面情况采用机械出碴或人力倒运弃碴，由自卸车运弃至洞外弃碴场。喷射混凝土用料由洞外搅拌站提供，随用随拌。混凝土搅拌运输车运送，湿喷机施作。4.3、台阶法施工本管段、级围岩采用台阶法开挖，上下台阶间距不大于5倍洞径，周边采用光面爆破减少对围岩的震动以及控制成形。上台阶由人工或简易凿岩台架车实施钻孔，当台阶在长在5m以内时，采用挖掘机扒碴到下断面，大于5m时，在下台阶处留坡道，采用运输车运碴。下台阶凿岩台架钻孔。根据铁建设【2010】120号文件要求，级围岩每循环进尺不应大于2榀钢架间距，边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀。下断面出碴利用装载机或挖掘机装碴，自卸汽车运碴至指定的弃碴场地。具体开挖、支护和出碴运输施工流程见“台阶法开挖方法及施工工序框图”1）台阶法开挖爆破施工上台阶采用光面爆破，下台阶采用预裂爆破。掏槽方式：采取楔形掏槽。炮眼深度：级围岩上台阶钻眼深度2.4m，掏槽眼深度2.6m，循环进尺约2.4m；下台阶每循环开挖支护进尺不得大于3m。级围岩上台阶钻眼深度2榀钢架间距；下台阶每循环开挖支护进尺不得大于2榀。2）上台阶开挖准备工作：测出轨面线和中线，画出开挖轮廓，按设计标出炮眼位置（地质条件变化时，适当调整钻孔位置）。钻孔：采用YT-28风钻钻眼，钻眼直径42mm。装药：装药前将炮眼内泥浆、石粉吹干净，检查炮眼达到设计要求后装药，装药时严格按设计药量进行，装药后，所有炮眼均堵塞炮泥。周边眼采用间隔装药，导爆管联接，掏槽眼采用集中装药，底部30%具体施工方法见“台阶法开挖方法示意图”。“台阶法开挖方法及施工工序框图”长度加强装药，其它眼采用集中装药。起爆：爆破网络采用微差、非电毫秒雷管起爆，非电毫秒雷管插入药卷内，反向装入眼孔内，导爆管引线连接采用一把抓型式。连接雷管采用低毫秒段，同组连接雷管采用同种毫秒段导爆管。3）上台阶支护开挖完毕后，初喷混凝土封闭围岩。待混凝土初凝后，按设计的支护参数施作拱部系统中空注浆锚杆。锚杆安装完毕，在锚杆外端挂设钢筋网片，复喷混凝土达到设计厚度。4）下台阶开挖及支护上台阶掘进一定距离后，进行下台阶的开挖爆破。采用凿岩台架钻孔，人工装药，非电毫秒雷管微差控制爆破。开挖完毕后，初喷混凝土封闭围岩。待混凝土初凝后，按设计的支护参数施作边墙系统砂浆锚杆。锚杆安装完毕，在锚杆外端挂设钢筋网片，复喷混凝土达到设计厚度。4.4、全断面法施工本管段级围岩地段采用全断面开挖，组织大型机械化作业，采用凿岩台车或风钻钻眼，多功能作业平台辅助人工装药，非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药光面爆破。开挖后，及时采取喷、锚、网联合支护。开挖、支护和出碴施工工序见“全断面光面爆破施工工艺框图” 全断面光面爆破施工工艺框图警 戒凿岩台车(架)就位 测量画线布孔钻孔、清孔、装药台车（架）退出起 爆通风、排烟、找顶初 喷出 碴锚 喷下一循环1）钻孔准备工作：测出轨面线和中线，凿岩台架就位，“五寸台”法画出开挖轮廓，按设计标出炮眼位置。掏槽方式：采取直眼掏槽。炮眼深度：掘进炮眼深度为3.2m，掏槽眼深度为3.5m。掏槽眼：控制孔眼平行度，避免炮孔交叉以保证掏槽眼的掏槽效果；掘进眼：眼口排距、行距误差不大于6cm；内圈眼：与周边眼的排距误差不大于5cm；周边眼：炮眼间距误差不大于5cm，外斜率不大于5cm/m，与内圈眼间最小抵抗线误差不大于5cm，钻孔位置在轮廓线上。当开挖面凹凸不平时，按实际情况调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻。2）装药作业装药前将炮眼内的泥浆，石粉吹干净，检查炮眼达到设计要求后再装药，装药时严格按设计药量进行，所有炮眼均堵塞炮泥。3）装药结构周边眼采用间隔装药，导爆管联接，掏槽眼采用集中装药，底部30%长度加强装药，其它眼集中装药。4）起爆作业爆破网络采用微差、非电毫秒雷管起爆，非电毫秒雷管插入药卷内，除周边眼正向装以外其余反向装入眼孔内，导爆管引线连接采用一把抓型式。（详见装药结构、一把抓连接方式示意图）连接线雷管采用低毫秒段，同组连接线采用同种毫秒段导爆管进行连接。5）出碴运输开挖爆破后，采用挖掘装载机或挖掘机配合装载机装碴，自卸车运输。6）爆破效果爆破炮眼残留率要求硬岩达到85%以上，中硬岩达65%以上。5洞身开挖支护各工法的转换衔接施工1）由全断面法向台阶法过渡施工由全断面法向台阶法过渡施工，施工时到达转换里程后，只对工作面上台阶进行开挖，待上台阶开挖一定的距离后再开挖下台阶断面，支护由全断面支护转上台阶先支护，待下台阶开挖后再支护下台阶。6 综合超前地质预测预报本线隧道地质情况复杂，部分隧道洞身位于地下水线以下、岩石隧道破碎带等不良地质，需结合施工地质工作予以查明。为此，要求针对本隧道具体情况，开展综合超前地质预测预报，成立专业的超前地质预报室，由总工程师负责，配置物探、水文、地质、试验专业工程师并配备先进的预测、预报设备和仪器，并将综合超前地质预测预报纳入施工工序。尤其是岩石隧道存在破碎带时，必须提前做好超前地质预报工作，确保隧道安全通过。针对隧道具体的工程特点，采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。具体采取的措施有：对开挖全过程进行综合预测、预报，方法有地质素描法(常规地质法)、超前探孔近距离预报、超前导洞预报、地质雷达中短期预报、TSP长期预测预报、红外线探水及前兆法预报等。施工中应该将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。综合监测结果，及时提出对不良地质的处理措施，以降低施工风险，确保工程质量和运营安全。超前地质预报若发现前方地质情况与设计不符时要及时通知设计单位到现场核实，以便及时采取有效的设计变更方案。常规地质法常规地质法适用于为近期开挖、支护提供预报。开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质素描图，通过开挖后利用罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等简单工具对开对洞内围岩地质特征变化分析来推测开挖面前方的地质情况，据以指导施工。超前水平钻孔采用超前水平钻机钻进过程中钻速和钻碴的变化对开挖面前方较短距离内的地质情况进行判断，为提高其预报的准确度，与地质素描配套使用。通过超前钻探取芯测定含水率为主要手段确定下一步施工方案。对富水隧道应及时探明地下水的储量及分布，探水的方法主要采用钻探法。地质雷达为提高地质预报的准确性，除采用常规地质法和陆地声纳以进行地质预报外，同时利用地质雷达进行地质超前预报，其探测范围在40m范围内，是一种非破坏型的探测技术，具有抗电磁干扰能力强，分辨率高，可现场直接提供实时剖面记录图，图象清晰直观。地质雷达主要应用于探测隐伏断层、破碎带，探测地下岩溶、洞穴，探测地层划分。7 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1 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2 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4050400.20.25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。4 E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。5 表列装药集中度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，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。炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。8 劳力、机械设备的配置人员、机械设备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。隧道单口施工，根据开挖方法配置1台大型挖掘机或2台小型挖掘机平行作业，另备2台装载机进行装碴施工，大型自卸汽车不宜少于4辆， 20m3/min空压机一般不应少于5台。根据双线铁路大断面的特点，每工班开挖作业人员不宜少于20人。9 质量要求9.1 验收规范铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10417-2003）9.2 分项验收标准9.2.1 主控项目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查数量的10%平行检验。检验方法：采用仪器测量。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测量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。洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。检验数量：施工、监理单位每一开挖循环检查一次。检验方法：施工单位进行工程地质观察和描述；监理单位见证检查。 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，眼底不应超出开挖轮廓线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。检查方法：测量。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，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。隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时，应符合设计要求。检验数量：施工单位、监理单位每处检查一次。检验方法：施工单位进行地质描述；监理单位见证检查。9.2.2 一般项目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。靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次。检验方法：观察、仪器测量。10 安全、质量控制措施 加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。岩石隧道坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工。严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工，否则应按照变更程序申请改变施工方案。在隧道开挖前，对隧道地表中线附近范围进行勘察，对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计，并按里程桩号逐一登记、拍照，尤其是隧道下穿高速公路等大型构筑物地段，施工中应加强监控量测工作，严格按设计方案施工，确保隧道安全、顺利通过。每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。隧底开挖前应进行施工工艺设计。开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。制定安全施工应急预案，日常做好应急物资储备。洞口工程施工，宜避开雨季和严寒季节。洞口施工前，应先检查边、仰坡以上山坡稳定情况，清除悬石，处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。隧道明洞段施工时，边仰坡应分层分段开挖，并按设计及时做好防护。临时边仰坡应进行适当放坡。明洞段因地基加固等施工的振动可能造成边坡失稳时，应预先在边坡上设置观测桩进行监测，并派专人检查边坡的稳定情况。发现边坡有开裂、变形现象时，应立即对边坡体进行加固处理，确保安全后方可继续进行施工。爆破作业时，所有人员应撤离至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至爆破工作面的距离，不应小于200m，当采用全断面开挖时，应根据爆破方法与装药量计算确定安全距离。当相对开挖工作面相距40m时，两端施工应加强联系，统一指挥。当两开挖工作面相距1015m时，应从一端开挖贯通。设置放炮前的安全检查员，及时检查现场的安全情况，以确定是否可以起爆，爆破后经专职安全员检查，排除瞎炮等安全隐患后，其他人员方可进入施工现场。11 其他注意事项暗洞分部开挖时，在满足设计规范及安全质量要求的前提下，应尽量采用适合机械化作业的施工工艺，分部尺寸划分合理，各分部尽量平行作业，从而达到快速施工的目的。弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整，弃碴场需设置挡墙。施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。施工完毕后，对弃碴场及时平整，并做好绿化、防护，避免水土流失。隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：A空气中氧气含量，按体积计不得小于20%；B粉尘永许浓度，每立方空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，每立方空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg；C有害气体最高允许浓度：a 一氧化碳的最高允许浓度为30mg/m3，在特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min；b 二氧化碳按体积计不得大于0.5%；c 氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下；C 隧道内气温不得高于28；D 隧道内噪声不得大于90Db。施工单口掘进长度超过150m时，应采取机械通风，确保洞内每人供应3 m3/min的新鲜空气。便道及施工现场要注意撒水防尘，减少对周围环境的破坏。隧道施工作业地段必须保证足够的照明。不安全因素较大的地段应加大照度。在主要交通道路、洞内抽水机站应设置安全照明，漏电地段照明应采用防水灯头和灯罩。