[建筑]隧道开挖作业指导书.doc

厦蓉高速公路格都段BT10标隧道开挖施工作业指导书隧道开挖施工作业指导书1 概述为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，尽可能地减少超欠挖，保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量，特编制此作业指导书。2 适用范围厦蓉高速公路榕江格龙至都匀段BT10标高桥隧道、排调河1隧道、排调河2隧道。3 编制依据公路隧道设计规范（JTG070-2004 ）公路隧道施工技术规范（JTJ04294）公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）4 编制原则满足设计文件要求、严格执行标准、规范和符合现场实际施工需要，确保工程安全、优质、高效完成。5 隧道开挖施工5.1 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。黄土隧道施工严格按照“短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则组织施工，应特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响，要加强调查和处理。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）。洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做套拱混凝土，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。暗洞开挖根据围岩情况级、级、级地段弧型导坑预留核心土法施工，每循环进尺控制在1m以内；、级围岩采用台阶法施工，每循环进尺控制在2.5m以内。黄土隧道开挖采用人工配合挖掘机进行，出碴采用挖掘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。5.2环形开挖预留核心土法环形开挖预留核心土法，又称台阶分部开挖法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩段。具体施工工艺流程见下页图1环形开挖预留核心土法施工工艺流程图，施工工序见图2环形开挖预留核心土法施工横、纵断面图。环形开挖预留核心土施工工序说明：、利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部50超前小导管。机械开挖部，人工配合整修。施作部初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。、机械开挖部，人工配合整修。初喷4cm厚混凝土。接长型钢钢架，并设锁脚锚杆。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。、在滞后于部一段距离后，机械开挖部，具体施工步骤同部。、开挖部核心土。、在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工配合整修。初喷4cm厚混凝土。接长型钢钢架，并设锁脚锚杆。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。左右侧拱架落底交替进行，采用拉中槽跳马口开挖，马口长度为2.53m。、根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，开挖仰拱。施作仰拱初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，复喷混凝土至设计厚度。、利用仰拱栈桥灌筑边墙基础与仰拱及仰拱填充混凝土（仰拱与填充混凝土需分开施工）。图1 环形开挖预留核心土法施工工艺流程图围岩稳定性评判、修正施工方案，确定竖撑拆除及二次衬砌施作时间测量放线拱部超前支护上部环形开挖、出碴上导两侧开挖、支护中部核心土开挖下部导坑开挖下部初期支护超前地质预报仰拱填充施工上部初期支护、架立钢架仰拱开挖及砼施工围岩监控量测下一工序围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测图21 环形开挖预留核心土法施工横断面图图22 环形开挖预留核心土法施工纵断面图5.3正台阶法 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、级围岩的施工。施工工艺流程见图3正台阶法施工工艺流程图，施工工序见图4正台阶开挖法施工工序图。超前地质预报测量放线拱部超前支护上导坑开挖、出碴围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间围岩监控量测上部初期支护下导坑开挖、出碴下部初期支护围岩监控量测仰拱仰拱填充施工围岩监控量测图3 正台阶法施工工艺流程图下一工序正台阶法施工工序说明：第1部：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。第2部：在滞后部一段距离后开挖部，并进行下导初期支护。第3、4部：及时施作仰拱砼、填充混凝土，及早封闭成环。第5部：根据围岩量测结果，适时施作二次衬砌。5.4 全断面开挖法采用全断面一次开挖成形的施工方法。主要应用于隧道级围岩的施工。循环进尺宜控制在34.0m。5.5 施工方法的相互转换隧道开挖方法的合理转换，是隧道开挖作业安全的一个重要因素，在接近开挖方法变换里程时，应提前计划，确定合理的临时支撑参数。转换时应不减弱设计支撑参数。6 综合超前地质预测预报本线隧道地质情况复杂，存在断层、冲沟、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，要求针对本线隧道具体情况，开展综合超前地质预测预报，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)、超前水平探孔近距离预报、TSP长期预测预报等。隧道综合超前地质预测预报的工作流程如下图：综合超前地质预测预报工作流程图补 充 地 质 调 查掌子面地质调查与素描长距离探测：TSP203,预报距离150m左右短距离探测：超前水平钻孔，探测距离30m。 探测资料判释，提出探测意见和工程措施意见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。6.1 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，通过开挖后利用地质罗盘仪、放大镜、皮尺等简单工具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。观察中应具体记录以下各项内容，并描绘掌子面地质素描图：1） 地质状况及其分布、性质和掌子面自稳性；2） 围岩的软硬、裂隙间距及方向等围岩状态；3） 断层的分布、走向、粘土化程度等4） 出水地点、涌水量及其状态；隧道开挖掌子面地质调查记录工程项目名称： 施工合同段号： 编号：隧道名称隧道长度(m)掌子面里程调查日期断面尺寸(m)埋深(m)开挖断面的围岩状况岩层的岩性、特征及状态开挖后的稳定状况地下水量和水质不良地质及特殊地质地质描述图设计围岩类别施工建议围岩类别工程措施施工单位（签字）中国铁建十一局集团 年 月 日监理工程师意见及签字年 月 日5） 软弱层的分布。有必要时采用数码相机，拍摄掌子面图片。根据掌子面地质素描及围岩监测情况，及时对评定的围岩级别进行支护方案进行评价。6.2 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。在软弱破碎围岩施工中，每循环钻孔作业时选13个钻孔加深45m，根据钻孔速度的变化和出浆的情况，也可分析前方地质情况的变化。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。6.3 TSP203地震波法隧道地震波法（Tunnel Seismic Prediction简称TSP），其原理是通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播，在不同岩层中地震波以不同的速度传播，在其界面处被反射，并被高精度的接收器接收，通过计算机软件分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等、最终显示屏上显示各种围岩构造界面与隧道轴线相交所呈现的角度及距掌子面的距离、并可初步测定岩石的弹性模量、密度、泊松比等参数以供参考。该法适用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。但仪器在作业过程中对环境的要求较高，若噪音过大则会影响采集数据的准确性。TSP预测原理见下图隧道地震波法（TSP）预报原理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。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与隧底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。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1520台YT27风钻作业，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3台。9 安全、质量控制措施9.1 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。9.2 岩石隧道坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，黄土隧道施工严格按照“先探测、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工。9.3 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。9.4 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，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。9.5 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。9.6 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。9.7 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。9.8 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。9.9 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。9.10 制定安全施工应急预案，日常做好应急物资储备。9.11 洞口工程施工，宜避开雨季和严寒季节。9.12 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。9.13 施工前应做好洞顶、洞门及洞口防排水系统。洞门及洞内排水沟应进行铺砌，砂浆抹面，防止地表水及施工用水下渗，影响结构安全。地层含水量大时，上台阶掌子面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部纵向排水沟排出洞外，以免浸泡拱脚。必要时应配合井点降水等措施将地下水位降至隧道二次衬砌底部以下，确保施工顺利进行。9.14 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。9.15 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。9.16 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，在独头坑道内不应小于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。10 其他注意事项10.1 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。10.2 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。10.3 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：10.3.1 空气中氧气含量，按体积计不得小于20%；10.3.2 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；10.3.3 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。10.3.4 施工独头掘进长度超过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。10.4 便道及施工现场要注意撒水防尘，减少对周围环境的破坏。10.5 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。第 11 页 共 12 页