隧道开挖施工措施及方案.doc

隧道开挖施工措施及方案1.1、隧道开挖及会车段、安全岛的布置图1.2、开挖设备和辅助设施的配置根据洞挖施工进度安排,隧洞开挖主要施工设备及辅助设施配备见表1-1。表1-1 洞挖主要施工设备表 机械名称型号或规格单位数量备注轴流式通风机 GAL-30/30台 10反铲PC200台2装载机3m3台2自卸汽车2t辆4有轨矿车棱式斗车套1卷扬机8t台1手风钻手持式或汽腿式台10扒渣机LM37H台2空压机20 m3/min台2移动式空压机12m3/min台21.3、钻孔爆破技术和方法以及控制超挖的措施1.3.1 钻孔爆破技术和方法1.3.1.1 钻孔爆破技术 为确保围岩的稳定及附近建筑物的安全，开挖采用控制爆破方法施工，利用微差起爆技术，降低最大单段起爆药量，减少爆破震动的影响，确保周围各部位质点振动速度在规范SL47-94规定范围之内。（1）爆破参数根据围岩工程地质条件，参照类似工程经验初拟钻爆参数，实际施工时通过生产性爆破试验观察爆破效果进行调整。在围岩地质条件差处，采用浅孔短进尺、少药量和增大布孔密集系数的方法实施，爆破参数作相应的调整。（2）起爆方式 孔内光爆孔采用导爆索起爆，崩落孔和掏槽孔采用非电塑料导爆管毫秒延时雷管起爆（为提高爆破效果采用反向起爆法）；孔内分段，孔外采用塑料导爆管即时雷管束连。依据以往类似工程的施工经验，根据洞身开挖断面尺寸及围岩情况，分别对几种典型断面形式进行了初步可行性爆破设计，在实际施工中，先进行生产性爆破试验，选定爆破参数，做好爆破设计，并保监理人批准。在施工过程中，根据地质条件的变化及爆破效果，及时调整爆破参数，以取得预期的爆破效果。1.3.1.2 钻孔爆破方法（1）施工方法采用汽腿式手风钻全断面钻进，一次爆破成形，为确保围岩的稳定，施工过程中遵循“短进尺、弱爆破、少扰动、早支护、”的原则进行施工。周边按光面爆破进行布孔，非电毫秒雷管加导爆索分段起爆。起爆顺序为：掏槽孔崩落孔光爆孔底板孔。装药前对炮孔进行吹洗，确保装药到位。装药利用简易木制平台人工自下而上装填，并确保雷管段位正确。在装药爆破后，经过通风散烟，施工人员进入洞内，检查有无哑炮并及时处理后，人工清除危险松动岩石。出渣方法：出口段为空载上坡重载下坡，拟采用LM37H扒渣机装渣，洞内每40m设一辟车道，便于提高出渣速度；进口段为空载下坡重载上坡，拟采用LM37H扒渣机装渣，在洞口设8T卷扬机作有轨矿车动力牵引运至洞口临时堆渣场，再二次倒运至渣场。（2）类围岩洞循环施工参数循环施工顺序为：施工准备测量放样钻孔装药、联网、爆破通风排烟安全处理出渣下一循环。循环进尺2m，施工作业循环时间为11小时，一天进尺2个循环，每循环时间如表1-2所示。表1-2 围岩施工作业循环时间表序号作业名称时间（小时）1.52345678910111施工准备2测量放样3钻孔4装药、联网、爆破5通风排烟6安全处理及出渣备注：循环时间合计10.5小时；掘进循环进尺2m，约30m3（3）V类围岩施工循环参数V类围岩在爆破出渣后须用随机锚杆与初喷（如必要采用钢支撑）对围岩进行支护后才能进入下一循环，循环施工顺序为：施工准备测量放样钻孔装药、联网、爆破通风排烟安全处理出渣临时支护下一循环；V类围岩洞段循环进尺0.51.0m，施工循环时间为15个小时，一天进尺1.01.5个循环。见表1-3。表1-3 V类围岩施工作业循环时间表序号作业名称时间（小时）2468101214161施工准备2测量放样3钻孔4装药、联网、爆破5通风排烟6安全处理及出渣 7临时支护备注：循环时间合计16小时；掘进循环进尺0.51.0mm，约6.112.2m31.3.2 超挖控制措施施工测量将本着“从整体到局部，从控制到碎部”的原则，围绕着工程施工的整体部署，按照施工控制网的加密、各级控制点的引测、细部的测量放样、施工完成面貌的检查、重要部位安全监测的作业程序，在人员、设备上合理配置，精心组织。在严格遵守各种测量规范进行实际工作的同时，在制定详细的规章制度（仪器设备管理办法、操作规范、安全规范等）来加强管理，做到机构合理，层次清晰、责任明确，确保测量在工程中的“眼睛”作用。保证施工过程处于受控状态，满足合同对工程的质量要求。1.3.2.1 主要测量技术标准及规范水利水电工程施工测量规范 （SL52-93）国家三角测量和精密导线测量规范国家三、四等水准测量规范 （GB12898-91）中、短程光电测距规范 （ZBA76002-9-87）以及设计图纸、修改通知、业主及监理工程师的其它具体技术要求。1.3.2.2 施工控制网本工程已有业主先期布设的施工控制网作为基本的控制基准。施工过程中，在直接利用首级控制网点进行施工测量的同时，为既保证工程质量又方便施工，还需要对具体的施工部位进行一定的控制加密；随地下工程的进展还必须将各级基本控制引测布设至各个工作面上。1.3.2.3. 施工放样施工测量放样贯穿整个施工过程，在施工程序上，可以直接由等级控制点（首级及加密控制点）进行施放，也可以由细部临时加密的等级较低的轴线、测站点来施放。根据不同精度要求以及是否放便操作来选择。在本工程中我单位将充分利用先进的仪器设备进行施工放样，主要采用的办法是全站仪光电测距极坐标法，局部辅以测角前方交会法及皮尺花杆法。在测距过程中，还要适时的考虑气象等参数的改正。对相对精度要求较高的部位，考虑使用鉴定钢尺量距或采用“差分法”光电测距来控制其相对位置关系。放样前应根据设计图纸和有关资料及使用的控制点成果，准备好放样资料，绘制出放样草图，所有资料及草图均应经两人独立校核。所有放样点线均应有检核条件。现场取得的放样及检查验收资料，必须进行复核，确认无误后方能交付使用。在明挖工程开工前，根据施工图纸、各部位的轴线，布置原始断面、开挖放样剖面，然后进行现场实测，并将实测成果报送业主及监理复核，经监理工程师批准后，方可进行开挖。对明挖放样采取如下顺序，按照施工方案，分层控制，先放轮廓线，放坡点，随着开挖进程控制坡度、坡脚位置，每次放样后及时给施工人员提供放样记录。然后逐层收方，及时检查，保证边坡的正确开挖，及时测绘开挖验收平面图及断面图，检测边坡开挖的正确性，且作为计量资料。要求每次收方与原始断面采用统一轴线或同样的相对关系，资料测绘制作按照竣工的程度考虑，最后资料汇总成为竣工平面及断面图。首先要把所使用的基本导线点（或施工导线点）成果转化为当前轴线上桩号、偏中心值形式的工程坐标，在导线点上直接架设全站仪，配合施工平台车在掌子面上通过测定三维坐标来测放洞中心、腰线及轮廓线。我单位在本工程重要部位将采用的Leica TCR系列全站仪具有无反射棱镜测量功能（标称精度3mm+2ppm），其内置的EDM测距仪经望远镜物镜，可发射出一束与视线重合的可见红色激光。使现场放样更加直观，方便，作点容易，可进一步提高放样精度。放样后要求现场交底，出具放样记录。为保证工程质量、避免重复进行施工处理，要求每次放样时必须检查上一循环的开挖情况，及时处理欠挖，及时测设验收纵、横断面图，保证及时具备验收条件，保证支护、衬砌等下一步工序的跟进作业。每5米测设一条横断面，每10米在洞壁标记桩号，并在洞壁标注一定数量的高程。准备采用TCR全站仪无反射棱镜测量功能直接施测。在放样过程中还将根据设计图纸为各个部位分别编制有针对性的小程序，用fx-4500计算器对实测值进行现场计算，以便准确、快速地标定出设计点、线位置。每一个部位的测量放样记录、模板验收记录均及时进行整理，根据监理工程师的具体要求，形成测量报告，上报。并根据需要陪同监理工程师到现场对测量成果进行复查，确定无误后方可进行下一道工序。配备种类齐全、能满足各种精度要求的仪器设备，保证及时供应各项工程的施工工作。实际操作中，严格执行监视和测量装置控制程序，主要仪器设备必须按周期送国家计量中心强检，坚持专人维护保养，加大自检自校的力度，保证设备的完好率。本工程配备的主要仪器设备：TCR702全站仪两台、J2经纬仪两台、水准仪两台。1.4、出渣、堆渣以及渣料利用措施1.4.1 出渣隧道石方洞挖量53759m3 ，洞身呈人字坡穿越山体，进口段坡度11.7，长度2783米，出口段坡度-0.5，长度2000米。开挖隧道投影为直线，呈南北走向的开挖。开挖隧道采用进入口同时施工，由于两端斜巷坡度缓，建议采用无轨运输，工作面采用耙斗装岩机装渣，农用运输车出渣。根据需要在基岩完整的适当位置设置会车场和躲避洞。渣土堆放到指定的弃渣场。为提高出渣速度，在隧道中每隔150米左右设置会车段一座。1.4.2 堆渣以及渣料利用措施出的渣料，除监理安排直接运往使用地点的渣料外，其余渣料，均按本合同要求堆放在下游临时堆渣场。堆渣范围和高程必须严格按施工图纸和监理人指示实施。渣场维护及渣料管理利用要求如下：堆渣前，应根据各渣场渣场具体情况设置外围排水系统，并在使用过程中定期维护，保持其稳定，避免造成水土流失。渣场设专人管理，各种渣料分类堆放；各渣场入口处设置醒目标志牌（标明渣场名称、编号及堆料品种等），各渣场设专人负责登记。渣料堆存遵循“集中堆放，分层分区，保持稳定，存取方便”的原则；认真规划指定的渣场，力争存量多，占地少；分层堆存，每层2m，自卸车端进法卸料，推土机推平渣料；确定合理的堆存高度和坡度，保证堆渣稳定；并规划好渣场道路，便于存取。施工过程中及完工后，应对所有施工场地及施工道路进行必要的清理和平整。对所出渣石可选择强度较高的部分，进行破碎后作为衬砌的粗骨料。1.5、洞口保护和围岩稳定的支护措施以及处理塌方的应急措施1.5.1 洞口保护和围岩稳定的支护措施佛顶山隧道进出口从图纸上看岩层类别是、类围岩，但经实地开挖岩层类别属于类围岩。根据以往的施工经验和本工程的实际情况，拟采用小导管加钢花拱架的方式进洞。一、具体设计参数：小导管直径50mm, 壁厚5mm的热扎无缝钢管长度为5m, 8nm注浆孔每15cm, 呈梅花型布置，预留止浆段30cm；小导管布置：环向间距30cm，纵向间距240cm，外插角10度和40度仰角打入拱部围岩，呈梅花型布置；钢花拱架采用两片花拱架组成，主筋采用22二级钢筋，纵向间距15cm；连接筋采用12一级钢筋,环向间距10cm；钢花拱架纵向间距50cm, 花拱架为双层,每层间距为8cm;钢筋网片采用ø12一级钢筋,双向间距10cm,每层花拱架上布设一层;喷射混凝土为C20,厚度为15cm;导管内注浆浆液采用水泥、水玻璃双液注浆，注浆压力0.5-1MPa.二、类围岩施工工艺A、管棚（小导管）超前支护洞身开挖工艺洞身围岩开挖洞身超前注浆小导管施工测量放线灌注二衬砼灌注仰拱砼洞身钢花拱架及錨喷初期支护B、小导管施工工艺流程图测量放线钻孔顶入小导管安设压浆管路制作小导管管路压水试验注浆安装注浆管和止浆塞配浆备料三、类围岩施工要点对于本隧道工程我们坚持技术方案先行，设备配套，计划超前安排，操作安全可靠，施工优质高效的原则，采取短进尺、勤支护平行作业的方法，按照新奥法的原理组织指导施工。1、超前小导管施工方法隧道进口洞口位于类围岩地段，围岩破碎，节理裂隙发育，有地下水渗出，覆盖层簿易坍塌。施工拟采用超前小导管进行预支护，注浆加固围岩及堵水。使得超前小导管与钢花拱架和常规的锚、网、喷砼相结合组成的联合施工支护方案顺利地穿过类围岩的不良地段。修整边坡，测量放线，在边坡上画出隧道衬砌的外轮廓线；打管：对成洞面进行修整，按设计尺寸放线，画出拱部外开挖轮廓线，沿外轮廓线人工用风枪钻眼，辅以锤击安设小钢管到位，首批小钢管外露0.5m与明洞连接成一体。注浆加固：第一排小钢管施作完以后即可进行注浆，注浆前喷砼封闭工作面，先行单液注浆，单液注浆以水泥为主，添加5%水玻璃（重量比），经过现场试验，如果可进行性差，达不到固结围岩的目的，则改为双液注浆。双液注浆参数：水泥与水玻璃的体积比取1:0.5,水泥浆水灰比1:1水玻璃浓度30波美度，模数=2.4,施工中通过现场试验，根据时机效果进一步确定合适的注浆参数。注浆设备选用BW-250/50泥浆泵，浆液由水泥砂浆拌合机和TBW50/15混浆泵拌制，注浆压力0.51.0MPa，为充分发挥机械效能，加快注浆进度，在小导管前制作安设分浆器，一次可注入35根导管。开挖及支护：注浆固结完成后即可进行开挖。1.5.2 处理坍方的应急措施1.5.2.1 隧道坍方预防措施隧道坍方不但危及施工作业人员安全而且影响工期目标的实现，同时对工程质量的危害也较大。施工中严格按隧道施工技术规范组织施工，同时加强下列各项工作，防止隧道坍方。（1）认真阅读设计图纸及有关规范和技术文件，掌握洞身各类围岩的力学性能，编制切实可行的施工方案，认真落实。（2）精心设计爆破方案，并在实施过程中不断优化各项参数，尽量减小爆破对围岩的扰动。（3）锚喷支护即时跟进。坚决作到支护不合格开挖不前进，支护不跟进开挖不前进，支护不完全开挖不前进，支护变形原因未查明开挖不前进的4不开挖原则，即时让洞身形成封闭的环形结构。（4）超前预测预报地质变化情况，即时修正爆破方案各项参数。（5）严格实施监控量测有关技术规定，作到勤观察、勤量测、勤整理，随时掌握围岩的变形发展情况，用以修正临时支护方案，指导开挖进度。（6）对钻孔、装药、锚喷等关键工序进行岗前技术培训，并严格按设计要求进行工序质量检查，将引起隧道坍方的因素消灭在工序质量控制中。（7）施工注意事项：1、先排水。在施工前和施工中均应采取相应的防排水措施，尽可能将坑外之水截于坑道之外。2、短开挖。各部开挖工序间的距离要尽量缩短，以减少围岩暴露时间。3、弱爆破。在爆破时，要用浅眼、密眼、并严格控制用药量或用微差毫秒爆破。4、强支护。针对地压情况，确保支护结构有足够的强度。5、快衬砌。衬砌工作须紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环。6、勤检查、勤量测。对围岩发现有变形或异状，要立即采取有效措施及时处理隐患。1.5.2.2 坍方前的征兆1、量测信息所反应的围岩变形速度或数值超过允许值。2、拱顶岩石掉块或裂缝逐渐扩大；喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂。3、顶板岩石开裂，裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬。4、支撑拱架变形或发生声响。6、干燥围岩突然涌水,坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑等。1.5.2.2 坍方的处理措施（一）一般处理坍方的步骤及方法1、防止坍方扩大坍方发生后，首先应防止坍方范围继续扩大：（1）在坍方范围的顶部与侧壁危石及大裂缝，应先行清除或锚固。（2）加强原有支护。对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大。（3）在坍方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆。（4）加快衬砌。对坍方两端应尽快作好局部衬砌，以保证坍方不再扩大。2、处理坍方如坍方体积较小，且坍方范围内已进行喷锚或已架设好较为牢固的构件支撑时，可由两端或一端先上后下地逐步清除坍碴，随挖喷射混凝土，随架设临时构件支撑支顶。如坍方体较大，或地表已下沉，或因坍体堵塞无法进入坍方范围进行支护时，则可注浆加固坍体，然后用“穿”的办法在坍体内进行开挖、衬砌。（二）处理坍方常用的支护方式1、喷锚处理采用喷锚处理较大型的坍方，较之采用架设支撑，更加安全快速，且省工省料。（1）由外向内、由上而下，逐段随清坍碴随向岩壁先喷射一薄层砂浆，然后再喷射混凝土。混凝土宜分层喷射，每层每5左右。（2）喷射12层混浆土后，可随即加设锚杆再喷射混凝土。（3）坍碴清除后，随即做好衬砌。2、构件支撑处理（1）在坍体不太高、坍穴略呈锥形、坍壁不太松散的情况下，使用人字架支撑。（2）当坍体较高，但坍体两侧壁形状较整齐，且侧向压力不大时，可按垂直于隧道中线的方向架设横向排架。先将坍体顶的石碴扒平，铺上横梁，再在其上架设排架。排架间距根据坍穴围岩情况而定，一般为12m左右。须注意在排架间用剪刀撑撑稳，下部横梁要随坍碴的清除随时倒换撑稳。（3）当坍方较大，且围岩压力也较大时，宜在坍方范围内全部用纵向棚架支撑。先将坍碴顶部适当扒平，沿隧道中线方向平行设置纵地梁数根（地梁下预铺横梁），于纵地梁上按照导坑支撑的形式以1m左右的间距架设箱形棚架。以后逐层向上架设至坍方顶部，用填塞木塞紧。随着坍碴的清除，加设立柱，并以纵撑撑牢。（三）衬砌施工1、衬砌施工（1）随着坍碴的逐渐清除，衬砌逐段推进，快速成环。最好由坍体的两端对向施工，随即回填密实。在坍穴最高处或两端衬砌接头处应预留回填及进出料孔。（2）如坍方范围的围岩不够稳定，在处理坍方中有继续坍塌的可能时，可在坍方范围内选择适当位置做坍体护拱，以掩护施工操作。护拱上应以碎碴铺填2m厚左右作为缓冲层（图12-47）。（3）如坍体未进行预先注浆加固而采用“穿过”的施工法时，拱脚处的衬砌圬工应加宽灌抵开挖轮廓壁（开挖轮廓不过大时），以便保证拱脚稳定。2、坍体回填（1）坍方清除坍碴后，则拱背应先以浆砌片石回填23m厚，其上再用干砌片石回填，回填高度尽量填满坍方范围，坍体内木支撑应尽量拆除。（2）在坍体的护拱与拱圈间应全部回填密实，坍体护拱以上回填厚度可根据具体情况而定，但不应小于2m。（3）如坍方范围高大，在坍穴内进行回填操作不便时，可选择适当位置另行开凿专供回填用的坑道。（4）如坍方直达地表，除按规定做好拱部回填外，另用一般土石回填夯实至距地表12m，再用粘土回填至略高于地表并向四周倾斜，周围做好排水沟。1.6、通风和散烟、除尘及空气监测安全措施1.6.1 通风和散烟为充分保证通风效果，采用压入式通风方式。在隧道进出洞口两侧各安设2台主风机SDF(B)-NO11和2根1000mm的风管，将新鲜空气压入工作面，稀释后的废气沿隧洞排出洞外。1.6.2 除尘及空气监测安全措施隧道除尘除加强通风外，同时采用湿式凿岩、喷雾洒水、个人防护等措施，并对工作面的风流量、风速、风压等进行测量，保证洞内工作环境达到国家规定标准。工作面安设我单位自制的放炮捕尘器，放炮时利用爆破冲击波使之开启，可降低灰尘30以上。放炮装药设水炮泥，利用塑料袋装水，替代部分炮泥，爆破使水雾化达到降尘的目的。1.7、照明设施生活、施工照明设计遵循适用、经济的原则，在潮湿和易触及带电体场所的照明采用安全电压和灯具的防潮、防爆。生活区照明采用荧光灯，加工厂、辅助系统采用气体荧光灯或高压汞灯，施工作业区采用镝灯，导流洞内照明采用白炽灯。主要工程量清单见表1-4。表1-4 生活、施工照明工程量清单序号名称型号单位数量1白炽灯PZD22060只5002荧光灯YZ40RR只803高压汞灯GGY250只204镝灯DDG3500只85照明配电箱XXM03只56照明配电箱XXM06只107绝缘导线BLV4米250008电缆BLX3×161×10米8001.8、排水设施隧道防排水应采取“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的原则。隧道防排水可按照洞内与洞外防排水相结合的方式进行。根据隧道工程地质勘察报告，隧址区降雨量大，溪沟发育，地下水的情况，确定隧道可能发生涌水。隧道内应设置排水沟，将洞内水排出，底板铺底时为便于排水，底板向水沟一侧设1%坡度。洞内排水措施：隧道施工是从两端开口，均向上开挖，排水沟自流排水。洞口排水措施：明洞顶部应设置必要的截水沟或排水沟。隧道边坡、仰坡顶设截水沟。若隧道出现大涌水时，应首先迅速撤离坑道内作业人员，转移设备，及时排水、注浆堵水。对涌水段采用格栅钢架支护，防止冒顶，并及时进行锚喷和施工二次衬砌。1.9、通信、信号和报警设施1.10、施工进度计划及劳动力安排1.11、开挖质量和安全保证措施1.12、围岩的监控量测方案和措施第二章 钻孔和爆破作业2.1、爆破钻孔的布置和参数2.2、爆破孔使用的炸药和雷管的类型及装药量2.3、炸药爆破系数2.4、爆破试验方案和监测方法2.5、本工程不同围岩的开挖作业循环第三章 钻孔和灌浆施工措施方案3.1、钻孔和灌浆工程的施工平面布置图3.2、钻孔和灌浆的材料和设备3.3、钻孔和灌浆的程序和工艺3.4、钻孔和灌浆的质量保证措施3.5、灌浆试验大纲3.6、钻孔和灌浆的施工人员配备3.6、施工进度计划第四章 支护工程的施工措施4.1、支护工程的范围4.2、工程地质资料和数据4.3、本工程支护结构型式和细部设计4.4、支护用的施工设备清单4.5、各项支护材料试验成果