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高竹顶隧道施工总结
一、工程概况
1.1工程概况
高竹顶隧道进口位于广东省广宁县古水镇社崀村，出口位于大田村附近。隧道进口里程为DK688+345、出口里程为DK693+590，长5245m。隧道最大埋深位于高竹顶山底下，约255m。隧道洞身整体走向为145°。隧道地形起伏较大，属丘陵地貌，线路通过地段海拔最高高度450m，相对高差达300m，植被发育，多辟为竹林及少量松树林，杂草灌木丛生，山坡自然坡度30～50°。进口里程为DK688+345,洞门采用双侧挡墙式洞门，出口里程为DK693+590，洞门采用双侧挡墙式洞门。本隧道两头掘进，中铁七局负责进口工区的施工；我局负责出口工区，起止里程为DK690+815~DK693+606.320(K722+937.725~K725+729.045)，长度2791.32m。
该隧道穿越第四系残坡积（Q4el+dl）粉质黏土、粗角角砾土，寒武系八村群，全～弱风化石英砂岩、砂岩与灰绿红色板状页岩；地下水主要以基岩裂隙水为主，水量贫乏。本隧道穿越F1和F2两个断层带和一个岩性异常带。隧道出口段围岩分布情况：Ⅱ级围岩350m，Ⅲ级围岩2259m，Ⅳ级围岩104m，Ⅴ级围岩170m。主要工程量有：土石方开挖36.3万方、喷射混凝土10957m³，二衬及仰拱填充混凝土39865m³。
开工日期：2009年2月8日，竣工日期：2014年5月7日
1.2主要技术标准
⑴ 铁路等级：Ⅰ级。
⑵ 正线数目：双线，线间距4.6m。
⑶ 路段旅客列车设计行车速度：200公里/小时，预留提速（250公里/小时）条件。
⑷ 牵引种类：电力。
⑸ 牵引质量：不大于4000吨。
⑹ 闭塞方式：自动闭塞。
2、施工组织
本隧道由一项目部第一架子队负责组织施工，设施工负责人1名、技术主管1人、技术员1人、测量工2名；下设隧道作业班组1个85人，其中支护小组18人、开挖班组26人、钢筋工6人、混凝土工6人、杂工3人、维修工2人、电工1人，出渣班10人。
3、隧道工程施工方法及施工工艺
隧道按新奥法原理组织施工，洞身开挖采用光面爆破，Ⅲ、Ⅳ级围岩段采用台阶法开挖施工，Ⅴ级围岩段隧道采用三台阶临时仰拱法施工，出碴采用无轨运输方法。
隧道支护：出口V级围岩地段设置大管棚，其他V级围岩地段设置φ42超前小导管支护，全环型I20a钢架加强。IV级围岩采用160格栅和拱部单层φ42超前小导管。Ⅲ级围岩采用150格栅。
二次衬砌：采用全新衬砌台车，仰拱超前施作，并使用仰拱栈桥以减少对其它工序施工的干扰。
施工排水：顺坡段自然排水，反坡段设集水坑利用水泵接力排出洞外。
施工通风：洞内施工通风排烟采用自然通风和机械通风相结合的方式。隧道洞口150m范围内采用自然通风外，其余地段采用以压入式机械管道通风为主自然通风为辅的通风方式。
施工用电：供电线路的布设于右侧边墙上，施工用电采用三相五线制，供电电压为400/230V，作业地段照明采用36V低压。
5.1洞口段施工
5.1.1洞口段工程设计概况及工艺流程
⑴ 洞口段工程设计概况
隧道出口位置的确定贯彻“早进晚出”的原则，尽量减少对地表的破坏，洞口边、仰坡不开挖或少开挖，洞口里程及洞门型式的确定遵循以下两个原则：
① 线路中线与等高线基本正交的情况下，隧道洞口里程按拱顶与地面标高等高点里程外延；
② 线路中线与等高线斜交的情况下，按隧道底侧基础不露空并有足够的承载力及稳定性、高侧边坡挖方高度不超过15m的原则确定洞口里程。
根据以上两个原则，该隧道出口里程为: DK693+590；洞门采用双侧挡墙式洞门。
⑵ 洞口段工程施工工艺流程图5.1-1。
明洞、斜切式洞门及暗洞衬砌
施工测量放样
明挖段
上台阶施工
砌筑洞口截（排）水沟
图纸审核
清除洞口危石
端翼墙浇(砌)筑
大管棚或小导管超前支护
暗挖进洞及
明挖段下台阶施工

边仰坡防护
洞口环境绿化
明洞防水
洞顶回填

定位测量

施工准备

交桩复测

布控测网

图5.1-1 洞口段施工流程图
5.1.2隧道洞口边、仰坡
5.1.2.1施工方法
⑴ 截水天沟施工
在进行隧道洞口边、仰坡施工防护前，做好洞顶截水天沟，防止地表水冲涮坡体及流入边仰坡面，影响洞口安全；截水天沟距边仰坡开挖线边缘不小于5m，采用M10浆砌片石梯形水沟。截水天沟的砌筑严格按照路基排水边沟的施工工艺要求及砌体工程施工规范操作，线型、坡度根据现场实际情况可适当调整，同时与洞口永久排水系统顺接。
⑵ 边仰坡防护
① 复核图纸，准确定出洞口位置，按设计位置放出边、仰坡及洞口开挖边线。
② 坡面清表：对边仰坡施工防护范围内的坡体上的林木、杂草及危石进行清除。
③ 刷坡：刷坡从上至下施工，边仰坡的开挖坡度随原地面的坡度改变而改变，确保坡面平顺并与原地形成为一体。采用挖掘机开挖，自卸车运土，人工配合刷坡。洞口位置有滑坡体时先清除滑坡体再进行边仰坡开挖。
④ 坡面防护：隧道边、仰坡的防护紧跟开挖从上而下施工，开挖完成一段后及时素喷一层3～5cm厚C20混凝土，对该段山体进行封闭。具体工序为：放样→施工洞顶截水沟→刷坡清表→刷坡，清除坡面浮土、危石→初喷3～5cm厚砼→钻孔、安装φ22砂浆锚杆→铺设钢筋网→喷射砼至设计厚度。
洞口边仰坡防护支护参数：锚杆采用φ22砂浆锚杆，L-4m，间距1.5m×1.5m，梅花形布置，喷射混凝土采用10cm厚网喷混凝土，钢筋网φ6，网格尺寸25cm×25cm。
5.1.3隧道洞口大管棚
5.1.3.1施工方法
⑴ 施作导向墙（套拱）
为保证洞口稳定和准确施打大管棚，在明洞衬砌范围外施作套拱，一方面支挡仰坡防止坍塌，另一方面作为大管棚钻孔导向。套拱示意图见图5.1-3。

图5.1-3 套拱示意图
洞口边仰坡加固稳定后，测量放样开挖出导向墙施作位置，然后按以下步骤施作导向墙：
① 支立I18工字钢拱架，其几何尺寸按设计加工，钢拱架内径为7.71m，纵向间距0.5m，用Φ22纵向连接筋焊接固定，纵向连接筋沿钢拱架环向间距1.0m，钢拱架拱脚须落在实处。
② 安装导向管：在钢架上安装导向管，导向管采用Φ140mm无缝热轧钢管，长1.0m，沿钢架环向间距40cm（中对中），共48根，从中线两侧各24根。导向管用Φ14 U型钢筋固定，并与钢拱架焊接牢固。
③ 浇筑导向墙混凝土。导向墙采用C20混凝土，长度与厚度均为100cm。
⑵ 施工大管棚
导向墙浇筑完毕，平整场地或搭设钻孔平台，施工大管棚。
5.1.3.2隧道大管棚施工工艺
⑴ 隧道大管棚施工工艺见框图5.1-4。

图5.1-4 隧道大管棚施工工艺框图
⑵ 管棚施工工艺方法
① 钻孔：利用管棚钻机钻到设计深度，每钻入一节续接下一节钻杆。管棚采用节长6m、Φ108×6.0mm热轧无缝钢管，以长15cm的丝扣连接，钢管前端呈锥形，管壁四周钻φ10～16mm压浆孔，梅花形布置，管棚环向间距40cm（中对中），共布置48根。采用管棚钻机沿开挖外轮廓周边以1°外插角钻设管棚孔，将钢管打入围岩。钻孔时钻机的立轴方向必须准确控制，以保证孔向正确，并经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。
② 清孔：利用高压风将孔内余碴清理干净，以防塞管时卡管。
③ 装入钢管：管棚分钢管和钢花管，交错布置，先打设钢花管
并注浆，然后打设钢管，钢管连接注意接头质量。
图5.1-5钢管堵头图
④ 高压注浆：管棚钢管钻进以后，注浆前注浆系统要试运转“热身”，一般为20分钟。利用注浆泵先压水检查管路是否漏水，设备状态是否正常，而后再做压水试验，以冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液充塞的密实性。压水试验结束以后，用高压泵压注水泥浆，压力控制在0.5～2.0Mpa，注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，利用注浆泵将浆液压入孔内，通过钢管壁注浆孔来加固地层。当出气孔流浆后停止压浆，用钢板封堵管口，见图5.1-5。
⑤ 堵孔止浆：堵孔质量的好坏，直接关系到注浆效果。堵孔包括钢管自身的封堵和钢管与孔壁之间空隙的封堵：钢管自身的封堵一般在钢管最外端1.0m～2.0m范围内不设置注浆孔，孔口用厚3～5mm钢板凿孔焊接注浆管来封堵；钢管与孔壁间空隙的封堵利用自制工具将早强水泥砂浆塞入孔口封堵，封堵材料装入孔内不小于1m长度，确保封堵质量。钢管与孔壁之间封堵见图5.1-6。
图5.1-6钻孔与管壁之间封堵示意图

注浆异常现象处理：
a、发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆隔孔注浆；
b、水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，停机检查；
c、注浆迸浆量很大，压力长时间不升高，则要调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满。
注浆时注意事项：
a、浆液配制：水泥浆采用卧式搅拌机拌和。水灰比W/C=1.0。在注浆前试验合理确定浆液配比、注浆压力等注浆参数。浆液配比选择要考虑岩石裂隙情况及浆液扩散半径，现场通过试验确定。
配制浆液时，要注意加料顺序和速度，防止浆液结块。浆液随配随用，用多少配多少，以免造成浪费。配制好的浆液，需经过滤后方可进入泵体，以防杂物堵塞管路或泵体。
b、注浆施工：采用2台BW-250/50型注浆泵注浆。清孔后，按由下孔至上孔的顺序施工，浆液先稀后浓、注浆量先大后小程序注浆，如遇串孔或跑浆则隔孔灌压。
c、注浆压力控制：注浆压力按分级升压法控制，由注浆泵油压控制调节。具体调法是：启动注浆泵，正常运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调解旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上。随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，自动停泵。为防止由于压注速度过大，造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，影响注浆质量。
d、结束标准：采用终压和注浆量双控制。一般以单管设计注浆量为标准，当注浆压力达到设计终压不小于20min，进浆量仍达不到设计标准时，也可结束注浆。
e、清洗注浆系统：达到结束标准后，停止注浆，随即卸下注浆混合器及注浆系统，并用清水清洗干净。以保证下次注浆顺利进行。施工中要加强劳动保护，防止浆液沾染人体。
f、效果检查：先打钢花管，再打钢管。钢花管注浆完成以后再进行钢管钻孔，通过钻孔钻出的钻渣是否含有水泥浆来判断注浆的质量。
5.1.3.3施工注意事项
⑴ 导向墙内的I18型钢拱架其几何尺寸、加工精度和连接质量要满足设计及规范要求；拱脚必须落在基岩上，为了增加其稳定性，可沿其径向方向在套拱两侧壁土体上施作φ22砂浆锚杆并与之焊接。
⑵ 导向墙内的导向管在与型钢拱架焊接前，准确算出各管孔口位置，利用测量仪器定出导向管的位置和倾角，以保证管棚施工、安装精度。在浇筑套拱C20混凝土时，导向管孔口用麻袋片等物堵塞，以防混凝土进入孔口。
⑶ 管棚所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求；管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
⑷ 钻孔时钻机的立轴方向必须准确控制，以保证孔向正确，并经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。
管棚钻孔的允许偏差要符合表5.1-1的规定：
管棚钻孔允许偏差表 5.1-1
序 号
项 目
允许偏差
1
方向角
1o
2
孔口距
±50mm
3
孔 深
±50mm
⑸ 在安装管棚时，管棚钢管的连接要牢固，其接头要错开布置，同一断面内接头数量不得超过钢管总数的50％。
⑹ 管棚要从下向上注浆，即从两侧最低处的管棚开始向拱顶方向逐孔注浆。
⑺ 水泥浆的配合比要满足设计要求，注浆浆液要充满钢管及其周围的空隙，注浆参数如下：
A、水泥浆液水灰比 W/C=1：1；
B、注浆压力：0.5～2.0Pa。
⑻ 在钻孔、安装钢管和注浆过程中，要做好施工记录。
5.1.3.4大管棚作业机具设备表5.1-2。
大管棚作业机具设备表 表5.1-2
序号
设备名称及规格
单位
数 量
备 注
1
液压钻孔台车
台
1

2
挖掘机
台
1

3
交流电焊机
台
2

4
钻杆
根
20
每根2.5m
5
管钳
把
2

6
大号扳手
把
2

7
大锤
把
1

8
冲击钻头φ127mm
个
5

9
注浆泵
台
1

10
储浆桶
个
2

5.1.4隧道洞口开挖及防护
⑴ 隧道洞口开挖
① 隧道洞口开挖前，首先根据现场实际地形情况要对设计图纸仔细核对，确认无误后，放样出洞口边坡的开挖线，即边坡上口至隧道中心线的距离。
② 洞口开挖要从上至下分层开挖，在施工中要随时检查边坡坡度是否符合设计要求。
⑵ 隧道洞口边坡防护
洞口边坡随挖随防护，根据设计支护参数，及时对边坡进行防护，确保边坡稳定。
⑶ 施工注意事项
① 隧道洞口开挖要尽量避开雨季施工。
② 洞口施工前，要先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石，处理危石。施工期间实施不间断监测和防护。
③ 洞口土石方工程施工要自上而下分层开挖、分层防护，当地质条件不良时，要采取措施确保边坡和仰坡稳定。
④ 洞顶边、仰坡周围的排水系统要在雨季前及边、仰坡开挖前完成。
⑤ 洞口石方严禁采用洞室爆破开挖，宜采用浅孔小台阶爆破，在爆破时采用微差控制爆破方法。
5.1.5隧道洞门施工
5.1.5.1隧道洞门施工工艺流程
隧道洞门施工工艺流程见图5.1-8。

图5.1-8 洞门施工流程图
5.1.5.2隧道洞门施工方法及注意事项
⑴ 洞门施工要按有关规定，并符合以下要求：
① 土质地基要整平夯实，土层松软时，要核实地基承载力；
② 基础处的渣体杂物、风化软层和积水要清除干净；
③ 洞门衬砌拱墙要与洞内相联的拱墙同时施工，连成整体；
④ 端墙施工放样时，要保证位置准确和墙面坡度平顺；
⑤ 浇筑混凝土要保证模板不移动；
⑥ 洞门端墙的砌筑与墙背回填要两侧同时进行，防止对衬砌边墙产生偏压；
⑦ 洞门衬砌完成后，及时加固洞门上方仰坡脚。当边(仰)坡地层松软、破碎时，要采取坡面防护措施；
⑧ 洞门的排水沟砌筑在填土上时，填土必须夯实。
⑵ 隧道洞口衬砌采用模板台车或衬砌台架一次性整体灌筑。
⑶ 洞口段拱墙衬砌模板执行洞内二次衬砌标准，洞口端墙、翼墙混凝土模板要选用大块整体钢模，模板表面平整度、错台符合验标的要求；支（拱）架及脚手架的采用和检算要进行论证、审查。
⑷ 为保证洞门美观，要确保测量放线精确。施工前要做好大样板并挂线，以使墙体棱角分明，坡度顺直符合设计。端墙混凝土要一次灌注。
⑸ 回填要在洞门施工完毕且混凝土强度达设计强度后进行，两侧先回填浆砌片石，然后回填碎石土，从下至上，按设计对称分层进行。回填土采用手扶压路机及蛙式打夯机分层夯实。最后回填50cm厚粘土隔水层。施工过程中确保防水层不被破坏。当回填完成后，及时进行洞口及洞顶的绿化及防护工作，避免雨水冲刷。
5.1.6洞口段施工作业标准及操作要点
⑴ 洞口工程施工前，要先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。
⑵ 洞口段施工要满足以下要求：
① 边仰坡开挖
a.先进行测量放样，在清除洞口与上方有可能滑塌的表土，灌木及山坡危石后，可利用挖掘机自上而下逐层开挖，人工修坡配合，但不得掏底开挖或上下重叠开挖。 对于较硬的土层采用人工手持风镐进行凿除。
b.石质地层仰坡开挖需要爆破时，要以浅眼松动爆破为主，且预留光爆层。开挖时要随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，要适当放缓坡度，或采取适当的加固措施。
c.边仰坡以外的植被不得破坏，尽可能确保土体植被的完整。
② 边仰防护
边仰坡较高时，要分层开挖，分层防护，并及时用坡度板检查坡度，待坡度检查合格后，及时打设系统锚杆，挂设金属网并与锚杆头焊接成整体，然后喷射混凝土达到设计要求。
③ 截水沟施工
根据地形和设计资料，一般可在距边仰坡5米处人工开挖截水沟，开挖修整完后，要及时砌筑，并保证水沟截面符合设计要求。
⑶ 隧道洞门端墙、挡土墙的反滤层、泄水孔、变形缝设置符合设计要求，要确保泄水孔通畅，当设计对泄水孔无要求时，要均匀设置，可按间隔2m左右梅花状设置，泄水孔入口为铺设长度为300mm、厚200mm的卵石或碎石作反滤层。
⑷ 各项材料的选择要满足设计和验收标准的规定，材料的规格、型号、材质要满足国家有关现有技术标准的规定。
⑸ 隧道洞口工程施工过程中要建立健全量测体系，及时收集、分析量测数据，用以指导施工。施工后，要及时清理场地和设备料具，对浇筑的混凝土及砌体进行养护作业。
5.2隧道洞身开挖
5.2.1隧道洞身开挖施工工序流程
隧道开挖施工前，要确定隧道开挖轮廓线，制定隧道爆破方案和监控量测方案，确定开挖和支护空间与时间关系，选定弃碴方案和满足上述要求的施工组织和各项资源配置，并根据实施效果不断优化。隧道开挖作业程序可参照图5.2-1。

图5.2-1 隧道开挖作业施工流程图
5.2.2隧道洞身各级围岩开挖施工方案、方法及施工工艺
5.2.2.1洞身Ⅴ级围岩开挖方案、方法及施工工艺
5.2.2.1.1洞身Ⅴ级围岩开挖、方法及注意事项
⑴ 开挖方案、方法
洞身Ⅴ级围岩施工方法根据工程地质条件及水文地质资料，开挖断面大小、衬砌类型、开挖长度、工期要求及环境制约等因素综合研究确定。隧道内地质条件变化较大时选用适应性强的施工方法，需要变更施工方法时，以工序倒换简单和较少影响施工进度为原则，Ⅴ级围岩地段采用三台阶临时仰拱法施工。
洞身Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法结合Ф42超前小导管和I20a型钢架的方法施工，严格控制超欠挖。
⑵ 三台阶临时仰拱法施工方法
开挖方法采用上部弧形导坑开挖,留核心土,上导坑初期支护设置大拱脚,并设拱脚支承桩(钢管桩、旋喷桩等),喷混凝±30cm，设临时仰拱,如图5.2-2所示。

5.2-2三台阶临时仰拱法施工示意图
⑶三台阶临时仰拱法施工工序
Ⅰ、㈠利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；㈡弱爆破开挖①部；㈢施作①部导坑周边的初期支护，即喷射4cm厚混凝土，架立格栅钢架，并设锁脚钢管；㈣导坑周边铺设I18轻型工字钢，喷20cm厚混凝土，施作①部临时仰拱，必要时封闭掌子面；㈤钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
Ⅱ、㈠Ⅰ在滞后于①部一段距离后，弱爆破开挖②部；㈡导坑周边部分初喷4cm后混凝土，架立格栅钢架，并设锁脚钢管；㈢导坑底部喷射8cm厚混凝土，施作②部临时仰拱；㈣钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
Ⅲ、㈠Ⅰ在滞后②部一段距离后，弱爆破开挖③部；㈡初喷4cm厚混凝土，架立格栅钢架；㈢隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。
Ⅳ、灌筑仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充要分次施作）。
Ⅴ、根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑拱部衬砌。
⑷三台阶临时仰拱法施工注意事项:
①隧道施工要坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则；
②小炮开挖，严格控制装药量；
③导坑开挖宽度及台阶高度可根据施工机具、人员安排等进行适当调整；
④钢架之间纵向连接钢筋要及时施作并连接牢固；
⑤施工中，要按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整提供依据。必要时临时仰拱可加设钢架封闭；
⑥当地层稳定性较好时，在确保施工安全的前提下可取消临时仰拱。
5.2.2.2洞身Ⅲ、Ⅳ级围岩开挖方案、方法及施工工艺
5.2.2.2.1洞身Ⅲ、Ⅳ级围岩开挖方案、方法及施工步骤
（1）开挖方案、方法
Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，光面爆破。开挖采用凿岩机钻孔，装碴用装载机，出碴用自卸汽车。拱墙设锚杆，喷锚支护。
（2）台阶法施工步骤
Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，初次循环先开挖上部，上部碴土可用小型挖掘机倒入下台阶，当下台阶出碴时，上台阶可以开始喷射混凝土和钻孔。隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩地段台阶法施工步骤如图5.2-7所示。

图5.2-7 台阶法施工开挖工序示意图
台阶法开挖分两步进行：
第一步：进行上半断面光面爆破开挖，形成上下台阶工作面。
第二步：下台阶待上台阶掘进15-20m后,或小于5倍但大于1～1.5倍洞跨后同步进行施工，同时开挖、同时支护，同时出碴，同时循环。
Ⅲ、Ⅳ级围岩必要时采用先护后挖，开挖采用微震光面爆破技术，初期支护紧跟开挖面。每步开挖后及时进行喷锚支护，拱墙锚杆与钢筋网焊接为整体。上台阶施工时，钢架底脚设锁脚锚杆和纵向槽钢托梁以确保下台阶开挖安全。锚杆采用锚杆台车施作，喷射混凝土采用喷射机湿喷作业。
5.2.2.2.2洞身Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法开挖施工工艺
(1)施工工艺流程
台阶法开挖施工工艺流程如图5.2-8所示。

图5.2-8 隧道台阶法开挖工艺框图
(2)施工工艺说明
采用台阶法开挖，在每一开挖循环中，上部利用风枪钻孔，上部采用钻孔台车钻孔(或风抢钻孔)；出碴采用侧翻式的装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；锚杆台车进行锚杆安装、钢筋网挂设和喷混凝土施工。钻爆根据围岩条件采用光面爆破或预裂爆破技术，喷混凝土采用湿喷技术。
① 测量放线：测放中线、水平、所有炮眼位置；
② 凿岩机、钻孔台车就位钻孔爆破：凿岩机、钻孔台车就位、上下断面钻孔、装药、爆破；
③ 排烟：爆破后，利用通风机排除炮烟；
④ 出碴：用装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；
⑤ 初期支护：利用湿喷机在初喷一层混凝土封闭围岩后，相继施工上、下台阶部锚杆、挂网和喷混凝土作业，达到设计要求。初期支护完毕，进入下一开挖循环。
5.3正洞洞身开挖钻爆设计
5.3.1钻爆设计总体说明
钻爆设计要根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出碴能力等因素综合考虑。隧道开挖掘进采用光面爆破，减少超挖，避免欠挖和减弱对围岩扰动，提高开挖质量，确保施工安全。
工程地质状况对光面爆破的效果影响极大，在施工过程中，认真研究工程地质情况，合理确定出爆破参数，并根据实际情况，不断合理优化。光爆药卷有水地段采用φ20光爆专用药卷。掏槽布置以直眼掏槽为主。单位炸药消耗量的确定以满足较高的炮眼利用率和降低大块率，便于机械装碴为原则。起爆采用非电导爆管起爆，起爆的时差间隔50～75ms。
5.3.2光面爆破参数设计
光面爆破不偶合系数：
式中：D——不偶合系数；
dk——炮眼直径 cm；
di——炸药直径 cm；
α——爆生气体分子余容系数；
ρ0——爆生气体的初始压力，Pa；
[σc]——岩石的三轴抗压强度，Pa；
r——绝热指数；
光面爆破周边眼间距：E=54.2976Kpdi
式中：Kp——岩石抗破坏屈服系数见表4.3-1。
di——炸药直径 cm；
最小抵抗线：光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取0.8左右，即E/W=0.8。W=1.25E
式中：E——炮眼间距，cm；W——最小抵抗线，cm。
表5.3-1 岩石抗破坏屈服系数Kp
F值
4～6
8
10
12
Kp
0.56
0.53
0.51
0.48
光面爆破炮眼装填系数：
式中：β——光面爆破炮眼装填系数；
[τ]——岩石抗剪强度，Pa；[σe]——岩石抗拉强度，Pa；
L——炮眼深度，cm。其它代号同前。
5.3.3光面爆破参数选择
为控制超欠挖，降低洞壁粗糙率，减少隧道通风阻力，对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩尽量采用光面控制爆破技术。决定光面爆破效果的主要因素是周边眼的光爆参数，上场后试验确定光面爆破参数，现拟定光面爆破参数见表5.3-2。
表5.3-2 围岩光面爆破参数
序号
围岩级别
抵抗线W(cm)
孔距(cm)
E/W线
装药集中度kg/m
堵塞长度cm
1
Ⅱ
70
60
0.86
0．32
30
2
Ⅲ
60
50
0.83
0.28
30
3
Ⅳ
60
45
0.75
0.25
30
5.3.4爆破器材选择
钻爆施工的爆破器材选用，见表5.3-3。
表5.3-3 爆破器材选择表
序号
爆破器材名称
规格
备注
1
2号岩硝铵
φ20×200mm
无水地段
2
2号岩硝铵
φ32×200mm
无水地段
3
RJ-2乳胶炸药
φ20×200mm
有水地段
4
RJ-2乳胶炸药
φ32×200mm
有水地段
5
火雷管
6#、8#工业雷管

6
非电毫秒雷管
1—15段

7
导火索
φ5.7～6.2mm

8
导爆索
φ5.7～6.2mm

5.3.5装药结构与堵塞
周边眼采用φ20小直径药卷间隔装药，采用导爆索装药结构，用竹片和导爆索连接，在炮孔底装半卷或1卷φ32药卷做加强药包。其它炮孔均采用φ32药卷，连续装药。
装药后用黄泥对炮孔进行堵塞，炮眼堵塞长度不少于30cm，炮泥采用炮泥机生产。
5.3.6起爆方法
起爆采用非电毫秒雷管起爆，周边眼采用导爆索装药结构时，采用导爆索起爆。
5.3.7起爆顺序
掏槽眼→辅助眼→侧壁周边眼→拱部周边眼→底板眼。
5.3.8装药量计算
装药量：光面爆破周边眼装药量要求严格控制，以求达到光爆效果。
单孔光面爆破经验装药量计算公式： g=(E+W)×L×10
式中：g——单孔装药量；E——孔距；W——抵抗线；
Rb——岩石抗压强度Mpa。
装药集中度：q=g/L=(E+W)×10(g/m)
计算后与“隧道施工规范”中光爆装药集中度(q)参考值进行对比选取。
5.3.9钻孔设备选择
正洞下台阶及全断面用简易钻孔台车钻孔，上台阶用简易台架风枪钻孔。
5.3.10炮眼布置原则
掏槽眼：隧道爆破采用中空直眼掏槽形式，为保证掏槽钻眼精度，掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。
周边眼：根据光面爆破选定的周边眼间距，严格控制外插角减少超挖。
辅助眼：辅助眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘，内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线(w)。
扩大眼：掘进炮眼，其炮孔间距，视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定，一般取0.65～1.2m，岩石坚硬取小值，反之取大值。
底板眼：底板眼沿开挖轮廓线布置，并适当增加药量起翻碴作用，使爆落的岩碴翻松，便于装载设备装碴。
5.3.11炮眼布置图
详见附图《炮眼布置示意图》。
5.3.12钻爆施工工艺
⑴ 钻爆施工工艺流程
测量画线
钻爆设计

凿岩台车(台架)就位

连接管线

钻孔施工

装药联线堵塞

爆破

记录孔位、孔深、孔径

清 孔

检查

合格

不合格

检查

合格

检查

合格

不合格

不合格

图5.3-1 隧道钻爆施工工艺框图
⑵ 施工工艺说明
① 光面爆破质量标准
周边轮廓基本符合设计要求，岩石壁面平整。爆破后岩面保留有半眼孔痕，半眼率符合规范要求。爆破后，在保留的半壁面上无粉碎和明显新生裂隙，对围岩破坏轻微。危石、浮石较少。
② 爆破试验
对于不同的围岩地段，在开始施工前，根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验，通过试验，一方面检验爆破设计是否合理，检验爆破振动对已支护段是否危害，二是对爆破效果进行检验，对达不到爆破效果的，对爆破参数进行优化，并将试验形成报告，送监理工程师核批，作为正式钻爆的开挖依据，同时检验机械配备、劳力、组织循环作业安排是否合理，对施组进行优化。
③ 钻孔作业
采用钻孔台车作业前，根据钻爆设计划定台车臂作业区域，各臂钻孔的顺序，规定作业时间和周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角，使钻孔不发生相互干扰而有序进行。钻孔时严格按照钻孔台车操作规程作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。
激光定向：用BJS－ZC激光断面仪检测及炮眼定位，按不同的围岩断面尺寸，炮眼布置图输入仪器，台车钻臂以投射激光及孔位为依据，按孔位钻进并控制好钻孔角度，确保钻孔质量。爆破后输入相应的里程、断面，仪器通过光束自动检测断面超欠挖，用油漆按投影布点。
钻孔标准：准、平、直、齐。
准：钻孔按设计布眼钻孔，当受节理、裂隙影响时稍稍移动孔位，但顶眼只能左右移动，帮眼只能上下移动，周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm，眼口开眼误差：Ⅳ级围岩可从轮廓线偏内3cm，周边眼外插角的角度以0.03的斜度外插，方向与轮廓线法线方向一致。
直：直线段上，炮眼先钻上方标准孔，插上炮杆，使边墙孔在同一条垂线上。
平：周边炮眼要相互平行。
齐：各炮眼底落在垂直隧道轴线的同一平面上，掏槽眼加深10～20cm，钻孔深度根据掌子面的起伏“凸”加，“凹”减。
④ 装药作业
清孔:装药前用高压风清孔，吹干净孔内积水及碴粒。
装药:装药前核对雷管段数，使之与设计相符，同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。装药时，药装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入，防止拉雷管或破损导爆管。
装药检查:装药时，将雷管段数标于孔外导爆管上，由检查人员对雷管段数进行复核，确保准确无误，同时核对药卷规格及装药长度，使每孔装药符合设计要求，检查后做好记录。
堵塞：所有炮眼装药后，用炮泥进行堵塞，其长度为30cm。炮泥用机械加工，用炮棍顶进，堵塞做到封孔严密。
⑤ 爆破作业
连结网络：在所有非必须的机具、设备撤离爆破面之后，开始连结网路。连结时尽可能靠近眼孔，孔外网路尽量短，连结整齐，便于直观检查网路。连结系统尽量短，但不拉细、打结，避免导爆管、连结块受损坏等。网路连结好后，认真检查连结是否正确，保证每个眼孔的起爆药卷都包括进去，每个簇联或连结块内都有引爆雷管。爆破完成后检查人员带防毒器材进入检查。发现瞎炮时，先查明原因，因孔外导爆管损坏引起的瞎炮，切去损坏部分，重新连接导爆管，再行起爆。此时，接头尽量靠近孔眼位置。因孔内导爆管损坏或是导爆管本身问题引起的瞎炮处理办法按照国家标准《爆破安全规定》中有关规定进行。
⑥ 钻爆效果检验
每次爆破通风排烟后，值班技术和质检员即进入对钻爆效果进行检查记录。检查记录光爆效果，炮孔利用率，平均掘进长度，碴体的破碎程度，抛掷距离，围岩的损坏程度等，作为不断优化钻爆设计的依据。
⑦ 控制超欠挖措施
根据不同地段情况，选择合理的钻爆参数：采用一炮一分析制度，每次钻爆循环后，根据爆破震动速度，炮痕保存率、装药量、残眼深度及数量、抛碴距离、堆碴高度、岩碴块度等多方面的测量和数据对比分析，选择合理的钻爆参数，不断优化钻爆设计。
5.4出碴及进料运输
5.4.1出碴运输
隧道出口出渣运输采用无轨运输方式。
(1)正洞单次爆破最大出碴量确定
(2)出碴装运设备选型
出碴选用侧翻式型装载机装碴，大吨位自卸车运输(按20T考虑)。
(3)出碴运输设备配套计算
设洞内运输最大长度为L1，洞外运输长度为L2，洞内平均速度为V1，洞外平均速度为V2，一台自卸车每次调车及装碴时间为T，每循环连续装碴需要正常运行的自卸车的数量为N，则N等于某台自卸车装满碴离开工作面至弃碴场并原路返回工作面的时间内，ZL50C连续装载自卸车数量加1，即根据《隧道施工技术安全规则》规定：自卸车最大行车速度车速在成洞地段不超过20km/h，施工地段不超过10km/h。因此，计算时综合考虑平均速度，洞内取V＝15km/h。自卸车从洞口至弃碴场，在弃碴场调车并弃碴后原路返回洞口，考虑自卸车在弃碴场的调车及弃碴时间，洞外行车速度取V＝25km/h
根据现场测试资料，XG953ⅡC配合20吨自卸车在双线铁路隧道中的平均每次调车及装碴时间T＝5Min。
(4)出碴运输设备数量计算
若洞内运输最长距离约为2000m，洞外弃碴距离平均按200m考虑，根据设备数量计算公式，L1＝2.0km，L2＝0.2km，V1＝15km/h，V2＝25km/h，T＝5Min。
【N】=【（2×L1/V1 +2×L2/V2）×60】/T+1=4.39
进口在洞内最远端隧道施工最多需要5台20吨自卸车满足连续出碴运输要求。
(5)出碴运输技术措施及安全措施
行车速度限制：无轨运输在施工作业地段不大于10Km/h，成洞地段不大于20Km/h。
与仰拱混凝土灌注施工互不干扰的技术措施：当仰拱铺底混凝土的灌注作业工序在路面下实施时，为运碴、铺底两不误，采取抗干扰仰拱栈桥施工措施，如图5.4-1所示。
图5.4-1 抗干扰仰拱栈桥施工措施示意图
出碴运输队负责运输后勤保障工作，备足司机，备足机械设备维修人员和线路养护人员，进行安全培训。
运输道路安排专人按标准进行维修和养护，使道路经常处于平整、畅通状态，道路两侧的废碴和余料随时清除。
每日对司机进行安全教育，按班换人换岗，避免司机疲劳驾驶。
5.4.2衬砌进料运输设备
衬砌施工进料主要有钢筋格栅（型钢钢架）、钢筋网片、锚杆、小导管、衬砌钢筋、混凝土拌合料等，考虑每个施工掌子面配备二台运输汽车可以满足要求。混凝土运输采用混凝土运输车，由拌合站统一配备。
6、初期支护施工方法及施工工艺
6.1超前小导管施工方法及施工工艺
6.1.1超前小导管施工方法
(1)掌子面封闭：掌子面用C25喷射混凝土封闭。
(2)钻孔、插小导管：进行孔位测量放样，孔位测量做到位置准确，钻孔按放样进行，并设方向架控制钻孔方位，使孔位外插角度符合设计要求。人工手持YT28风枪一次钻孔完成。
(3)清孔：用高压风、水清洗，吹冲干净孔内砂尘及积水，所有钻孔完成均进行检验。
(4)装入钢管：用风镐将钢管推送入孔。
(5)注浆：注浆顺序由下向上进行，浆液用拌合机搅拌。注浆浆液以水泥单液浆，其水灰比1∶1，注浆压力为0.5～1.0MPa。施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。
6.1.2超前小导管施工工艺
（1）施工工艺流程：小导管施工工艺流程如图6.1-1所示。
准备工作
制作小导管

安
设
小
导
管

钻
孔

联结管路及
密封孔口
压水检查
达到要求
?
注浆
压力流量达到
要求
?
结束
否
否
是
是
机具准备
及检测
拌浆
封闭工作面

图6.1-1 小导管施工工艺框图
（2）小导管施工工艺说明
隧道Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩采用φ42mm小导管超前支护，配合160格栅或I20a型钢钢架使用，每根长4.5m，纵向每3.0m设置一环；注浆压力为0.5～1.0MPa。导管钻φ8mm注浆孔，间距20cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。小导管结构示意图见图6.1-2。
图6.1-2 小导管结构示意图
①注浆参数设计
选定注浆浆液(水泥浆液，化学浆液)，选取凝固时间，进行注浆配合比设计。确定注浆参数(注浆压力、注浆半径、注浆量)。
小导管采用钢管，管径42mm，管长按设计要求制做，钢管要沿隧道开挖轮廓线环向布置并向外倾斜，其倾斜角一般为10～15度左右；注浆压力要根据地层致密程度决定