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隧道洞身开挖作业指导书

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2020年4月19日
文档仅供参考
隧道洞身开挖作业指导书
一、概述
本隧道址区地貌单元为丘陵及丘间谷地区,地表多为第四系残坡积粉质黏土,硬朔状,白垩系(K2),粉砂岩,紫红色～褐黄色,全～强风化。石灰系下统测水组(C1d2),页岩,局部夹有灰质页岩,煤线,灰黑色,强～弱风化,泥质结构,页理发育,钻探岩芯破碎。灰岩岩溶较为发育,局部发育串珠状溶洞;溶沟、溶槽、裂隙和溶洞。地下水主要以溶岩裂隙为主,室内分析地表水和地下水对砼无侵蚀性,环境等级为T2。
各隧道围岩的设计施工长度及开挖方法(按里程顺序排列)如下表所示:
沉源水2#隧道(DK1889+405～DK1890+299)

围岩级别
Ⅴ
Ⅵ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅵ
Ⅴ
长度
15
38
12
40
270
80
350
35
39
15
施工方法
明挖法
CRD法
CRD法
三台阶法
台阶法
三台阶法
台阶法
三台阶法
CRD法
明挖法

围岩级别
Ⅴ
长度
18
30
52
26
10
施工方法
明挖法
CRD法
CRD法
CRD法
明挖法
茶园隧道(DK1893+848～DK1893+984)

九羊1#隧道(DK1894+285～DK1894+411)
银岭头隧道(DK1900+261～DK1901+228)
围岩级别
Ⅴ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅳ
Ⅴ
长度
17
37
20
95
20
73
437
10
70
10
75
25
10
51
17
施工方法
明挖法
CRD法
CD法
CRD法
CD法
CRD法
CD法
CRD法
CD法
CRD法
明挖法
二、开挖施工主要机械设备配备及劳动力安排
1. 开挖施工主要机械设备配备
隧道开挖施工主要施工机械设备应根据不同地质情况下的不同开挖方法合理配备,配备情况如下表:
主要施工机械设备表
序号
机械名称
型号/规格
数 量
用 途
备 注
1
多功能台车

1台
钻爆、开挖

2
风 钻
YT—28
30台
钻孔
需爆破时用
3
空压机
4L—20/8
3台
风钻动力
需爆破时用
4
挖掘机
PC200型
1台
开挖土方

5
装载机
ZLC50
1台
装渣

6
自卸汽车
15T
4辆
运渣

2. 开挖施工主要劳动力安排
开挖时主要劳动力如下:
主要劳动力安排表
序 号
工 种
人 数
备 注
1
技术员
2

2
电 工
1
提供照明
3
开挖工
25
含风钻手
4
爆破员
2
现场爆破器材的管理和使用
5
空压机司机
1

6
挖机司机
1

7
装载机司机
1

8
汽车司机
4

9
杂 工
2

三、主要开挖方案及施工方法
本段内围岩地质条件复杂,开挖方法多样。根据设计要求,我管段主要开挖方法有CD中隔壁法、CRD交叉中隔壁法、双侧壁导坑法、三台阶临时仰拱法和台阶法共五种开挖方法,各开挖方法的步骤见下3.1～3.5。
对于土质围岩,开挖以机械(装载机)为主进行,人工进行配合修边。开挖弃土直接用挖机进行装土作业,由自卸汽车将弃土运至弃土场。对于石质围岩,必须对其进行的钻爆设计。对于不同的地质情况及开挖方法,应根据相应的爆破设计与安全操作使用规程进行爆破开挖作业。爆破完成后,以装载机进行装渣作业,用自卸汽车将弃渣运至弃土场。
1. 明挖法
明洞开挖不得采用洞室爆破,开挖边坡线严格按设计开挖线施工,不得破坏开挖线以外的植被。
施工顺序:测量放线→地表处理→边仰坡截、排水沟施工→洞口土石方开挖→边仰坡支护。
(1)地表处理及截水天沟
进出口洞门施工前先进行测量放线,根据测量放线先作好边仰坡周围的排水沟、截水天沟再进行边坡开挖,同时将洞口段开挖线以外10～15米范围的漏斗、洼地、危石等进行处理,防止地表水向下渗漏或陷穴等继续扩大影响隧道安全,确保边仰坡稳定。
(2)洞口土石方开挖
洞口土石方用挖掘机挖装,开挖方法采用自上而下分层分台阶进行,台阶高度1～2米,石方采用弱爆破,挖掘机、装载机装碴,自卸汽车运碴。
(3)边仰坡刷坡与支护
当边仰坡有抗滑桩时,先施工抗滑桩(抗滑桩施工工艺和方法同桥基挖孔桩)后按以下步骤进行施作:边仰坡刷坡自上而下分层进行,每层高度2～3m,随开挖及时进行锚网喷等支护。做好坡面喷砼防护层与原坡面衔接,防止坡面风化,引起水土流失、导致边仰坡防护受到损坏。
2. 交叉中隔壁法(CRD)开挖施工
围岩采用CRD交叉中隔壁法开挖时,其开挖顺序如下所示:
CRD交叉中隔壁法开挖示意图

(1)对左侧上部①进行开挖,并立即对其拱部进行锚喷初期支护,对其中壁及底部作钢架临时支护。
(2)对左侧中部②进行开挖。开挖时应注意分步开挖,先预留其中部土体以保持其上部支护的稳定,分别对其侧壁及中壁进行开挖并施作钢架支护,然后再开挖剩余部分,并对侧壁进行锚喷初期支护;最后对其底部作钢架临时支护。
(3)开挖右侧上部③,并立即对其拱部进行锚喷初期支护,对底部作钢架临时支护。
(4)分步对右侧中部④进行开挖,先预留其中部土体以保持其上部支护的稳定,对其侧壁进行开挖并施作钢架支护,然后再开挖剩余部分,并对侧壁进行锚喷初期支护;最后对其底部作钢架临时支护。
(5)对左侧下部⑤进行开挖,先开挖其中壁部分并作好临时支护,再开挖剩余部分并进行锚喷初期支护。
(6)对右侧下部⑥进行开挖,先开挖其侧壁部分并作好钢架支护,再开挖剩余部分并施作锚喷初期支护。
3. 中隔壁法(CD)开挖施工
围岩采用CD交叉中隔壁法开挖时,其开挖顺序如下所示:
CD中隔壁法开挖示意图

(1)对左侧上部①进行开挖,并立即对其拱部进行锚喷初期支护,对其中壁及底部作钢架临时支护。
(2)对左侧中部②进行开挖。开挖时应注意分步开挖,先预留其中部土体以保持其上部支护的稳定,分别对其侧壁及中壁进行开挖并施作钢架支护,然后再开挖剩余部分,并对侧壁进行锚喷初期支护;最后对其底部作钢架临时支护。
(3)开挖左侧下部③,并立即对其拱部进行锚喷初期支护,对侧壁作钢架临时支护。
(4)对右侧上部④进行开挖,并对侧壁进行锚喷初期支护。
(5)对右侧中部⑤进行开挖并对侧壁进行锚喷初期支护。
(6)对右侧下部⑥进行开挖,并作好钢架锚喷初期支护。
4. 三台阶临时仰拱法开挖施工
三台阶临时仰拱法开挖顺序图如下所示:
三台阶临时仰拱法开挖示意图

(1)对上部①进行爆破开挖,完成后立即安装钢拱架并施作拱部锚喷初期支护。
(2)当上部掘进一定深度后,便开始对中部②进行爆破开挖,开挖完成后先架立钢支撑,然后施作锚喷初期支护。
(3)在进行上、中部开挖时,仰拱采用临时仰拱支护,待洞身拱墙部施工完成一定距离后边可开始施作。
5. 台阶法开挖施工
台阶法开挖示意图如下所示:
台阶法开挖示意图

(1)对上部①进行开挖,并及时施作拱部锚喷初期支护。
(2)当上部掘进一定深度后,便开始对下部仰拱②进行开挖。开挖完成后立即施作锚喷初期支护,并尽早浇注仰拱混凝土,以改进受力状况。
四、钻爆设计
为了使隧道开挖轮廓圆顺、控制超欠挖、减少对围岩的扰动,在隧道石质围岩开挖时采用光面控制爆破技术。
1. 设计原则及参数选择
爆破设计遵守以下原则:炮孔布置便于提高机械钻孔效率;提高炸药能量利用率,以降低炸药用量;减少对围岩的扰动,采用光面爆破,控制好开挖轮廓,提高钻爆效果;在保证安全前提下,尽可能提高掘进速度
光面爆破参数表
岩石种类
周边眼间距
E(cm)
周边眼最小抵抗线
W(cm)
相对距离
E/W
装药集中度q
(kg/m)
极硬岩
50～60
55～75
0.8～0.85
0.25～0.3
硬岩
40～50
50～60
0.8～0.85
0.15～0.25
软质岩
35～45
45～60
0.75～0.8
0.07～0.12
根据洞内围岩情况,拟选择的爆破技术参数为:
炮眼深度:2m;
炮孔直径:Φ40mm;
炸药类型:普通销氨炸药、乳化炸药
雷管间隔:非电毫秒雷管间隔大于30ms。
2. 爆破方案设计
2．1爆破器材选用
开挖断面无渗水时隧道拱角以上采用采用Ф25普通销氨炸药,底眼和有渗水断面采用Ф25乳化炸药。火雷管采用塑料导爆管非毫秒雷管起爆,毫秒雷管采用15个段位的等差毫秒雷管引爆。
2．2 装药结构
周边眼装药采用Ф25小直径光爆药卷间隔装药,导爆索连接,导爆索用竹片和电工胶布与炸药卷绑在一起。其它眼采用不耦合连续装药结构,所有炮孔均堵塞不小于 200mm的炮泥。
2．3 爆破方案
根据围岩情况,本隧道拟采用角锥掏槽形式,掏槽孔单眼装药系数为85％;其眼口间距误差不得大于3cm,眼底间距误差不得大于5cm。辅助眼均匀布置在周边眼与掏槽眼之间,单眼装药系数为75％;其行距、排距误差均不得大于5cm。周边眼眼口间距误差不得大于3cm,眼底不得超出开挖断面轮廓线3～5cm/m;其爆破参数如下表:
爆破参数表
围岩类别
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
56～60
55～75
0.8～0.85
0.25～0.30
硬岩
40～50
50～60
0.8～0.85
0.15～0.25
软质岩
35～45
45～60
0.75～0.8
0.07～0.12
其起爆顺序为:
掏槽眼
辅助眼
掘进眼
周边眼

a．炸药用量
炸药总用药量按下式计算:
Q=q×V (其中,V=S×l)
式中:Q—总用药量;
q—单位用药量;
V—开挖体积;
S—坑道断面面积;
l—掘进深度,即进尺。
b．炮眼数目:
根据经验公式,炮眼数目按下式计算:
N=0.0012qS/(ad2)
式中:N—炮眼数目;
q—单位用药量;
S—坑道断面面积;
a—炮眼装药系数;
d—炮眼直径,为4cm。
c．炮眼深度:
由围岩地质条件及计划每班进度决定,炮眼深度按下式计算:
L=每班进度计划/炮眼利用率
按经验数据,掏槽眼应加深20cm。
d．炮眼布置
根据以上公式,各种开挖法爆破炮眼布置设计如下图所示:
CD(CRD)法钻爆设计图

三台阶临时仰拱法钻爆设计图

上下台阶法钻爆设计图

3. 光爆质量标准
钻眼前绘出开挖断面中线,水平线和断面轮廓线,并根据爆破设计标出炮眼位置,经检查符合设计要求后钻眼。钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。平均线性超挖10cm以内,炮眼痕迹保存率≥60%, 炮眼利用率 ≥90%。
五、隧道开挖主要工序及施工组织
1. 开挖工序流程图
土质围岩开挖工序流程图
测量放样

机械开挖

人工修整

出 渣

石质围岩开挖工序流程图

台车就位

测量布孔

钻 孔

装药连线

爆 破
通 风

找 顶

出 渣

2. 开挖各工序施工方法
2.1 测量放样
根据施工里程及施工设计图做好掌子面中线、标高计算工作并绘制开挖施工草图,。放样时,先根据计算资料确定出确定开挖轮廓;为避免侵限一般需将拱墙部净空放大5cm。需爆破的应根据钻爆设计布置好炮眼。
2.2 钻眼
钻眼作业在多功能台车上进行,设备采用YT-28风钻,钻头直径40mm。钻孔前要安装好作业照明设施,并连接好高压风、水管。钻孔作业应根据钻爆设计的炮眼布置及深度进行。掏槽眼眼口间距误差不大于3cm,眼底间距误差不大于5cm;辅助眼眼口排距、行距误差均不大于5cm;周边眼眼口位置误差不大于3cm,眼底不得超出开挖断面轮廓线3～5cm/m。周边眼钻孔能够3～5°的斜率外插,方向与该点轮廓线的法线方向相一致。
钻眼完毕后,按炮眼布置图对炮眼进行检查并作好记录,对不符合要求的炮眼应重钻,经检查合格后方可经过。
2.3 装药连线与起爆
当钻孔完成并检查经过后,便进行装药连线工作。装药结构采用空气柱状结构(如下图所示),每孔装药量根据爆破设计确定。本隧道采用非电毫秒雷管起爆,连线要保证炮眼按设计顺序起爆。

当连线完成后,要对连线进行检查,确认无误后准备爆破。爆破由专人统一指挥,严格按爆破有关安全操作规程执行。
2.4 通风、找顶、出渣
爆破结束后要对洞内空气进行通风处理方可进入工作面检查。通风方式采用机械通风,其所需时间视通风排烟的效果而定,一般应不少于30分钟。在出渣过程中,为控制机械产生的有害气体的浓度,要保持风机的连续供风。
通风排烟后,由专人负责找顶找帮,清除危石及已松动石块,检查开挖面及未衬砌段是否有险情并及时采取相应措施处理。
隧道出渣采用无轨运输方式,由挖机(装载机)进行装渣,再由15T自卸汽车进行运输将弃渣运至弃土场。为保证洞内施工安全,严禁使用汽油发动机车辆,且行车速度在作业地段不得大于15km/h,成洞地段不得大于25km/h。
2.5断面检查及爆破效果评定
主要检查断面尺寸是否符合设计要求。同时对开挖面地质与设计进行素描和核对。
光面爆破以炮眼痕迹保存率来检查光爆效果,硬岩≥80%,中硬岩≥60%,松散软岩因很难保留炮眼痕迹,能够开挖轮廓成形的好坏来评定。根据地质情况及爆破效果确定是否需修改钻爆设计。
3. 各主要工序循环作业时间
隧道开挖施工采用了多种开挖方法进行,各种开挖方法对于不同的围岩地质情况,其循环作业进尺及作业时间亦不相同。开挖作业时应严格要求各作业班工序的衔接,控制开挖循环作业时间。
六、施工要求及技术措施
1. 施工要求
(1)放样布眼:隧道开挖每一个循环都要进行施工测量,控制开挖断面,在掌子面上用红油漆画出隧道开挖轮廓线,标出炮眼间距误差不应超过5厘米。
(2)定位钻孔:钻眼按设计指定的位置进行,钻眼时掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm,掏槽眼严禁互相打穿相交,眼底比其它炮眼深20厘米。周边眼外插角控制在2度到3度以内。
①在挖机找顶完成后,开挖人员应在钻眼前认真清理掌子面的虚碴和危石,按照炮眼布置图正确布孔钻眼;
②掏槽眼深度按设计施工,眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm;
③辅助眼深度按设计施工,眼口排距、行距误差均不大于10cm;
④周边眼位置在设计断面轮廓线上,误差不大于5cm,眼底不应超过15cm;
⑤内圈炮眼至周边眼的排距误差不大于5cm,炮眼深度超过2.5cm时内圈眼与周边眼以相同的斜率钻眼;
⑥当开挖面凹凸较大时,按实际情况,调整炮眼深度,保证所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直面上;
⑦钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查,并做好记录,不符合要求的炮眼重钻,经检查合格后,才能装药起爆;
(3)清孔装药:装药前炮眼用高压风吹干净,检查炮眼数量。装药时派专人分好雷管段别,按爆破设计顺序装药,装药作业分组分片进行,定人定位,确保装药作业有序进行,防止雷管段别混乱,影响爆破效果。每眼装好药后用炮泥堵塞。装药前先用高压风将孔中岩粉吹净,并用炮棍检查孔内是否有堵塞物,装药分片分组,严格按爆破参数表及炮孔布置图规定的单孔装药量,雷管段别”对号入座”。周边眼孔口堵塞长度不小于25cm,爆破网络连接,采用”一把抓”法,分片分束连接,每12根塑料导爆管为一束,每束安装两个即发雷管。
(4)网络连接:起爆网采用复式网络,联接时每组控制在12根以内;联接雷管使用相同的段别,且使用低段别的雷管。雷管联接好后有专人负责检查,检查雷管的连接质量即是否有漏联的雷管,检查无误后起爆。
(5)调整控制:开挖过程中经常观察石质的变化情况及爆破效果,及时调整钻爆设计。严格控制周边眼的装药量,减少对围岩的扰动,控制超欠挖。
(6)排水。控制隧底超欠挖,保证底面平整。保持临时排水系统畅通不积水,防止浸泡围岩。
(7)严格控制超欠挖控制
①根据地质条件的变化情况,及时变更钻爆参数,选配多种爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破效果。
②采用激光导向仪,提高画线、钻眼精度,特别是周边眼的精度。
③采用反向装药,提高装药质量。
④爆破设计优化:每次爆破后检查爆破效果,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改进技术经济指标;根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距,用药量,特别是周边眼;根据爆破后石碴的块度大小修正装药参数;
⑤隧道洞身严禁欠挖,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) 侵入衬砌应不小于5cm。拱脚和墙角以上1m内断面严禁开挖。
2.安全、环保措施
2.1.隧道开挖作业安全规程
任何进入隧道的施工人员,必须佩带安全帽,严禁不佩带安全帽、穿拖鞋进入隧道。遇有毒、有风尘侵害的作业段必须佩戴防护口罩、防毒面罩等保护器具。
(1)、高处作业安全规程
高处作业的平台、过道、斜坡等地点应装设1.05m高的防护栏杆和18cm高的挡脚板,必要时应装设防护立网。上面不得堆放允许载荷的物品。
隧道内和在夜间或光线不足的地方进行高空作业,应装设满足施工的照明设施。
进行高处作业的人员不得坐在平台边缘,不得站在栏杆的外侧。
(2)、爆破作业安全规程
明洞开挖作业时雷雨天气严禁进行爆破作业。强电场区爆破作业不得使用电雷管。
装药作业应符合下列规定:
a. 使用爆破器材加强对爆破器材的现场检验和测试
b. 导火索的长度应按导火索燃速、距避炮点的距离、避炮道路好坏确定。导火索最短不得小于1.2m。
c. 同一爆破网络上必须使用同厂、同编号、同批的雷管。
d. 装药过程中应边装边检查核对装炮个数、位置、段位,防止漏装、少装、错装所造成补炮现象。并加以记录装药的基本情况、出现的问题及其处理措施。
e. 不应投掷起爆药包,起爆药包装入后应采取有效措施,防止后续药卷直接冲击起爆包。
每一循环未使用完的爆破器材,应及时归还炸药库并做好领取归还记录。
2.2、环保措施
隧道洞口开挖严格按设计图纸开挖线施工,严禁破坏开挖线以外植被。
弃碴防护:隧道弃碴前应对弃碴场植被进行清除,地面进行平整,坡面应挖设1m宽台阶,并根据碴场汇水流量在碴场底部计算设置相应管径的树枝状分布的波纹管外包无纺布排水;弃碴顶面回填厚度不小于50cm的种植土,并种植或喷播种植草进行绿化,碴场坡面采用30cm厚干砌片石进行防护,坡脚设置30cm厚M7.5浆砌片石,并种植爬山虎对坡面进行绿化。
3. 施工主要技术措施
(1)采用光面爆破,严格控制超欠挖。
(2)隧道设计断面大,上部开挖完成后应及时进行锚喷初期支护施工,确保工序衔接,及早施作仰拱,改进受力情况。
(3) 施工过程中应对围岩及支护结构进行位移及应力量测,以便监控其稳定状态。
(4) 科学安排各工序的衔接,严格控制各工序施工时间,避免各种资源的闲置浪费。

本段设天坪丘隧道一座,位于篆塘镇大坝村一社,全长185m,进口桩号为K93+165,出口桩号为K93+350,交通不便,距最近乡村道路约2km。
(一)地形地貌及地质概况
隧道区属红层深丘地貌,地势较高,覆盖层厚度小,岩层倾角大,地下水贫乏且不稳定,区内无不良地质现象;洞身穿过III类、IV类、V类围岩,岩体稳定性良好,裂隙不发育,主要地质特征以中~厚层和厚层泥岩、砂岩为主。
(二)工期安排
接到中标通知书后,立即进行隧道施工的准备工作,一方面对机械、人员进行调配及水电路布置,另一方面进行进出口施工场地的平整和施工场地的布置,全部施工准备为 3月24日~ 5月5日。
5月5日~5月31日完成进出口边坡及仰坡开挖施工
5月20日~ 3月10日完成隧道开挖和二次衬砌施工
2月10日~ 5月1日完成仰拱混凝土及排水沟、电缆槽与收尾施工。
具体施工进度详见”天坪丘隧道施工计划表”
(三)劳动力组织及主要机械配备和施工用料
1、劳动力组织
(1)         从隧道出口安排施工队伍掘进,其施工人员约100人,其组织机构如下:
2、主要机械设备
天平丘隧道长185m,设计为新型M型连拱隧道,隧道施工难度较大,是本合同段的关键工程之一,准备投入使用的主要机械设备如下:
主要机械设备配备表
序号 隧道机械设备名称 数量
1 装载机ZLM30E 2
2 压风机4L20/8 2
3 混凝土捣固器HZ-50 8
4 混凝土输送泵HBT60C 1
5 柴油发电机120GF-W 1
6 喷浆机 2
7 注浆机 2
8 混凝土搅拌机JSJ500 2
9 电动水泵 3
10 钢筋切断机GQ40 1
11 木工圆盘锯 1
12 木工刨床 1
13 变压器315KVA 1
3、主要施工用料
主要施工材料计划表
序号 材料名称 单位 数量
1 拱架 榀 100
2 高压风管 M 600
3 高压水管 M 800
4 电缆 M 250
(四)施工准备
1、施工场地
①隧道作业队驻地租用当地闲置的民房,配电房、压风机房设在出口路基上、混凝土搅拌站、钢筋车间等生产房屋设在进口洞口处路基上。
②隧道施工用电由附近乡镇高压电引接,接线长约2.5km,在隧道出口安装一台315KVA变压器,另外配备一台120KW发电机以作备用。
③施工用水:根据现场条件,天坪丘隧道出口附近水源较丰富,就近自建泵站,采用高位水池供水,在天坪丘隧道出口设蓄水池一座,在山顶上建一座高山水池,高山水池建于施工工作面40米以上,以保证隧道开挖时的水压力,容量50m3,高山水池在隧道开挖前修建完工。
④施工用风:在隧道出口设供风站一处,内设电动空压机1台。
⑤三管两线布置:
综合施工现场实际情况,将高压风管、高压水管、通风管布置在洞口右侧,动力线和照明线布置在左侧,三管两线布置见”三管两线布置图”。
照明线面成洞地段采用220V,掌子面附近采用36V安全电压。
⑥砼工厂
在隧道进口设2台JS500强制式拌合机,混凝土由混凝土输送泵输送。
(五)施工方案
1、总体方案和部署
①天坪丘隧道较短,可是该隧道设计为M型新型隧道,开挖及支护施工难度较大,隧道开挖必须采用光面爆破,控制好爆破用药量,减少对围岩的扰动,保证开挖轮廓圆顺,减少超挖,不允许欠挖。
②初次支护紧跟开挖面,爆破以后立即对围岩进行初喷、打设锚杆、挂钢筋网、初喷厚度不小于4mm,喷射砼分1~3次复喷达到设计要求,并覆盖钢筋网和锚杆露头。中空锚杆施工采用专门设备和专用工艺。要求注浆饱满。
③钢筋网不允许预扎成片挂设,必须单根现场绑扎,并随岩面起伏,贴岩面。
④初期支护达到设计要求后的地段距开挖面的距离不得大于10m。
⑤二次衬砌砼浇筑采用机械泵送,一次成型。
⑥加强施工监控量测工作,成立专门的监控量小组,及时掌握围岩衬砌的应力、应变状态。量测信息应及时反馈,施工、监理、设计随时掌握围岩和结构的工作状态,以便及时调整设计参数,制定合理的施工措施和支护手段,节约工程费用,保证施工安全。
2、洞身施工
天坪丘隧道按新奥法设计,采用复合式衬砌,初次支护以喷射砼、锚杆和钢筋网为主要手段,部分辅以格栅拱架加强支护,以超前锚杆作为施工的辅助措施;二次衬砌采用整体式现浇砼或钢筋砼。
根据隧道进出口的围岩情况,决定从隧道出口向进口方向掘进,在开挖过程中,严格遵守新奥法施工的基本原则:”少扰动,早喷锚,勤量测,紧封闭”。
(1)         暗挖法施工
暗洞施工采用上下导坑法开挖,先从隧道左线出口端开挖进洞,待上半断面开挖、支护完成后,再进行下半断面的开挖。在上下断面的开挖中,连同隧道设计中隔墙部分一次开挖成型,在隧道的初期支护中,对中隔墙顶部范围,采用加密φ22锚杆、钢筋网和喷射混凝土进行加固。
初次支护紧跟掌子面及时施作,控制围岩变形,最大限度地发挥围岩的自承能力,喷射砼标号为20号,采用湿喷工艺,增加密实性,减少回弹量,改进作业环境。锚杆采用MAI R25中空注浆锚杆,锚杆露头加设配套钢垫板,施工时采用专用注浆设备和注浆工艺,确保注浆饱满,保证锚杆与围岩全粘结,垫板安装时应紧贴岩面,钢筋网采用φ6.5钢筋,III型衬砌初次支护中以格栅拱作为加强措施,格栅拱用Φ20钢筋和φ10钢筋加工而成。
二次衬砌中墙采用钢筋砼,III类围岩段拱部和边墙采用C25钢筋砼,其余围岩段采用C25素砼,拱部、边墙二次衬砌施工时采用全断面模板台车施作,以提高砼的整体性,减少施工缝。对于超挖部分用同级砼或同级片石砼回填,明洞衬砌为C25钢筋砼。
每衬砌类型变化处应设沉降缝,沉降缝宜设在施工缝处;隧道洞身段围岩为III类、IV类、V类,其衬砌类型为III型、IV型、V型,支护参数如下所示,隧道开挖过程中应加强监控量测,掌握围岩变化情况,保证施工安全。
复合衬砌支护参数表
衬砌类型
锚杆
喷射砼
预留
变形量
二次衬砌
厚    度
初次支护
加    强
备    注
III型
3.5m,
@100×100
22cm
10cm
50cm
格栅拱,1榀/米
除仰拱外,其余衬砌均为钢筋砼
IV型
3.0m,
@100×100
10cm
3cm
40cm

中墙为钢筋砼
V型
3.0m,
@100×100
10cm
3cm
35cm

中墙为钢筋砼
超高缓和
3.0m,
@100×100
10cm
3cm
40cm

中墙为钢筋砼

(2)         防止右线开挖时对中隔墙砼的破坏,待中隔墙混凝土达到设计强度后,在中隔墙右侧表面用装满锯沫的草袋覆盖,在草袋外侧用7.5号浆片进行防护。进行仰拱开挖时,在开挖前应对中隔墙用草袋进行保护。在仰拱施工完成并达到设计强度后,进行二次衬砌施工。
(3) 在左线隧道衬砌完成40米后,右洞开始掘进,右洞开挖时,中隔墙部分提供了临空面,可进行弱爆破上下断面开挖。
隧道施工期间应进行以下量测工作:围岩地质衬砌支护观测、地表沉降观测、周边收敛观测、拱顶下沉观测等必测项目量测,加强信息反馈。
3、隧道洞口施工
洞口施工时结合洞口地质及地形条件,尽量使洞口简洁、美观、自然,与环境协调。
①隧道进口为端墙式洞门,洞门墙后设有5m明洞,洞口侧墙及洞门端墙采用C20素砼,墙面采用釉面砖镶面,表面镶缝应顺直、均匀、美观;明洞拱背以土石回填,在靠近明洞拱背30cm范围内以粘土回填,明洞端部及其上仰坡均采用喷、锚、网作为临支护,喷锚网应及时施作,坡面开挖面不宜暴露过久,锚杆采用MAI R25中空注浆锚杆。
②出口地形较陡且围岩很好,为拱翼式洞门,施工时采用仰坡面喷射砼、锚杆、钢筋网防护,洞门墙采用10号浆砌块石砌筑,条石镶面,表面砌缝应顺直、均匀、美观。洞口路堑开挖时应采用控制爆破技术,尽量减少对边、仰坡的振动。
4、防排水施工
①洞身防排水
天坪丘隧道为山岭隧道,地下水量不大,隧道防排水施工的原则量”以排为主,防排结合”。
洞身衬砌防水是在喷射砼和二次衬砌之间设不复合SLQ-PVC防水板和无纺布作为防水层,施工缝设BW-96型膨胀型止水条,沉降缝设沥青木丝板夹E型橡胶止水带。无纺布为300g/m2,防水板厚度不小于1.2mm。防水板必须粘接牢固,搭接宽度不小于10cm。无纺布不须搭接,但需连续铺设。无纺布与防水板局部粘接。
衬砌排水是在喷射砼和防水层之间设φ116打孔波纹管作纵、横向盲沟。纵向盲沟设在边墙基脚部位和中墙顶,边墙部盲沟标高稍高于侧沟沟底,在隧道两侧均应布设。横向盲沟沿拱背布设,并下伸与纵向盲沟连通,横向盲沟每10m 设一道,在集中出水地段可适当增加,边墙部在纵向盲沟与侧沟之间设φ116打孔波纹管将纵向盲沟中的水排入侧沟中,泄水盲沟每4m设一道,中墙顶预埋φ80镀锌钢管将纵向盲沟中的水排入右洞右侧排水沟,同样每4m设一道,洞内排水沟采用现浇20号砼,其盖板为钢筋砼预制板,路面两侧每25m设铸铁篦子进水口一个。
②洞口防排水
洞口明洞防水层是在衬砌外壁抹2cm厚的10号水泥砂浆,刷一层热沥青后再铺防水板无纺布防水层,回填时在靠近明洞拱背20～30cm范围内以粘土回填,明洞墙脚设φ116打孔波纹管排水盲沟将水排出洞外。洞口端墙、侧墙中以2×2间距敷设φ116打孔波纹管及泄水孔,明洞背设排水沟,洞顶设洞顶截水沟。
5、路面
隧道路面为钢性路面,宽度为8.0m,面层为C35水泥砼,厚度为25cm,垫层为16cm厚C15素砼。
  (六)施工方法
   本隧道长为185m,采用从出口单口掘进,使用大型机械施工,III类围岩地段根据地质情况,采用超短台阶法施工,IV、V类围岩地段采用微台阶法施工,隧道支护按先拱部后边墙的顺序实施,初次支护采用喷锚支护,衬砌全断面整体式衬砌,并采用复合衬砌,在施工过程中加强监控量测,施工工艺详见:隧道总体施工程序图;洞口段、洞身段施工方法图。
1、洞口施工
(1)土石方开挖施工,土方采用人工刷坡,装载机挖装,自卸汽车运输。
(2)洞口仰坡、截水沟及排水沟施工
首先施工洞口边仰坡外的截水沟及排水沟,以稳定坡面和防止地面水影响洞口的稳定,边仰坡开挖采用人工、风钻由上而下,坡面进行挂网喷砼加固坡面或防挡措施处理,以达到良好的防护效果。
2、洞内施工
开挖爆破
(1)爆破设计
①钻孔:钻孔采用风动凿岩机进行钻孔作业。
②爆破:进行爆破试验并不断修正设计爆破参数,以达到最佳爆破效果。成立爆破作业小组,实行定人、定位、定标准的岗位责任制,确保正常实施,其具体措施如下:
A、测量放线:
a、隧道中线测桩之间距,直线上不超过20米、曲线上不超过10米,每50米设一水准(BM)点,并在每排炮开钻前准确绘出开挖轮廓线、周边眼、掏槽眼的位置。
b、每次测量放线时,对上次爆破断面进行检查,及时调整爆参数,以达到最佳爆破效果。
B、钻孔作业方法步骤:
a、钻孔前,钻工要熟悉炮眼布置图,严格按照钻爆设计实施。
b、定人、定位、对周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。
c、严格控制炮眼间距,误差不得大于6cm,方向相互平行,严禁相互交错,硬岩炮眼利用率达90%以上,中硬岩达85%以上,软岩开挖轮廓要圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。
d、严格控制周边眼钻孔外插角度,相邻两茬炮之间错台不大于10cm。
C、爆破作业的技术要求
a、装药作业要定人、定位、定段别。
b、装药前,所有炮眼必须用高压风吹净尘沫。
c、严格按设计的装药结构和药量装药。
d、严格按钻爆设计的联接网络实施。
(2)光面爆破的施工方法:
根据设计围岩类别不同,采用不同的爆破方案。
A、钻爆方案
a.为减少对围岩的扰动及降低爆破振动的强度,周边眼选用光爆小直径药卷装药,其余炮眼用集中装药。
b、掏槽眼用直眼掏槽,”四眼掏槽”或”六眼掏槽”型;
c、其它炮眼采用深孔微差控制爆破,在保证爆破效果的前提下,尽量减少炮眼的炸药用量。
d、选用合理装药不偶合系数,提高光爆效果,不偶合系数选用1.8。
e、超爆器材与起爆网络:利用非电导爆系统起爆,在掏槽眼采用毫秒雷管,其余炮眼采用间隔为100~200ms的等差雷管,其振动速度为毫秒雷管采用振速的60%,并利用雷管自身的误差进行降振。为了将振心5m处的围岩质点振动速度控制在10cm/s,用V=41.52(Q1/3/R)1.67确定最大单段用药量。
B、钻爆参数的确定
a、炮眼深度(L)
1、对III类围岩按小进尺循环考虑,L=1.0~1.5米。
2、对IV、V类围岩按2.0~2.5米。
b、爆破参数
①隧道周边眼按预裂爆破设计,以减少掏槽眼,掘进眼爆破对周围的振动效应。
周边眼参数为:
间距:E=(8~12)d     (d为炮眼直径)
抵抗线:W=(1~1.5E)
装药集中度:δ=0.1~0.4(kg)
②掏槽眼、底板眼爆破的段装药量,一般取最大允许装药量的70%。
③合理地选择段间隔时差:为避免振动波的叠加作用,软岩采取100~200毫秒,硬岩100毫秒。
④钻爆设计
钻孔深度按2.5米计算
钻孔设备:风动气腿式凿岩机6台。
爆破器材:
炸药:采用2#岩石硝铵炸药,其规格为Φ35mm×165mm。
雷管:采用毫秒雷管及普通火雷管,毫秒雷管带塑料导爆管长3、5、7米。
导爆管:采用普通、抗水的导爆管。
C、IV、V类围岩炮眼设计
a、掏槽眼:
采用双临空平行直眼掏槽,眼深3.0米计算。中空眼钻孔由小钻头改为大钻头将钻孔扩大,掏槽眼布置在开挖中心线左侧或右侧1.0米,高度为1.2米的位置。
b、周边眼
间距E=50cm,周边眼至内圈眼距离为60cm,周边眼装药集中度为0.432kg/m。采用不偶合和间隔装药结构,不偶合系数为1.8。将φ35×165药卷按设计的装药集中度预先加工小药卷,并把药卷按30~50cm间距绑在竹片上,用导爆索串起即可。
    c、底板眼:底板眼间距60厘米。
    d、其它炮眼:采用横向间距0.8~1.2m,竖向间距1~1.2m。 附