隧道开挖支护施工作业指导.docx

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隧道开挖支护施工作业指导

京广改造三公司项目部隧道开挖支护施工

作业指导书

一、编制目的

编制隧道开挖施工作业指导书，是为了更好地指导现场施工，提高施工队隧道开挖初期支护水平，减少隧道超欠挖，确保工程质量。

同时，最大限度地加快施工进度，提高经济效益。

二、适用范围

该作业指导书适用于项目部各隧道开挖、支护。

前言

武胜关隧道全长2450米，吴家湾隧道全长690米，将军寨隧道全长403米，孝子店隧道全长105米，地质为全~弱风化花岗岩、片麻岩，地下水不发育。

隧道开挖支护是隧道施工进度最为控制关健。

制定正确而操作性强的隧道开挖支护施工作业指导书，显得极为重要。

一、洞口边仰坡开挖支护

在隧道施工的前期，施工队在现场技术人员的指导下，按设计要求，并结合现场实际情况，处理洞顶部危石，做好洞顶截水天沟。

截水天沟施工完成，应确保山顶雨水不会对洞顶产生冲刷。

做好隧道洞顶防排水后，施工队在现场技术人员、测量人员的配合下，按设计坡率，对洞口的边坡及仰坡由上而下进行开挖。

开挖完成后，要做到坡面顺直，无凸凹现象。

隧道洞口边仰坡在按设计要求进行开挖的过程中，应及时跟进进行网喷施工。

锚杆长度为3米，间距1.5米，网格间距0．2米×0．2米，喷射砼厚度为10厘米。

洞口边仰坡开挖完成后，边仰坡防护工作也即将结束，洞口边仰坡防护的主要目的，是为了保持边仰坡稳定，防止雨水冲刷，确保洞口安全。

对于隧道洞口尽可能减少一次刷坡高度及时跟进支护，并尽可能减少对仰坡的扰动，保持原地形。

二、超前地质探测

做好超前地质探测，可对不良地质灾害提前进行处理，防止各种安全事故；同时，可加快施工进度。

超前地质探测的基本方法是：

每次开挖前，利用水平钻杆沿线路方向平行钻进10～12米，钻孔数目1－2个，观察是否存在不良地质等情况。

同时，针对不良地质情况，采取相应的预防措施，确保施工安全。

三、正洞开挖支护施工

1、开挖方式

严格按新奥法施工要求进行监控量测及信息反馈，指导施工。

本标段隧道设计地质条件主要有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩四种形式。

根据隧道地质情况、设计要求和我公司的机械设备及施工经验水平，采用多功能台架YT-28风动凿岩钻钻眼，钻爆法开挖采用装载机和，10t自卸车出碴，喷锚支护工艺。

Ⅱ、Ⅲ级围岩段采用全断面法开挖；洞口段Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用预留核心土环形开挖法施工（详见信陈隧参-27），洞身段Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用台阶法开挖施工。

短台阶法施工时，首先施作拱墙初期支护，然后施作砼仰拱，最后全断面施作模筑砼二次衬砌；台阶长度5m。

Ⅳ、Ⅴ级围岩地段在超前预支护（大、小管棚、超前锚杆）下，上台阶采用弧形导坑预留核心土法开挖，以人工风镐开挖为主。

开挖后及时喷砼封闭岩面，及早施作拱部喷锚网、钢架初期支护，喷砼采用湿喷工艺,为提高工效，上台阶开挖出碴利用CAT320挖掘机将碴扒到下台阶，由ITC-312H挖装机出碴。

上下台阶法施工时，上下台阶的分界点为起拱线下1．8米，这样，可保证装载机械正常自由出入。

上下台阶的距离最大不得超过40米，应及时进行下台阶的施工。

下台阶施工时，应左右错开马口形式开挖，每次的开挖长度为1－3米，下台阶采用PC60型挖掘机。

下台阶施工达到仰拱一次施作长度，即进行下部施工。

2、支护与开挖施工协调

锚喷支护跟随开挖面进行，锚喷支护的效果与施工方法有很大关系，特别是开挖程序、爆破方法、掘进进尺，支护顺序和支护时机。

为了发挥围岩承载能力、尽可能采用全断面开挖，减少对围岩的扰动次数；采取光面爆破，使开挖面规整，减少对围岩破坏。

掘进进尺根据地质条件确定；围岩稳定性差时，采取短进尺、限制循环进尺。

支护顺序和支护时机与围岩稳定时间有关，对设置系统锚杆支护地段，支护跟着开挖面进行；对稳定性很差的地段，应以最小的一个支护循环为循环进尺（如以钢架间距），更要及时支护，爆破后立即喷混凝土封闭岩面，控制围岩变形，待出碴后再挂网喷混凝土，达到设计要求，需要时，采用钢架与锚喷联合支护。

对松散、破碎自稳能力很差的围岩，采取超前锚杆、导管、管棚或预注浆等方法加固岩体，再按短进尺、弱爆破、及时支护的原则进行台阶开挖。

初期支护不仅是保障隧道施工安全的有效手段，而且它与二次衬砌一起构成隧道的永久支护，因此在施工过程中不得取消，减少其数量或降低其施工质量。

3、洞口段开挖

洞口段采用分层开挖，施工机械以CAT320L挖掘机为主；洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层人工钻眼爆破，运输采用自卸车，挖方弃往指定的弃土场。

洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。

我部洞口段均为Ⅳ、Ⅴ围岩，均采用“套拱法”进洞。

所谓“套拱法”就是在洞口段隧道洞身上下衬砌轮廓线以外，立模架灌注厚30～50cm的砼（或者钢筋混凝土），长度3～5m，嵌进山体0.5～1.0m，外露0.5～4.5m，以确保洞口段山体稳定，防止坍塌和洞顶危石伤人，确保施工安全，然后采用预留核心土环形开挖法（）施工。

施工时，配合超前支护（锚杆、小导管及大小管棚）和钢架支护。

然后按设计要求进行洞身开挖支护。

洞口浅埋地段避开雨季施工，施工中采用人工开挖（必要时放小炮），短开挖，强支护，衬砌紧跟，步步为营，稳扎稳打，以策安全。

4、不同围岩过渡段施工方法，

根据地质情况，本隧道有Ⅴ级围岩向Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ级围岩过渡段和Ⅳ级围岩向Ⅱ、Ⅲ级围岩过渡段：

当Ⅴ级围岩向Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩过渡段时，施工方法不变，采用Ⅴ级围岩施工方法；当Ⅳ级围岩向Ⅱ、Ⅲ级围岩过渡段时，采用短台阶法施工。

Ⅱ、Ⅲ级围岩向Ⅳ级,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩向Ⅴ级围岩过渡时，应提前转换为高级别施工方法，避免塌方。

5、开挖支护工艺

开挖支护工艺见图1

6、钻爆开挖

6.1为控制超欠挖，减少扰动围岩，全面实行光面爆破技术。

在开挖过程中严格控制超欠挖，在开挖前进行测量放样，画出开挖轮廓线。

爆破时视地质情况，若地质条件特别差时，底部开挖预留20cm保护层由人清除，以减少超挖。

光面爆破的炮眼布置及各参数详见现场技术人员的交底。

在实际施工过程中，可根据爆破效果对爆破参数进行适当调整。

6.2爆破器材

雷管采用1～19段非电毫秒雷管。

炸药采用2#岩石硝铵炸药（无水）和2#岩石乳化炸药（有水），规格分别为φ32×200（辅助眼）和φ25×200mm（周边眼）两种。

起爆系统采用塑料导爆管传爆，光面爆破采用导爆索引爆。

以集束为主的混合联接引爆网络。

6.3钻爆作业

开挖时采用多功能台架钻眼YT-28风动凿岩机钻眼，钻眼前，放出开挖断面中线、水平和断面轮廓线，并根据爆破设计标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。

钻眼时，掏槽眼、周边眼、辅助眼按设计的深度、角度施工，误差控制在规范允许范围内。

周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm；

钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，并做好记录，对不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后方可装药爆破。

6.5装药

装药前应将泥浆、石屑吹洗干净，周边眼采用φ25的小直径药卷间隔装药（传爆线竹片）方式，其余采用φ32药卷连续装药、密集堵塞方法。

已装药的炮眼及时用炮泥堵塞密封，周边眼的堵塞长度不小于20cm。

6.6爆破

采用导爆管及1-19段非电微差毫秒雷管传爆引爆，光爆采用导爆索引爆。

爆破后对危石清理，并在进行地质素描工作后，方可进行下一道工序。

如果可能产生险情时，将根据情况及时采取处理措施。

6.7开挖面的清撬和冲洗

爆破后和出碴前，清撬所有开挖面上残留的危石碎块，以确保进入洞内的人员和设备的安全。

并在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。

隧道出碴采用无轨运输方式，5T自卸汽车装碴运至弃碴场地。

7、隧道围岩的支护形式

本标隧道围岩类别设计定为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类三种，Ⅱ级围岩支护施工以局部锚杆+8cm厚喷砼支护为主；Ⅲ级围岩以锚杆+12cm厚网喷支护为主；Ⅳ级围岩以钢格栅或钢拱架+超前锚杆（或管棚）+锚杆+23cm厚网喷砼支护为主；Ⅴ。

施工按TB10108-2002《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》执行。

8、挂网和喷射混凝土施工

8.1原材料控制

水泥：

选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，标号不低于42.5级。

细骨料：

采用坚硬耐久的中粗砂。

粗骨料：

采用坚硬而耐久的机制碎石。

速凝剂：

质量符合施工图纸的要求并附有生产厂家的质量证明书，使用前与水泥作相容性试验及水泥凝结效果试验，初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。

用水：

饮用水。

用于挂网支护的钢筋网符合施工图纸要求，钢筋屈服强度不低于240Mpa，网格结点采用点焊。

喷射混凝土配合比通过室内试验和现场试验选定，速凝剂的掺量、喷射混凝土的初凝和终凝时间、喷射混凝土的强度均满足施工图纸和现场喷射工艺的要求。

8.2喷射混凝土前的检查及受喷面的处理

喷射混凝土前对喷射面进行检查，并作好以下准备工作：

检查待喷面尺寸是否符合设计要求，清除有害的粘着杂物，清除喷射面的浮石、石碴等杂物；安设工作台架；用高压风水枪冲洗喷面，对遇水易潮解的泥化岩层，采用压风清扫岩面；埋设控制喷射混凝土厚度的标志；检查作业区是否具备良好的通风和充足的照明。

受喷面如果漏水，在漏水部位采用埋设导管、设盲沟、设截水圈等措施排水。

凡设有加强钢筋网时，为了不致反弹，应将钢筋网牢固地固定在喷射基层面上。

8.3钢筋网挂设施工

钢筋网使用前清污除锈，现场预点焊成网片，在围岩表面喷射一层砼后挂设，随受喷面起伏铺设，钢筋网应与锚杆、钢纤钉和钢架联结牢固，喷射时不晃动。

网片加工与铺设应符合下列要求：

钢筋网所采用钢筋型号和网格尺寸必须符合设计要求。

钢筋网铺设前必须进行除锈。

钢筋网片应与锚杆、钢纤钉、格栅钢架牢固焊接，网片搭接长度不得少于1个网格。

网片铺设时应紧贴支护面。

8.4喷射混凝土施工：

采用滚桶搅拌机生产混合料，送料车运输至工作面。

喷射砼全部采用潮喷机施喷。

严格按规定的速凝剂掺量和混凝土配合比操作，其水灰比一般控制在0.38～0.45，喷射距离一般为0.6～1.2m，且垂直于岩面，初喷厚度3～5cm，待钢架、挂网、锚杆作业完毕后复喷至设计厚度，复喷每次5～8cm。

喷射混凝土作业应分段、分片进行，当设计的喷层厚度大于一次喷射厚度时，应分层进行。

喷射作业应自下而上，先喷格栅钢架与边、拱壁间隙部分，后喷两格栅钢架之间部分。

喷射时喷头与受喷面应保持垂直，若受喷面被钢筋网覆盖时，可将喷头稍加倾斜，但不宜小于70°。

有水地段喷射混凝土时应由远而近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点处安设导管，将股水引出，再在导管附近喷射；涌水严重时，可先设置泄水孔，边排水边喷射。

喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、等现象。

为使水泥充分水化，减少和防止收缩裂缝喷射混凝土终凝2h后，喷水养护；洒水次数应以能保证混凝土具有足够的湿润状态为度;养护时间一般工程不得少于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；气温低于+5℃时，不得喷水养护。

施工工艺见“图2”。

图2喷砼施工工艺流程图

9、拱架的施工

在Ⅳ、Ⅴ级围岩支护地段采用钢架，由各类钢筋或型钢加工成段，分段连接而成。

9.1加工

钢架在隧道洞口构件加工区域制作，用C20砼浇注一块8×8m的平地，用全站仪精确放出各单元内外弧大样,依据大样制作模板,依据模板在简易锻压机制作拱架,焊结严格按照规范要求施工。

9.2安装

安装前在洞外拼装并检测合格后才能运至作业面，由测量班按设计里程和高程放控制点，然后按设计要求进行架设，钢架之间按设计要求用钢筋相连。

9.3施工作业要点：

9.3.1拱架连接片数由设计确定，其长度与开挖台阶相吻合，以便施工安装，架设各项偏差符合《招标文件》和有关规范的规定。

9.3.2严格按设计纵向间距和高程安装，杜绝出现安装引起衬砌厚度不够现象，拱脚放在牢固的基础上，拱架背与围岩尽量靠近，当钢架与围岩之间空隙过大时，设垫块使拱架与围岩接触。

9.3.3焊接要严格符合有关焊接要求，保证不出现受力薄弱环节。

9.3.4各台阶钢架对接时，两钢板接头处必须吻合，局部不能吻合处要垫薄钢板并焊牢。

10超前锚杆施工

超前锚杆施工技术原理为：

通过拱墙增设锚杆，用以支托上部临空的围岩，在开挖下部土体既安全又稳妥，有效地控制拱顶坍塌，防止出现突水、突泥等现象。

10.1锚杆的加工制作

锚杆采用φ22的钢筋加工，长2.0～3.5m，环向间距40cm，纵向间距1m，外插角为5°-15°（设计有要求时按设计要求施工）。

10.2施工工艺流程

超前锚杆施工内容主要包括封闭工作面、钻孔、安设锚杆、注砂浆、效果检验等工序。

超前锚杆施工前架立标准型钢架，在上一循环第二次喷混凝土前即进行超前钻孔，钻孔前先进行精确核定孔位，并在钢架上标明锚杆位置。

钻孔后锚固安装锚杆，增强其刚度。

10.3施工注意要点

10.3.1

为了防止钻孔中心振动，钻机用U形螺栓与拱架稍加固定，并防止弯曲；钻孔时，保证钻机架立时其钻杆线与超前锚杆设计轴线吻合并使钻机在钻进时不产生偏移和倾斜，在顶进过程中，严格控制上仰角度，保证外插角5°～15°。

10、3、2锚杆尾端均焊接在钢架上，以加强共同作用。

11超前小导管施工

11.1小导管制作

小导管采用φ４２热轧无缝钢管制作，其长度按设计要求截取。

除管身后端１００ｃｍ外，其余段均设置６～８ｍｍ泄浆孔，泄浆孔孔距为15～20ｃｍ，沿管身梅花形布置。

小导管前端应制成尖头，以方便插入。

11.2小导管布置

小导管布置于隧道初期支护轮廓线外，沿拱部１２０°～１５０°范围内布置，小导管环向间距为2００～４００ｍｍ。

小导管应设置有一定的外插角，以便下一循环的小导管施工。

前后小导管之间应有一定的搭接长度>=1.0米，其注浆的端头应与支撑钢架焊接牢固。

11.3小导管的施工

小导管的施工按以下步骤进行：

第一步：

采用风枪钻孔插打或风枪顶入的方式将小导管送进孔内，土质较硬时采用风枪钻孔插管，松软时采用风枪直接将钢管顶入。

第二步：

采用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙，以防止孔口漏浆。

第三步：

采用高压风清洗注浆管，以避免注浆管堵塞而影响注浆效果。

第四步：

采用方便接头连接压浆管与超前注浆管，开始注浆。

当达到注浆结束标准后，停止注浆。

第五步：

拆除注浆接头，并迅速用水泥药卷封堵注浆管口，以防止未凝固浆液外流。

注浆时由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，采用间隔注浆，最后全部完成注浆。

12系统锚杆施工

12.1锚固剂锚杆施工

锚固剂锚杆的施工过程为：

在岩面上标出锚杆位置→钻孔清除孔内粉尘→孔内注浆→打入锚杆→安设铁垫板。

12.2中空注浆锚杆施工

先采用钻机打眼，然后清孔，压入中空锚杆，安装止浆塞。

然后采用专用的接头装置将中空锚杆与注浆管连接后注浆。

注浆完成后，安装孔口处的铁垫板，拧紧螺栓。

12.3施工要求

锚固剂锚杆属全长粘结式锚杆，必须保证锚固剂塞满。

必须安设铁垫板并喷砼包裹。

锚杆的方向宜与周边垂直，在层状围岩中，锚杆方向宜与岩层面垂直。