天目山隧道开挖及支护施工专项方案.docx
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天目山隧道开挖及支护施工专项方案
杭黄铁路工程
TA1-2施工方案报审表
施工合同段：
新建杭黄铁路先期段HHXQZQ-1编号：
致：
北京铁研建设监理有限责任公司杭黄铁路监理I标项目部：
我单位根据施工合同的有关规定已编制完成天目山隧道进口开挖及初支施
工专项方案，并经我单位技术负责人审查批准，请予以审核、批准。
附：
天目山隧道进口开挖及初支施工专项方案。
承包单位（章）：
技术负责人：
日期：
专业监理工程师意见：
专业监理工程师：
日期：
总监理工程师意见:
项目监理机构（章）：
总监理工程师：
日期：
新建杭黄铁路先期段HHXQZQ标
天目山隧道进口开挖及初支
施工专项方案
中国中铁
编制:
复核:
审核:
批准:
中铁隧道集团有限公司
杭黄铁路站前I标项目经理部
二◦一四年八月二十日
第一章编制依据4
第二章编制范围、编制原则4
第三章工程概况5
3.1隧道工程概况5
3.2工程地质5
3.2.1地形地貌5
3.2.2地层岩性：
5
3.3水文地质5
3.3.1地表水5
3.3.2地下水5
第四章施工安排和分项工程施工进度计划.6
4.1施工安排6
4.2主要阶段工期安排6
第五章施工工艺和方法7
5.1开挖方案7
5.1.1全断面法7
5.1.2台阶法（二台阶法）8
5.1.2三台阶法9
5.1.3三台阶临时仰拱开挖法10
第六章钻爆设计11
6.1钻爆设计原则11
6.2爆破器材12
6.3钻爆设计12
6.4盲炮的预防与处理15
6.5爆破警戒及施工通风16
6.6爆破安全技术16
第七章洞身支护作业方案18
7.1超前小导管（锚杆）支护施工18
7.2砂浆锚杆施工20
7.3中空注浆锚杆施工20
7.4钢筋网铺设21
7.5型钢拱架施工22
7.6喷射混凝土23
第八章监控量测25
8.1监控量测的项目和内容25
8.1.1洞内外观察25
8.1.2隧道周边收敛监测25
8.1.3隧道拱顶下沉监测27
8.1.4洞口段及冲沟浅埋段地面沉降监测27
8.2监控量测断面布置28
8.2.1净空变化量量测断面布置28
8.2.2地表沉降量测断面布置28
8.2.3基点的布置29
8.3监控量测频次29
8.4控制基准值30
8.5施工测量31
8.5.1控制测量31
8.5.2现场放样测量31
8.5.3竣工测量31
第九章地质超前预探预报32
9.1地质预报32
9.2断层破碎带预报方案32
9.3岩溶及岩溶突水预报方案33
第十章重点（关键）和难点工程施工方案、方法及措施.36
10.1隧道软弱围岩段施工措施36
10.1.1施工原则36
10.1.2施工方法36
10.2隧道突水突泥预测、预报及防治措施38
第十一章工程质量目标及保证措施40
11.1质量方针和质量目标40
11.1.1质量方针40
11.1.2质量目标40
11.2工程质量保证措施40
11.2.1质量控制机构40
11.2.2质量检测及控制程序40
11.2.3质量保证措施40
第十二章安全保证措施44
12.1安全目标44
12.2安全保证体系44
12.3保证安全生产管理措施44
12.3.1开挖施工安全保证措施47
12.3.2爆破物品运输及爆破施工安全保证措施48
12.3.3临时用电及照明安全保证措施48
12.4突发事件处理措施49
第十三章环境保护措施51
13.1施工环保、水土保持目标51
13.2施工环保、水土保持管理体系51
13.2.1施工环保、水土保持管理组织机构51
13.2.2施工环保、水土保持管理检查制度51
13.2.3施工环境、水土保持规划制度51
13.2.4环境保护、水土保持“三同时”制度51
13.2.5环境保护、水土保持目标责任制52
13.3施工环保、水土保持措施53
13.3.1环境保护措施53
13.3.2噪声、光污染控制53
13.3.3水环境保护53
13.3.4大气环境保护54
13.3.5固体废弃物处理54
13.3.6水土保持措施54
天目山隧道进口开挖及初支施工专项方案
第一章编制依据
1.《中华人民共和国建筑法》、《中华人民共和国安全生产法》等国家相关法律法规。
2.《杭黄铁路I标天目山隧道设计图纸》。
3.《天目山隧道施工组织设计》
4.招标文件相关要求。
5.杭黄铁路有限责任公司相关规定。
6.《杭黄铁路建设标准化管理》。
7.《铁路工程施工安全技术规程TB10304-2009》。
8.《高速铁路隧道工程施工质量验收标准TB10753-2010》
9.《铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010》。
10.《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）；
11.现场实际条件和相关环保要求。
第二章编制范围、编制原则
1.遵循合同条款，响应合同文件要求，确保实现业主要求的工期、质量、安全、环境保护、文明施工和造价等各方面的工程目标。
2.指导思想是：
施工技术先进、施工方案可行、重合同守信誉、施工组织科学、按期优质安全，建成后不留后患。
3.严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和技术标准。
4.贯彻执行国家和当地政府的方针政策、遵守法律法规、尊重当地的民风民俗。
5.重视生态环境，在施工期间及竣工通车后保证不发生水土流失，保证不破坏当地环境。
6.坚持项目法管理的原则。
通过与业主、监理工程师和设计部门的充分合作，综合运用人员、机械、物资、技术、资金和信息，实现质量和造价的最佳组合。
第三章工程概况
3.1隧道工程概况
本工程为杭黄铁路第I合同段，其中三分部位于浙江省淳安县屏门乡徐家村，工程
范围包括天目山隧道和徐家斜井，起讫里程为：
DK201+82®DK205+595正线长度为
3772m隧道设计为单洞双线隧道。
具体围岩类型统计见表3-1o
表3-1天目山隧道进口各级围岩统计表
序号
隧道名称
起讫里程
长度
（m）
围岩分级长度（m）
备注
n
出
IV
V
1
天目山隧道
DK201+82：
〜DK205+595
3772
1160
1685
630
297
3.2工程地质
3.2.1地形地貌
地形地貌：
隧道处于天目山山脉西南，地处剥蚀中低山区，山势陡峻，地势北高、南低、沟谷纵横、植被较发育、灌木杂草丛生，基岩多裸露。
隧道经过区域最高山峰的标高1135m最大埋深约740米，自然山坡坡度一般10°〜70°不等。
3.2.2地层岩性：
隧址区出露的地层岩性主要为寒武系下统荷塘组、震旦系上统皮园村组、震旦系上统蓝田组、震旦系上统雷公坞组。
洞身围岩主要以凝灰质含砾粉砂岩为主，局部为硅质岩、硅质泥岩、炭质泥岩和灰岩等。
3.3水文地质
3.3.1地表水
隧址区水系发育，新安江、富春江的支流遍布全测区，形成树枝状，网路状密集水系，小河、小溪均长年流水不断，季节性明显。
由于植被发育，山地基岩被松散土体覆盖，主要为薄层残坡积物覆盖，地表水相对较少。
地表水的径流方向为新安江、富春江。
3.3.2地下水
天目山隧道地下水类型主要为基岩裂隙水、构造裂隙水，不同的地貌单元其水文地
质特各不相同。
其主要特征如下：
⑴基岩裂隙水：
基岩裂隙水分布不均，富水性差异很大，主要有以下类型：
由于隧道褶皱、区域断层发育，洞身岩体受其影响，节理、裂隙发育，为地下水的
储存创造了良好条件，造成基岩裂隙水局部较发育。
⑵构造裂隙水
天目山隧道基岩裂隙水发育程度与所处构造部位有关，由于本隧道褶皱发育，各向斜成为良好的储水构造，基岩裂隙水较发育，背斜的核部由于岩石挤压破碎，为地下水储藏与经流创造了良好的条件，在褶皱的翼部地下水相对贫乏，分布于隧道范围的部分断层，导水性较好，成为褶皱各部位地下水与地表水联系的通道。
第四章施工安排和分项工程施工进度计划
4.1施工安排
天目山隧道进口位于峡谷、山涧地段，交通仅有地方乡村道路可到达，交通极为不便，需要拓宽施工便道，材料、设备进场极为困难，施工高压线路需从较远的地方接入。
隧道地质条件较差，隧道口围岩以全〜强风化硅质岩为主，宕渣可以利用率较低，前期工程材料紧缺。
进场后立即展开施工便道新修和扩建工作，快速完成开工前各项准备工作，将洞口浅埋段等不良地质地段施工为重点。
合理配置资源及安排施工顺序，各项资源快速充足组织进场，确保按时完成节点工期，满足正洞施工的节点工期目标。
4.2主要阶段工期安排
表4-2施工工期计划进度计划表
序号
工程项目
起止日期
工期（月）
备注
1
施工准备
2014.7.1〜2014.8.1
1
2
路基工程
2014.8.2〜2015.1.1
5
3
涵洞及通道工程
2014.8.20〜2014.10.10
1.7
4
隧道工程
2014.8.2〜2017.1.25
29.7
4.1
天目山隧道进口（1177m）
2014.8.2〜2015.11.5
15.1
（1）
洞口工程
2014.8.2〜2014.8.31
1
明洞及大管棚
（2）
开挖与支护
2014.9.1〜2015.10.5
13.1
（3）
二次衬砌及其它
2014.10.1〜2015.11.5
13.1
4.2
徐家斜井（437.87m）
2014.8.2〜2015.2.6
6.1
（1）
洞口工程
2014.8.2〜2014.10.20
2.6
序号
工程项目
起止日期
工期（月）
备注
（2）
开挖与支护
2014.10.21〜
2015.1.6
2.5
（3）
二次衬砌及其它
2014.11.21〜
2015.2.6
2.5
4.3
徐家斜井承担天目山隧
道进口正洞（2595m）
2015.1.7
〜2016.10.4
20.9
（1）
开挖与支护
2015.1.7
〜2016.9.4
19.9
（2）
二次衬砌及其它
2015.2.7
〜2016.10.4
19.9
5.0
沉降观测及CFPD测量
2016.10.5
〜2017.4.5
6
6.0
无砟道床
2017.4.6
〜2017.5.24
1.6
第五章施工工艺和方法
洞身采用钻爆法施工。
正洞开挖V级围岩浅埋、偏压段采用CRD工法，V级围岩深埋段采用三台阶临时仰拱法，W级围岩采用三台阶法，川级围岩采用台阶法，U围岩地段采用全断面法；辅助坑道W、V级围岩采用台阶法施工，U、川级围岩采用全断面法施工。
开挖采用光面爆破，严格控制超前挖；初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺；仰拱及填充分次浇筑并先于拱墙衬砌，二次衬砌距掌子面距离w级围岩不得超过90mv级
围岩不得超过70m全隧施工必须采用综合手段进行超前地质预报。
5.1开挖方案
5.1.1全断面法
正洞U围岩段及辅助坑道U、川围岩段采用全断面开挖。
利用自制多功能作业台架人工手持风钻钻孔，采用光面爆破，出渣作业用装载机配合自卸汽车装运。
全断面法施工工序见图7-1。
n
1、全断面开挖;□、初期支护；3、隧道底部开挖（捡底）;W、底板（仰拱）浇筑；V、拱墙二次衬砌
图5-1全断面法施工工序示意图
全断面法施工注意事项：
（1）钻眼时，周边眼及掏槽眼应定人定岗（见图5-2））,并严格控制周边眼外插角；按钻爆设计要求控制炮眼间距、深度和角度，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应重钻，经检查合格后方可装药；应确定合理的循环进尺，确保两个循环的接茬位置平滑、圆顺。
（2）严格控制一次同时起爆的炸药量，每循环爆破后及时找顶，认真查看爆破效果，按要求进行地质素描，并根据超欠挖、炮眼痕迹保留率及围岩地质条件不断优化钻爆参数，改善爆破效果，减少超欠挖。
（3）全断面法开挖空间大、工序少，空压机、挖掘机、装装机、出渣运输车及通风、排水设备应配套实行机械化作业，各道工序尽可能平行交叉作业，缩短循环时间。
5.1.2台阶法（二台阶法）
正洞川级围岩、W级硬质岩及辅助坑道W、V级围岩采用台阶法开挖。
台阶长度3〜
5m采用光面爆破，减少对围岩的震动以控制成形。
上台阶采用人工手持风钻钻孔，挖掘机或扒装机扒渣到下断面，出渣在下断面作业；无轨运输时用装载机配合自卸汽车装
运，有轨运输用扒装机装渣，电瓶车牵引梭矿运渣；下台阶对初期支护无钢拱架地段可与上台阶平行跟进，对初期支护有钢拱架地段，应左右交错进行。
台阶法施工工序见图5-3。
图5-3台阶法施工工序示意图
（1）弱爆破开挖①；
（2）施作①初期、超前支护；（3）弱爆破开挖②；（4）②部周边架初期支护；（5）在滞后②部一段距离后开挖③部；（6）浇筑仰拱及边墙砼；
（7）施作仰拱填充。
台阶法主要施工注意事项：
上部断面使用钢架时，应采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆（管）等措施，防止拱部下沉变形；上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。
围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖。
当围岩不稳定时进尺控制在1〜1.5m，落底后应立即施作初期支护。
5.1.2三台阶法
正洞W级围岩软岩破碎段，采用三台阶法，分上、中、下三个台阶，根据施工图纸及安全距离限制等要求，W复合式衬砌类型采用三台阶法（上中下台阶）进行施工，台阶长度宜为3〜8m左右侧台阶错开两榀拱架间距。
施工时务必保证安全步距距离不得超标，W级围岩仰拱初支封闭距掌子面距离不得大于35m二衬距掌子面距离不得大于
90m上台阶每循环进尺为2榀拱架距离（拱架间距为2.0m），中、下台阶每循环进尺
根据围岩条件为1〜2榀拱架距离。
三台阶施工工序示意图见图5-4
变形，土体不稳定时，应缩短循环进尺，以确保钢架稳定。
钢架安装连接脚板之间，必
采用风钻钻孔，弱爆破，人工翻砟，装载机或挖掘机装碴，自卸汽车运输。
上部开
挖超前中部5m每次开挖长度不超过1榀拱架，初支完成后立即施作临时仰拱封闭成环；中部超前下部5m左右侧错开开挖3〜5m每次开挖长度不超过两榀拱架，边墙初支完成后立即施作临时仰拱封闭成环；下部超前仰拱5m左右侧错开开挖3〜5m每次开挖长度不超过两榀拱架；仰拱紧跟下部开挖，每次开挖长度不超过6m开挖完成后
立即进行支护及时封闭成环；仰拱封闭成环后拆除临时仰拱施作仰拱及填充砼。
三台阶临时仰拱法开挖顺序：
超前支护f上部开挖f上台阶初期支护及临时仰拱施工f中部左（右）开挖f中部
边墙左（右）初期支护f临时仰拱施工f下部左（右）开挖f边墙左（右）初期支护f仰拱开挖及支护f临时仰拱拆除f仰拱浇注f拱墙二衬。
三台阶临时仰拱开挖法施工工序图见图5-5。
K-拱墙二次衬砌
图5-25三台阶临时仰拱开挖法施工工艺图
第六章钻爆设计
6.1钻爆设计原则
进场后根据地质条件，具体开挖断面、开挖进尺，爆破器材等编制各级围岩光面爆破设计方案。
严格控制周边眼装药量，间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。
根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布
置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽眼加深20cm
选用低密度低爆速、低猛度的炸药，本隧道采用乳化炸药，非电毫秒雷管起爆。
采用微差爆破，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。
6.2爆破器材
表6-1爆破器材选用表
爆破器材名称
规格
用途
雷管
电雷管
起爆
1〜15段非电毫秒雷管
传爆
炸药
2#岩石乳化炸药
掘进
传爆线
6600m/s导爆索
起爆
6.3钻爆设计
6.3.1掏槽形式的选定
根据相关工程施工经验，对于天目山隧道采用楔形掏槽。
装药方式采用连续装药，炸药采用①32mm的乳化炸药，线性装药系数一般取0.65〜0.85，硬岩取大值，软岩取小值。
掏槽眼深度为：
掘进进眼深/
L掏=（0.15~0.20）m
Cos
式中：
掏槽眼角度。
6.3.2掏槽眼单孔装药量：
q掏=L掏Xn掏Xy
式中：
丫一为炸药的线性密度（kg/m）,
2号岩石乳化炸药的线性密度：
①32mm为1.00kg/m。
6.3.3起爆方式
采用反向起爆，即将起爆雷管装入孔底部，这样有利于克服岩石的夹制作用，能提高炮眼利用率，减小岩石破碎块度。
6.3.4周边眼布置
（1）周边眼间距
周边眼间距E,可根据围岩级别、光面爆破、炮眼直径、药卷种类或装药结构、断面形式等结合工程类比加以确定。
并应在现场爆破中实践，并加以修正改善，周边眼间
距E值参考值如下：
表6-2光面爆破参数
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）
硬岩
55〜
-70
70〜85
0.8〜
-1.0
0.30〜
0.35
中硬岩
45〜
-60
60〜75
0.8〜
-1.0
0.20〜
0.30
软岩
30〜
-50
40〜60
0.5〜
-0.8
0.07〜0.15
可以采用公式E=54.2976XkpXdi进行复核验证
式中：
kp—岩石抗破坏屈服系数；
di—炸药直径（cm。
F值
4-6
8
10
12
kp
0.56
0.53
0.51
0.48
因此，通过计算，对于天目山隧道U级围岩周边眼间距E取60cm川级围岩周边
眼间距E取50cm,W级围岩周边眼间距E取45cm,V级围岩周边眼间距E取40cm>
（2）最小抵抗线
理论和实践证明，光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取0.8为好，即E/W=0.8。
经计算，天目山隧道U级围岩最小抵抗线W=75cm实际施工取75cm川级围岩最小抵抗线W=62.5cm实际施工取65cmw级围岩最小抵抗线W=56.25cm实际施工取60cmV级围岩最小抵抗线W=50cm实际施工取50cm
（3）装药方式及装药集中度
周边眼采用间隔装药方式，线装药集中度相关参数可参考光面爆破参数表，根据工程施工经验天目山隧道U级围岩周边眼装药集中度采用0.3kg/m;川级围岩周边眼装药集中度采用0.2kg/m；W、V级围岩周边眼装药集中度采用0.1kg/m。
6.3.5辅助眼
辅助眼的布置也同样采用工程类比法和已有参考值进行，原则在掏槽眼与周边眼之间均匀布置，按照一圈一圈或一排一排地布置，天目山隧道辅助眼间距在80〜120cm
左右。
6.3.6钻爆参数
根据天目山隧道设计图，V级围岩采用四部CD法或三台阶法开挖、W级围岩采用三台阶法开挖、川级围岩采用台阶法开挖，U级围岩采用全断面法开挖，炸药采用©32乳化炸药，重量为200g/节，标准长度均为200mm节。
根据我单位多年的施工实践经验，选择合理的装药系数来推算单孔的药量。
（1）w、v级围岩三台阶法开挖
详见图6-1《新建杭州至黄山铁路天目山隧道正洞W、V级围岩三台阶法爆破设
计》。
⑵川级围岩台阶法开挖
详见图6-2《新建杭州至黄山铁路天目山隧道正洞川级围岩台阶法爆破设计》。
（3）U级围岩全断面法开挖
详见图6-3《新建杭州至黄山铁路天目山隧道正洞U级围岩全断面法爆破设计》。
6.3.7钻眼
为了保证达到良好的爆破效果，钻孔前要在断面上布置钻孔位置，测量组利全用全站仪画出周边轮廓线位置，然后技术人员按测量组画出的轮廓线布置炮眼。
钻孔的误差应附合下列标准：
周边眼的孔底不能超出开挖轮廓线外15cm,掏槽孔的误差是每米不超过5cm左右。
造成误差的原因是孔位偏位，钻孔方向偏差，岩石的不均匀性及钻杆刚度不足。
施工过程中，应防止炮眼交叉打穿，炮眼数不小于设计的90%，注意掌握周边眼的
外插角，太大超挖大，太小造成欠挖或造成下一循环“作业净空”不够。
平行打眼时，应注意掌子面明显不平整时，应调整炮眼的孔深，使炮眼眼底在同一个断面上。
当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于岩面。
6.3.8装药与堵塞
在将炸药装入炮眼前，应将炮眼内的残碴、积水排除干净，并仔细检查炮眼的位置、深度、角度是否满足设计要求，装药时应严格按照设计的炸药量进行装填。
隧道爆破所使用的炮眼堵塞材料一般为砂子的粘土的混合物，其比例大致为砂子
50%-40%粘土50%-60%堵塞长度视炮眼直径而定，一般不能小于20cm,堵塞可采用分层人工捣实法进行。
6.3.9起爆起爆网络必须保证每个药卷按设计的起爆顺序和起爆时间起爆。
采用导爆管法起爆时，联结方法必须正确，族联每束不超过15根导爆管，为了“准爆”可以采用双雷管起爆，所有联结雷管都必须使用瞬发雷管，联结必须牢靠。
6.3.10爆破效果检查及爆破设计优化
爆破效果检查项目主要有：
断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石砟块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保率，硬岩》80%，中硬岩》60%，并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不大于10cm。
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，改善技术经济指标。
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。
根据爆破后石砟的块度大小修正装药参数。
根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。
6.4盲炮的预防与处理
6.4.1盲炮的预防
（1）民爆物品要妥善保管，严格检验，禁止使用技术性能不符合要求的民爆物品。
（2）不同燃速的导爆索应分批使用，不应在同一循环中使用。
（3）防止导爆管破裂或拉断，防止油、水、泥砂进入导爆管口段。
（4）防止民爆物品在有水的工作面被水浸泡，避免民爆物品受潮．
（5）提高爆破设计质量。
设计内容包括炮孔布置、起爆方式、延期时间、网路敷设、网路检测。
开头和线路接头是否处于良好状态。
要防止炸药卷连续装药时，药卷之间有堵塞物如泥砂、岩屑等；药卷之间要“紧接”，其间隔超过殉爆距离时，会产生盲炮．
6.4.2盲炮的处理
（1）经检查确认炮眼的起爆线路完好时，可重新起爆。
⑵打平行眼装药起爆。
平行眼距瞎炮孔口不得小于0.3m。
为确保平行眼的方向允
许从盲炮口取出长度不超过20cm的填塞物。
深孔与超深孔，不宜采用此法处理盲炮。
（3）用木制、竹制或其它不发生火星的材料制成的工具，轻轻将炮眼内大部分填塞物掏出，用聚能药包诱爆。
（
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