隧道三台阶临时横撑法施工作业任务指导书.docx
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隧道三台阶临时横撑法施工作业任务指导书
新建蒙西至华中铁路煤运通道工程
编号：
隧道三台阶临时横撑法
施工作业指导书
单位：
中电建路桥集团有限公司蒙华铁路
MHTJ-18标段项目经理部
编制：
审核：
批准：
年月日发布年月日实施
新建蒙西至华中地区铁路煤运通道土建工程MHTJ-18标
隧道三台阶临时横撑法施工作业指导书
1适用范围
适用于新建蒙西至华中地区铁路煤运通道土建工程MHTJ-18标段隧道三台阶临时横撑法洞身段施工。
2作业准备
2.1内业技术准备
开挖施工前，组织技术人员认真学习、领会实施性施工组织设计，阅读、审核、施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术、安全交底，告知安全风险以及在过程中需采取的应急措施。
对参加施工人员进行上岗前技术、安全培训，考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备
（1）对隧道开挖的中线、高程、方向进行复核，确保测量精度。
（2）对开挖的洞身围岩进行地质超前预报，探测前方围岩的性质，对围岩状况进行分析，及时修正开挖、支护参数。
（3）检查高压风、水、电管路畅通，接头完好，施工机具性能符合施工要求，机械性能良好。
应急材料、物资准备妥当，安全设施功能良好。
3技术要求
（1）超前地质预报：
采用地质超前预测预报系统对前方围岩进行超前探测，分析围岩的各种性能指标，以确定合理的施工方案。
（2）根据监控量测结果,各台阶开挖进尺不超过2榀钢架;初支仰拱紧跟掌子面下台阶施工,快速封闭成环,封闭位置距离掌子面不超过2倍洞泾（不大于22m）。
所有已施工隧道洞口段必须全断面封闭成环，形成锁口圈，长度不小于1倍洞泾。
（3）超前地质预报和监控量测纳入施工工序管理，隧道施工期间须开展掌子面地质素描。
（4）施工测量放样：
开挖前将控制开挖的中线、水平引至开挖部位掌子面，确定开挖轮廓。
（5）钻爆设计：
岩石隧道开挖前，根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。
其内容为：
炮眼的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方式和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等。
钻爆设计图应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济技术指标及必要的说明。
（6）初支仰拱基底承载力不得低于200KPa，不满足要求时需加固处理。
4施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工准备→上台阶开挖→施做上台阶周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，钻设锚杆、挂网、架立钢架，并设锁脚钢管→上台阶底部铺设I18轻型工字钢，喷18cm厚混凝土，施做上台阶临时横撑，封闭掌子面8cm。
→复喷混凝土至设计厚度→中台阶开挖→中台阶周边部分初喷4cm厚混凝土，钻设锚杆、挂网、架立钢架，并设锁脚钢管→中台阶底部喷18cm厚混凝土，施作中台阶临时横撑→复喷混凝土至设计厚度→下台阶开挖，初喷4cm厚混凝土，钻设锚杆、挂网、架立钢架，并设锁脚钢管→灌筑该段仰拱→灌筑该段隧底填充→利用衬砌台车灌注该段二次衬砌。
三台阶临时横撑法施工适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩及断层破碎带等较软弱围岩地段，开挖以机械爆破为主，人工辅助。
4.2工艺流程
三台阶横撑法施工工艺流程图
5施工要求
5.1施工准备
（1）隧道开挖前，利用超前预报、超前钻孔、监控量测等探测结果，分析研究围岩的性质，探明前方围岩的完整性、涌水、不良地质等情况，对洞身实际的围岩性质与设计图进行核对，确定开挖、支护参数。
（2）确认人员、设备、材料、机具、作业环境满足施工要求。
装药用的炮泥、水袋等材料准备到位。
机具设备、风水电管线路完好，满足施工需求。
5.2施工工艺
5.2.1台阶布置
上台阶高4m，长3～5m；中台阶高3.8m，长10～17m；下台阶（含仰拱）高3.6m。
施工时移动栈桥前引桥搭在中台阶上，长度不少于3m，确保运输通畅，实现平行作业。
5.2.2施工工序说明
隧道三台阶临时横撑法采用风钻钻孔，光面爆破，非电毫秒雷管起爆，分次爆破开挖成型。
三台阶临时横撑法施工工序示意图
（1）利用上一循环架立的格栅钢架施作超前支护；弱爆破开挖①部；施作①部台阶周边的初期支护，即初喷混凝土，架立格栅钢架、挂网，复喷，钻设锚杆，并设锁脚钢管；必要时施作①部临时横撑，并喷8cm厚混凝土封闭掌子面；复喷混凝土至设计厚度。
（2）在滞后于①部开挖至适当距离后，弱爆破开挖②部；台阶周边初喷混凝土，钻设锚杆、挂网、架立格栅钢架，并设锁脚钢管；施作②部临时横撑，复喷混凝土至设计厚度。
（3）在滞后于②部开挖至适当距离后，弱爆破开挖③部；初喷混凝土，钻设锚杆、挂网、架立格栅钢架，并设锁脚钢管。
（4）灌筑该段内Ⅳ部仰拱。
（5）灌筑该段内V部仰拱填充。
（6）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌台车一次性浇筑Ⅵ部衬砌。
5.2.3施工工序要求
（1）隧道开挖施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
（2）如有超前支护等辅助措施，应首先利用上一循环架立的格栅钢架施作完毕后再开挖，超前支护应与格栅钢架焊接连接，形成棚架效应。
（3）临时横撑一般采用I18工字钢，间隔1榀设置1榀，必要时可适当加密，紧急情况下可用方木代替。
（4）临时横撑布置应尽量垂直于岩面，并顶紧两侧格栅钢架。
横撑长度较大，为增加横撑稳定性，必要时可在横撑中部设置固定砂浆锚杆，锚杆打入地面以下不小于1m，锚杆上部与横撑连接。
（5）若揭示的围岩自稳能力较差时，可在上台阶增设临时竖向支撑，以加强围岩稳定性，防止拱架下沉。
（6）临时横撑在施工作业期间可根据实际情况调整，当监控量测显示变形量小且收敛，表明围岩和支护稳定，可逐步取消横撑；若观测到围岩不稳，监测断面不收敛，或达到警戒线时应增设横撑。
前期监控量测数据和横撑设置情况可作为后续同类围岩的横撑设置依据。
钢架脚部软弱或地下水发育地段不宜取消横撑，取消横撑地段应加强监控量测。
（7）格栅钢架锁脚钢管应及时施作，且必须及时注浆，确保格栅钢架稳定防止拱架下沉。
（8）应根据围岩条件、施工机具和施工人员安排等情况，合理确定台阶长度和高度，各部台阶长度不宜过长。
一般情况下各部台阶一次开挖宜在1～1.5m之间，并不大于2榀格栅钢架间距。
开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，仰拱初支须紧跟下台阶，距掌子面极限距离按2倍洞径（22m）控制，洞口锁口圈按1倍洞径（11m）控制。
（9）当围岩整体性较差时，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，下部开挖应在上部喷射混凝土达到设计强度的70%以上时再进行。
5.2.4出碴工序
隧道出碴采用挖掘机配合装载机扒碴、装碴，由25t自卸汽车运至碴场弃碴。
5.3临时横撑安装
（1）待初期支护完成后，进行临时仰拱施工，临时仰拱钢拱架安装前，先试拼，平整场地，确定洞身格栅钢架连接与临时格栅钢架连接板高度。
（2）临时横撑一般采用I18工字钢，间隔1榀设置1榀，必要时可适当加密，紧急情况下可用方木代替。
（3）临时支撑与洞身格栅钢架以螺栓连接，洞身格栅钢架架设后再相应位置焊接连接钢板并预留螺栓，以便临时格栅钢架连接，连接螺栓需要扳手进行拧紧，连接板（角钢）应密贴。
（4）为考虑临时横撑二次利用，在每一根钢板连接螺栓处，在喷射混凝土前用土工布将螺栓处进行包裹，保证其丝扣完整，以便拆除。
（临时横撑钢架如果在拆除中发生扭曲变形，就不得再次使用）。
5.4临时横撑拆除
（1）临时横撑拆除应根据台阶法施工步骤上中下台阶进尺，逐一进行临时横撑拆除。
（2）临时横撑拆除前先采用洋镐和铁锹将洞身格栅钢架和临时横撑连接处覆盖的虚渣清除。
用洋镐清除格栅钢架连接螺栓处覆盖的虚渣。
（3）拆除原先包好的土工布，再拆除螺栓。
（4）利用钢丝绳机械配合，逐一拆除钢架，拆除钢架时先拆除两侧钢架，然后再拆除中间钢架，以此循环推进。
（5）格栅钢架脚部软弱或地下水发育地段不宜拆除横撑，拆除横撑地段应加强监控量测。
5.5爆破设计
根据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等编制光面爆破设计方案。
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10～20cm，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。
掏槽形式采用三中空直孔和楔形孔掏槽。
炸药选用2号乳化炸药，药卷直径为Ф25和Ф32药卷，周边孔采用不偶合间隔装药，采用光面控制爆破。
引爆方式采用非电毫秒雷管。
6劳动组织
采用工班组织模式。
根据隧道开挖的施工方案、机械、人员组合要求，隧道开挖施工班组分为开挖工班、喷混凝土工班、出碴工班和支护工班。
每个开挖面人员配备表
现场负责人
1人
技术负责人
1人
专职安全员
2人
专职质检员
2人
开挖工班
26人
喷混凝土工班
4人
支护工班
20人
出碴工班
6人
技术、质检、测量及试验人员
4人
机械工、普工
6人
指挥出碴、弃碴人员
4人
7材料要求
（1）钢结构半成品
钢筋网、锁脚锚管、纵向连接筋、格栅钢架等出厂验收合格。
（2）混凝土
混凝土拌合物性能满足施工需要。
8设备机具配置
隧道开挖施工机械设备配置分为四大部分，即隧道开挖、喷混凝土、支护、出碴等工序使用机具及其配属机具。
每个作业面主要施工机械设备配置表
序号
名称
型号
数量
一、开挖
1
风动凿岩机
YT-28
20台
2
开挖台车（架）
自制
1部
3
材料运输车
2辆
4
空压机
20m3
二、出碴
5
挖掘机
1.2m³
1台
6
装载机
3m³
2台
7
出碴车
15m³25t
6台
8
洒水车
1台
三、支护
9
湿喷机械手
15m³/h
1台
10
混凝土运输车
601C
2辆
11
注浆机
双缸双液
1台
12
电焊机
400型-500型
4台
13
风镐
6～8台
9质量控制及检验
9.1基本要求
（1）不良地质段开挖前应做好预加固、预支护。
（2）当前方地质出现变化迹象或接近围岩分界线时，必须用地质雷达、超前小导坑、超前探孔等方法先探明隧道的工程地质和水文地质情况，才能进行开挖。
（3）应严格控制欠挖。
当围岩完整、石质坚硬时，允许岩石个别凸出部分（每1m2不大于0.1m2）凸入衬砌断面，整体式衬砌应小于10cm，其他衬砌不应大于5cm，拱脚、墙脚以上1m范围内断面严禁欠挖。
（4）开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量，并利用量测反馈信息进行及时调整。
（5）隧道爆破开挖时应严格控制爆破震动。
（6）洞身开挖在清除浮石后应及时进行初喷支护。
9.2检验项目
（1）隧道中线的贯通要求的允许偏差要满足规范要求。
（2）隧道结构与净空，必须满足设计建筑限界的要求。
（3）超挖：
应按开挖轮廓线作业，尽量减少超挖，洞身开挖的允许偏差见下表。
洞身开挖断面允许超挖值（cm）
围岩级别
开挖部位
Ⅲ、Ⅳ
Ⅴ
拱部
平均线性超挖15
平均线性超挖10
最大超挖值25
最大超挖值15
边墙
平均10
平均10
仰拱、隧底
平均线形超挖10
最大超挖25
隧道超欠挖的测定方法
测定方法及采用的仪器
方法简述
利用激光束测定
用激光指向仪或激光经纬仪射在开挖工作面上的光束测定特定部位的超欠挖的线性值。
用全站仪测定
在要测的点位粘贴反光片，用全站仪测定各点的三维坐标，通过计算绘制开挖断面，与设计断面进行比较。
用激光隧道限界
测量仪测定
由免棱镜测距全站仪和手提电脑组成，对开挖工作面（或任一断面）测量，直接打印出设计断面与实际断面，并标出设定点的超欠挖值。
用二次衬砌轮廓刚架
作基准测定
当防水板铺设专用台车移动时，用直尺量取需测定点至轮廓刚架的最小距离，并考虑喷混凝土的厚度，以确定超欠挖值。
（4）炮眼痕迹保存率
隧道周边炮眼痕迹保存率是衡量开挖面平整度的一个指标，炮眼痕迹保存率应满足下表的规定：
各种围岩周边炮眼痕迹保存率
围岩性质
硬岩
中硬岩
炮眼痕迹保存率
≥80％
≥60％
注：
炮眼痕迹保存率＝（残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数）×100％
10安全及环保要求
10.1安全要求
（1）严禁非工作人员进入隧道,进洞人员必须正确佩戴防护用品。
（2）施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。
严禁带明火和火种进入隧道，隧道内禁止吸烟。
（3）施工人员到达工作地点后，应首先检查工作面，检查机具设备是否处于安全状态，详细检查支护是否牢固，拱部是否稳定，如有松动或裂纹，应及时加固处理。
同时在施工过程中要经常检查支护的稳定状况，特别是爆破后的工作面和附近要加强检查，发现异常应随时处理，如发现可能有险情时，应立即撤离工作人员并报告上级处理。
（4）使用带支架的风钻钻孔时，应将支架安置稳妥。
当站在碴堆上钻孔时，应注意石碴是否稳定，以防操作中石碴滑塌伤人。
（5）爆破物品进入现场雷管、炸药必须距离15m以上放置，使用木质炮棍装药。
监炮人员要做好爆破物品使用记录，防止爆破物品丢失，用剩炸药、雷管必须及时退库。
瞎炮、哑炮须原装药人员进行处理。
10.2环保要求
（1）隧道内必须连续通风，有粉尘或不良气体时应加强通风。
（2）在掌子面装碴时，应先洒水，以减少粉尘，施工场地要时常洒水湿润，粉尘大时要采取降尘措施。
（3）弃碴应运至指定位置，隧道内污水应集中净化处理后方可排放。
（4）施工机械在夜间施工禁止鸣号，防止打扰附近居民。
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