隧洞的开挖支护施工方案.docx

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隧洞的开挖支护施工方案

隧洞的开挖支护施工方案

1.1隧洞开挖的测量

为保证工程各结构物平面位置的放样及高程准确，根据工程特点，拟采取如下测量方案：

1）测量设备设置：

项目部设置测量组，配备水准仪2台（瑞士徕卡NA728），全站仪1台（日本尼康DTM－352C）。

2）设置坐标控制网及水准点：

为保证施工测量的连续性和一致性，在施工现场设置足够数量的互相通视的坐标控制点及高程水准点。

根据设计图坐标控制点，用全站仪敷设三级坐标控制点并与已交底坐标控制点联网做闭合测量，闭合测量完成后，由监理部门和设计部门联合复测控制点，然后我项目部测量组再正式使用这些控制点。

这些桩点设置在施工现场内浇灌砼保护，用钢筋桩面刻十字丝保存。

每60～70米设一水准点并作闭合导线测量，闭合差在允许范围内平差分配得各水准点高程。

设置的坐标控制网及各水准点每隔一月左右做一次复核测量，防止各点的沉降或碰动。

3）隧洞测量工作：

根据我公司以往累似的施工经验，隧洞洞口开挖完成后，从控制网中引入隧洞开挖的控制点（定于隧洞口一侧），控制点采用混凝土包带十字卡口头镀锌的螺杆，在隧洞口另一侧以同样的方法设置另一控制点，然后分别以这两点后视隧洞口以上控制网中的控制点布设两条导线，一条导线的导线点定于隧洞的中心线，作为隧洞的主控制导线，另一条作为隧洞辅控制导线，隧洞底部的的临时中线点是在岩石上打一钎眼，在孔眼中打入木桩，在木桩顶的顶上钉小钉作标志点位，圆形隧洞断面用中心点量测法进行控制，渐变段及施工避车道段采用支距法控制。

1.2Ⅳ、Ⅴ类围岩隧洞段开挖支护工艺

隧洞L4+610～L4+660段50米为Ⅴ类围岩，L4+590～L4+610段20米为Ⅳ类围岩，Ⅳ、Ⅴ类围岩地段优先采用全断面开挖，如全断面开挖有困难则采用台阶分部开挖法施工。

对Ⅳ、Ⅴ类围岩拟采用半断面分台阶法进行施工，方法如下：

由超前小导管注浆先进行顶部支护，再半断面台阶法分部开挖上部，上部锚喷支护完成及上部钢拱架安装并喷锚支护后地进行下部开挖，下部断面开挖完成后立即用钢拱架进行支护并进行锚喷支护边墙。

半断面台阶法施工程序如下图：

钻孔设备；手风钻，并在工作面设置作业平台。

作业平台由钢管、木枋组成。

用于上半洞断面的作业。

施工中采用“弱爆破，短进尺”的施工办法。

开挖与支护交错进行。

每开挖进尺3米后，相应段的支护工作必须完成后再进行下段的开挖施工，支护工作中顶拱、边墙按设计要求进行。

然后进行第二循环的开挖工作。

隧洞台阶长度3m，Ⅴ类围岩隧洞拱部超前小导管采用φ*无缝钢管（L4+650～L4+660渐变段，L＝3.5m；L4+610～L4+650D型衬砌断面段，L＝4.5m）环向间距400mm，纵向间距为1排/每两榀拱架（L4+650～L4+660渐变段，拱架间距0.5m；L4+610～L4+650D型衬砌断面段，拱架间距1.0m），管壁每隔150mm交错钻眼，眼孔直径为φ8；注浆材料采用2:

1、1:

1及:

1超细水泥浆，注浆压力初定，实际压力根据现场灌浆实验确定，注浆后8小时方可开挖。

Ⅴ类围岩D型衬砌断面，拱部、边墙设L=2.0m长ZM-2型ф18砂浆锚杆，锚杆间距为1.0m*1.0m。

拱部、边墙先素喷10cm厚C25混凝土，钢筋网间20cm*20cm、ф6A3网格。

底部仰拱素喷10cm厚C25混凝土。

Ⅳ类围岩C型衬砌断面（L4+610～L4+650段40米隧洞），拱部、边墙设L=2.0m长ZM-2型ф18砂浆锚杆，锚杆间距为1.0m*1.0m。

拱部、边墙先素喷10cm厚C25混凝土，钢筋网间A3、ф620cm*20cm网格。

底部仰拱素喷10cm厚C25混凝土。

其支护形式如下图：

1）超前钢插管施工

在Ⅴ类围岩施工中，超前钢插管与钢拱架共同施工形成承力系统，拱架超前钢插管注浆采用渗透注浆法施工。

钢插管采用公称直径ф32mm，厚3.25mm，长3.0m的无缝钢管。

钢管每隔15cm交错开ф8mm注浆孔，带孔长为里端范围内，其中尖端10cm、外侧1米范围内不开孔。

钢插管开孔采用风钻开孔，外插角10-15度。

钢管环向间距为0.4m，搭接长度为1.50m。

注浆采用超细水泥浆，钢插管安装采用钻孔打入法，用钻孔或锤击顶入。

钻孔直径比钢管直径大3-5mm，然后将钢管穿过钢架打入，顶入长度不小于钢管长度的90%，然后用高压风将钢管内的泥砂吹出。

钢插管安装后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，在钢插管附近及工作面喷射混凝土进行封闭，同时可防止工作面坍塌。

每次开挖长度应小于钢插管的注浆长度，预留部分做为下次循环的止浆墙。

对于强行打入的钢插管应先冲洗管内的积物，然后再注浆，注浆顺序由下向上进行。

浆液可用拌合机搅拌。

加固注浆采用超细水泥浆，水泥浆水灰比为2:

1、1:

、:

1三个等级，浆液由稀到浓逐级换，即先注稀浆，然后逐步变浓直到:

1为止。

考滤到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。

注浆时随时观察注浆压力及注浆泵的排浆量的变化，分析情况，防止堵塞、漏浆、跑浆、并做好记录。

2）爆破施工

（1）放样布眼

用红铅油准确绘制出开挖面的中心线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。

（2）定位钻孔

首先自制钻孔台车就位，然后按设计炮眼正确钻孔，以地周边眼和掏槽眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3-5cm以内。

周边眼开钻时，开眼定位在轮廓线上，偏差不大于5cm。

掏槽眼钻孔精度要高，误差在3cm以内，控制炮眼间距、深度和角度，严禁炮眼打穿、相交。

底板眼向下倾斜，但眼底不得超过轮廓线10cm。

（3）装药

装药前，炮孔必须用高压风吹净，底眼用炮泥封孔堵塞，药串和起爆药卷按要求加工好，盘好脚线，分段号存放在箱内，确保装药作业有序进行。

装药业应分片、分组进行，并按规定捣实，堵塞炮泥，堵塞长度不小于30cm。

（4）爆破

为保证起爆的可靠性和准确性，联接时要注意导爆管不能打结和拉细，各炮眼雷管连接次数应相同，引爆雷管应用黑胶布包扎在一簇导爆管自由端10cm以上处，网络接好后，要有专人负责检查，孔外连线雷管应同段，最好用一段，Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段爆破设计各参数如下表：

Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段爆破设计：

名称

参数

备注

掏槽孔孔径

50mm

楔形掏槽

掏槽孔孔深

2.0m

掏槽孔装药量

300g/m

爆破孔孔径

40mm

爆破孔孔深

1.8m

爆破孔装药量

1200g

爆破孔间距

800mm

光面孔孔径

320mm

光面孔孔深

1.8m

光面孔装药量

180g/m

光面孔间距

450mm

3）出碴施工

爆破后掌子面做好通风工作，同时进行洒水除尘，专业爆破人员先进入掌子面进行找顶、排险。

确定安全后，才能进行出碴工作。

隧洞出碴采用有轨运输。

洞内运输采用电瓶车牵引矿车出碴，以增加施工进度，由于隧洞宽较窄，为有利于快速施工，缩短工期，隧洞中部每隔300m-500m左右设一错车道加宽断面，长30m。

由电瓶车牵引至出口。

由装载机、自卸车运输至临时弃碴场。

洞内轨道布置见下图：

支护施工：

隧洞爆破后及时施做砂浆锚杆，并进行初喷5cm混凝土，然后挂网，支立钢拱架，进行复喷混凝土。

喷砼分层进行，先进行喷砼5cm，待其初凝后，再按5～8cm层次，加厚到设计厚度20cm（C型衬砌断面10cm）。

4）爆破安全主要参数

（1）限制爆破振动的安全数据

A、影响围岩稳定的效应有三种因素：

振动、振动延续时间和振动频率。

本工程隧洞爆破设计已综合分析三者数据，同时考滤三者对围岩稳定性的影响，根据工程类比作出，在施工过程中利用爆破振动速度来控制装药量，提供稳定性安全数据。

B、在爆破工作面一倍隧洞跨度处，中硬岩、硬岩（Ⅱ、Ⅲ类围岩）爆破振动速度应<12cm/s；Ⅴ类围岩一般控制在10cm/s以内，破碎节理裂隙发肓的Ⅴ类及以下的软弱围岩，应控制在5cm/s。

C、由于决定爆破对围岩的安全稳定性影响的因素很多，隧洞所在岩层变化大，所以企图通过一些试验及实测数据来推出几个系数，借用某些经验公式来计算、设计精确的爆破参数是不实际的，它们只能帮助寻求初步的设计数据，然后经过施工实践，在施工过程中不断修改，完善。

D、根据有关安全规定，爆破面距最近建筑物应大于60m。

本工程需采用爆破施工的地段围岩大部分较软，施工一次装药量较小，且采用非电毫秒雷管微差爆破技术。

根据《爆破安全规程》及《塑料导管爆破非电起爆破操作细则》的要求，为避免爆破冲击波的危害，采用以下安全距离：

洞内人员最小安全距离采用400m；有大玻璃窗的电瓶车最小安全距离为550m；搅拌机、喷射机等最小安全距离为300m；大灯具如灯罩背向爆破时，最小安全距离为100m。

（2）盲爆处理

起爆后，出现盲爆时，按《爆破安全规程》执行。

5）隧洞通风防尘措施

隧洞起爆后或喷射混凝土后要及时采取通风措施，将隧洞内炮烟、各种粉尘及有害气体迅速排净。

（1）通风设备的选择

本隧洞通风距离较短，采用压入式通风。

风管端头距工作面距离不大于20m。

隧洞通风施工简图见下图。

（2）通风管理

本隧洞通风系统复杂，由具有通风知识的技术人员管理。

工作内容包括：

通风设备的安装、维护，洞内风速、风量、气温等的定期测试，根据施工状况调整通风设计并采取相应的安全技术措施，保证洞内风速和风量要求：

全断面开挖时不小于0.15m/s，坑道内不小于0.25m/s；但均大于6m/s；通风量保证供应每人新鲜空气不小于3.0m³/min。

风流及其质量的监测：

通风管理人员在掘进过程中连续监测，在其它时间内也需经常监测，同时做好详细记录，在每班工作期间，对风道内的风量至少量测一次，如有不足，立即报告。

经检验或观察使有害气体降至最高允许浓度时，施工人员才能进入隧洞施工。

有害气体检测标准见下表：

名称

有害气体最高允许浓度（按体积）

备注

一氧化碳

30mg/m3

超过该浓度

时立即报告

二氧化碳

%）

二氧化氮

5～8mg/m3

甲烷

%）

含10%以上游离二氧化硅粉尘

2mg/m3

含10%以下游离二氧化硅粉尘

4mg/m3

（3）隧洞防尘

由于采用有轨运输，且勘测隧洞道岩层无有毒有害气体，故洞内污染主要为装载机、斗车、炮烟及喷射混凝土所致。

放炮后，采用洒水降尘的方法，避免尘土飞扬，影响施工人员，通过加强通风管理，使洞内烟尘影响降至最小。

降低粉尘措施主要有以下几个方面：

①钻眼作业采用湿式凿岩。

②凿岩机钻眼时先送水，放炮后进行喷雾、洒水、找顶、清帮，出碴前用水淋湿全部石碴和岩壁；合理调整隧洞供风风速，根据以往经验，当风速达到-3.0ms时，作业面粉尘浓度可降到最小，一般认为是最佳风速，风速再大，则将使粉尘产生二次飞扬。

③为减少阻力，所有弯头采用弧形弯头，并设置风包使高压风经风包后通至主风管中，以稳定风压。

④风管的漏风率是影响管道通风的主要因素之一，要做到防止漏风，减少通风巷道的阻力，防止主流风回风，短路等。

建立严格的通风管理制度，经常性的定期检查、测试提高通风效果，达到安全、卫生的目的。

⑤初支喷射混凝土表面应喷射平整以减少风阻。

⑥洞口撒水（或洞口修建集水池）降温以有效利用自然通风加强洞内通风效果。

⑦对通风机进行定期检修以维持机械正常的运转和减少噪音。

⑧对洞内出碴机械进行定期检修以维持机械正常的运转和减少污染。

1.2Ⅱ、Ⅲ类围岩隧洞段开挖支护工艺

Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面钻爆法进行施工，先开挖，后支护。

开挖环循进尺2.0m，全断面钻爆开挖，应用光面爆破技术进行施工，钻孔设备；手风钻，并在工作面设置作业平台。

爆破为人工装药爆破,主要有以下几个工序组成：

放样布眼→钻眼→清孔→装药→联结起爆网络→瞎炮的处理→爆破设计→爆破→出渣运输→质量检验→支护

1）放样布眼

钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。

在直线段，可用1台激光指向仪控制开挖方向和开挖轮廓线。

2）钻眼

钻工要熟悉炮眼的布置图，要熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富的经验的老钻工，台车下面有专人指挥，以确保周边有准确的外插角（眼深3m时，外插角小于3°），尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。

同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼的深度，以保证炮眼底在同一平面上。

3）清孔

装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

4）装药

装药需分片组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。

所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。

5）联结起爆网络

起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。

联结时要注意：

导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。

网络联好后，要有专人负责检查。

6）瞎炮的处理

发现瞎炮，应首先查明原因。

如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可；但此时的接头应尽量靠近炮眼。

如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《公路隧道爆炮安全规程》有关条款处理。

7）爆破设计

Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段爆破设计各参数如下表：

Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段爆破设计参数

名称

参数

备注

掏槽孔孔径

40mm

掏槽孔孔深

3.3m

掏槽孔装药量

800g/m

爆破孔孔径

400mm

爆破孔孔深

3.1m

爆破孔装药量

550g/m

爆破孔间距

800mm

光面孔孔径

400mm

光面孔孔深

3.1m

光面孔装药量

200g/m

光面孔间距

450mm

8）出渣运输

石碴运输；由LZ-120D立爪装岩机装碴，电瓶车牵引矿车运输出渣。

9）质量检验标准

1超欠挖

爆炮后的围岩面应圆顺平整无欠挖，超挖量（平均线性超挖）应控制在10cm（眼深3m）。

2半眼痕保存率

围岩为整体性好的坚硬岩石时，半眼痕保存率大于80%，中硬岩石应大于70%，软岩应大于50%。

3对围岩的破坏程度

爆炮后围岩上无粉碎石和明显裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大于浮石），炮眼利用应大于90%。

10）支护施工：

随机锚杆、喷砼。

喷砼分层进行，先进行喷砼5cm。

待其初凝后，再按5～8cm层次，加厚到设计厚度。

如下图: