隧道洞身开挖工序技术交底文档格式.doc
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2、全断面开挖方法简介
全断面开挖法是指将整个隧道开挖断面一次钻孔、一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖方法。
全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，施工操作比较简单，便于施工组织和管理，较分部开挖法减少了爆破震动次数。
但由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每个循环工作量较大，每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求具有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力。
3、全断面开挖法施工工序
全断面法施工工序示意图见图2.1.1
图2.1.1全断面法施工工序示意图
1—开挖；
Ⅰ—初期支护；
全断面法施工工艺流程见图2.1.2
施工准备
开挖质量检查
初期支护
地质素描
出渣运输
装运机械就位
找顶排险
修正钻爆参数
通风排烟
钻眼、装药、爆破
钻爆设计
台车（台架）就位
布置炮眼
测量与量测
地质预报
图2.1.2全断面法施工工艺流程图
2.2台阶法
在Ⅲ、Ⅳ级围岩铁路客运双线隧道施工时采用台阶法，Ⅴ级围岩隧道在采用了有效的措施（如超前预注浆加固围岩）后亦可采用台阶法开挖。
台阶长度必须根据隧道断面跨度、围岩地质条件、初期支护形成闭合断面的时间要求、上部施工所需空间大小等因素来确定，如围岩较差，台阶长度可缩短。
2、台阶法开挖方法简介
台阶法开挖是先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上、下半断面同时并进的施工工艺。
上台阶开挖采用风动凿岩机钻眼，二级楔型掏槽；
下台阶采用风动凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒延时有序起爆，光面爆破。
上台阶由挖掘机装碴，下台阶由3m3装载机或反铲装碴，20t自卸汽车运碴。
施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。
隧道开挖后及时施作初期支护，下半断面开挖后仰拱（或铺底）紧跟。
3、台阶法施工工序
台阶法施工工序示意图见图2.2.1
图2.2.1台阶法施工工序示意图
1—上台阶开挖；
Ⅰ—上台阶初期支护；
2—下台阶开挖；
Ⅱ—下台阶初期支护；
3—仰拱开挖；
Ⅲ—仰拱初期支护；
Ⅳ—仰拱填充混凝土；
Ⅴ—拱墙混凝土
台阶法施工工艺流程见图2.2.2
开始
（
含超前地质预报
）
上台阶爆破设计
上台阶测量放线
下台阶测量放线
凿岩机
、
台架就位
上台阶钻眼
下台阶钻眼
上台阶装药
下台阶装药
爆破
通风
出渣
开挖断面检查及爆破效果评价
结束
良
差
信
息
反
馈
图2.2.2台阶法施工工艺流程图
4、双线隧道Ⅱ类、Ⅲ类围岩台阶法爆破参数设计
（1）爆破器材
爆破器材选用乳胶炸药、塑料导爆管非电起爆系统、毫秒延时起爆。
周边眼采用Φ25mm小直径药卷间隔装药，装药结构用竹片绑扎，导爆管传爆，进行间隔装药，根据围岩情况，可对间隔距离和药量进行调整。
其它炮眼采用Φ32mm药卷连续装药。
起爆材料采用1-15段的非电毫秒雷管起爆，电雷管引爆。
网络联接掏槽采用孔内复式网络，其余孔采用单式网络，周边孔采用传爆线竹片，小直径间隔装药，孔外网采用复式网络联接。
（2）钻爆设计参数要求
光面爆破主要参数：
最小抵抗线、炮眼密集系数、不耦合系数、线装药密度、眼距和起爆时差、起爆顺序。
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E/W
周边眼装药参数Q（KG/M）
硬岩
55～70
60～80
0.7～1.0
0.30～0.35
中硬岩
45～65
50～70
0.2～0.30
软岩
35～50
45～60
0.5～0.8
0.07～0.12
①最小抵抗线与炮眼密集系数
光爆层厚度为周边眼（光爆眼）的最小抵抗线，光爆层厚度W与周边眼的间距α有密切关系，可用两者比值（周边眼密集系数）K=α/W，周边眼密集系数过大，爆破后可能在光爆眼间留下岩埂，造成欠挖，达不到光面爆破效果，反之则可能出现超挖。
一般情况下周边眼密集系数小于1，可使反射拉伸波从最小抵抗线方向折回之前造成贯穿裂缝，隔断反射拉伸波向围岩传播的可能，减少围岩破坏。
光爆层厚度与隧道断面大小有关，大断面隧道拱顶垮度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩体比较容易崩落，光爆层厚度可适当放大一些；
小断面光爆眼受到的夹制作用大，其厚度宜小一些。
②不耦合系数
不耦合系数用K、表示，指炮眼直径与药包直径之比，随着K、值的增大，爆炸冲击作用减弱，而爆炸气体准静态压力的作用时间得到延长，作用在炮眼壁岩石上的应力值下降。
不耦合系数K、取值一般在1.5～3.0之间，此时可使炮眼壁岩石上受到的冲击压力（或产生的应力）不大于岩石的极限抗压强度，避免压碎圈的形成，从而留下半炮眼痕迹，同时，在炮眼连心线上产生的切向拉应力大于岩石的抗拉强度，产生定向裂隙。
根据不耦合系数的大小和所选用药卷直径，光面爆破装药结构通常有两种形式：
环向空气间隔连续装药结构和轴向空气间隔装药结构。
③线装药密度
在已确定光面爆破炮眼直径和选定不耦合系数K、值之后，即可计算出线装药密度（装药集中度）q。
式中△——炸药密度，Kg/m3；
d1——药卷直径，m；
q——线装药密度，Kg/m；
在采用环向不耦合连续装药结构时，因为K、=d2/d1，这里d2为炮眼直径，则由上式得
如果采用炮眼内各药包间也保持一定间隙的装药结构，则q值的计算另当别论。
臂如，当采用既有环向不耦合又有轴向空气间隔的装药结构时，应按当量药包或体积不耦合系数计算q值。
当光爆眼直径为35～45mm时，一般将线装药密度取为0.1～0.3Kg/m，其中软岩为0.07～0.12Kg/m，中硬岩为0.1～0.15Kg/m，硬岩则为0.15～0.25Kg/m。
④眼距
光爆眼的间距比主爆眼小，它与炮眼直径、岩性和装药量等参数有关。
眼距过大、难以爆出平整光面；
眼距过小会增加凿岩费用，且产生大块。
通常，合理的眼距可按炮眼直径选取
式中α——眼距，m；
⑤起爆时差
两相邻光爆炮眼因雷管会导致不能同时起爆，即存在起爆时差。
这种时差在10ms内时，光爆眼间应力叠加明显，有利于贯通裂隙的形成，可视为光爆炮眼同时起爆，通过采用高精度雷管或导爆索来实现。
⑥周边眼装结构
a、软岩周边眼装药结构
一般采用两种形式：
一种是较破碎围岩采用空气间隔装药，导爆索传爆。
导爆索作为炮眼装药时，按10g/m折算为2号岩石硝铵炸药。
另一种是较完整的软弱岩层采用小直径光爆炸药连续装药。
分别如下图所示：
b、硬岩周边眼装药结构
硬岩一般采用导爆索间隔装药，装药结构如下图：
除周边眼、中空眼外，其余掏槽、底眼、掘进眼的装药结构均为连续装药，只是装药长度不同。
⑦起爆顺序
光面爆破掘进有两种方案：
全断面一次掘进方案和预留光面层方案。
前者常用多段毫秒电雷管或非电塑料导爆管起爆系统顺序起爆，多用于掘进小断面隧道；
后者是分次爆破，采用超掘进小断面导洞，然后刷至全断面，多用于掘进大断面隧道。
全断面一次掘进方案的炮眼起爆顺序为：
掏槽眼→辅助孔→周边眼
⑧掏槽形式
掏槽眼的形式有三种：
斜眼、直眼、直眼和斜眼的混合掏槽。
根据隧道断面大小及工程地质特点，结合现场的钻眼机械设备，一般采用的掏槽方式为斜眼掏槽方式。
（3）双线隧道Ⅱ类围岩台阶法开挖爆破孔布置见图2.4.2.5炮眼药量分配见表2.4.2.6。
表2.4.6双线Ⅱ级围岩台阶光面爆破炮眼药量分配表
序号
上下台阶
炮眼分类
炮眼数（个）
雷管段数（段）
炮眼长度（m）
炮眼装药量
每孔药卷数（卷/孔）
单孔药卷数（Kg/孔）
合计药量（Kg）
1
上台阶
掏槽眼
2
2.5
10
1.5
3.0
3
13
1.95
3.9
5
3.5
15
2.25
4.5
4
辅助眼
7
3.2
13.5
2.025
8.1
11
9
22.275
6
30.375
17
34.425
8
内圈眼
25
50.625
周边眼
33
1.05
34.65
底板眼
19
3.3
14.5
2.175
41.325
合计
130
233.175
12
下半断面
掘进眼
26.325
14
16.2
底眼
38.475
16
53
107.325
总计
183
340.5
（4）双线隧道Ⅲ类围岩台阶法开挖爆破孔布置见图2.4.2.7，炮眼药量分配见表2.4.2.7。
表2.2.8双线Ⅲ级围岩台阶光面爆破炮眼药量分配表
2.9
1.8
10.8
23.4
30.6
27
48.6
43
77.4
112
202.2
21.45
17.55
19.5
52.65
66
128.7
178
330.9
（5）工序步序说明
当拱部围岩条件发生较大变化时，可适当延长或缩短台阶长度，确保开挖、支护质量及施工安全。
上台阶的底部位置应根据地质情况确定，一般情况下，可在起拱线及以下。
上台阶使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆等措施，防止拱部下沉变形。
下台阶应在喷射混凝土达到施工图标示强度70％以上时开挖。
当岩体不稳定时，，应合理缩短进尺，先施工边墙初期支护，后开挖中间土体，左右错开或先拉中槽后挖边墙，并及时施工仰拱。
应解决好上下部的施工干扰问题。
下部施工应减少对上部围岩、支护及衬砌的扰动和破坏。
（6）工艺改进
对于软弱围岩中采用台阶法，可以考虑与预留核心土、挖中槽等方法相结合。
在上台阶开挖时，预留核心土，以便快速完成拱部开挖，及时施作初期支护。
在下部台阶开挖时，先拉中槽，扩大作业面，为两侧快速开挖和支护创造条件。
2.3三台阶法
适用于本标段Ⅳ、Ⅴ级围岩的开挖。
2、三台阶法开挖方法简介
（1）上台阶开挖：
在拱部超前支护施工后，沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶。
开挖进尺控制在每循环2-3m。
开挖后立即出喷3-5cm混凝土封闭，并架设工字钢钢架或钢格栅。
按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射混凝土。
（2）中台阶开挖：
开挖进尺控制在每循环2-3m，开挖后立即出喷3-5cm混凝土封闭，并架设Ⅰ20a钢架。
（3）下台阶开挖：
开挖进尺控制在每循环2-3m，开挖后立即出喷3-5cm混凝土封闭，并架设工字钢钢架或钢格栅。
（4）隧道仰拱开挖：
围岩较好时，仰拱与下台阶同时开挖；
围岩软弱破碎时，仰拱单独开挖。
仰拱按每循环3m组织施工。
采用人工配合机械开挖，人工清底，并及时施工仰拱衬砌和填充。
3、三台阶法施工工序
三台阶法施工工序示意图见图2.3.1
图2.3.1三台阶法施工工序示意图
Ⅰ—超前小导管；
1—上台阶开挖；
Ⅱ—上台阶初期支护；
2—中台阶开挖；
Ⅲ—中台阶初期支护；
3—下台阶开挖；
Ⅳ—下台阶初期支护；
4—仰拱开挖；
Ⅴ—仰拱初期支护；
Ⅵ—仰拱填充混凝土；
Ⅶ—拱墙混凝土
台阶法施工工艺流程见图2.3.2
不满足
超前地质预报
上中下台阶测量放线
上台阶开挖、出渣、清理开挖面
上台阶初期支护
中台阶开挖、出渣、清理开挖面
中台阶初期支护
下台阶开挖、出渣、清理开挖面
下台阶初期支护
监控测量
加强防护
下循环开挖
图2.3.2三台阶法工艺流程图
2.4三台阶临时仰拱法
2、三台阶临时仰拱法开挖方法简介
三个台阶开挖法在中台阶完成后，初期支护增加临时仰拱，形成闭合环，以减小围岩变形。
上台阶施作钢架时，不设临时仰拱钢架，施工方法同台阶法，采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形；
中台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖，开挖完成后施作接长边墙钢架及中台阶临时仰拱钢架，使之形成闭合环；
下台阶在中台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖。
上中台阶开挖依次超前一个循环后，上中下三台阶可同时开挖。
施工中重点解决好上中下各台阶的施工干扰问题，下部施工减少对上部围岩、支护的扰动。
3、三台阶临时仰拱法施工工序
（1）a、利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；
b、开挖1台阶阶；
c、施作1部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，并设锁脚锚（管）杆；
d、钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部架立临时钢架封闭，则在掌子面喷10cm混凝土封闭。
（2）上台阶施工至适当距离后，开挖2部台阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护及封底，参照工序①进行。
（3）a、开挖3部台阶，及时封闭衬期支护。
参照工序②进行；
b、灌注该段仰拱；
c、灌注该段隧底填充。
（4）根据量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
三台阶临时仰拱法施工工艺流程见下图：
开挖方案设计
中台阶开挖
上台阶开挖
下台阶开挖
反馈综合信息
清理开挖面
初喷后出渣
上中下三断面支护与施作临时仰拱
上断面检查稳定性
中断面检查稳定性
下断面检查稳定性
下一循环
良好
三台阶临时仰拱法施工工艺流程图
2.5三台阶临时横向支撑法
（1）适用范围：
（2）三台阶临时横向支撑法开挖方法简介
三台阶开挖法在中台阶完成后，初期支护增加临时横向支撑，形成闭合环，以减小围岩变形。
上台阶施作钢架时，不设临时横向支撑，施工方法同台阶法，采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆及锚管等措施，控制围岩和初期支护变形；
中台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖，开挖完成后施作接长边墙钢架及中台阶临时横向支撑，使之形成闭合环；
（3）三台阶临时横向支撑法施工工序
其施工流程见“隧道三台阶临时横向支撑法施工方法示意图”。
隧道三台阶临时横向支撑法施工方法示意图
三台阶临时横向支撑法施工工艺流程见下图
超前地质预报、测量放样
超前支护、围岩加固
拆除下部临时横撑
仰拱、拱墙复合衬砌施作
监控量测
采取措施
超限
上部开挖，初期支护、临时横撑
下部开挖，初期支护、临时横撑
底部开挖，初期支护
变形值满足规范要求
拆除上部临时横撑
三台阶临时横向支撑法施工工艺流程图
2.6施工要求
2.6.1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，对洞身实际的围岩与设计图进行核对，确定开挖、支护参数。
（2）开挖准备：
洞内风、水、电以及施工人员、机具准备就位。
（3）超前小导管：
围岩较差需进行超前支护时先进行超前小导管施工。
（4）开工前要根据施工图和围岩的实际情况，进行科学合理的钻爆设计，根据开挖方法，确定每开挖循环进尺，炮眼深度，选择合理的开槽方法，确定使用直眼掏槽或斜眼掏槽，开挖周边眼间距、开口位置选择合理，周边眼与辅助眼间距、布设方法选择合理，确定周边眼、辅助眼、掏槽眼、底板眼的装药方法、装药量，爆破的先后顺序，雷管的段别，炮眼间的起爆网络，引爆雷管使用电雷管。
在开挖过程中，根据爆破效果和围岩的监测数据，不断修正爆破参数。
2.6.2施工工艺
（1）测量放线：
洞内导线控制网和施工测量采用全站仪进行。
炮后进行设计轮廓线测放，并根据爆破设计参数布置孔位施工。
随洞室开挖、支护进度，每隔20m在两侧洞壁及洞顶设一桩号标志，定期进行洞轴线的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。
（2）钻孔作业：
炮孔采用YT28手风钻进行钻孔，孔径为φ42mm。
由熟练的手风钻工在自制的钻爆平台上严格按测量定出的开挖轮廓线和方向线进行造孔作业。
分区、分部位定人定位施钻。
每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上。
光爆孔偏差不得大于5cm，其它孔位偏差不大于10cm。
炮孔装药之前，质检员对掌子面上的炮孔进行检查，如有遗漏，则需要补钻；
并对周边光爆孔进行仔细检查，对孔位不符合要求的炮孔，则需要进行补钻，以控制欠挖和过量超挖。
（3）装药、联网、起爆：
根据监理工程师批准的钻爆设计要求，由专业爆破工进行炮孔的装药、堵塞和联网。
装药前用高压风冲扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破。
爆破崩落孔药卷直径φ32mm，连续装药；
周边孔选用φ25mm药卷，间隔装药。
周边孔按爆破设计要求用φ25mm药卷捆绑于竹片上，形成不连续装药，插药入孔时还应注意药卷的方向，竹片靠洞室轮廓线一侧，药卷朝向最小抵抗线，装药严格遵守安全爆破操作规程。
装药结束后，理顺导爆管，先进行同段位的非电雷管的并联，再进行不同段的串联，然后进行炮孔的封堵，要求联线、封堵良好。
再由技术员和专业炮工分片分区查看并进行网络接线检查，撤退工作面其它工作人员、设备、材料至安全位置。
最后由炮工负责引爆。
（4）通风散烟及除尘：
爆破后立即启动通风设备通风，保证在放炮后30min内将有害气体浓度降到允许范围内，并对开挖面爆破渣堆洒水除尘。
（5）安全处理：
通风、洒水除尘之后，便进行爆破后四周围岩的安全处理，以确保进洞人员和设备的安全。
对于掌子面的哑炮，用高压水冲刷掉或在哑炮周围殉爆距离之内重新钻孔，炮工装药引爆。
对于掌子面、边墙及拱顶上的浮石，先用反铲进行安全处理，再
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