高速铁路隧道开挖专项施工方案.docx

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高速铁路隧道开挖专项施工方案

第一章编制依据

1、新建贵阳枢纽小碧经清镇东至白云联络线《摆龙村一号隧道设计图》；

2、新建贵阳枢纽小碧经清镇东至白云联络线第三册《隧道附图洞门及洞口工程》；

3、《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设（2010）241号；

4、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）；

5、《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）；

6、《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009；

7、《铁路隧道工程施工安全技术规程》TB10304-2009；

8、《爆破安全规程》GB6722-2011；

9、新建贵阳枢纽小碧经清镇东至白云联络线站前4标《实施性施工组织设计》

第二章编制范围

新建贵阳枢纽小碧经镇东至白云联络线站前Ⅳ标（D1K64+770～D1K65+275）摆龙一号隧道。

第三章工程概况

摆龙村一号隧道位于贵阳市金华新区金华镇摆龙村境内，全长505米，隧道进出口里程分别为D1K64+770、D1K65+275。

该隧道为时速200kmⅠ级铁路双线隧道，隧道内线间距为4.6m。

洞内采用重型轨道碎石道床，铺设Ⅲ型轨枕（2.6m）及60kg/m钢轨，轨道结构高度766mm。

隧区岩溶中等至强烈发育，隧道进出口右侧边坡顺层且洞身右侧围岩顺层偏压。

洞身与梨木山断层平行，相距30~80m,洞身位于地下水垂直渗流带内，地下水对混凝土无侵蚀性。

第四章主要施工方案及施工方法

4.1施工方案

根据设计要求，隧道除明洞段为明挖之外，隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工、光面爆破开挖。

暗挖段根据围岩类别的不同分别采用IV级围岩采用台阶法，V级围岩采用台阶法+临时横撑。

4.2施工方法

4.2.1明洞段开挖方法

摆龙村1号隧道明洞段进出口各15m共30米。

明洞段均采用明挖法施工。

摆龙村1号隧道明洞基本处于强风化灰岩层，施工时采用挖机施工，每施工一个台阶立即进行喷锚支护。

遇到有不易破除岩石的部位采用控制爆破开挖。

4.2.2台阶法

隧道开挖分上下台阶施工（除仰拱开挖外），上下台阶长度可以根据实际施工做适当调整。

微台阶长度宜控制在5米左右，长台阶不宜超过14米。

本隧道施工段台阶法施工适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩。

1、施工工序

（1）先开挖①部，然后进行①部台阶周边的支护及临时支护，即初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立钢拱架和I18临时横撑（I18临时横撑仅在Ⅴ级围岩浅埋段或软质岩地段设置），并设置锁脚锚杆。

待打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（2）在滞后①部一段距离之后（可根据施工机械配置、人员安排等情况适当调整），开挖②部，待②部开挖完后进行台阶周边部分初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，接长钢拱架，打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（3）在滞后②部一段距离后，开挖③部，待碴土清除干净后，施作隧底混凝土。

2、施工注意事项

（1）工序变化处钢架应设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定。

在Ⅳ级围岩偏压地段也应注意下台阶安全，防止塌方。

（2）台阶高度、长度可根据施工机具，人员等安排进行适当调整。

（3）钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。

（4）各部台阶开挖长度一般不宜超过14m，围岩条件变化时可酌情缩短或延长台阶长度。

（5）复合衬砌段在施工时，需按有关规范及标准图的要求进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定灌注二次衬砌的时机及调整支护参数，必要时可喷混凝土封闭掌子面。

必要时可在上台阶底部设10cm厚的喷混凝土临时仰拱。

（6）I18横撑连接处或与钢架连接处均设置钢垫板（240×500×16mm）。

（7）大拱脚采用钢垫板（240×500×16mm）与斜撑焊接连成整体。

（8）I18横撑为临时支护,施工中应尽量倒换使用。

4.2.3.隧道围岩分级、开挖方法及衬砌支护形式

1、隧道围岩分级及开挖方法

摆龙村一号隧道围岩分级及开挖方法见表2-1。

表2-1隧道围岩分级及开挖方法

序号

起讫里程

长度（m）

衬砌类型

开挖工法

备注

1

D1K64+770～D1K64+785

15

单压式明洞衬砌

明挖

2

D1K64+785～D1K64+800

15

Ⅴc型衬砌

台阶法+临时横撑

3

D1K64+800～D1K64+820

20

Ⅴc型衬砌

台阶法+临时横撑

4

D1K64+820～D1K65+220

400

IVay型衬砌

台阶法

5

D1K65+220～D1K65+235

15

Ⅴc型衬砌

台阶法+临时横撑

6

D1K65+235～D1K65+260

25

Ⅴc型衬砌

台阶法+临时横撑

7

D1K65+260～D1K65+275

15

偏压式明洞衬砌

明挖

2、衬砌支护形式

隧道D1K64+770~785，D1K65+260~275明洞衬砌，隧道洞身采用喷锚支护、复合式衬砌结构。

Ⅴ，Ⅳ级围岩采用曲墙带仰拱衬砌断面形式。

复合式衬砌支护参数见表2-2。

表2-2双线隧道复合式衬砌支护参数表

衬砌形式

Ⅴc

Ⅳay

二次衬砌

拱墙

55，C35钢筋砼

45，C35钢筋砼

仰拱（底板）

60，C35钢筋砼

50，C35钢筋砼

初期支护

C25喷砼

设置部位/厚度

拱墙：

27

拱墙：

23

仰拱：

25

仰拱：

0

钢筋网

规格

φ8

φ6

设置部位

拱墙

拱墙

网格间距

20×20

20×20

锚杆

设置部位

拱墙

拱墙

长度

4.0

3.5

间距

（环向m×纵向，m）

拱墙：

1.2×1.0

拱墙：

1.2×1.2

钢架

规格

I20b型钢

160格栅

设置部位

拱墙、仰拱

拱墙

纵向间距（m）

0.6

1.2

注：

1.拱部锚杆采用φ22组合中空锚杆，边墙锚杆采用普通砂浆锚杆；

2.Ⅳ、Ⅴ级围岩地段拱部系统锚杆根据地层岩性、风化程度、覆盖层厚度等情况进行设置。

第五章施工进度安排

坚持经济、合理与实用相结合的原则。

采用先进的施工技术和管理技术，应用科学的组织方法，合理安排施工顺序。

下表为洞身开挖作业循环时间表。

开挖支护作业循环时间表

围岩

项目时间（h）

Ⅳ级

Ⅴ级

备注

超前地质预报

1

1

测量放线

0.5

0.5

开挖及出碴

7

5

找顶

0.5

0.5

初喷

0.5

0.5

初期支护

9

7

合计

18.5

14.5

（1）Ⅳ级围岩进度指标为（单个工作口）:

720小时/月

×2.0m/循环≈78m/月

18.5小时/循环

考虑工序衔接、其它等因素的影响，计划进度指标采用75m/月。

（2）Ⅴ级围岩进度指标为（单个工作口）：

720小时/月

×0.8/循环≈40m/月

14.5小时/循环

考虑工序衔接、其它等因素的影响，计划进度指标采用38m/月。

总体计划：

2014年3月10日-5月10日边仰坡开挖

2014年5月11日-6月10日导向墙及进口大管棚施工

2014年6月11日-2015年4月31日初支

2014年7月15日-2015年5月25日衬砌

2015年3月10日-2015年6月20日附属

第六章爆破设计

6.1爆破方案

爆破方案的选择以如何提高炮眼的利用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。

本施工段隧道洞口浅埋段土质围岩采用人工配合机械明挖法施工，遇个别孤石进行松动爆破，挖机配合开挖。

本施工段隧道洞身Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工，台阶法开挖采用光面爆破。

人工手持风钻配合多功能台架钻孔，2#岩石乳化炸药（Φ32mm×240mm），电雷管起爆，非电毫秒管微差光面爆破。

6.2钻爆设计

6.2.1光爆基本参数

隧道初步开挖时，炸药单耗量和光面爆破参数参照下表“巷道掘进单位炸药耗药量”“光面爆破参数表”，实际施工时根据对应各级围岩爆破效果对本参数进行适当调整。

巷道掘进单位炸药耗药量（2＃岩石硝铵炸药，kg/m3）

掘进断面（m2）

岩石坚固性系数（f）

～3

4～6

8～10

12～14

15～20

＜4

1.23

1.77

2.48

2.96

3.36

4～6

1.05

1.50

2.15

2.64

2.93

6～8

0.89

1.28

1.89

2.33

2.59

8～10

0.78

1.12

1.69

2.04

1.32

10～12

0.72

1.01

1.51

1.90

2.10

12～15

1.66

0.92

1.36

1.78

1.97

15～20

0.64

0.90

1.31

1.67

1.85

＞20

0.60

0.86

1.26

1.62

1.80

光面爆破参数标准表

岩石

种类

周边眼间距

E（cm）

周边眼最小抵抗线

W（cm）

相对距离

E/W

装药集中度q

（kg/m）

极硬岩

50～60

55～75

0.8～0.85

0.25～0.3

硬岩

40～50

50～60

0.8～0.85

0.15～0.25

软质岩

35～45

45～60

0.75～0.8

0.07～0.12

6.2.2掏槽方式

采用中空直眼或斜眼掏槽。

直眼掏槽操作较简单，钻孔方向易掌握，被广泛采用，洞身开挖采用直眼掏槽。

因本工程隧道断面大，采用人工手持风钻钻孔，采用三级复合楔形掏槽方式。

各级围岩掏槽眼深度如下

1、Ⅳ级围岩第一级掏槽眼深1.9m，第二级掏槽眼深2.5m，第三级掏槽眼深2.3m。

2、Ⅴ级围岩第一级掏槽眼深1.3m，第二级掏槽眼深2.1m，第三级掏槽眼深1.7m。

6.2.3周边眼

周边眼尽可能靠帮布置，眼距适当缩小，并减少炮眼内的装药量。

确保爆破后岩壁平直、成型规整，减少对围岩的扰动。

因在施工现场周边眼钻孔时机械位置的限制，钻孔方向可适当外插，眼底可偏出轮廓线5～10cm。

岩性较软时，周边眼眼位可在设计开挖轮廓线以内5cm左右，爆破后采用风镐修整洞壁。

根据隧道围岩情况，周边眼间距选取如下：

Ⅳ级围岩45cm、Ⅴ级围岩40cm。

6.2.4掘进眼

掘进眼介于掏槽眼和周边眼之间。

它的作用是扩槽和破碎岩石。

掘进眼根据隧道围岩与岩石性质，均匀排列，深度跟每循环进尺相同。

最外一圈掘进眼与周边眼间距的圈距按下式计算：

D=E/M

式中：

E——按光面爆破要求确定的周边眼孔间距；

M——光面爆破炮眼密集系数，选取M=0.8。

其余掘进眼的圈距大体可按80～100cm均匀布置，平均为90cm。

6.2.5装药结构及堵塞方式

周边眼装药结构：

采用不偶合和间隔装药结构、不偶合系数为1.8。

详见下图“光面爆破周边眼装药示意图”其它眼：

均采用连续装药结构。

所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于25cm。

光面爆破周边眼装药示意图

一般炮孔装药结构示意图

6.2.6炮眼布置

Ⅳ级围岩台阶法开挖炮眼布置图

Ⅴ级围岩台阶法开挖炮眼布置图

起爆网络联结示意图

所有炮孔按要求装入炸药和非电毫秒雷管，确保段数正确，做好炮孔堵塞，然后按区域将雷管脚线理顺，集中在一起用传爆雷管联结，传爆雷管尽量选用低段的非电毫秒雷管（其延时误差相对较小），并确保段数相同，最后所有传爆雷管用火雷管联结。

6.2.9用药量计算

Ⅳ级围岩上台阶开挖药量计算表

炮孔类型

炮孔深度

间距

炮孔个数

单孔药条数

单孔药量

同段药量

cm

cm

个

条

kg

kg

掏槽眼1

190

6

7.5

1.5

9

掏槽眼2

250

6

10

2

12

辅助掏槽

230

6

8.5

1.7

10.2

掘进眼

200

90

40

6

1.2

48

内圈眼

200

60

32

6

1.2

38.4

周边眼

200

40

58

3

0.36

20.88

底板眼

200

80

19

8

1.6

30.4

合计

167

每循环装药量（kg）

168.88

炸药单耗指标（kg/m3）

1.09

Ⅳ级围岩下台阶开挖药量计算表

雷管段别

炮孔深度

间距

炮孔个数

单孔药条数

单孔药量

同段药量

cm

cm

个

条

kg

kg

1

200

90

7

5

1

7

3

200

90

7

5

1

7

5

200

90

7

5

1

7

7

200

90

4

5

1

4

9

200

90

7

5

1

7

周边11

200

40

8

3

0.36

2.88

中线11

200

50

9

3

0.6

5.4

13

200

80

9

8

1.6

14.4

合计

58

每循环装药量（kg）

54.68

炸药单耗指标（kg/m3）

0.91

V级围岩上台阶开挖药量计算表

炮孔类型

炮孔深度

间距

炮孔个数

单孔药条数

单孔药量

同段药量

cm

cm

个

条

kg

kg

掏槽眼1

130

4

3

0.6

2.4

掏槽眼2

210

6

4

0.8

4.8

辅助掏槽

170

4

3.5

0.7

2.8

掘进眼

160

90

50

2.5

0.5

25

内圈眼

160

60

21

2.5

0.5

10.5

周边眼

160

45

48

2

0.4

19.2

底板眼

160

80

23

3

0.6

13.8

合计

156

每循环装药量（kg）

78.5

炸药单耗指标（kg/m3）

1.07

V级围岩下台阶开挖药量计算表

雷管段别

炮孔深度

间距

炮孔个数

单孔药条数

单孔药量

同段药量

cm

cm

个

条

kg

kg

1

160

120

12

4

0.8

9.6

3

160

120

11

4

0.8

8.8

5

160

120

10

4

0.8

8

7

160

120

9

4

0.8

7.2

9

160

50

16

2

0.4

6.4

11

160

60

25

2

0.4

10

合计

83

每循环装药量（kg）

50

炸药单耗指标（kg/m3）

0.7

6.3爆破设计的优化及爆孔布置

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；爆出石碴块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保存率，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。

爆孔布置优化：

根据爆破后石碴的块度大小修正爆孔及装药参数。

若爆破后石碴块度较大则曾密炮眼数量、并相应减少每炮孔用量量。

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。

第七章劳动力和机械设备配置

7.1劳动力配置

工班名称

人数

担负主要任务

管理及技术人员

10

工程的各种管理协调、技术工作，测量等

掘进工班

15

钻眼、装药、爆破和人工开挖等

支护工班

15

超前小导管、锚杆、钢筋网、钢架安设，喷射混凝土作业等

衬砌工班

钢筋组

10

衬砌钢筋安装和绑扎

防水组

6

防排水管、止水带的安装，无纺布的挂设，防水板焊接、吊挂

混凝土组

8

衬砌台车就位、混凝土浇筑、拆模；仰拱、填充、底板混凝土施工；水沟电缆槽的施工等

运输队

8

出碴、运输、调度、维修、保养等

综合保障队

4

风、水、电及其设备维修、保养，道路养护

钢结构加工工班

8

各种钢结构加工及预制

小计

84

根据工作面的具体情况，人员可作机动调整

7.2机械配置

序号

设备名称

规格型号

台数

备注

1

电动空压机

20m3/min

5

2

小型拌和机

JS750

1

洞口喷射混凝土材料拌和站

3

管棚钻机

KQG165

2

4

挖掘机

PC200

1

备用1台

5

自卸汽车

ND3260

3

6

侧卸装载机

ZLC50C

1

备用1台

7

混凝土湿喷机

YSP4-8SA

2

8

多功能作业台架

自制

1

9

防水板作业台车

自制

1

10

液压衬砌台车

12m

1

11

仰拱栈桥

12m

1

12

轴流通风机

110X1

1

备用1台

13

柴油发电机组

75kw

1

14

混凝土输送泵

HBT60

1

备用1台

15

水平钻机

PD-50A

1

16

双液注浆泵

GZJB

1

备用1台

17

地质预报探测仪

TSP203

1

18

风动凿岩机

YT-28

4

19

地质雷达

CU-2

1

20

污水泵

250JQC140

3

21

型钢冷弯机

HD25

1

第八章质量保证措施

1、技术交底

工程开工前，在认真熟悉设计图纸和规范标准的基础上，由各工点技术负责人向全体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计要求、技术标准、以及各种爆破参数等。

2、测量、量测

测量资料必须经换手复核无误，再报监理工程师审查认可，方可用于施工，并对中线桩、水准点建立定期复测检查制度，测量与施工应建立联系制度。

做好隧道预留沉降量控制，根据现场实际监控量测资料对预留沉降变形可以进行适当调整。

3、各级围岩施工段施工前，组织作业班组人员、现场管理人员、工程技术人员召开专项施工交底会议，详细准确做好交底工作。

4、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。

5、应严格控制超欠挖，当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分（每1m2不大于O.1m2）凸入衬砌断面，锚喷支护时凸入不大于30mm，衬砌时不大于50mm，拱脚、墙脚以上lm内严禁欠挖，超挖值应符合表8-1表中允许超挖值的要求。

6、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。

7、做好钻爆设计分析总结，及时调整优化钻爆设计，严格控制隧道成形质量。

8、洞身开挖在清除浮石后应及时进行初喷支护。

隧道洞身允许超挖值

围岩级别

开挖部位

Ⅰ

Ⅱ～Ⅳ

Ⅴ～Ⅵ

拱部

平均线形超挖（cm）

10

15

10

最大超挖（cm）

20

25

15

边墙线形超挖（cm）

10

10

10

仰拱、隧底

平均线形超挖（cm）

10

最大超挖（cm）

25

9、硬岩无剥落，中硬岩基本无剥落，软弱围岩无大的剥落或坍塌，开挖面平整。

第九章安全、文明施工

1、贯彻“安全第一，预防为主”指导方针，正确处理好进度、质量、安全三者之间关系，做好开挖面施工安全保证措施，杜绝塌方。

2、断层破碎带及其它不良地质段，施工前制定详细的切实可行的技术交底和作业指导书。

3、加强监控量测的管理，严格按设计及规范要求进行布点，每天及时进行量测的分析、反馈，及时调整围岩支护参数，正确安全指导施工。

4、做好超前地质预报工作，采用超前水平钻、地质雷达等综合预报手段对开挖面前方的地质情况作出详细的预报。

每个工点配一名工程师跟班，确保各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。

开挖过程中，配备有经验的地质工程师，24小时轮流值班，及时掌握地质变化，监控指导现场施工。

5、根设计图纸的要求做好超前导管注浆加固围岩或起到注浆堵水的作用。

6、不良地质段隧道施工时，严格遵循“先治水，短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则保证不坍方。

7、施钻人员到达工作面后，应首先检查工作面是否处于安全状态。

支护、拱顶是否稳定，如有松动危石应清除并加以支护。

8、操作人员必须互相配合，并保持必要的安全操作距离。

9、司钻工钻孔前，对风钻和工具作如下检查，不符合要求的应立即修理或更换，机身、螺栓、卡套、弹簧和支架是否正常完好；管路是否良好，连接是否牢固。

钻杆是否弯曲、带伤，防止作业时断钎伤人。

湿式凿岩的供水装置是否良好。

10、风钻钻孔时，将支架安置稳妥。

在钻孔台架上打眼时，先检查平台架及斜撑是否稳定，平台上是否铺满板，外侧的防护栏杆是否牢固，防止高处坠落。

11、不得在工作面折卸、修理风钻。

手持风钻打眼，开孔时应用较短的钻杆，其长度不超过0.8～1m。

钻头未入岩壁前，风门不宜开大。

操作时做到退钎子与凿岩机一条线，司钻工要在风钻的左侧方，严禁骑着气腿操作风钻，钻眼时先开水后开风，停钻时先关风后关水。

12、用风镐开挖时工作前检查气压及风镐的连接。

工作中，要防止空打，卡钎时不可猛摇风镐，要及时更换磨钝的镐钎，发现滤风网被污物堵塞，需及时排除。

13、钻孔施工完毕后，炸药雷管的安设必须有专业人员操作，严禁非专业人员施工炸药雷管等爆破物品。

爆破物品专业人员必须持证上岗，无证人员不得上岗施工爆破工作。

14、严禁在残眼中继续钻孔，严禁在打眼的同时装药。

遇到盲炮，必须有爆破人员进行处理，待盲炮、瞎炮处理完毕后方才能正常进行钻爆施工。

15、加强火工品的领用、退库管理，严格按程序签字。

16、隧道开挖过程中采用加深炮孔对隧道掌子面围岩进行探测。

采用5米长钻杆钻进，3米左右为一个循环。

炮孔布置原则为上台阶为3个孔、下台阶为2个孔。