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3.3遵循“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则,爆破时严格控制炮眼深度及装药量,并按规范要求进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、二次衬砌的时机提供依据。
3.4隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩、隧道浅埋地段下穿施工开挖应按照《爆破安全规程》采用控制爆破,或采用非爆破方法。
3.5软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级地段采用台阶法施工时,应符合以下规定:
⑴上台阶每循环开挖支护进尺Ⅴ、Ⅵ级围岩不应大于1榀钢架间距,Ⅳ级围岩不得大于2榀钢架间距。
⑵边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀。
⑶仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆,每循环开挖进尺不得大于3m。
⑷隧道开挖后初期支护应及时施做并封闭成环,Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。
3.6双线Ⅳ、Ⅴ围岩隧道采用台阶法施工时,必须设置锁脚锚杆(管)等控制拱(墙)脚位移的措施。
双线Ⅴ围岩隧道采用台阶法施工时应设置横向临时支撑或临时仰拱,临时支撑采用型钢,纵向每2榀设1处。
3.7软弱围岩及不良地质铁路隧道的二次衬砌应及时施作,二次衬砌距掌子面的距离:
Ⅳ级围岩不得大于90m,Ⅴ、Ⅵ级围岩不得大于70m。
4.施工程序与工艺流程
根据隧道围岩状况,隧道的开挖方法分为全断面法、台阶法、台阶法加临时支撑、台阶法加临时仰拱、CRD法、和三步七台阶法。
根据开挖方法的不同,每一循环开挖的程序有所不同。
全断面开挖是按隧道的设计轮廓一次开挖完成,适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩地段;
台阶法开挖分为两步,即上台阶开挖支护后进行下台阶开挖支护,完成一个开挖循环,适用于Ⅳ、Ⅴ围岩深埋硬质岩地段;
台阶法加临时支撑是台阶法分部开挖后在底部设临时钢支撑,适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋硬质岩地段;
台阶法加临时仰拱是台阶法分部开挖后在底部增设临时仰拱,适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩深埋软质岩地段;
CRD法是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割进行开挖,并在施工过程中每一步都用临时仰拱封闭断面,适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋、偏压、断层、接触带、破碎带;
三台阶七步法是将隧道一个断面分为七个小断面进行开挖,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开,平行推进的施工方法,适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩地下水不发育的全、强风化地段。
4.1每分部开挖循环施工程序
施工准备→施工放样→钻孔台车(架)就位→钻孔→清孔→钻孔质量验收→装药、连接起爆网络→爆破→通风→排危→初喷→出渣→支护
⑴全断面法施工程序
施工准备→全断面开挖支护
图1全断面法施工工序示意图
⑵台阶法开挖施工程序
施工准备→上部开挖支护→下部开挖支护→底部开挖支护
图2台阶法施工工序示意图
⑶台阶法加临时支撑施工程序
施工准备→上部开挖支护→下部开挖支护→底部开挖支护
图3台阶法加临时支撑施工工序示意图
⑷台阶法加临时仰拱施工程序
⑸CRD法开挖施工程序
施工准备→左侧上部开挖支护→左侧中部开挖支护→左侧下部开挖支护→右侧上部开挖支护→右侧中部开挖支护→右侧下部开挖支护→拆除中隔墙及临时仰拱。
图5CRD法施工工序示意图
⑹三台阶七步法施工程序
施工准备→上部弧形导坑开挖支护→中部两侧开挖支护→下部两侧开挖支护→核心土开挖→仰拱开挖支护
图6三台阶七步法施工工序示意图
4.2工艺流程
⑴全断面法施工工艺流程
⑵台阶法施工工艺流程
⑶台阶法加临时支撑施工工艺流程
⑷台阶法加临时仰拱施工工艺流程
⑸CRD法施工工艺流程
5.施工要求
5.1施工准备
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。
5.1.1开挖方法、钻爆参数
根据围岩的软弱状况和隧道断面,选择合理的开挖方法,以少扰动为宗旨,把开挖对围岩的损伤程度控制在最小限度,最大限度的发挥围岩的自稳性,确保隧道的施工和隧道主体安全。
一般情况下,根据隧道段面大小,全断面开挖循环进尺控制在2.5~4m之间,二台阶、三台阶、CRD法开挖循环进尺根据围岩情况、超前支护长度和分部开挖断面大小进行确定,台阶长度可根据施工机械人员安排等情况适当调整,各部工序间距距离可根据现场施组安排拟定,但不宜过长,必须保证各工序能平行流水作业和二衬的及时跟进。
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。
5.1.2支护参数
根据围岩的实际情况与设计图纸进行复核,如实际情况与设计不符时,应及时申请变更,选择合理的支护方式,并在施工过程中通过对支护的观察和收敛变形数据不断地修正支护参数,确保支护与围岩实际相符合。
5.2施工工艺
5.2.1施工放样
放样时将隧道断面、隧道中线用红铅油精确地标在掌子面上,并作出明显的高程标识点,精确定位炮眼位置。
5.2.2钻孔
精确控制钻孔位置、方向和深度,钻眼完毕,应按炮眼布置图进行检查,并做好记录,经检查合格后,方可按设计装药结构进行装药和炮泥堵塞。
减少开口偏差和钻孔孔底偏差以及方向偏差。
采用气腿式风动凿岩机钻孔,炮眼长度根据围岩状况,最大长度不超过4m,合理选择进尺,外插角不大于5°
,钻孔实际操作做到“准、平、直、齐”,并采用“炮棍瞄准法”控制炮孔的平行,其钻孔方向偏差控制在3cm/m~5cm/m以内。
同时,应根据眼口位置及掌子面岩石凸凹程度调整炮眼深度,以保证炮眼底在同一平面上。
5.2.3装药
装药量的多少和装药的方式是深度光明爆破的关键,必须严格控制周边眼的装药量,应使药量眼沿炮眼全长合理分布,并合理选择炸药的品种和装药结构。
合理控制周边眼的装药密度,根据周边眼孔距、爆破层厚度、石质及炸药种类等综合考虑装药量。
在装药结构上,宜采用比炮眼直径小的药卷连续或间隔装药,把药卷与钻孔间的不耦合系数控制在1.25~2.0之间,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径,以保证稳定起爆。
起爆雷管的段别选择合理,其安装位置精确,确保起爆的先后顺序。
主要光爆参数入下:
各类围岩断面钻爆参数
围岩类别
周边眼间距E(cm)
周边眼至内圈眼间距W(cm)
相对距离(E/W)
周边眼装药集中度a(kg/m)
极硬岩
50~60
55~75
0.8~0.85
0.25~0.30
硬岩
40~55
0.15~0.25
软质岩
30~45
45~60
0.75~0.8
0.07~0.12
5.2.4爆破
爆破前所有人员应撤在安全距离外。
独头巷道安全距离不小于200m;
相邻的上下坑道内不小于100m;
相邻的平行坑道,横通道及横洞间不小于50m;
全断面开挖进行深孔爆破(孔深3~5m)时,不小于500m。
采用电雷管一次起爆。
5.2.5通风
爆破前应关闭通风机,爆破后应及时向隧道掌子面通风,排出和降低隧道内灰尘、炸药残留气体,然后洒水降尘,使隧道内的环境符合职业健康标准。
5.2.6初喷
通风后,应在清除开挖段危石后,对开挖断面轮廓初喷3~5cm混凝土,封闭开挖岩面。
喷射混凝土作业应分段分片进行。
喷射作业自下而上,应保持供料均匀,喷射连续,喷射时喷嘴应作偏心划圆或鱼摆等复合运动。
喷嘴在沿隧道纵向作前后移动时应保持与受喷面等距,使受喷面均匀、密实。
5.2.7出碴
出碴时需专人统一指挥车辆,车辆在隧道内的行驶速度,已衬砌地段不大于20km/h,未衬砌地段不大于10km/h,有施工作业地段不大于5km/h。
弃碴弃于指定位置,应符合环保要求。
5.2.8开挖断面检查
开挖出碴完毕后,对隧道开挖断面的轮廓尺寸、中线、高程进行检查,需符合设计及规范要求,报监理工程师检查合格后,进行下道工序施工。
5.2.9支护
在每一次开挖后必须立即进行永久支护和临时支护。
支护参数须满足设计和规范要求。
6.劳动组织
6.1劳动力组织方式:
采用工班组织模式。
6.2根据隧道开挖的施工方案、机械、人员组合要求,隧道开挖施工工班分为开挖工班、喷混凝土工班、出碴工班和支护工班。
每个开挖工作面人员配备表
负责人
1
技术主管
专职安全员
3
钻孔工班
20
爆破工班
6
喷混凝土工班
4~12
支护工班
10~15
出碴工班
技术、质检、测量及实验人员
4
机械工、普工
指挥出碴、弃碴人员
7.材料要求
原材料应符合设计要求,设计未明确时应符合以下要求:
炸药选用岩石硝铵炸药或乳化炸药,其性能指标达到合格要求。
起爆材料符合爆破设计要求。
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、喷射混凝土、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
开挖
喷混凝土
支护
出碴
20m3空压机2~6台
挖掘机1台
凿岩机30台
(凿岩台车1台)
湿喷机2~4台(混凝土喷射机械手1台)
风镐6~8台
装载机2台
开挖台(架)1台
搅拌站1套
运输车辆2台
自卸车6台
材料运输车2台
注浆泵1台电焊机2台
洒水车1台
9.质量控制及验收
9.1质量控制
⑴不良地质段开挖前应做好预加固、预支护。
⑵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,才能开挖。
⑶应严格控制超欠挖。
当石质坚硬完整时,允许岩石个别凸出部分(每1m2不大于0.1m2)凸入衬砌断面,锚喷支护时凸入不大于30mm,衬砌时不大于50mm,供脚、墙角以上1m内严禁欠挖。
⑷开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量,并利用监控量测反馈信息进行及时调整。
⑸隧道爆破开挖时应严格控制爆破震动。
⑹洞身开挖在清除浮石后应及时进行初喷支护。
9.2质量验收
9.2.1主控项目
●隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查一次;
监理单位按施工单位检查数量的10%平行检验。
检验方法:
采用仪器测量。
●隧道开挖应严格控制欠挖。
当围岩完整、石质坚硬时,岩石个别突出
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