隧道开挖作业指导书修改版.docx
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隧道开挖作业指导书修改版
隧道开挖作业指导书
1目的
明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范隧道开挖施工,尽可能地减少超挖,保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量。
2编制依据
《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)
3适用范围
适用于适用于炎汝高速公路八面山隧道正洞及其辅助坑道的开挖施工。
4隧道开挖施工
4.1方案设计
要求本线隧道按新奥法原理组织施工,并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法,应根据监控量测结果,适时施作二次衬砌。
石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。
隧道开挖前,首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。
洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工,大型自卸汽车运输,并及时做好坡面防护,开挖一段防护一段。
洞口明洞采用明挖法施工,对于局部围岩较好区段可采用爆破开挖,开挖至明暗分界线后,先施做护拱混凝土,然后施做暗洞超前大管棚,随后立即做好明洞衬砌,随后进入暗洞施工,待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。
暗洞开挖根据围岩情况Ⅴ级地段及断层破碎带区段采用超短台阶法,Ⅳ级围岩采用短台阶法施工,每Ⅲ级及横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法或者全断面开挖施工。
石质隧道采用钻爆法开挖,出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。
施工通风采用管道压入式通风。
在施工过程中应不断总结经验,优化工艺。
加强超前地质预测、预报,加强围岩监控量测管理。
根据量测结果,及时调整预留变形量及支护参数,适时施作二次衬砌,确保隧道安全。
开挖方法的改变,要严格按程序申请设计变更。
4.2台阶法开挖支护
4.2.1Ⅴ级围岩岩石破碎,节理发育,有断层,承载力低。
Ⅴ类围岩的自稳时间很短,规模较大的各种变形和破坏都可能产生;采用20或18钢架及锚喷配合超前支护作为初期支护;Ⅳ类围岩格栅及锚喷钢架配合超前支护作为初期支护,Ⅲ类围岩可全断面开挖。
隧道按复合式衬砌设计,初期支护作为结构受力的一部分,施工中,通过加强对围岩和支护结构的监测,及时绘制时态曲线,判定支护是否处于稳定状态,为施工安全提供可靠的信息保障。
在施工中,严格执行“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则。
短进尺:
每次开挖循环进尺要短,开挖和支护时间尽可能缩短,并使前后工作面保持较短距离,以便尽快完成工法转换。
(人工开挖软弱围岩采用短进尺,硬岩采用台车长进尺)。
强支护:
采用超前支护、工字(格栅)钢架和锚网喷进行较强的初期支护。
早封闭:
开挖后的初期支护要尽早封闭成环,形成刚性结构,改善受力条件,控制围岩变形。
勤量测:
对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪、监测,并根据监测数据,及时绘制时态曲线,根据时态曲线的特点,判断围岩和结构变化是否处于稳定状态,据以指导施工。
4.2.2导坑开挖法由顶部设置的上导坑引进依次扩大,灌注拱圈,在拱圈支护下进行下部后续工序。
导坑开挖法应采取多循环,并符合以下要求:
1)导坑断面应根据地质条件、支护形式、机具设备和运输、通风、排水的要求以及作业按要求等确定。
2)各类临时支撑不得妨碍坑内运输作业。
3)在地质条件较好时,下导坑可保持较长的超前距离。
4)当为硬质地层时,下导坑底部应一次挖至隧道底设计标高,上导坑应一次挖至隧道顶开挖轮廓线。
4.2.3仰拱部位开挖
仰拱部位开挖,采取整幅开挖或半幅开挖,应符合下列要求:
1)挖至设计要求深度,底面平顺,清除渣物。
2)排净积水,做好排水设施。
3)隧道底两隅与侧墙连接处应平顺开挖,避免引起应力集中。
4)当遇变形很大的膨胀性围岩时,底面及其两隅应预先打入锚杆或采取其他加固措施后,再行开挖。
5)仰拱部开挖时应采取措施保证洞内临时交通畅通。
施工作业程序如下图:
4.2.4钻爆施工
钻爆施工应根据隧道工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出渣能力等因素综合考虑。
1)断面选择
上下半断面分别起爆,分界线在起拱线处。
2)上部掏槽方式
采用直爬眼掏槽,4个空眼做临空面。
3)炸药选用
采用乳胶炸药。
4)钻孔
上半断面站在台阶上钻孔,下半断面站在台架上钻孔。
钻眼:
采用液压凿岩台架平台,YT—28风钻钻孔。
整备工作:
测出轨面线和中线,画出轮廓线,标出炮眼位置。
掏槽眼:
深度、角度按设计施工,眼口间距误差和眼底间距
误差不大于5cm。
挖进眼:
眼口排距、行距误差不大于6cm。
内圈眼:
与周边眼的排距误差不大于5cm。
周边眼:
炮眼间距误差不大于5cm,外斜率不大于5cm/m,与内圈眼间最小抵抗线误差不大于5cm,钻眼位置在轮廓线上。
当开挖面凹凸不平时,按实际情况调整炮眼深度,力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直上。
钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录,对不符合要求的炮眼进行重钻。
5)装药作业
装药前,将炮眼内的水泥浆石粉吹洗干净,检查炮眼达到设计要求后装药。
装药时严格按设计药量进行,装药后,所有炮眼均堵塞炮泥。
6)装药结构
光爆周边眼采用间隔装药,其它眼集中装药(见附图)。
7)非电毫秒雷管插入炸药内,正面装入眼孔。
导爆管引线采用“一把抓”联结方式(见附图),联接线雷管采用低秒段,同组连接线采用同种秒段导爆管。
8)台阶法开挖爆破施工工艺框图:
中线、水平测量
布眼
钻眼
清孔检查
装药
连接
检查
起爆
出碴喷锚后下一循环
5综合超前地质预测预报
本线隧道地质情况复杂,部分隧道洞身位于地下水线以下等不良地质,需结合施工地质工作予以查明。
为此,要求针对本线大断面隧道与辅助坑道设置的具体情况,开展综合超前地质预测预报,并将综合超前地质预测预报纳入施工工序。
⑴地质预测预报方法
针对本线隧道地质特点,拟采用TSP超前地质预报系统。
适用于各级围岩,结合地质调查、地质描述综合判断。
在工程地质和水文地质复杂的地段,仅采用TSP超前地质预报系统不能满足施工需要,这时应补充超前地质钻孔对TSP超前地质预报成果加以确认和核查。
综合监测结果,即时提出对不良地质的处理措施,以降低施工风险,确保工程质量和运营安全。
①地质素描
开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、地下水等情况进行观察和测定后,绘制地质素描图,通过开挖后利用罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等简单工具对开对洞内围岩地质特征变化分析来推测开挖面前方的地质情况,据以指导施工。
②超前水平钻孔
采用超前水平钻机钻进过程中钻速和钻碴的变化对开挖面前方较短距离内的地质情况进行判断,为提高其预报的准确度,与地质素描配套使用。
通过超前钻探取芯测定含水率为主要手段确定下一步施工方案。
③超前预报仪TSP203
TSP203超前地质探测技术具有预报距离长,适用范围广,预报效果较好等优点。
该系统野外工作布置简单,数据采集时间短,测试时不占用施工掌子面,最大限度的减小对施工影响。
正象所有的振动测量方法一样,TSP测量方法也需要振动发射源和接收装置。
TSP测量系统是通过在掘进面后方一定距离内的钻孔中施以微型爆破来发射声波信号的,爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播,其中一部分向隧道前方传播,当波在隧道前方遇到一界面时,将有一部分波从界面处反射回来,界面两侧岩石的强度差别越大,反射回来的信号也越强。
反射信号经过一段时间后到达接收传感器,被转换成电信号并进行放大。
从起爆到反射信号被传感器接收的这段时间是与反射面的距离成比例的,通过反射时间与地震波传播速度的换算就可以将反射界面的位置、与隧道轴线的交角以及与隧道掘进面的距离确定下来;同样使用TSP也可以将隧道上方或下方存在的岩性变化带的位置方便地探测出来。
6爆破施工
石质隧道的爆破作业,主要以光面爆破为主。
爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。
钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。
钻爆设计的内容包括炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)的布置、深度、斜率和数目,爆破器材、装药量和装药结构,起爆方法和爆破顺序,钻眼机具和钻眼要求等。
钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。
爆破参数应通过试验确定。
当无试验条件时,可参照表1选用。
表1光面爆破参数
岩石类别
周边眼间距
E(cm)
周边眼抵抗线
W(cm)
相对距离
E/W
装药集中度q
(kg/m)
Ⅴ
50~60
55~75
0.8~0.85
0.25~0.30
Ⅳ
40~50
50~60
0.8~0.85
0.15~0.25
Ⅲ
35~45
45~60
0.75~0.8
0.07~0.12
周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置,保证开挖断面符合设计要求,硬岩开眼位置在轮廓线上,软岩可向内偏5~10cm。
底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破,辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间,力求爆破出的石块块度适合装碴需要。
周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上,掏槽炮眼加深10~20cm。
当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度,使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。
炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。
7劳力、机械设备的配置
人员、机械设备应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置。
配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2~1.5倍。
隧道双口施工,根据开挖方法配置2台大型挖掘机或4台小型挖掘机平行作业,另备2台装载机进行装碴施工,大型自卸汽车不宜少于6辆,20m3/min空压机不应少于4台。
根据隧道大断面的特点,每工班开挖作业人员不宜少于20人。
8质量要求
8.1分项验收标准
8.1.1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,岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm。
拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。
检验数量:
施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面,绘断面图与设计断面核对;监理单位见证测量,现场核对开挖断面。
●洞身开挖中,应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等,核对设计地质情况,判断围岩稳定性。
检验数量:
施工、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
施工单位进行工程地质观察和描述;监理单位见证检查。
●光面爆破或预裂爆破钻眼前,应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置,钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。
掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。
周边眼的间距允许偏差为5cm,外插角应符合钻爆设计要求,眼底不应超出开挖轮廓线15cm。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼;监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。
检查方法:
测量。
●隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。
隧底范围石质坚硬时,岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm。
检验数量:
施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
施工单位用仪器测量底部高程,绘断面图与设计断面核对;监理单位见证测量,核对开挖断面。
●隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。
当需要进行加固处理时,应符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位每处检查一次。
检验方法:
施工单位进行地质描述;监理单位见证检查。
8.1.2一般项目
●光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率,硬岩不应小于80%,中硬岩不应小于60%,并在开挖轮廓面上均匀分布。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
对照钻爆设计资料,观察、计数检验炮眼痕迹保存率。
●水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求,靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
观察、仪器测量。
9安全、质量控制措施
⑴加强对技术及施工人员的培训,提高全体参建人员的安全、质量意识。
⑵坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
⑶严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工,否则应按照变更程序申请改变施工方案。
⑷在隧道开挖前,对隧道地表中线附近范围进行勘察,对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计,并按里程桩号逐一登记、拍照,尤其是隧道下穿高速公路等大型构筑物地段,施工中应加强监控量测工作,严格按设计方案施工,确保隧道安全、顺利通过。
⑸每循环进行测量放样,严格控制超欠挖。
定期对测量控制点进行检查、复核,避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。
⑹边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。
软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。
隧底开挖前应进行施工工艺设计。
⑺开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测,及时反馈量测信息。
⑻隧道开挖中,应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小,核对设计情况,判断围岩的稳定性。
⑼制定安全施工应急预案,日常做好应急材料、物资的储备。
10其他注意事项
⑴分部开挖时,在满足设计规范及安全质量要求的前提下,应尽量采用适合机械化作业的施工工艺,分部尺寸划分合理,各分部尽量平行作业,从而达到快速施工的目的。
⑵仰拱开挖长度应考虑拱墙二次衬砌分节长度,沉降缝、施工缝应设于同一竖直面上。
⑶弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整,弃碴场需设置挡墙。
施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。
施工完毕后,对弃碴场及时平整,并做好绿化、防护,避免水土流失。
⑷施工中应加强通风,保持洞内空气质量。
⑸便道及施工现场要注意撒水防尘,减少对周围环境的破坏。
炎汝高速公路项目第13合同段
(K52+968~K56+160)
隧道开挖作业指导书
编制:
复核:
签收:
中铁三局五公司炎汝高速公路第13合同段项目经理部
2010.5
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