铁路隧道工程洞身开挖施工作业指导书

XX铁路隧道工程洞身开挖施工作业指导书1.适用范围适用于洞身开挖施工。2.作业准备2.1内业技术准备开挖施工前，组织技术人员认真学习、领会实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准；制定施工安全保证措施，编制应急预案。对施工人员进行技术、安全交底，告知安全风险以及在施工过程中需采取的应急措施；对参加施工人员进行上岗前技术、安全培训，考核合格后持证上岗。2.2外业技术准备2.2.1对隧道开挖中线、高程进行复核，确保测量精度。2.2.2根据设计图纸要求，对洞身围岩分别采用TSP、红外探水、地质雷达等方法进行超前地质预报，探测围岩的地质状况，结合围岩、支护的变形监测，对围岩状况进行分析，将结果与施工图、施工组织设计进行比较，及时修正开挖、支护参数。2.2.3检查并确认风、水管路和电路畅通、接头完好，施工机具性能符合施工要求，机械性能良好。3.技术要求3.1隧道开挖断面的中线、高程、开挖轮廓满足设计和规范要求。3.2炮眼痕迹保存率符合规范要求。4.施工程序与工艺流程 4.1本工程隧道的开挖方法分为台阶法、CRD法、两台阶临时仰拱法、三台阶预留核心土法等，根据开挖方法的不同，每一循环隧道开挖的程序有所不同。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III、IV、V级围岩隧道施工；CRD法是用中隔壁和临时仰拱把断面分割交叉开挖，每部封闭成环，适用于V级围岩岩体破碎易发生大变形地段；三台阶预留核心土法适用于全、强风化层中且地下水不发育的Ｖ级围岩地段。4.2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--找顶--初喷--出碴--支护或临时支护--监控量测--下一循环。4.3台阶法台阶长度一般不超过8m。开挖时采用微震动控制爆破法开挖，上半断面开挖5～8m，开挖后及时施作喷锚网支护。风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管微差起爆，喷射机械手湿喷混凝土作业，上台阶洞碴用挖掘机扒至下台阶，挖装机装碴，自卸汽车出碴运输。如图所示。 4.4CRD法开挖施工程序CRD施工工艺流程图 （1）1部开挖及支护1）利用上一循环架立的钢架施作隧道洞身，侧壁导坑纵向超前支护；2）开挖1部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷8cm厚混凝土封闭（仅对V级围岩)；3）施作1部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚的混凝土，架立钢架（包括导坑的临时钢架），并设立锁脚锚杆；4）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度；（2）3部开挖及支护1）开挖3部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷8cm厚的混凝土，封闭（仅对V级围岩）；2）施作3部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚的混凝土，接长钢架（包括导坑的临时钢架），并设锁脚锚杆；3）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度；（3）开挖5部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤和工序同（1）；（4）在滞后于5部一段距离后，开挖7部并施作导坑周边的初期支护和临时支护步骤和工序同（2）；（5）开挖9部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤和工序同（2）；（6）开挖11部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤和工序同（2）； （7）逐段拆除靠近二次衬砌6～8m仰拱范围内中隔壁底部钢架单元，灌注该段Ⅷ部仰拱；施工准备超前地质预报、测量放样超前支护、围岩加强后行侧导坑开挖，初期支护、临时仰拱施作先行侧导坑开挖，初期支护、中隔壁、临时仰拱施作初期支护成环、地质素描监控量测拆除临时仰拱、中隔壁采取措施复合衬砌施工结束超限变形值满足规范要求交叉中隔壁（CRD）法施工工艺流程图（8）灌注该段的隧底填充，并接长中隔壁临时钢架底支撑于仰拱填充顶面； （9）根据监控量测结果分析，带初期支护收敛后，逐段拆除多余的临时钢架；（10）利用衬砌模板台车一次性灌注XIV部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）；4.5两台阶临时仰拱法施工两台阶临时仰拱施工工艺见下图。（1）两阶临时仰拱法适用于：Ⅳ级围岩以泥岩为主且地下水发育地段。2）Ⅴ级围岩以泥岩为主且地下水发育及Ⅴ级围岩洞口浅埋、偏压地段。（2）施工工序1）在上一循环的超前支护防护下，弱爆破开挖①部——施作①部台阶周边的初期支护：初喷砼，架立钢架（设锁脚锚杆），铺设钢筋网，并钻设径向锚杆厚复喷砼至设计厚度——架设①底部的I18型钢临时横撑，并喷射砼。2）弱爆破开挖②部——施作台阶周边部分初期支护：初喷混凝土，接长钢架（设锁脚锚杆），铺设钢筋网，钻设径向锚杆厚复喷混凝土至设计厚度。3）弱爆破开挖③部——施作台阶周边部分初期支护，步骤及工序同2。4）弱爆破开挖④部——施作隧底喷混凝土，必要时在墙脚处设置临时横撑。5）在滞后于④部一段距离后，灌注V部仰拱与边墙基础。 6）待仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充VI部至设计高度。7）根据监控量测结果分析，确定二次模筑衬砌施作时机，拆除临时横撑——利用衬砌模板台车一次性灌注VII部（拱墙）衬砌。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，对洞身实际的围岩性质与设计图进行核对，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支护能力，确保隧道的施工和隧道主体安全。一般情况下，二台阶、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自行拟定，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，要结合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和炮眼深度，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，选择合理的支护型式，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。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。减小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50，钻孔实际操作做到“准、平、直、齐”四个字，并采用“炮棍瞄准法”控制炮孔间的平行，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的凹凸程度调整炮眼深度，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隧道光面爆破的关键，必须严格控制周边眼的装药量，应使药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药的品种和装药结构。 合理控制周边眼的线装药密度，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。主要光爆参数见表1。表1光爆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）极硬岩50～6055～750.8～0.850.25～0.30硬岩40～5050～600.8～0.850.15～0.25软质岩35～4545～600.75～0.80.07～0.125.2.4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少于200m；全断面开挖进行深孔爆破（孔深3~5m）时，不少于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和炸药残留气体、风尘浓度，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，隧道开挖施工班组分为开挖工班、喷混凝土工班、出碴工班和支护工班（见表2）。表2每个开挖面人员配备表负责人1人 技术主管1人专职安全员3人钻孔工班25人爆破工班9人喷混凝土工班12人支护工班12人出碴工班5人技术、质检、测量及试验人员4人机械工、普工10人指挥出碴、弃碴人员5人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、喷混凝土、支护、出碴等工序使用机具及其他配置机具（见表3）。表3每个作业面主要施工机械设备配置开挖喷射混凝土支护出渣203空压机4台挖掘机1台风钻30台湿喷机3台风镐6台装载机2台开挖台架2部JS500一座运输车辆2台自卸车8台材料运输车2台运输车辆3台洒水车1台 注浆泵2台、电焊机4台9.1质量控制9.1.1不良地质段开挖前应做好预加固、预支护。9.1.2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，才能进行开挖。9.1.3应严格控制欠挖。当石质坚硬岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm，拱脚、墙脚以上1m内严禁欠挖。9.1.4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。9.1.5隧道爆破开挖时应严格控制爆破震动。9.1.6洞身开挖在清除浮石后应及时进行初喷支护。9.2质量检验9.2.1隧道开挖断面的中线、高程必须符合设计要求。检验方法：激光断面仪、全站仪、水准仪测量。9.2.2隧道不应欠挖，应严格控制欠挖。当石质坚硬岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm，拱脚、墙脚以上1m内严禁欠挖。检验方法：采用激光断面仪、全站仪测量周边轮廓线，绘制断面图与设计断面核对。9.2.3隧道开挖断面允许超挖值应符合表4的规定。表4隧道开挖断面允许超挖值项次检查项目检查方法 规定值或允许偏差1拱部超挖V～IV级围岩平均100，最大150采用激光断面仪、全站仪测量周边轮廓线，绘制断面图与设计断面核对。II～IV级围岩平均150，最大2502边墙宽度（mm）每侧+100，-0全宽+200，-03边墙、仰拱、隧底超挖（mm）平均1009.2.4炮眼保存率，硬岩应大等于80%，中硬岩应大等于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。10.安全及环保要求10.1安全要求10.1.1严禁非工作人员进入隧道。10.1.2施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。10.1.3施工前主管工程师应对施工班组、人员进行安全交底和安全教育，同时告知安全风险和应对措施。10.1.4严禁带明火和火种进入隧道，隧道内禁止吸烟。10.1.5施工人员到达工作地点后，领工员、工班长应首先组织大家分头检查工作面，检查机具设备是否处于安全状态，详细检查支护是否牢固，拱部是否稳定，如有松动或裂纹，应及时加固处理。同时在施工过程中要经常检查支护的稳定状况，特别是爆破后的工作面和附近要加强检查，发现异常应随时处理，如发现可能有险情时，应立即撤离工作人员并报告上级处理。10.1.6台阶法和导坑开挖：a.台阶或导坑之间控制一定的距离，以适应机具作业，并尽量减少翻碴工作量；b. 支护和临时支护必须紧跟，支护及时成环；c.台阶宜少分层，使装碴机械紧靠开挖面，以减少扒碴距离；d.下断面开挖的落底拱脚边沿应留平台，以保证拱圈稳定。10.1.7司钻中不得将胸部、腹部紧贴风钻手柄，腿部不得抵住风钻卡套弹簧。钻眼过程中，钻杆与钻孔应保持一条直线，防止钻杆弯曲、掉头、或折断，卡钻时，应用扳钳松动拔出，不可敲打，未送风前不可撤出钻杆。风钻使用每使用两小时应加一次油；风钻拆卸、修理、保养维修，不得在工作面进行。严禁在残眼处钻眼。使用带支架的风钻钻孔时，应将支架安置稳妥。当站在碴堆上钻孔时，应注意石碴是否稳定，以防操作中石碴滑塌伤人。在拱部扩大及马口部位钻挑顶眼、爬眼、斜插眼及吊眼时要注意有无松动石块，以防落石伤人10.1.8领取爆破物品时应指定由有爆破资质的人员和工班负责人一道领取，必须严格履行出库审批和出库登记手续，并专人押送，雷管和炸药不得同车运输。10.1.9爆破物品进入现场雷管、炸药必须距离15m以上放置，使用木质炮棍装药。监炮人员要做好爆破物品使用记录，防止爆破物品丢失，用剩炸药、雷管必须及时退库。瞎炮、哑炮须原装药人员进行处理。10.1.10进入隧道的内燃机械与车辆，必须选用带净化装置的柴油机。有瓦斯等有害气体的隧道，汽油机械与车辆不得进洞。10.1.11机械装碴时，小型装碴机的电缆或高压胶管，应有专人收放，装载工作场地，应设车辆机械调度与指挥人员。10.2环保要求 10.2.1隧道内必须连续通风。粉尘、有害气体含量低于规范要求值；风量、风速满足规范要求，人均新鲜空气3m3/min，内燃机械作业供风量3m3/min/（min*kW），风速0.15～6m/s。10.2.2在掌子面装碴时，应先洒水，以减少粉尘，施工场地要时常洒水湿润，粉尘大时要采取降尘措施。10.2.3弃碴应运至指定位置，并做好支挡防护。10.2.4隧道内污水应集中处理后方可排放。10.2.5附近有居民处禁止夜间爆破，机械噪音满足规范要求。