隧道ⅲ级围岩开挖施工方案

'隧道III级围岩开挖施工方案山东省京沪线辅线济莱高速公路山东省京沪线辅线济莱高速公路监表1分项工程开工申请批复单承包单位：山东省京沪线辅线济南至莱芜高速公路第三施工项目部合同号：三合同段一、编制依据及原则：1、根据济南至莱芜高速公路第三合同段隧道施工图、招标文件、投标文件、合同文件等。2、根据设计院下发的第三合同段两阶段LK11+962〜LK12+090施工设计图。3、国家和交通部现行的设计、施工、验收采用的规范、规则和标准。4、我单位多年类似隧道工程施工经验和目前施工技术水平及机械设备状况。二、施工方案：1、工程地质概况根据济南至莱芜高速公路第三合同段，两阶段三泉峪隧道左洞施工设计图纸，LK11+962〜LK12+090III级围岩施作区，局部地段LK11+988处可能有岩溶发育区，直径5m左右，隧址附近无大的区域性断裂构造，岩溶非常发育，岩体较完整，块状体结构，属较坚硬岩；三泉峪隧道左洞III级 岩128mo2、开挖方案III级围岩地段主要采用钻爆法施工，施工顺序采用上下台阶开挖法，爆破方案采用光血爆破或预裂爆破技术，以降低爆破对围岩的扰动，个別机械开挖不动须爆破的地方，严守“短进尺、弱爆破、强支护、早成环的原则采用微震或预裂爆破施工。三、隧道施工风、水、电保障：1、高压风在隧道洞口安装6台20m电动空压机，为隧道施工提供高压风。32、通风由于该隧道较短，断面大，采用g然式通风，并配备轴流风机以防自燃通风不能满足施工需要时备用，并采用单管路压入式通风方式；风管安放位置见《洞内管线布置示意图》。3、施工用水三泉峪隧道近临狼猫山水库，狼猫山水库常年冇水，其水量可满足施工需求；施工用水在洞3口左上方150米处建一座40m的高位水池，水源从狼猫山水库中用两台180m扬程水泵抽取；进洞铺设+80mm高压进水管路，供施工使用。4、施工用电、照明在隧道洞口设一座1130kvA变电站，其屮500kvA变压器一台；630kvA 变压器一台；10kv高压电经变压器降压后，由380v高压线路接至洞内;洞口备用一台200KW发电机，确保断电情况下正常施工。洞闪动力、照明电源线路采用扒墙式架空架设方法，电线采用BVR150mm塑料铜芯绝缘导线，摸担釆用40X40X4mm的角钢，横担间距10米，电压220V,照明灯具采用防水灯头、150W白织灯泡，灯泡间距15米。四、施工工期安排：我部计划在2005年11月10日开始对LK11+962〜LK12+090段进行洞身开挖施工，于2005年12月5日完成此项目工程施工。五、施工人员配备：项目部管理人员己到位（见组织管理体系图附后），施工队已进场140人，施工队主要负责人也均已进场，洞身开挖管理人员及劳动力安排如下;2六、施工中使用的主要机械设备、测量及试验设备：小松330B挖掘机2台；柳工ZL50C侧卸式装载机3台；斯太尔自卸车（15T）6台；无锡产20m空压机6台；YT28风动凿岩机60台；电焊机BX1-500型6台；主要测量及试验设备附后《测量试验仪器设备表》。七、施工工艺流程和施工方法：隧道III级围岩采用正台阶法开挖，光面爆破，周边眼间隔装药。施工工艺如下：中线水平测量->超前钻孔探测地质一喷砼封闭开挖面一上半断面钻 眼一装药连线一爆破一排烟除尘清危石->初喷砼出渣一施工系统锚杆—挂钢筋网一上半断面二次喷砼一下半断面开挖一下半断面打径向锚杆下半断面喷砼。 详细施工顺序见《三级围岩施工顺序图》。爆破示意图见下页《III级围岩爆破炮眼布置及钻爆参数图》。1、主要施工方法上部开挖至拱腰，开挖时不留核心土，开挖面采用光面爆破，以控制围岩超欠挖。(1)钻爆设计因为该隧道属于大断面施工，一次钻眼数量较大，钻眼长度较大，因而一次装药量大，一旦爆破不成功将造成极大的浪费和误工现象。所以钻爆设计是此隧道施工技术成功的重要一环。根据以往施工过程屮已经总结了较多爆破经验，结合工程实际并结合多年施工经验，在钻爆施工中我们主要采取以下措施。①为了保护围岩，增强隧道光面效果，周边炮孔采用光面爆破技术施工。开挖采用直眼掏槽方法，微差起爆控制掏槽时间，微差间隔50〜100mso掘进孔采用微差起爆技术，微差吋间25〜300ms。掏槽设计：采用五梅花小直径中空直眼掏槽，如下图：②装药结构设计为更好地达到光爆效果，周边眼采用间隔装药结构，药卷用小直径药卷。如下图所示：其余炮眼采用直径*32mm标准药卷连续装药。如下所示:③爆破参数 A、掘进眼及底板眼的爆破参数及周边眼光面炮孔设计参数见下表 光面爆破设计参数表B、炮眼布置图及装药参数表见：①广泛采用炮泥堵塞技术。炮泥堵塞长度取20cm。现场采用PNJ-1型炮泥机制作炮泥，以提高炮泥制作及堵塞速度。②采用专用激发枪引爆，塑料毫秒雷管起爆系统。周边眼间距75cm,最小抵抗线取70cm,辅助眼间距取85〜95cm。2）爆破施工工艺①施工顺序：施工放样一画出隧道中线和轮廓线一精确布眼一钻眼装药->连线->引爆②放样布眼钻眼前，由测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用激光指向仪控制开挖方向和开挖轮廓线。爆破炮眼具体布置见《爆破炮眼布置及钻爆参数设计图》。③定位开眼台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。④钻眼钻工要熟悉眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，由有较丰富经验的老钻工司钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角（眼深3m时，外插角<3°;眼深5m时，外插角<2°），尽可能使两荐炮交界处台阶小于15cm。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度 调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。①清孔钻眼完成后，按炮眼布置图进行检査并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后才能装药爆破。装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑括吹净。②装药装药前，应重新测量各项数值进行装药量计算,对过浅或过深的炮孔，要调整装药量。装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，要分多次回填，边回填边用木制炮棍捣实，禁止使用铁棍捣固，并注意保护好孔屮的雷管引线，堵塞长度不小于20cm。③联结起爆网络起爆网络为导爆管复式网路，以保证起爆的可行性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管就放用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端lOcm以上处。网络联结好，对起爆系统各联接点要有专人负责认真检查，确认各联接点连接牢固后，方可进行起爆。(3)技术要求①根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边眼最小抵抗线。周边眼间距比一般爆破的间距小，调整间距与抵抗线比值。②严格控制周边眼装药量，使药量沿炮眼全长合理分布并合理选择 炸药品种和装药结构。周边眼采用小直径药卷和低爆速炸药，可借助导爆索来实现空气间隔装药；底板眼(低温度，高爆力)选用高爆力炸药，可以克服上覆石碴的压制和起到翻碴的作用。①采用周边眼同时起爆要求采用毫秒雷管微差顺序起爆，使周边眼爆破时产生临空面。光面爆破分区起爆顺序：掏槽眼一铺助眼一周边眼一底板眼；铺助眼应由里向外逐层起爆，爆破后尽量接近开挖面形状。②严格掌握钻眼作业，使三种炮眼的位置及方向准确无误，对于周边眼、辅助眼、掏槽眼的间距、行距要求如下：周边眼：沿隧道设计轮廓线间距误差不大于5cm;周边眼外斜率不大于5cm/m；周边眼与内圈眼距离误差不大于5cm,炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。辅助眼：眼口排距、行距误差均不得大于5cm。掏槽眼：眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。⑤装药前应将炮眼内泥浆、石屑吹洗干浄。己装药的炮眼及时用炮泥堵塞密封。周边眼的堵塞长度不宜小于20cm。每循环进尺为3m。开挖出渣完毕，立即初喷4cm厚的砼以封闭新开挖岩血。(1)、施工系统锚杆，复喷砼。(2)、下部边墙两侧同时开挖，一次可进尺4米。 ⑷、对局部松散破碎、富水地段，围岩自身稳定性较差，易发生围岩失稳，可采用V级围岩施工方法，短进尺、弱爆破、强支护，并及时施作二次衬砌。(5)、隧道开挖后立即施作初期支护，进行封闭、保护围岩，控制围岩变形，使初期支护与围岩尽快形成“承载环”。出渣采用2台330B小松挖机配合2台柳工ZL50C侧卸式装载机装渣,6台斯太尔15吨自卸汽车出渣。3、施工注意事项(1)、根据设计施工图纸对洞身的水文地质情况进行认真研宄，对地下水情况做到心中有数，并制定详细的防排水措施，避免造成危害。⑵、在开挖过程中，以严格控制超欠挖，采取光面爆破、提高钻眼精度、控制药量等措施，并提高作业人员的技术水平，将超欠挖控制在允许值以内。⑶、新奥法复合式衬砌结构作用机理是充分利用围岩的自承能力，岩初期喷锚支护和二次支护共同作用，形成永久支护。开挖后，容许岩有一定的变形，以利于围岩内部应力的重新分配。(1)、随时注意观察岩性的变化情况，及吋进行准确的岩石编录，并据此及时调整施工方法。(5)、及时进行闱岩量测，根据量测数据处理的结果，对围岩的变形趋势作出准确的分析判断，据此指导施工、调整施工方法、修正支护参数，使施工更加经济合理。⑹、及早封闭是新奥法的基本原则，也是减少变形的最有效的办法,施工时切不可有丝毫疏忽，开挖后及时完成初喷并在12小时内完成初期 支护。⑺、为保证衬砌厚度及衬砌结构不侵限，开挖轮廓按设计要求预留变形量。施工时，结合测量结果及时予以修正。⑻、根据设计图纸所述，在LK11+988处推测有岩溶发育区，直径5m左右，开挖施工屮必须时刻注意是否有溶洞的出现，如发现出现涌水或凿眼机钻进速度较快时，可能己达到溶洞边缘，应观察水情变化及裂隙溶蚀程度，并及时报业主、设计院及监理进行记录,当渗水及溶蚀程度有所增大时，应对掘进、支撑、排水等工作加以妥善安排。当达到溶洞边缘，施工各工序应紧密衔接。边墙基础应坚固，有溶洞时须及时报业主、设计院及监理采取措施处理。当溶洞有水时，先查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管设施渲泄水流，将水排出洞外;当溶洞停止发育，径跨较小无水时，根据其与隧道相交的位置，采用C20以上砼，浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，尽快作好支护和衬砌。施工中拱以上空溶洞，根据溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固，并设置钢筋和支架。在岩溶地段爆破，采取多打眼，打浅眼的方式施工，并控制药量。当判断冇岩溶水吋，应利用超前探水钻孔作涌水预报，探明开挖面前方几米到几十米的水情，防止突水事故的发生。溶洞内不得任意抛填隧道开挖弃渣。八、隧道控制测量：1、洞外平诎控制测量 1）、人员、设备配置项冃部成立精测队队长：队员：测量设备本隧道配备瑞士产莱卡公司生产的TCR402全站仪1台、经纬仪1台、水准仪2台，由施工经验丰富责任心强的测量工程师负责，具体实施控制和放线工作。2）、测量控制网布设从设计单位接到桩橛后，我们立即进行复测，确定准确无误后，放出护桩，并编号绘制示意图。3）、洞内控制测量洞内采用导线法布设控制测量网，在施工中经常对水准点、控制桩复测，洞内与洞外测量结果闭合，若发现问题及时纠正确保施工万无一失。因洞内控制网随掘进长度的增加而不断向前延伸。为满精度要求和尽量减少测量工作量，洞内平面控制拟采用主控网、基木网和施工导线三级控制;洞内高程控制拟采用高精度数字水准仪实施三等精密几何水准控制。进洞后，采用莱卡TCR402激光全站仪进行中线测量，并经常对导线点进行复测以确保导线点的精度。4）、施工测量洞内施工导线测量和洞内施工测量，均采用莱卡TCR402激光全站仪、 苏一光LT2型激光电子经纬仪和NA2水准仪，以加快测量进度。自基本控制网点，向洞内布置边长约为50〜80m长的单支导线，控制洞内开挖和衬砌施工。导线点和水准点均采用顶部凿有十字丝、长度约为20-80cm的钢筋埋设，并用红油漆在岩壁上标记。用全站仪架设在掌子面所布设的临时控制点上后视另一控制点按极坐标法放样隧道中线点、拱顶中心点和01点，用红油漆标记并用水准仪检核屮线点的高程。然后用半径为9.5米（为确保不欠挖周边放大0.05米）的标尺以放样中心点为圆心，在掌子妞以隧道中心线为垂线向周边45度画圆以确定掌子面周边开挖线，同时用水准仪依托洞内水准控制点确定地面标高。掌子面每向前推进5m用全站仪置镜洞内一控制点后视另一控制点按极坐标法向前布设一临时中线点，用5cm的钢钉埋设并用红油漆标记。为确保不超欠挖隧道每前进20米用断诎检测仪检査一次开挖面以指导掌子面的开挖。5）、洞外高程控制测量采用高精度水准仪实施二等精密几何水准控制。九、量测计划：1、监测目的按照设计文件，通过动态量测，掌握支护变形的力学动态信息，了解闱岩的稳定性、安全性和支护参数的合理性，积累资料和通过信息反馈，制止塌方事故的发生，为后续工程提供技术依据。 2、监测内容根据设计文件及本工程的具体情况，拟对以下项目进行监测：地质和支护状况观察、隧道拱顶下沉、周边收敛、地表下沉等项目。3、监测仪器及方法1）、成立监控量测小组，小组组成成员：组长:组员:2)、本着积极推广应用新技术和加快量测速度、提高量测自动化程度的原则，拟使用瑞士莱卡NA2水准仪进行隧道地表沉降和拱顶下沉量测；使用智京JSS30A型数显收敛仪进行周边位移和净空收敛量测。3)、对于隧道地表沉降及沉降的发展趋势是判断隧道围岩稳定性的一个重要标志。用水准仪在地面量测，简易可行，量测结果能反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。4)、用收敛仪监测隧道净空收敛用JSS30A收敛仪来监测两个变形监测点的相对变形，以确定隧道净空收敛信息。4、监测断面的布置建立如下图所示的监测网，利用专用锚杆作为永久量测目标，用莱卡NA2水准仪和智京JSS30A型数显收敛仪对各监测点进行测量。5、监测数据整理与应用在取得量测数据后，要及时进行整理，绘制三个曲线图，即位移与时 间的关系曲线、位移与距离的关系曲线、速度与时间的关系曲线。1)、数据应用：(1)、当位移值超出规范允许相对位移时，应采取措施，如加强支护，改变施工方法，及时衬砌砼等，并及时反馈到设计院。(2)、当变形速度大于20mm/d时，需耍特殊支护，否则可能使围岩失稳造成塌方，并及时反馈到设计院。(3)当各项测试项目的位移速率明显收敛，围岩基木稳定；己产生的各项位移己达到预计总位移量的80%〜90%;周边位移速率小于0.1〜0.2mm/d或拱顶下沉速率小于0.07%〜0.15mm%时，可以施作二次衬砌。十、洞内排水：1、三泉峪隧道出口，进洞是顺坡排水，可以从临时排水沟自然排出洞外；2、若仰拱混凝土，二次衬砌填充己完成，则从屮心排水沟排出洞外。十一、可能出现塌方、溶洞处理措施：1、出现坍方的处理措施1）、先加固坍方附近的未坍塌的部分，采用喷锚支护和小管棚（小=60〜80mm的钢花管）对未坍塌的边墙及拱部进行加固，以防止坍方的进一步发展和扩大。2）、利用坍方发生后围岩处于相对的暂稳定状态，抓紧时间沿坍塌面设外层初期支护，其支护参数：锚杆：L=3.5〜4.5m,=22mm,间距1.0mXI.Om〜1.5mX1.5m; 钢筋网：采用4>8或4）12的钢筋，网格间距20cmX20cm;喷射混凝土：分两层，第一层5.0〜8.0cm，然后施作锚杆和挂网，再复喷第二层10〜15.0cm。3）、因坍腔的横断趾矢跨比H/B=1.8〜2.8>0.7,故不设（也难以设）内层初期支护，但在坍腔内需设置横向和竖向的支撑杆件：采用7.5#角钢横向和竖向支撑两侧及顶部的坍塌而，竖向间距8.0〜10.0m,纵向间距2.0〜2.5m。角钢的两端与锚杆头进行焊接4）、清碴：从洞口向里逐步清碴，同时逐步进行二次衬砌。5）、待二次衬砌完成之后，设置防水层，预埋注浆孔。6）、施作1.0m厚的混凝土护拱。7）、设土石缓冲层，厚度1.2〜1.5m。8）、衬砌背后注浆（即填充注浆）。2、溶洞的处理措施隧道如遇溶洞时在LK11+988处，应根据有关资料及现场实际情况，查明溶洞分布范围、类型情况、稳定程度和地下水流情况等，分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。1）、堵填处理对已停止发育，跨径较小，且无水的溶洞，可根裾其与隧道相交的位置及其充填情况，采用砼，浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况决定是否加深边墙基础。拱部以上出现的空溶洞，可视溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固 或加设护拱及拱顶回填的办法处理。2）、跨越处理溶洞较大较深，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基岩上，必要时用圬工加固。十二、质量保证体系及保证措施：质量保证体系该分项工程主管为高俊涛，任勇军配合，向天国为测量工程师，施工队设技术员一名，负责细部测量放线，并配合以上人员工作。主要由以上人员负责控制测量，重点工程定位放线，施工技术指导及配合监理工程师做好质量控制。质量保证措施1、分项工程开工前，认真核对设计文件、图纸，做到对业主负责，对自已负责，确保施工无误。2、认真做好技术交底工作，主耍技术问题由项冃部专业工程师负责实施，确保交底质量。3、严格报检程序每道工序完成后，施工队质检人员自检，合格后，报项目部质检工程师检查，合格后，填写质检资料，报请监理工程师检查，合格后再进行下道工序施工。4、洞身幵挖前，由项目部技术人员熟悉图纸及相关技术规范，编制《技术交底》作为施工依据，并下队技术室及施工班组，用以指导施工作业。 5、隧道每开挖20米向驻地监理报检一次；报检前项目部用电子全站仪、激光断面仪、精密水准仪检查隧道结构尺寸、标高，经测量检查合格后（最大超挖平均不允许大于10cm,每平方欠挖不超过0.1m2,厚度不大于3cm），报请监理检查。6、超挖严重时，即时吊模20号混凝土回填网喷。7、监理工程师检查签认后可方进行下一道工序施工；未经监理工程师签认同意，而擅自进行下道工序施工的工程，项冃部将罚款施工队5000元至10000元。8、成立测量小组，负责施工中测量工作，坚持换手复测制度。9、全部工程达到交通部2004-09-04发布的《公路工程质量检验评定标准》要求，分项工程一次检验合格率100%,优良率95%以上；工程质量综合评定优良。及时审核、收集、整理、填报各种资料，并由专人负责整理。（质量保证体系图附后）。十三、环境保证措施：1、成立环保领导小组组长：副组长：组员：2、成立环保小组，采取环保措施，项冃部、队分级管理，负责检査、监督各项环保工作的落实。3、对职工进行《环境保护法》知识教育，使人人心中都明确保护环 境工作的軍大意义，积极主动地参与环保工作，自觉遵守各项规章制度,树立人与自然和谐共处的思想。4、及时进行弃渣填筑施工，减少水土流失，防止对下游水库、农业生产和群众生活造成不利影响。5、控制扬尘：对施工便道进行定期洒水，以减少起尘，易于引起粉尘的细料或散料予以遮盖或适当洒水，运输时用帆布、盖套及类似物品遮盖。6、废弃物：将施工废弃材料、垃圾堆放在指定地点，统一及时处理，严禁乱扔乱弃，避免阻塞河流和污染水源。7、排水：施工中的污水或废水流入洞口外侧30m沉淀池，集中沉淀或化学处理，经检验符合标准才能排放到水库中，不准将含有污染物质或可见悬浮物的水，直接排入水库。8、废气：对各种施工机械、车辆进行严格的废气排量检测，对排量不合格的机械，车辆坚决予以停用。燃料为汽油的各种机械均使用无铅汽油。十四、安全保证体系及保证措施：安全保证体系成立以项目经理李晓氽为组长的安全领导小组，项目部设专职安全监察长程福庭；队设专职安全检查员单龙祥；总工程师胡氏涛和安全检查长程福庭任安全领导小组副组长，各部门主管领导及施工队队长、安全员为组员，从施工角度、技术角度来保证施工生产的安全。程福庭为该分项工 程的安全负责人。具体项目安全管理体系，详见安全管理体系图。3安全保证措施1、根据现场生产特点，制定重点工序安全操作规程、各类主要生产设备操作规程。项0分部建立安全生产责任制，制定相应的考核办法，以确保各项规章制度的落实和实施。2、通过改进施工技术、施工设备、施工工艺等措施，改善劳动条件，提高施工的安全性。3、施工现场、危险作业区、仓库、具有安全隐患的地点及各主要交通交叉路口，设立醒目的警示牌、标语牌、指示牌。4、加强对机械设备的管理，加强操作人员的技能培训，建立机械设备定期检修制度，树立防患意识，确保机械设备的安全使用。严格操作规程，杜绝违章操作。5、职工个人配备安全帽及其它专业防护用具，其工作时间必须系戴。6、非专业人员严禁从事各危险工种工作，如电工、爆破、高空作业等。特殊工种操作人员在参加培训后，持证上岗。7、爆破物品的管理，严格按搬运、储存、发放工作制度作业，搬运由专人负责，炸药、雷管不得同时搬运。作业区内安全设施齐全，消防器械完善。严格遵守登记、记帐、检查制度，做到每领退一次要登记，每天盘点一次，每天进行安全检查一次，发放爆炸物品，严格执行专一领导批示，对违反爆破作业管理制度，有权举报和送交公安部门处理。（安全保证体系图附后）主要测量试验仪器设备表'