洞身開挖技術(shù)交底(安舊凹隧道出口)

PAGE中交四航局貴都高速公路項目部gd安-z001云桂鐵路三標二分部安舊凹隧道出口洞身開挖施工技術(shù)交底書中交第四航務(wù)工程局有限公司云桂鐵路三標二分部二○一○年十一月十日安舊凹隧道出口洞身開挖施工技術(shù)交底書工程名稱：云桂鐵路三標二分部交底日期：2010年11月10日單位工程名稱安舊凹隧道出口分部工程名稱作業(yè)班組名稱安舊凹隧道出口架子隊二隊班組長交底內(nèi)容：一、工程概況安舊凹隧道,雙線隧道,左右線間距為5.000~4.813m，設(shè)計為3‰的單面上坡，全隧除DK432+630~+747.25段位于直線上，其余地段位于半徑R=6000m的左偏曲線上。隧道進口里程DK432+630，出口里程DK434+330，全長1700m，最大埋深146m,最小埋深8m。二、技術(shù)標準項目百色～昆明鐵路等級Ⅰ級正線數(shù)目雙線限制坡度省界至石林板橋9‰,加力坡18.5‰。石林板橋至昆明南12‰，困難地段25‰。路段旅客列車最高行車速度200km/h，預(yù)留250km/h最小曲線半徑一般5500m，困難4500m牽引種類電力機車類型客機動車組SS7E，貨機HXD型牽引質(zhì)量4000t到發(fā)線有效長880m閉塞類型自動三、編制依據(jù)1、《鐵路隧道施工技術(shù)規(guī)范》2、《鐵路隧道工程質(zhì)量檢驗標準》3、施工圖紙及現(xiàn)場踏勘四、技術(shù)準備及注意事項1、熟悉施工設(shè)計圖紙及地質(zhì)勘探資料并了解鐵路隧道洞身開挖相關(guān)的施工工藝、技術(shù)規(guī)范。2、洞身開挖所需的人員、材料及機械設(shè)備數(shù)量均滿足施工要求。3、大管棚必須在洞身開挖前完成。4、開挖前做好超前地質(zhì)預(yù)報。5、在洞身開挖過程中應(yīng)設(shè)置必要的監(jiān)測項目，根據(jù)監(jiān)測反饋信息及時采取相應(yīng)的措施以保證施工安全和施工質(zhì)量。五、施工方案5.1隧道洞身開挖施工方法隧道洞身襯砌支護表起訖里程長度（m）襯砌類型施工方法DK432+630～DK432+64010Ⅴ級單壓式明洞明挖法DK432+640～DK432+66525Ⅴ級加強復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK432+665～DK432+68520Ⅴ級加強復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK432+685～DK432+71025Ⅴ級復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK432+710～DK432+74030Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法加臨時橫撐DK432+740～DK432+77030Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK432+770～DK432+80030Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法加臨時橫撐DK432+800～DK432+82020Ⅴ級A型復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK432+820～DK432+88060V級B型復(fù)合大拱腳臺階法DK432+880～DK432+93050V級B型復(fù)合大拱腳臺階法DK432+930～DK432+94010V級B型復(fù)合大拱腳臺階法DK432+940～DK432+98040Ⅴ級復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK432+980～DK433+00020Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法加臨時橫撐DK433+000～DK433+0033Ⅳ級非絕緣下錨復(fù)合臺階法DK433+003～DK433+0107Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK433+010～DK433+0133Ⅳ級非絕緣下錨復(fù)合臺階法DK433+013～DK433+03017Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK433+030～DK433+10070Ⅲ級復(fù)合襯砌臺階法DK433+100～DK433+15050Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK433+150～DK433+21767Ⅲ級復(fù)合襯砌臺階法DK433+217～DK433+2203Ⅲ級非絕緣下錨復(fù)合臺階法DK433+220～DK433+2277Ⅲ級復(fù)合襯砌臺階法DK433+227～DK433+2303Ⅲ級非絕緣下錨復(fù)合臺階法DK433+230～DK433+350120Ⅲ級復(fù)合襯砌臺階法DK433+350～DK433+40050Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK433+400～DK433+620220Ⅲ級復(fù)合襯砌臺階法DK433+620～DK433+68060Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK433+680～DK433+900220Ⅲ級復(fù)合襯砌臺階法DK433+900～DK434+000100Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK434+000～DK434+0033Ⅳ級非絕緣下錨復(fù)合臺階法DK434+003～DK434+0107Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK434+010～DK434+0133Ⅳ級非絕緣下錨復(fù)合臺階法DK434+013～DK434+0207Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK434+020～DK434+120100Ⅲ級復(fù)合襯砌臺階法DK434+120～DK434+14020Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法DK434+140～DK434+16020Ⅳ級B型復(fù)合襯砌臺階法加臨時橫撐DK434+160～DK434+21050Ⅴ級復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK434+210～DK434+2177Ⅴ級B型復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK434+217～DK434+2203Ⅴ級非絕緣下錨復(fù)合大拱腳臺階法DK434+220～DK434+2277Ⅴ級加強復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK434+227～DK434+2303Ⅴ級非絕緣下錨復(fù)合大拱腳臺階法DK434+230～DK434+26030Ⅴ級加強復(fù)合襯砌大拱腳臺階法DK434+260～DK434+27010Ⅴ級偏壓式明洞明挖法DK434+270～DK434+33060Ⅴ級單壓式明洞明挖法5.2正臺階法先開挖上半斷面,待開挖至一定長度后同時開挖下半斷面,上下半斷面同時并進的施工方法。施工工藝流程見圖1，施工工序見圖2。超前地質(zhì)預(yù)報超前地質(zhì)預(yù)報測量放線測量放線拱部超前支護拱部超前支護上導(dǎo)坑開挖、出碴上導(dǎo)坑開挖、出碴圍巖穩(wěn)定性評判、修正施工方案，確定二次襯砌施作時間圍巖監(jiān)控量測上部初期支護圍巖穩(wěn)定性評判、修正施工方案，確定二次襯砌施作時間圍巖監(jiān)控量測上部初期支護下導(dǎo)坑開挖、出碴下導(dǎo)坑開挖、出碴下部初期支護圍巖監(jiān)控量測下部初期支護圍巖監(jiān)控量測仰拱仰拱仰拱填充施工仰拱填充施工圍巖監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測下一工序下一工序圖1臺階法圖1臺階法施工工藝流程圖2臺階法施工工序圖臺階法施工工序說明：第1部：開挖①部后及時進行上臺階噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，架設(shè)鋼架并復(fù)噴砼至設(shè)計厚度，形成較穩(wěn)定的承載拱。第2部：在滯后①部一段距離后開挖②部，并進行下導(dǎo)初期支護。第3、4部：及時施作仰拱砼、填充混凝土，及早封閉成環(huán)。第5部：根據(jù)圍巖量測結(jié)果，適時施作二次襯砌。5.3臺階法加臨時橫撐法臺階法加臨時橫撐法施工工藝流程見圖3，施工工序見圖41。超前地質(zhì)超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報超前注漿小導(dǎo)管支護上導(dǎo)坑開挖上導(dǎo)坑支護(上導(dǎo)坑臨時橫撐))下導(dǎo)坑開挖下導(dǎo)坑支護仰拱開挖及支護灌注仰拱混凝土及填充灌注拱墻、二次襯砌圖3臺階法加臨時橫撐法施工工藝流程圖圖4臺階法加臨時橫撐法施工工序圖臺階法加臨時橫撐施工工序說明：（1）在上一循環(huán)的超前支護防護下，弱爆破開挖①部→施作①部臺階周邊的初期支護：初噴混凝土，架立鋼架（設(shè)置鎖腳錨桿或錨管），鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度→架設(shè)①底部的I18型鋼臨時橫撐。（2）弱爆破開挖②部→施作邊墻初期支護：初噴混凝土，接長鋼架（設(shè)鎖腳錨桿或錨管），鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。（3）弱爆破開挖③部→施作邊墻初期支護，步驟及工序同（2）。（4）弱爆破開挖④部→施作隧底噴混凝土，必要時在墻角處設(shè)置臨時橫撐。（5）在滯后④部一段距離后，灌注eq\o\ac(○,Ⅴ)部仰供與邊墻基礎(chǔ)。（6）待仰供混凝土初凝后，灌注仰供填充eq\o\ac(○,Ⅵ)部至設(shè)計高度。（7）根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果分析，確定二次模筑襯砌施作時機，拆除臨時橫撐→利用襯砌模板臺車一次性灌注eq\o\ac(○,Ⅶ)部（拱墻）襯砌。5.4大拱腳臺階法大拱腳臺階法施工工法是指在隧道開挖過程中將作業(yè)面分為6個開挖面，以前后6個不同的位置相互錯開同時開挖，然后分部同時支護形成支護整體，縮短作業(yè)循環(huán)時間，逐步向縱深推進的作業(yè)方法。對于軟弱圍巖承載力不足，擴大上部鋼架拱腳及墊板或增加鎖腳錨桿增大地基承載能力，每循環(huán)進尺0．5—0．8m，盡量縮短臺階長度，確保初期支護盡快合成環(huán)，仰拱和襯砌及時跟進，及時形成穩(wěn)定的支護體系。大拱腳臺階法開挖工序圖5圖5大拱腳臺階法施工工序圖大拱腳臺階法施工工序說明：（1）在上一循環(huán)的超前支護下，弱爆破開挖①部→施作①部周邊的初期支護：初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管或錨桿），鉆設(shè)徑向錨桿，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。（2）弱爆破開挖②-1部→施作②-1部初期支護：初噴混凝土，鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管或錨桿），鉆設(shè)徑向錨桿，復(fù)噴混凝土質(zhì)設(shè)計厚度；施作臨時仰供：架設(shè)臨時橫撐A，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴混凝土封閉臨時仰供，同時施作臨時斜撐。（3）同②-1部施工工序，開挖及支護②-2部。（4）弱爆破開挖③-1部→施作③-1部邊墻初期支護，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管或錨桿），鉆設(shè)徑向錨桿，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。（5）同③-1部施工工序，開挖及支護③-2。（6）弱爆破開挖④部→施作④部仰供初期支護，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架設(shè)鋼架，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。（7）灌筑eq\o\ac(○,Ⅴ)部仰供與邊墻基礎(chǔ)，待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充eq\o\ac(○,Ⅵ)部至設(shè)計高度。（8）根據(jù)監(jiān)控量測分析，確定二次襯砌施作時機，拆除臨時橫撐→鋪設(shè)環(huán)+縱向透水盲溝，防水板+土工布→利用襯砌模板臺車一次性灌筑eq\o\ac(○,Ⅶ)部（拱墻）襯砌。5.5隧道暗洞開挖光面爆破施工工藝5.5.1.爆破主要參數(shù)的選擇爆破參數(shù)的合理選擇對隧道開挖質(zhì)量起著事半功倍的效果，針對那莫一號隧道的地質(zhì)狀況，我部結(jié)合實際情況，根據(jù)設(shè)計圖不斷地調(diào)整與優(yōu)化爆破參數(shù)，使其達到較好的狀態(tài)。5.5.2炸藥用量巖石堅固性系數(shù)f=6，開挖斷面面積S上=64.52m2,S下=48.78m2單循環(huán)計劃進尺l=1.2~2m,則隧道單循環(huán)爆破的總裝藥量為：Q=KlS………………(1)式中K-隧道掘進炸藥單耗（kg/m2）Q1上=0.86×1.2×64.52=66.58kgQ2上=0.86×2×64.52=110.97kgQ1下=0.86×1.2×48.78=50.34kgQ2下=0.86×2×48.78=83.91kg66.58kg≤Q上≤110.97kg50.34kg≤Q下≤83.91kg隧道掘進炸藥單耗k巖石堅固性系數(shù)f不同掘進面面積S(m2)的單耗（kg/m2）<44~66~88~1010~1212~1515~20>204~61.771.51.281.121.010.920.90.868~102.482.151.891.691.511.361.311.2612~142.962.642.332.091.91.781.671.6215~203.362.932.592.322.11.971.851.85.5.3炮眼深度采用斜眼掏槽時，炮眼長度受開挖面大小的影響，炮眼深度不宜過大。故最大炮眼深度L一般取斷面寬度B的0.5~0.7倍，即（0.5~0.7）×12.20≈6.1~8.54m，經(jīng)優(yōu)化取2.2m5.5.4藥卷不耦合系數(shù)工程爆破中，一般將λ值控制在1.1～1.4之間，且要求藥卷直徑不小于該炸藥的臨界直徑。我們的工程采用了鉆頭D=40mm的風(fēng)動鑿巖機（風(fēng)鉆），則采用的藥卷直徑為Φ=D/λ……（2）式中λ-不耦合系數(shù)，一般取值1.25Φ=40/1.25=32mm5.5.5炮眼數(shù)量N=Q/q=KS/αγ……………(3)式中α-裝藥系數(shù)，α=0.5～0.8；γ-每延米藥卷的炸藥重量，kg/m采用Φ32的乳化炸藥，γ=1.0，由于圍巖較破碎，故取α=0.5，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入（3）中，N上=0.86×64.52/（0.5×1.0）≈110個N下=0.86×48.78/（0.5×1.0）≈84個5.5.6周邊眼間距E[σl]*E*L≤F≤[σc]*D*L即E≤[σc]/[σl]*d=ki*D………(4)式中[σl]-巖體極限抗拉強度，Mpa；[σc]-巖體極限抗壓強度，Mpa;D-炮孔直徑；Ki-孔距系數(shù)；經(jīng)過實驗測得[σl]≈3Mpa,[σc]≈35Mpa,故取Ki=12代入上式中E≤12D=12×4=48cm;周邊眼最小抵抗線W=65cm;實際優(yōu)化后采用E=45cm,W=60cm.5.5.7周邊眼裝藥集中量q周邊眼的裝藥集中量通常用線裝藥密度表示，該數(shù)量既能提供足夠的破巖能量，又不會造成圍巖過度的破壞。通常應(yīng)根據(jù)圍巖條件、炸藥品種、孔距和光面層厚度等因素綜合考慮確定，一般控制在0.04~0.4kg/m.有了理論依據(jù)后，在此基礎(chǔ)上再結(jié)合現(xiàn)場實際的地質(zhì)情況綜合考慮，不斷調(diào)整優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，實際采用鉆爆參數(shù)相應(yīng)值詳見表6、表7：鉆爆參數(shù)匯總表表6炮孔數(shù)目（個）總裝藥量（kg）鉆孔比（個/m2）裝藥集中度（kg/m）142~16886~1201.710.3~0.6單孔參數(shù)表表7上臺階段孔裝藥量（kg）0.661.320.6240.5880.480.5280.4320.6數(shù)量（個）142214191573146深度（m）1.12.21.21.21.21.21.21.2裝藥系數(shù)（kg/m）0.60.60.520.490.40.440.360.5毫秒雷管數(shù)172717241993857裝藥量（kg）9.2429.048.73611.1727.23.69613.39227.6總耗藥量（kg）110.076毫秒雷管數(shù)208下臺階段孔裝藥量（kg）0.661.320.6240.5880.480.5280.4320.6數(shù)量（個）1110101515112545深度（m）1.12.21.21.21.21.21.21.2裝藥系數(shù)（kg/m）0.60.60.520.490.40.440.360.5毫秒雷管數(shù)1313131919143157裝藥量（kg）7.2613.26.248.827.25.80810.827總耗藥量（kg86.328毫秒雷管數(shù)1795.5.8.鉆爆法現(xiàn)場應(yīng)用(1)精確測量放樣，控制鉆眼精度眾所周知，隧道輪廓測量畫線的精度直接影響隧道開挖效果，特別是周邊眼的精度將直接影響超欠挖值，必須高度重視,。一般鉆孔人員18人*機，耗時4h。鉆孔前，首先由專業(yè)測量人員準確將中心線引至作業(yè)面，并用支距法定出掏槽眼（圖1中1為小掏槽眼，3為大掏槽眼）、周邊眼和緊靠周邊的一圈輔助眼的位置，用紅漆做出明顯標志。放樣要注意兩側(cè)墻體里程，避免兩側(cè)進尺不一致造成標注輪廓線的誤差，鉆孔時炮眼要做到“準、平、齊”：“準”是指炮眼位置要準，周邊眼口全部在設(shè)計輪廓線內(nèi)5cm的連線上，眼底全部在設(shè)計較廓線外5cm的連線上終止，所以盡量讓技術(shù)水平高的工人鉆制周邊眼；“平”是要求周邊眼方向盡量和隧道中線平行，各排炮相同位置的炮眼平行，爆破后各排同位炮眼連成一條線；“齊”，主要是眼底要齊，要在一個垂面上，才能保證良好的爆破效果。每次測量放線時，對上次爆破斷面進行檢查，根據(jù)爆破效果和圍巖的變化及時調(diào)整參數(shù)。具體炮眼布置及孔深情況詳見圖8、圖9：圖8:上下臺階爆破炮眼布置圖（一）圖9掏槽眼布置圖（二）(2)爆破方法炮眼全部鉆好后，接下來重要的一個環(huán)節(jié)便是裝藥爆破了，目前的隧道開挖爆破中采用導(dǎo)爆管系統(tǒng)起爆法。它由導(dǎo)爆管、分流連接裝置和終端雷管組成。針對我們隧道開挖斷面炮眼數(shù)量多的特點，所以采用以集束聯(lián)結(jié)為主的混合聯(lián)結(jié)方式，在實際中采用了2個起爆雷管（火雷管）捆扎一起，確保起爆順利，而周邊眼的起爆尤為重要，所以應(yīng)用導(dǎo)爆索直接聯(lián)結(jié)到孔內(nèi)炸藥，引至一個雷管上（端頭周邊眼內(nèi)裝有雷管），再引至起爆雷管上，具體詳下圖.爆破過程中應(yīng)注意的問題正確的裝藥結(jié)構(gòu)和準確的起爆順序是保證光爆質(zhì)量的最后一關(guān)，應(yīng)注意以下幾點：a、裝藥前要用高壓氣將炮眼內(nèi)泥、水等雜物吹洗干凈，藥卷之間不得夾有巖粉等雜物，防止藥卷拒爆、殘破等現(xiàn)象。b、光面爆破的分區(qū)起爆順序是：掏槽眼-輔助眼-周邊眼-底板眼。輔助眼應(yīng)由里向外逐層起爆。c、選用精度較高的毫秒雷管，以保證準確的起爆順序。5.5.9產(chǎn)生超欠挖的原因及控制對策造成超欠挖的原因是多方面的，各種因素的影響程度也不盡相同，施工中的超欠挖的產(chǎn)生，往往是多種因素綜合作用的結(jié)果。通過總結(jié)分析，隧道超欠挖的主要因素有如下幾種：（1）爆破方法與參數(shù)在鉆爆法施工中鉆孔、爆破藥量、裝藥結(jié)構(gòu)的不同均能產(chǎn)生不同程度的超欠挖現(xiàn)象，普通爆破法比光面、預(yù)裂爆破法超挖量大得多，這是因為前者對周邊眼的間距、裝藥量等未予控制。即便是采用光面爆破，如果參數(shù)不合理，或起爆雷管段數(shù)過少等，都會使超挖量加大。對策：結(jié)合現(xiàn)場實際水文地質(zhì)情況的變化不斷調(diào)整優(yōu)化爆破參數(shù)，并且落實檢測現(xiàn)場爆破參數(shù)，同時在施工過程中我們發(fā)現(xiàn)在鉆周邊眼過程中為保證鑿巖機的操作凈空，或多或少都有一個外插角，將造成局部圍巖的欠挖（跳坎現(xiàn)象），影響了開挖輪廓線，所以在實際鉆眼過程中在周邊眼的下邊加一排輔助小炮眼，裝1~2節(jié)乳化炸藥，同周邊眼同時起爆，成功解決了這個難題，值得借鑒。小炮眼布置示意圖（2）圍巖層理與節(jié)理當(dāng)圍巖出現(xiàn)于炮孔方向夾角較小的豎向或水平成層的層理或節(jié)理時，因夾制作用不同，會引起鉆桿外插角變化。水平成層圍巖易形成門框斷面，而在框角處超挖最多，豎向傾斜巖層則易在兩拱腳形成欠挖，節(jié)理發(fā)育的圍巖，更易形成局部超挖。對策：一般爆破易造成垂直層理方向的掉塊、塌方，類似這種易超挖之處主要采用密鉆眼，弱裝藥的爆破技術(shù)，減小爆破對圍巖的擾動。對于“人”字形節(jié)理面，穩(wěn)定性較差，一旦隧道頂部處于“人”字形節(jié)理面下部的圍巖巖石失穩(wěn)，將更易于出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，對于此類圍巖，應(yīng)適當(dāng)控制炸藥量，加密炮眼，以使炸藥在巖體內(nèi)均勻分布。層理、偏壓、爆破可能出現(xiàn)的塌方傾斜層理可能出現(xiàn)的塌方水平層理可能出現(xiàn)的塌方“人”字形節(jié)理（3）測量放樣誤差目前多數(shù)隧道控制開挖斷面的測量方法是用支距法和極坐標法，由人工在巖面上畫線，這樣存在誤差是難免的，對炮眼的精確定位及開挖斷面的形成有較大影響。對策：每個循環(huán)儀器測量放線本身的誤