隧道开挖专项施工方案.docx
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隧道开挖专项施工方案
新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段
隧道开挖施工方案
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审核:
批准:
二00九年十月二十九日
目录
第一章编制依据1
第二章编制范围1
第三章设计概况1
3.1工程概况1
3.2主要工程数量2
第四章主要施工方案及施工方法2
4.1施工方案2
4.2施工方法3
4.2.1明洞段开挖方法3
4.2.2台阶法3
4.2.3大拱脚台阶法5
4.2.4交叉中隔壁(CRD)法6
第五章施工进度安排8
第六章爆破设计9
6.1爆破方案9
6.2钻爆设计10
6.2.1光爆基本参数10
6.2.2掏槽方式10
6.2.3周边眼11
6.2.4掘进眼11
6.2.5装药结构及堵塞方式12
6.2.6炮眼布置12
6.2.8起爆起爆网路14
6.2.9用药量计算15
6.3爆破设计的优化及爆孔布置16
第七章劳动力和机械设备配置17
7.1劳动力配置17
7.2主要施工机械设备、质量监测设备的配置17
第八章质量保证措施18
第九章安全、文明施工19
第一章编制依据
1、新建贵广铁路贵阳至贺州段施工设计参考图《隧道施工工法》(贵广贰隧参09)及各隧道单位工程施工图;
2、《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008);
3、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号;
4、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设[2005]160号);
5、国家现行有关施工规范、验收标准及相似地质条件施工经验;
6、现有的施工技术水平、施工管理水平和机械设备配备能力及对新建贵广铁路。
第二章编制范围
新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段GGTJ-2标第一项目部(DK106+220~DK118+600)隧道工程。
第三章设计概况
3.1工程概况
新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段GGTJ-2标DK106+220~DK118+600段隧道工程,隧道总长约4771米,隧道围岩类别主要为Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩,隧道基本均处于地下水发育、溶蚀破碎带或溶洞发育地段。
暗挖隧道的开挖根据围岩类别的不同采用台阶法、大拱脚台阶法和交叉中隔壁(CRD)法施工。
1、地质构造
构造体系分段:
主要属于川黔经向构造体系影响带;构造线方向与线路呈大角度相交,对工程有利。
褶皱:
本施工段主要为都匀向斜。
断层:
本施工段主要为都匀逆断层。
2、地层岩性
沉积岩:
沿线分布震旦系至第四系地层。
可溶岩与碎屑岩相间分布,局部夹煤线。
以灰岩为主,岩溶十分发育。
第四系:
山坡普遍覆盖厚度不大的坡残积黏性土;沟谷地区普遍分布冲洪积黏性土,部分为河流阶地砂、卵石层;局部见滑坡堆积土及人工弃土等。
3.2主要工程数量
GGTJ-2标第一项目部(DK109+220~DK118+600段)共有双线隧道10座,隧道共长4769米。
隧道汇总如下:
隧道开挖主要工程数量表
序号
隧道名称
隧道
全长(m)
Ⅲ(m)
Ⅳ(m)
Ⅴ(m)
设计进口里程
设计出口里程
备注
1
高田头
1109
325
250
535
DK106+385
DK107+494
2
白岩一号
263
180
63
20
DK108+327
DK108+590
3
白岩二号
504
260
25
220
DK108+685
DK109+189
4
大坡
241
95
20
126
DK109+296
DK109+537
5
都匀一号
926
240
330
357
DK110+140
DK111+066
6
都匀二号
526
170
357
DK111+267
DK111+793
7
芭蕉冲一号
155
35
120
DK111+951
DK112+106
8
芭蕉冲二号
210
40
170
DK112+217
DK112+427
9
都匀东一号
394
169
189
45
DK112+540
DK112+934
10
都匀东二号
443
80
40
323
DK113+055
DK113+498
第四章主要施工方案及施工方法
4.1施工方案
根据设计要求,隧道除明洞段与斜切延伸段为明挖之外,隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工、光面爆破开挖。
暗挖段根据围岩类别的不同分别采用台阶法、大拱脚台阶法及交叉中隔壁(CRD)法施工。
4.2施工方法
4.2.1明洞段开挖方法
本项目部隧道明洞段较多共286米。
明洞段均采用明挖法施工。
本项目施工段隧道明洞基本处于覆盖土层位置,基本无岩石。
施工时采用挖机施工,每施工一个台阶立即进行喷锚支护。
遇到有岩石的部位采用若爆破开挖。
4.2.2台阶法
隧道开挖分上下台阶施工(除仰拱开挖外),上下台阶长度可以根据实际施工做适当调整。
微台阶长度宜控制在5米左右,长台阶不宜超过14米。
本项目部施工段台阶法施工适用于Ⅳ、Ⅲ级围岩。
1、施工工序
(1)先开挖①部,然后进行①部台阶周边的支护及临时支护,即初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,架立钢拱架和I18临时横撑(I18临时横撑仅在Ⅳ级围岩浅埋段或软质岩地段设置),并设置锁脚锚杆。
待打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(2)在滞后①部一段距离之后(可根据施工机械配置、人员安排等情况适当调整),开挖②部,待②部开挖完后进行台阶周边部分初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,接长钢拱架,打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)在滞后②部一段距离后,开挖③部,待渣土清楚干净后,施作隧底混凝土。
2、施工注意事项
①工序变化处钢架应设锁脚锚杆,以确保钢拱架基础稳定,下台阶安全,防止塌方。
②台阶高度及可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
③钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
④各部台阶开挖长度不宜过长,应根据围岩条件确定,第③部开挖后,应及时施作仰拱,封闭成环。
⑤复合式衬砌段在施工时,须按有关规范及标准图的要求,进行监控测量,根据监控量测,根据监控量测的结果进行分析,确定浇筑二次衬砌的时机。
⑥I18横撑连接处或与钢架连接处均设置钢垫板(240*200*160mm)。
⑦当钢架拱脚下层或内移时,可以加大I18横向支撑的失高。
4.2.3大拱脚台阶法
大拱脚台阶法是在台阶法的基础上扩大上断面拱脚受力面积而形成的。
本项目部施工段大拱脚台阶法适用与V级围岩。
1、施工工序
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部φ42超前小导管。
开挖①部,施作周边初期支护,即初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,架立钢架,施作大拱脚,并设锁脚锚杆,打入径向锚杆后复喷至设计厚度。
(2)在滞后①部一段距离后,开挖②部,然后初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,接长钢架,并设锁脚锚杆。
打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)在滞后②部一段距离后,开挖③部,然后初喷4cm厚混凝土,接长钢架,并设锁脚锚杆,打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(4)在滞后③部一段距离后,开挖④部。
(5)在滞后④部一段距离后,开挖⑤部。
(6)在滞后⑤部一段距离后,开挖隧底剩余部分⑥部;然后初喷4cm厚混凝土,再安设仰拱钢架,最后复喷混凝土至设计厚度。
2、施工注意事项
(1)工序变化处钢架应设锁脚锚杆,以确保钢架基础稳定。
在Ⅳ级围岩偏压地段也应注意下台阶安全,防止塌方。
(2)台阶高度、长度可根据施工机具,人员等安排进行适当调整。
(3)钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
(4)各部台阶开挖长度一般不宜超过14m,围岩条件变化时可酌情缩短或延长台阶长度。
(5)复合衬砌段在施工时,需按有关规范及标准图的要求进行监控量测,根据监控量测的结果进行分析,确定灌注二次衬砌的时机及调整支护参数,必要时可喷混凝土封闭掌子面。
必要时可在上台阶底部设10cm厚的喷混凝土临时仰拱。
(6)I18横撑连接处或与钢架连接处均设置钢垫板(240×200×16mm)。
(7)大拱脚采用钢垫板(1000×300×16mm/500×200×16mm/240×200×16mm)与斜撑焊接连成整体。
(8)I18横撑为临时支护,施工中应尽量倒换使用(或有必要时使用)。
4.2.4交叉中隔壁(CRD)法
CRD法是分部开挖、支护、分部闭合成小环,最后全断面闭合成大环。
每开挖一部分均及时施作初期支护、中隔壁及临时仰拱的施工方法。
1、施工工序:
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁及导坑侧壁φ42超前小导管支护,然后开挖①部,再喷射混凝土封闭掌子面,施作①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,架立I20b型钢钢架I18临时钢架,并设锁脚锚杆,安设I18横撑。
打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(2)在滞后①部一段距离后,开挖②部。
喷混凝土封闭掌子面,在导坑周边喷4cm厚混凝土铺设钢筋网,接长型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆,根据实际地质情况,必要时安设I18横撑,打入径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)开挖③部并施作导坑周边初期支护和临时支护,步骤及工序同第
(1)步。
(4)开挖④部并施作导坑周边初期支护和临时支护,步骤及工序同第
(2)步。
(5)在滞后④部一段距离之后,开挖⑤部。
隧底周边部分初喷4cm厚混凝土,接长I18临时钢架,复喷混凝土至设计厚度。
安设型钢钢架的仰拱部分。
(6)开挖⑥部并施作导坑周边初期支护,步骤及工序同第(5)步,并使型钢钢架封闭成环。
2、施工注意事项
(1)施工中应注意在初期支护成环和变形稳定后进行中隔壁拆除。
开挖采用小炮开挖或人工开挖,严格控制装药量。
(2)钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
(3)I18临时钢架(竖撑及横撑)端头及钢架上设钢垫板(240×200×16mm);竖撑各分段脚处也设置钢垫板(240×200×16mm)。
(4)复合式衬砌段在施工时,须按有关规范及标准图的要求,进行监控量测,根据监控量测得结果进行分析,确定浇筑二次衬砌的时机及调整支护参数。
V级围岩在台阶底部设20cm厚的喷射混凝土临时仰拱。
(5)I18临时钢架(竖撑)之间应设置纵向连接钢筋及4根定位锚杆,I18临时钢架(竖撑及横撑)施工中应尽量倒换使用。
第五章施工进度安排
坚持经济、合理与实用相结合的原则。
采用先进的施工技术和管理技术,应用科学的组织方法,合理安排施工顺序。
下表为洞身开挖作业循环时间表。
开挖支护作业循环时间表
围岩
项目时间(h)
III级
Ⅳ级
Ⅴ级
备注
测量放线
0.5
0.5
0.5
开挖及出碴
8
7
5
找顶
1
0.5
0.5
初喷
0.5
0.5
0.5
初期支护
2
9
7
合计
12
17.5
13.5
(1)III级围岩进度指标为(单个工作口):
720小时/月
×2.5m/循环≈150m/月
12小时/循环
考虑工序衔接、其它等因素的影响,计划进度指标采用150m/月。
(2)Ⅳ级围岩进度指标为(单个工作口):
720小时/月
×2.0m/循环≈83m/月
17.5小时/循环
考虑工序衔接、其它等因素的影响,计划进度指标采用80m/月。
(3)Ⅴ级围岩进度指标为(单个工作口):
720小时/月
×0.8/循环≈43m/月
13.5小时/循环
考虑工序衔接、其它等因素的影响,计划进度指标采用40m/月。
第六章爆破设计
6.1爆破方案
爆破方案的选择以如何提高炮眼的利用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。
本施工段隧道洞口浅埋段土质围岩采用人工配合机械明挖法施工,遇个别孤石进行松动爆破,挖机配合开挖。
本施工段隧道洞身Ⅴ级围岩采用大拱脚台阶法/CRD法施工;CRD法开挖采用人工配合挖机开挖,遇个别孤石进行松动爆破;大拱脚台阶法采用光面爆破。
人工手持风钻配合多功能台架钻孔,2#岩石乳化炸药(Φ32mm×240mm),电雷管起爆,非电毫秒管微差光面爆破。
本施工段隧道洞身Ⅳ、Ⅲ级围岩采用台阶法施工,台阶法开挖采用光面爆破。
人工手持风钻配合多功能台架钻孔,2#岩石乳化炸药(Φ32mm×240mm),电雷管起爆,非电毫秒管微差光面爆破。
6.2钻爆设计
6.2.1光爆基本参数
隧道初步开挖时,炸药单耗量和光面爆破参数参照下表“巷道掘进单位炸药耗药量”“光面爆破参数表”,实际施工时根据对应各级围岩爆破效果对本参数进行适当调整。
巷道掘进单位炸药耗药量(2#岩石硝铵炸药,kg/m3)
掘进断面(m2)
岩石坚固性系数(f)
~3
4~6
8~10
12~14
15~20
<4
1.23
1.77
2.48
2.96
3.36
4~6
1.05
1.50
2.15
2.64
2.93
6~8
0.89
1.28
1.89
2.33
2.59
8~10
0.78
1.12
1.69
2.04
1.32
10~12
0.72
1.01
1.51
1.90
2.10
12~15
1.66
0.92
1.36
1.78
1.97
15~20
0.64
0.90
1.31
1.67
1.85
>20
0.60
0.86
1.26
1.62
1.80
光面爆破参数标准表
岩石
种类
周边眼间距
E(cm)
周边眼最小抵抗线
W(cm)
相对距离
E/W
装药集中度q
(kg/m)
极硬岩
50~60
55~75
0.8~0.85
0.25~0.3
硬岩
40~50
50~60
0.8~0.85
0.15~0.25
软质岩
35~45
45~60
0.75~0.8
0.07~0.12
6.2.2掏槽方式
采用中空直眼或斜眼掏槽。
直眼掏槽操作较简单,钻孔方向易掌握,被广泛采用,洞身开挖采用直眼掏槽。
因本工程隧道断面大,采用人工手持风钻钻孔,采用三级复合楔形掏槽方式。
各级围岩掏槽眼深度如下
1、Ⅲ级围岩第一级掏槽眼深2.68m,第二级掏槽眼深4m,第三级掏槽眼深3.4m。
2、Ⅳ级围岩第一级掏槽眼深1.9m,第二级掏槽眼深2.5m,第三级掏槽眼深2.3m。
3、Ⅴ级围岩第一级掏槽眼深1.3m,第二级掏槽眼深2.1m,第三级掏槽眼深1.7m。
6.2.3周边眼
周边眼尽可能靠帮布置,眼距适当缩小,并减少炮眼内的装药量。
确保爆破后岩壁平直、成型规整,减少对围岩的扰动。
因在施工现场周边眼钻孔时机械位置的限制,钻孔方向可适当外插,眼底可偏出轮廓线5~10cm。
岩性较软时,周边眼眼位可在设计开挖轮廓线以内5cm左右,爆破后采用风镐修整洞壁。
根据隧道围岩情况,周边眼间距选取如下:
Ⅲ级围岩50cm、Ⅳ级围岩45cm、Ⅴ级围岩40cm。
6.2.4掘进眼
掘进眼介于掏槽眼和周边眼之间。
它的作用是扩槽和破碎岩石。
掘进眼根据隧道围岩与岩石性质,均匀排列,深度跟没循环进尺相同。
最外一圈掘进眼与周边眼间距的圈距按下式计算:
D=E/M
式中:
E——按光面爆破要求确定的周边眼孔间距;
M——光面爆破炮眼密集系数,选取M=0.8。
其余掘进眼的圈距大体可按80~100cm均匀布置,平均为90cm。
6.2.5装药结构及堵塞方式
周边眼装药结构:
采用不偶合和间隔装药结构、不偶合系数为1.8。
详见下图“光面爆破周边眼装药示意图”其它眼:
均采用连续装药结构。
所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于25cm。
光面爆破周边眼装药示意图
一般炮孔装药结构示意图
6.2.6炮眼布置
Ⅲ级围岩台阶法开挖炮眼布置图
Ⅳ级围岩台阶法开挖炮眼布置图
V级围岩大拱脚上台阶开挖炮眼布置图
V级围岩大拱脚下台阶开挖炮眼布置图
6.2.8起爆起爆网路
起爆网络联结示意图
所有炮孔按要求装入炸药和非电毫秒雷管,确保段数正确,做好炮孔堵塞,然后按区域将雷管脚线理顺,集中在一起用传爆雷管联结,传爆雷管尽量选用低段的非电毫秒雷管(其延时误差相对较小),并确保段数相同,最后所有传爆雷管用火雷管联结。
6.2.9用药量计算
Ⅲ级围岩上台阶开挖药量计算表
炮孔类型
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
掏槽眼1
268
6
10.5
2.1
12.6
掏槽眼2
400
6
16
3.2
19.2
辅助掏槽
340
6
12.5
2.5
15
掘进眼
320
90
34
9.5
1.9
64.6
内圈眼
320
65
29
9.5
1.9
55.1
周边眼
320
50
44
4.5
0.54
23.76
底板眼
320
80
19
12.5
2.5
47.5
合计
144
每循环装药量(kg)
237.76
炸药单耗指标(kg/m3)
0.96
Ⅲ级围岩下台阶开挖药量计算表
雷管段别
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
1
320
90
7
8
1.6
11.2
3
320
90
7
8
1.6
11.2
5
320
90
7
8
1.6
11.2
7
320
90
4
8
1.6
6.4
9
320
90
7
8
1.6
11.2
周边11
320
50
6
4.5
0.54
3.24
中线11
320
60
7
4.5
0.9
6.3
13
320
80
9
12.5
2.5
22.5
合计
54
每循环装药量(kg)
83.24
炸药单耗指标(kg/m3)
0.87
Ⅳ级围岩上台阶开挖药量计算表
炮孔类型
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
掏槽眼1
190
6
7.5
1.5
9
掏槽眼2
250
6
10
2
12
辅助掏槽
230
6
8.5
1.7
10.2
掘进眼
200
90
40
6
1.2
48
内圈眼
200
60
32
6
1.2
38.4
周边眼
200
40
58
3
0.36
20.88
底板眼
200
80
19
8
1.6
30.4
合计
167
每循环装药量(kg)
168.88
炸药单耗指标(kg/m3)
1.09
Ⅳ级围岩下台阶开挖药量计算表
雷管段别
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
1
200
90
7
5
1
7
3
200
90
7
5
1
7
5
200
90
7
5
1
7
7
200
90
4
5
1
4
9
200
90
7
5
1
7
周边11
200
40
8
3
0.36
2.88
中线11
200
50
9
3
0.6
5.4
13
200
80
9
8
1.6
14.4
合计
58
每循环装药量(kg)
54.68
炸药单耗指标(kg/m3)
0.91
V级围岩上台阶开挖药量计算表
炮孔类型
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
掏槽眼1
130
4
3
0.6
2.4
掏槽眼2
210
6
4
0.8
4.8
辅助掏槽
170
4
3.5
0.7
2.8
掘进眼
160
90
50
2.5
0.5
25
内圈眼
160
60
21
2.5
0.5
10.5
周边眼
160
45
48
2
0.4
19.2
底板眼
160
80
23
3
0.6
13.8
合计
156
每循环装药量(kg)
78.5
炸药单耗指标(kg/m3)
1.07
V级围岩下台阶开挖药量计算表
雷管段别
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
1
160
120
12
4
0.8
9.6
3
160
120
11
4
0.8
8.8
5
160
120
10
4
0.8
8
7
160
120
9
4
0.8
7.2
9
160
50
16
2
0.4
6.4
11
160
60
25
2
0.4
10
合计
83
每循环装药量(kg)
50
炸药单耗指标(kg/m3)
0.7
6.3爆破设计的优化及爆孔布置
爆破效果检查项目主要有:
断面周边超欠挖检查;开挖轮廓圆顺度,开挖面平整检查;爆破进尺是否达到爆破设计要求;爆出石碴块是否适合装碴要求;炮眼痕迹保存率,硬岩≥80%,中硬岩≥60%,并在开挖轮廓面上均匀分布;两次爆破衔接台阶不大于10cm。
爆破设计优化:
每次爆破后检查爆破效果,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标。
根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距,用药量,特别是周边眼。
爆孔布置优化:
根据爆破后石碴的块度大小修正爆孔及装药参数。
若爆破后石碴块度较大则曾密炮眼数量、并相应减少每炮孔用量量。
根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度,使爆破眼底基本落在同一断面上。
第七章劳动力和机械设备配置
7.1劳动力配置
主要劳动力配置计划表
序号
部门、工班
作业班组名称
人数
备注
4
管理人员
5
合计:
104。
仅为一个工点人员。
本项目部施工段含五个隧道工点
5
测量组
测工
5
6
机械班
机械工
4
6
运输班
自卸汽车司机
8
砼汽车司机
4
7
电工班
电工
2
8
混凝土工班
混凝土工
6
9
模板工班
模板工
6
喷射混凝土班
喷射工
30
8
综合班
普工
4
9
钻爆班
钻爆
30
7.2主要施工机械设备、质量监测设备的配置
主要机械配置计划表
序号
机械
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