开挖施工安全技术专项方案设计

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1、 郴宁高速公路第八合同段羊角脑隧道开挖施工安全技术专项方案 中铁十三局郴宁项目经理部 （2008年12月1日）本合同段主要工程为羊角脑隧道，右洞起讫桩号为YK151+155YK154+025，长2870m，左洞起讫桩号为ZK151+160ZK154+090，长2930m，属长隧道。隧道进口为端墙式洞门，出口为削竹式洞门。出口端左、右洞曲线半径分别为2350m、2450m，超高为2%。隧道建筑限界净宽:10.75米，净高5米,采用曲墙复合式衬砌。隧道的右线YK151+842、YK152+562、YK153+282和左线ZK151+886.39、ZK152+628.37、ZK153+364.58设

2、置了六处紧急停车道，并在紧急停车带前方设置贯通两洞的车行横洞，同轴线方向角度约为60度；同时每相距约720m设置一条人行横洞用于发生事故时疏散人群，共计4条人行横洞，与主轴线相垂直。羊角脑隧道采用新奥法施工。施工坚持“光面爆破、喷锚紧跟、监控量测、及时反馈和修正”的原则。采用快速高效的大型机械配套施工，实现开挖出碴机械施工作业线，喷锚机械配套作业线相配合一条龙作业。软弱围岩坚持“短进尺，弱（不）爆破，快封闭，强支护，勤测量，紧衬砌”的原则，及时封闭成环。施工过程中，进行监控量测和超前地质预报，采用先进的监控探测技术，对围岩提前做出判断，拟定相应的施工方案。根据断面设计及地质条件，洞身采用气腿式

3、风枪钻孔，光面爆破，汽车运输方式出碴。主洞级围岩段采用台阶法开挖，围岩较好时为保证开挖进度可采取全断面开挖，IV、V级围岩采用环形开挖预留核心土法开挖；人行横洞和车行横洞IV级围岩采用台阶法,在开挖级围岩段采用全断面法开挖，及时调整爆破参数。V级围岩洞口浅埋段采用108长管棚超前支护，V级围岩深埋段采用42超前小导管注浆超前支护。IV级围岩段采用20MnSi22钢筋锚杆超前支护。砼衬砌采用衬砌台车整体模板进行施工。洞内采用无轨运输方式，配以砼输送车、装载机、砼输送泵等性能良好的设备，形成隧洞“钻、爆、装、运、喷、锚、衬”一条龙机械化作业线。加强监控量测工作，及时处理分析数据，调整支护参数；开挖

4、前要做好超前地质预报工作，根据实际围岩情况采取相应的施工方案。5.1.隧道开挖5.1.1.洞口段开挖首先应对洞口需开挖部分进行测量放线，并根据设计要求对边、仰坡及防、排水设施等进行测量放线；根据测量放线的标准要求，洞口段的边、仰坡排水沟和截水沟要先做，洞口土石方施工采用挖掘机配自卸汽车自上而下分层开挖，不能一次到位，遇中硬岩时，辅以浅孔松动爆破，减弱对边、仰坡的扰动。明洞段开挖在仰坡与边坡相交处采用圆角法开挖，人工刷坡，边刷坡边支护，避免坡面岩体暴露时间过长造成危险；施工时随时注意边、仰坡的变化，做好开挖中的支护和防塌工作；避开在雨季施工，做好防、排水设施，减少地面水对洞口段施工的影响。5.1

5、.2.洞身开挖5.1.2.1.施工进洞前准备进洞前，在洞口段测量放线，确定暗洞进洞位置。按设计进行2m套拱及洞口长管棚施工，采用环形开挖预留核心土的开挖方法掘进。5.1.2.2.隧道洞身主体开挖5.1.2.2.1.环形开挖预留核心土法主洞IV、级围岩环形开挖预留核心法施工工序如图5.1.1、5.1.2所示。图5.1.1 主洞环形开挖预留核心土法横向示意图级围岩30m级围岩50m级围岩30m级围岩50m,并在初期支护趋于稳定后施作级围岩10m级围岩20m超前支护图5.1.2 主洞环形开挖预留核心土法纵向示意图施工工序说明环形开挖上断面、，施作上断面初期支护。开挖上断面核心土。跳槽开挖下断面，施作

6、下断面初期支护。跳槽开挖下断面，施作下断面初期支护。开挖仰拱，施作仰拱。仰拱回填混凝土。整体模筑二次衬砌。IV级围岩紧急停车带环形开挖预留核心法施工工序如图5.1.3、5.1.4所示。图5.1.3 紧急停车带环形开挖预留核心土法横向示意图图5.1.4 紧急停车带环形开挖预留核心土法纵向示意图施工工序说明环形开挖上断面、，施作上断面初期支护。开挖上断面核心土。跳槽开挖下断面，施作上断面初期支护。跳槽开挖下断面，施作上断面初期支护。开挖下断面核心土。开挖仰拱，施作仰拱。仰拱回填混凝土。整体模筑二次衬砌。施工要点隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、早封闭、勤量侧”的原则。开挖方式均采用弱爆破或人工开挖，爆

7、破时严格控制炮眼深度及装药量。导坑开挖孔径及台阶高度根据施工机具、人员安排进行适当调整。工序变化之钢架设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定。钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。注意开挖过程中初期支护及核心土的稳定性，必要时利用核心土体加设全断面环形临时支撑。复合式衬砌在施工时须进行监控量测，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。5.1.2.2.2台阶法主洞级围岩台阶法施工步序如图5.1.5、5.1.6所示。图5.1.5 主洞台阶法横向施工示意图图5.1.6 主洞台阶法纵向施工示意图施工工序说明开挖上断面，施作上断面初期支护；开挖下断面,施作下断面初期支护；整体模筑衬砌

8、。紧急停车带级围岩台阶法施工步序如图5.1.7、5.1.8所示。图5.1.7 紧急停车带台阶法横向施工示意图图5.1.8 紧急停车带台阶法纵向施工示意图施工工序说明开挖上断面，施作上断面初期支护。跳槽开挖下断面，施作下断面初期支护。开挖下断面，施作下断面初期支护。施作仰拱。整体模筑二次衬砌。台阶法施工要点上台阶施作钢拱架时，采用扩大拱脚和锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期变形，必要时施作临时仰拱。下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖，当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时下台阶分左、右两部错开开挖，并及时施作初期支护和仰拱。重视解决上下断面作业干扰问题，短台阶基本上是合为一个工作面同步掘

9、进；短台阶上下部作业干扰较大，要注意作业施工组织，质量监控和安全施工；长台阶干扰少。 下台阶施工时保证初期支护钢架整体顺接平直，螺栓连接牢靠。紧急停车带下断面跳槽开挖，初期支护双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空，单侧每次落底长度不大于5m。5.1.2.3.车行横洞及人行横洞的开挖及施工人行横洞和车行横洞IV级围岩采用台阶法,级围岩段采用全断面法开挖。施工支护采用喷砼、挂钢筋网及普通砂浆锚杆，工序同正洞断面。衬砌参数见表5-1-11车行横洞衬砌内轮廓三心圆曲边墙5.72m6.09m2人行横洞衬砌内轮廓单心圆拱直边墙2.20m3.00m 车行、人行横洞衬砌参数表 表5-1-1开挖方式采用气

10、腿式风动凿岩机凿眼，全断面光面爆破一次开挖成型。开挖时，前三排炮应遵循“短开挖、多打眼、少装药”的原则，周边眼间距30cm，隔眼装药。第一排炮进尺控制在1.5m内，第二排炮控制在2.0m内，第三排炮控制在2.5m内，以防爆破危及正洞边墙。出碴采用小型机具，人工配合出碴至正洞位置，大车倒运至弃碴场。支护按设计同正洞相同围岩支护工序。（4）衬砌按衬砌轮廓加工定型拱架，轨行型钢作业平台支撑，建筑钢模板立模，木模挡头板封堵，泵送混凝土浇筑，振动棒振捣，进行全断面整体施工。5.1.2.4.控制超欠挖措施根据不同地段情况，选择合理的钻爆参数：采用一炮一分析制度，每次钻爆循环后，根据爆破震动速度，炮痕保存率

11、、装药量、残眼深度及数量选择合理的钻爆参数，不断优化钻爆设计。提高装药质量和炮眼口堵塞质量：在装药前，各段钻孔装药量严格控制，不能超装，雷管不能混装和错装。炮眼装药后，认真堵塞炮泥，边堵边用炮棍捣实。加强地质预报工作：配备一名有专业特长的地质工程师进行掌子面地质描述，对岩性、地层结构、裂隙节理发育情况及水文地质情况作出描述，并配合有关设备或仪器作出开挖前方的地质预报，协助爆破人员进行修正和改善装药参数，达到提高爆破效果，控制超欠挖的目的。坚持断面检测及信息反馈：开挖放炮后，及时了解断面超欠挖情况、爆破效果等，以便制定下一个循环的改进措施。用激光断面仪检测爆破断面的误差程度，将其测得的断面与设计开挖断面进行比较，得到这个循环的最大超挖、最大欠挖、平均线性超挖等数据，并准确标出超欠挖部位的位置，根据信息反馈及时调整钻爆参数，优化钻爆设计。对超挖地段的处理超挖采用与衬砌同级混凝土回填。对欠挖地段的处理对较大欠挖地段，可采取补炮处理，补炮原则上应进行松动爆破，防止造成超挖情况。对个别突出点侵入二衬超限时，可用风搞等器具凿掉处理，使其表面尽量圆顺。