岳家湾隧道开挖首件施工方案

中国中铁

贵州公路建设项目毕节至都格公路BD-T5合同段

岳家湾隧道开挖

首件工程施工方案

编制：

复核：

批准：

中铁三局集团毕节至都格高速公路BD-T5合同段项目部

二〇##年一月

1、工程概况

1.1、工程简介

本合同段将选取ZK120+443～ZK120+444.2段作为隧道开挖首件工程，长度为1.2米，设计围岩级别为Ⅴ级；

岳家湾隧道位于分离式路基段，左线隧道进口桩号ZK120+423，出口桩号ZK124+560，全长4137米；右线隧道进口桩号YK120+463，，出口桩号YK124+565，全长4102米。

本合同段隧道围岩分别为Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级三类，设计行车速度：80公里/小时，单洞建筑限界：净高5米，净宽10.25米(行车道宽度2×3.75米)。

1.1.1、选取的原因

岳家湾隧道ZK120+443～ZK120+444.2该段为最先施工段。

为岳家湾隧道后期Ⅴ级开挖施工积累经验，具有代表性。

1.2、主要工程量

1.3、施工工期及进度安排

2、施工方案

2.1、开挖方案

隧道开挖总体上要求拱部采用光面爆破，边墙部采用预裂爆破；Ⅴ级围岩地段，采用环形开挖预留核心土法施工；隧道出渣采用挖机配合自卸车运输。

2.2、施工准备

2.2.1、施工测量

项目经理部测量部门人员将按发包人提供的施工设计资料，对线路中线、水准点和中桩高程进行复测。复测结果报经监理和业主批复后，组织定位放线，对隧道工程布设精密导线网、水准网，埋设永久桩和护桩。

2.2.2、劳动力组织准备

根据本工程的特点，加强内部劳动力结构的调整，选派专业化施工队伍进场施工；对进场工人进行技能培训考核，施工工艺和操作规程交底，确保施工队伍的有效投入，建立健全劳动纪律和规章制度，形成“交底-施工-验收”的组织监控体系；加强各专业工种的穿插流水，使施工队伍处于最佳工作状态，提高工作效率

隧道开挖劳动力组织及分工表：

2.2.3、机械设备准备

遵循先进性和技术性能相匹配及确保选用设备可靠性的原则进行机械设备配套。

针对隧道工程特点，配备的机具设备及运输车辆按时进场，足量到位，对机械及早调试、彻底检修，保证上场机具性能完好。对于重型和大型机械选择合适的便道运输到现场。同时，抓好材料的组织与管理，确保机具设备的高效率运转。

机械设备如下：

2.3、施工方法

·2.3.1隧道施工技术措施

（1）做好施工技术准备工作，加强对上岗人员的岗前培训，对关键工序做好技术分解，编制好作业指导书，严格按照规范作业。

（2）进洞前应先做好洞口工程，稳定好洞口的边坡和仰坡，做好天沟，边沟等排水设施，确保地表水不致危及隧道的施工安全。

（3）遇有不良地质施工时，应按照先治水，短开挖，弱爆破，先护顶，强支护，早衬砌的原则稳步前进。

（4）将超前地质预报纳入施工工序，综合评定隧道开挖风险级别，制定可行性施工组织方案和预案，正确指导施工。

（5）当洞口可能出现地层滑坡，崩塌，偏压时，采取预加固措施。

（6）当围岩压力较大时，支护可能沉落或局部支护难以拆除，应加大开挖断面，预留支护沉落量以保证衬砌厚度，施工中及时根据监控观测资料进行调整。

（7）针对隧道含瓦斯段施工要求

1）钻爆要求

瓦斯工区钻孔时开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1%，采用湿式钻孔；装药爆破时距爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1%，碎石、煤渣等阻塞开挖断面不得大于1/3。

瓦斯工区爆破作业必须采用煤矿许用炸药，瓦斯突出地段采用安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药。瓦斯工区采用电力起爆，使用煤矿许用电雷管，严禁反向装药。在岩层内爆破，炮眼深度不足0.9m时，装药长度不得大于炮眼深度的1/2；炮眼深度为0.9m以上时，装药长度不得大于炮眼深度的2/3。在煤层中爆破，装药长度不得大于炮眼深度的1/2。炮眼深度不小于0.6m。

爆破网路必须采用单回路爆破，采用串联方式连接，严禁瞬发电雷管和毫秒电雷管在同一串联网路中使用。电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源，一个开挖工作面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。

在低瓦斯工区和高瓦斯工区进行爆破作业时，爆破15min后巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、瞎炮、残炮等情况，遇有危险必须立即处理。在瓦斯浓度小于1.0%，二氧化碳浓度小于1.5%，解除警戒后，工作人员方可进入开挖工作面工作。

在揭开有煤与瓦斯突出危险的煤层时，石门揭煤爆破时应在洞外起爆，洞内必须停电，停止一切作业，人员撤至洞外。在煤层开挖时，可在洞内远距离爆破。揭煤爆破15min后，对爆破效果、瓦斯浓度等进行检查，确认安全后通知送电、开动局部通风机。通风30min后，由瓦检人员检测开挖工作面、回风道瓦斯浓度，当开挖工作面瓦斯浓度小于1.0%，二氧化碳浓度小于1.5%时，方可允许施工人员进洞。

2）通风要求

瓦斯隧道施工期间应实施连续通风，配置便携式瓦检仪、高浓度瓦检仪、瓦斯自动检测报警断电装置和风电锁闭装置，对瓦斯易于积聚的空间和衬砌模板台车附近区域等，可采用局部通风的方法，消除瓦斯积聚。瓦斯工区，必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。瓦斯隧道采用抗静电、阻燃的风管。风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%，风管终口的送风速度不低于5m/s或4m/s。

·2.3.2、Ⅴ级围岩――超短台阶法

本标段Ⅴ级围岩采用超短台阶法开挖，即环形开挖预留核心土法施工，开挖后及时喷砼封闭岩面，及早施作喷锚网、钢架初期支护，喷砼采用湿喷工艺。

开挖方法见图“2.3.2-1Ⅴ级围岩超短台阶法施工工序示意图”。

图2.3.2-1 Ⅴ级围岩超短台阶法施工工序示意图

超短台阶法分为上下两个断面进行开挖，台阶长度控制在5～10米。上下断面采用平行作业。

1）超短台阶法作业顺序：

A、对于上半断面：用钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时可用挖掘机开挖。安设锚杆和钢筋网，按设计要求加设钢支撑、喷射混凝土。用推铲机将石渣推运至台阶下，再由装载机装入车内运到洞外。

B、开挖完毕后即初喷混凝土封闭围岩，按设计施作局部锚杆或系统锚杆，锚杆为Ф25mm中空注浆锚杆，挂设钢筋网片钢筋网片与锚杆以点焊形式连接，喷射混凝土采用湿喷方式施工。

C、对于下半断面：用钻孔台车钻眼、装药爆破。装碴直运至洞外。安设边墙锚杆和喷射混凝土。用挖掘机开挖水沟。喷底部混凝土。

D、下台阶初期支护初喷混凝土，施作边墙系统锚杆，架设下部边墙和仰拱格栅钢架，挂网复喷至设计厚度。

采用超短台阶法开挖时，由于二次衬砌是按主要的承载结构设计，因此二次衬砌应紧跟开挖面：在初期支护落底后应及时施作二次衬砌仰拱和仰拱回填层，然后施作二次衬砌。

2）采用短台阶法施工时，应注意如下事项：

A、下半断面的开挖应在上半断面初期支护基本稳定后进行，或采用其它有效措施确保初期支护体系的稳定性；采用单侧开挖或双侧交错开挖，避免上部初期支护两侧同时悬空。

B、下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按规定做初期支护。

C、量测工作必须即时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部位移值，当发现速率增大，立即进行底（仰）拱封闭，或缩短进尺，加强支护，分割掌子面等。

·2.3.3、爆破设计

1、设计原则

采用光面爆破，根据地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件编制爆破设计。

根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深20cm。

严格控制周边眼装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。

根据岩石特性选择炸药，本工程采用乳化炸药。塑料导爆管非电毫秒雷管起爆。采用毫秒微差有序起爆，一般周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。

2、钻爆参数选择

通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照下表。

表2.3.3-1光面爆破参数表

3、掏槽方式

台车开挖采用中空直眼掏槽，手风钻开挖采用斜眼掏槽。

4、装药结构及堵塞方式

周边眼用小直径药卷间隔装药，辅助眼和掏槽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50cm。

5、爆破效果监测及爆破设计优化

爆破效果检查内容包括：a.超欠挖检查；b.开挖轮廓是否圆顺，开挖面是否平整检查；c.爆破进尺是否达到爆破设计要求；d.爆出石碴块是否适合装碴要求。e.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；f.两次爆破衔接台阶不大于15cm。

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。爆破设计优化内容：a.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；b.根据爆破后石碴的块度修正参数；c.根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数；d.根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一断面上。

·2.3.4量测内容及方法

·2.3.4.1地质和支护状况观察

1、对开挖后没有支护的围岩的观测：

a、开挖工作面观察应在每次开挖后进行。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。

b、在节理、裂隙发育的镶嵌壮、块状脆性硬岩地段应重点观察的节理、裂隙走向及发育程度，对易引起坍塌的岩块及时进行锚杆支护或喷射砼封闭。

c、观察开挖的稳定状态,顶板有无坍塌现象。

d、查看是否有涌水现象，确定涌水的位置、涌水量等。

e、是否有底板隆起的现象。

2、对已开挖已支护地段围岩动态的观测

a．喷射混凝土是否发生裂缝剥离或剪切破坏。

b．钢拱架是否有受挤压变形情况。

c．锚喷支护施工质量是否符合规范要求。

3、观察围岩破坏形态分析

a．危险性不大，不会发生急剧破坏，加之临时支护即可稳定的情况。

b．应当引起注意的破坏，如拱顶混凝土喷层因受弯曲压缩出现裂缝。

c．危险征兆的破坏，如拱顶混凝土喷层出现有对称性局部的崩落，侧墙内移等。

4、洞外观察

洞外观察重点应在洞口段和洞身埋身较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。

·2.3.4.2水平相对净空变化量测

1、水平相对净空变化量测采用收敛计量测隧道断面净空收敛情况。量测测点布置断面间距不超过下表规定值。

监控量测断面间距

2、测点布置在距开挖面1米范围内并尽快安设读数。初读数在开挖后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读数。

3、测点应牢固可靠、易于识别，并应注意保护。

4、测点布置如下图所示，沿隧道周边左右对称布置。

测点布置表

监控量测测点布置示意图

·2.3.4.3拱顶下沉量测

(1)拱顶下沉量测应与水平净空相对变化量测在同一断面内进行。采用水平仪、水准尺测量。

(2)当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及隧底隆起量。

(3)拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测宜采用相同的量测频率，应从下表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

量测频率表

·2.3.4.4地表沉降量测

在隧道洞口及隧道浅埋段应进行地表沉降量测，在施工初级阶段、地质条件较差地段或者变形和位移数率较大时，应适当增加量测断面和量测频率。

1、沿隧道洞口开挖边仰坡线布置地表沉降测点，测点间距10～15米。在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B。

2、隧道浅埋段地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。

一般条件下，地表沉降测点纵向间距应按下表要求布置。

地表沉降测点测设时间

3、地表沉降测点按普通水准点基点埋设。并在预计破裂面以外3～4倍洞径以外设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各种观测点的下沉量。

4、地表沉降横向测点布置图。

2.4、洞身开挖工程质量控制

制订创优验收标准，验收分项分部工程，建立严格的工序监督和分项分部工程检查、检测制度，分项工程达不到创优标准不得验收；达不到创优标准，不得进入下道工序，以严格的工序把关实现分项工程创优，以严格的分项工程创优实现分部工程和单位工程创优。

2.5、洞身开挖质量控制要点

根据本隧道的施工要求，洞身开挖采用拱部弧形导坑开挖。进尺控制在1.0-1.5m，预留拱部核心土，开挖拱部核心土时，两侧导坑交错开挖，滞后上台阶3-4m，进尺按1-1.5m控制。下台阶预留核心土滞后两侧导坑2-3m，以发挥其正面支挡作用，并为拱部开挖施工预留操作平台。下部核心土开挖后先进行仰拱初期支护。

2.6、施工准备的质量控制

·2.6.1、对所有施工人员进行技术培训和岗前培训，对管理人员和技术人员进行专业强化培训。

·2.6.2、研究设计文件，充分理解设计意图，编制合理而切实可行的实施性施工组织设计，编制高标准的《质量计划》和《创优实施细则》。

2.7、洞身施工过程中的质量控制

·2.7.1、对机械和仪器设备进行质量控制,杜绝不合格品进入现场。

·2.7.2、控制工序工艺流程，步步对照标准，处处对照设计，从根本上为创优打下基础，避免不合格品发生；

·2.7.3、作好检测、测量等手段，对施工过程随时随机跟踪监控，这是整个工程质量保证体系的核心，也是创优成败的关键，要制定检测工作程序和操作制度，保证体系的正常运转；

·2.7.4、严格执行隐蔽工程签证制度，只有当隧道工程师和监理工程师签认后，方可转入下道工序。

·2.7.4.1对关键和特殊的工序，编制详细的工艺细则，做好技术交底。

·2.7.4.2对施工过程中的各种影响施工和工程质量的情况、问题，及时进行协调、处理和改正。

·2.7.4.3做好原始记录，加强对文件和资料的管理，分门别类建立台账，做到数据有据可查，质量心中有数。

·3、洞身开挖施工安全控制

3.1安全施工要点

·3.1.1预防机械开挖时，机械摆动幅度较大伤及他人，要有专人指挥。

·3.1.2人工清理过程中，派专人监控掌子面围岩状况，发现异常，立即组织施工人员撤离。

3.2、落实安全生产责任制

·3.2.1、完善各项安全生产管理制度，针对各工序及各工种的特点制定相应的安全管理制度，并由各级安全组织检查落实。

·3.2.2、建立安全生产责任制，落实各级管理人员和操作人员的安全职责，做到纵向到底，横向到边，各自作好本岗位的安全工作。

·3.2.3、项目开工前，由项目经理部编制实施性安全技术措施，对开挖、运输等作业要编制专项安全技术措施，领导小组同意后实施。

·3.2.4、严格执行逐级安全技术交底制度，施工前由项目经理部组织有关人员进行详细的技术安全交底。项目施工队对施工班组及具体操作人员进行安全技术交底。各级专职安全员对安全措施的执行情况进行检查、督促并作好记录。

·3.2.5、加强施工现场安全教育

针对遂道工程特点，定期进行安全生产教育，重点对专职安全员、安全监督岗岗员、班组长及从事特种作业的起重工、机械工、机动车辆驾驶员进行培训和考核，学习安全生产必备的基本知识和技能，提高安全意识。

未经安全教育的管理人员及施工人员不准上岗，未进行三级教育的新工人不准上岗。变换工种或参加采用新工艺、新工法、新设备及技术难度较大的工序的工人必须经过技术培训，并经考试合格者才准持证上岗。

通过安全教育，增强职工安全意识，树立“安全第一，预防为主”的思想，提高职工遵守施工安全纪律的自觉性，认真执行安全操作规程，做到：不违章指挥、不违章操作、不伤害自己、不伤害他人，不被他人伤害，确保自身和他人安全，提高职工整体安全防护意识和自我防护能力。

·3.2.6、认真执行安全检查制度

项目经理部要保证检查制度的落实，按规定定期检查日期、参加检查的人员。经理部每10日检查一次，项目队安检部门每7日检查一次，作业班组实行每班班前、班中、班后三检制，不定期检查视工程进展情况而定，如：施工准备前、施工危险性大、采用新工艺、季节性变化、节假日前后等时要进行检查，并要有领导值班。对检查中发现的安全隐患，要建立登记、整改制度，按照“三不放过”的原则制定整改措施。在隐患没有消除前，必须采取可靠的防护措施。如有危及人身安全的险情，必须立即停工，处理合格后方可施工。

·3.2.7、临时及辅助工程按相应的国家有关标准、规范要求施工。

·3.2.8、临时道路的弃碴应妥善处理，避免挤压河道、污染水源、引起泥石流和危及行车安全，临时道路在险峻处应设立防护石墩和安全标志。

·3.2.9、临时房屋防火、防洪和防暑应满足要求，并配备消防设施。

·3.2.10、临时供电及照明线路接头牢固，电力安全工具应定期检查。

·3.2.11、锅炉等压力容器的安装和使用应符合国家有关规定。

3.3、预防隧道塌方的安全措施

为了预防塌方后，保证被困人员的安全，快速、有效的事实救援，最大限度的减小事故损失，在隧道施工阶段应考虑相关工程措施及准备相关救援设施、设备。相关措施如下：

·3.3.1、靠近掌子面设置Φ800钢管，长度为100m；钢管在隧道内塌方时可作为被困人员的逃生通道；

·3.3.2、洞内设置无线电话，施工照明采用UPS供电照明；

·3.3.3、掌子面附近准备食品、紧急医用药品及相关设备；

·3.3.4、洞外准备临时钢架、木材、钻机、抽水机具等设施；

4、环境保护措施

4.1、弃土的利用和堆放

对原地面清表的草皮、农作物的根系和表土清除后，弃至业主指定的地点，待工程完工后，作为复耕和绿化用土。

4.2、控制废气的排放

·4.2.1、严格遵守国家有关废气排放的标准，将所有施工设备的废气排放控制在规定标准范围内。

·4.2.2、在施工过程中定期对设备的尾气排放进行检测，凡排放达不到标准的设备，立即责令其停工检修，检修后仍达不到排放标准的坚决责令其退场。

·4.2.3、在未取得业主同意时，不安装任何炉具、锅炉，禁止在工地焚烧垃圾。

4.3、控制废水、废油及其它废弃物对环境的污染

·4.3.1、时刻维护工地内的排水系统，防止废水、废油、淤泥和其它任何悬浮性或可溶性物料流到临近的土地上；防止废水、废弃物积聚在工地上或临近的地方。

·4.3.2、施工废水、生活废水按有关要求进行处理，避免直接排入农田、河流和渠道。对于施工废水、生活污水将按设计方案建沉淀池进行废水沉淀处理。

·4.3.3、燃料、油、染料及其它有机化物品保存在合适的安全容器中，存放在指定地点，进行严格的统一管理，坚决杜绝上述物品对环境造成污染。

·4.3.4、控制施工设备用油对环境的污染，定期对所有的用油设备的供油系统进行检查，力争杜绝设备用油过程中的跑、冒、滴、漏现象，如个别设备发生上述现象，则马上进行回收清理，使可能造成的污染控制在最小的范围内。同时责令违规设备停产检修。

·4.3.5、配备专用洒水车，对施工现场和运输道路不断进行洒水湿润，减少扬尘，避免村镇居民区和农田受扬尘之害。

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