隧道全断面开挖工艺

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1、3.隧道洞身开挖施工工艺3.1 全断面开挖方法按设计将整个开挖断面采用一次性开挖成形（主要是爆破或机械开挖）、初 期支护一次到位，再施作衬砌的施工方法叫全断面开挖法。3.1.1 适用范围全断面法主要适用于I川级围岩；当断面在50m2以下，隧道又处于W级 围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在进行局部注浆等辅助施工加固地层 后，也可采用全断面法施工，但在第四纪地层中时，断面面积一般在20m2以下， 施工中仍需特别注意。山岭隧道及小断面城市地下电力、热力、电信等管道多用 此法。图 3.1.1 隧道全断面开挖图（1）优点 可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成； 全断面开挖法有较

2、大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高 施工速度，防水处理简单，且工序少，便于施工组织和管理。（2）缺点 对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力； 由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大； 当采用钻爆法开挖时，每次深孔爆破震动较大，因此要求进行精心的钻爆 设计和严格的控制爆破作业。3.1.2 施工工艺流程简易钻孔台架就位施工准备测绘开挖断面轮廓钻孔设备风水管 路连接检查就位布置炮眼二钻眼、装药、爆破通风排烟找顶排险地质超前预报完成适 合采用全断面法施工片!爆破设计完成装运机械就位修正钻爆参数出渣运输初期支护开挖质量检查地质素描表面处理J.；隐蔽检查2合格T合

3、格防排水系统施工隐蔽检查不合格合格变形量满足要求后二衬施工（ 结束）图 3.1.2：全断面施工工艺流程图3.1.3 施工工艺（1） 施工准备 施工供风施工供风应按照工程特点、工区划分、工区承担施工长度及同时作业面个数 根据每个工区洞内用风量的大小，独立设置供风系统。同时在计算各供风参数时， 应考虑供风过程中风量、风压的损失，计算配置空压机型号和数量。根据计算采 用管径适合的钢管，钢管节间法兰盘接头采用石棉衬垫，保证接头严密，不漏风， 管路前端至工作面保持30m的距离，钢管与分风器采用T50mm的高压软管连接， 分风器与凿岩机采用*25mm的软管进行连接，保证工作面风动凿岩机风压在 0.5MPa

4、 以上。 施工供水 施工用水尽量在工程位置附近选择水源，以缩短供水线路，并取水样进行水质鉴定，使用符合标准的工程用水，从水源处利用供水主管接至各施工工区，主 管钢管接头之间采用法兰盘进行连接，进入工作面以后，采用QOmm的高压胶 管接至各分水器，并保证工作面凿岩机需用水压。 施工用电 施工用电应进行专项施工用电设计，并采用三级配电二级保护方式。长大隧道采用利用 10KV 高压电缆进洞，变压以后引至各施工工区，变压器的容量采用 5OOKVA，同时应考虑设置了发电机作为后备电源，以确保洞内的正常施工。高 压电缆一般采用50mm2，线路按三相五线制进行布置，以满足动力设备及照明 的需要，隧道动力设备

5、供电为380V，隧道照明成洞地段采用220V，作业地段照 明采用 36V。图 3.1.3-01 隧道风水电管路布置准备施工简易台架准备施工用简易台架（钻孔作业台架、初支作业台架、防水卷材安设台架）， 由于简易台架具有结构简单，移动灵活、成本低、可现场加工等特点，在施工现 场被广泛采用，开挖台架需要与爆破设计中孔位布置进行设计。利用现场既有的 钢筋、工字钢、钢管等常用材料35吨左右（每个），35天即可加工完成。图 3.1.3-02 隧道自加工开挖台架（2）测量放线 测绘断面开挖轮廓。利用洞内装载机或作业台架沿隧道中线端移台架到施 工掌子面，检查台架接触隧道底面的稳固性，调整台架前端与掌子面之间的

6、距离 利于施钻。牢靠连接风钻软管至台架上各层的分风器和分水器接头，调试风钻正 常准备施工。开挖断面轮廓放样可采用全站仪直接设站于洞内控制中线点上，将 掌子面里程和仪器高程输入编程计算机后即可确定掌子面拱部中心，据此放出 开挖轮廓。随着断面仪所指示的红色激光投影轮廓线，指示利用红油漆绘制即可 完成。（3）布置炮眼。根据钻爆设计布置各类炮眼，并用明显的标志标记在掌子面开挖断面轮廓 线内，具体的炮眼布置应根据已批准的爆破设计进行。（4）钻眼爆破。通过认真考虑隧道地质围岩的整体性能、岩性特点、开挖断面的大小、队伍 的施钻技术水平、钻眼机具、开挖循环进尺、爆破器材，爆破的震动强度、对围 岩的扰动等因素进

7、行爆破参数设计。钻爆设计应包括的内容各类炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼）的布置、深度、斜率和数量， 爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和顺序，钻眼机具和钻眼要求，主要技 术经济指标及必要的说明等。掏槽方式选择 掏槽眼的布设方式和掏槽大小对爆破创设临空面和爆破效果起到关键的影 响，掏槽方式和掏槽位置的选择可根据断面大小，炮眼数量、设定的掘进进尺综 合考虑后来选择。隧道施工一般采用斜眼掏槽和直眼掏槽。 炮眼布置周边眼沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合施工图要求；掘进眼交错 均匀布置在内圈眼与掏槽眼之间，力求爆破出的石渣块度适合装渣的需求；周边 眼、内圈眼与辅助眼的孔底保持在同一垂直面上

8、，掏槽钻孔应加深1020cm。 装药结构 周边眼应使用小直径药卷，采用间隔装药结构，并用竹片将药卷与围岩隔开 其它炮眼采用连续装药结构，一般采用较大直径药卷。眼口用炮泥堵塞，长度不 小于 30cm。 起爆顺序及网络光爆爆破时，从掏槽眼开始，一层一层从截面中心向外起爆，最后是周边眼 爆破，具体为掏槽眼先爆，接着为辅助掘进眼，再接着为周边眼，最后是底板眼。 根据现场人工装药的方便及非电毫秒的延时误差，确定合理的起爆时差，若缺段 时尽量采用大段别的代替，以保证时差。炮眼起爆采用非电毫秒延时雷管分段起 爆，其中周边眼用导爆索连接传爆，与非电毫秒雷管相连，其他炮眼采用底部安设置非电毫秒延时雷管反向起爆装

9、药结构，导爆管引出传爆，双火雷管引爆。（5）施工通风，排除掌子面炮烟及污浊空气，具体通风方式可根据工程特 点及掌子面掘进深度等采用压入式、混合式、压出式或巷道式。优先考虑压入式 通风，压入式通风有效射程大，冲淡和排出炮烟的作用强；操作简单，只需隔一 定距离延长通风管。长距离通风尽量采用串联式轴流风机，风压较大。通风管的 选用：为防止风压过大通风管开裂，通风机口 200300m采用带钢圈的负压风 管。其余采用漏风率低，内摩擦阻力系数小的高强软风管，单节长2030m（为 避免通风管过长，出风口距掌子面太远，出风口固定一节510m的短风管）。条 件允许的情况下，尽可通选用大直径通风管。通风检算主要从

10、最低允许风速、最 多允许工作人数、排除炮烟、稀释内燃机废气四方面考虑。（6）找顶排险 找顶排除松动岩块可能脱落的安全隐患，出碴设备进场准备装转碴体，此时 体现了全断面法机械化程度高的优势，合理组织大功率机械设备，由领工员统一 指挥调度，缩短出碴工序时间。（7）出渣与运输 根据隧道长度、断面大小、纵坡大小、经济性及施工进度要求等进行综合确定出渣运输方式，保证作业安全。常规情况下掌子面采用装载机装渣，大型自卸汽车运渣。施工过程中首先要 保证工作面的照明，以便于司机操作，同时也要保证装渣及运渣设备处于良好状 态，机械的装渣能力应与每次开挖土石方量及运输车辆的容量相适应，运输道路 平整通畅，在关健地段

11、设置车辆调度室，对进出车辆进行合理调配。施工区域显 要位置设置安全警示标识。（8）断面检查对开挖断面质量进行检查，并进行地质素描和地质状况判定。检查结果满足 验收和规范要求，达到合格，方可进行下道工序施工，否则应对开挖轮廓表面局 部存在欠挖的部位进行处理，直至合格，进入下道工序。（9）施工初期支护锚杆支护可在钻孔台架上与钻爆同时施做，另单独制作结构与钻孔台架相似 初支简易台架，挂网和喷砼等剩余支护措施在该初支台架上完成，缩短初支工序 施工时间。另外，在围岩地质状况良好未发生变化的情况下，可开挖23 个循 环后一次利用简易台架按照设计锚喷参数做好初期支护，但如围岩状况有明显 变化，应对完成的上循

12、环进尺段立即进行初支，并考虑是否改变开挖施工方法。（10）监控量测。在施做初期支护的同时，按照监控量测实施方案进行量测断面及量测点的布 置，初期支护施工完成后，立即采集初始量测基础数据，并按照方案要求的频率 进行后续监测，及时分析处理监测数据，并及时将结果反馈到施工过程中指导现 场施工，灵活科学地根据现场施工情况及时调整量测项目和内容，准确掌握开挖 支护后的围岩变化情况，为指导施工、修正设计、确定后续工序施工时间提供依 据。监控量测量测断面的布置间距按照围岩级别确定，通常Vw级围岩量测断 面间距取5m,W级围岩量测断面间距取510m,川级围岩取1030m,I、H 级围岩视具体地质情况确定。监控

13、量测必测项目一般有地表沉降、拱顶下沉、净 空变化及洞内、外观察,常用的量测仪器有水准仪、全站仪、收敛计等,量测频 率应根据测量断面距开挖掌子面的距离及位移速度确定,原则上采用较高的频 率观测,出现异常情况或不良地质时,应增大监测频率。（11）结构防排水 在监控量测最终的监测及处理结果显示呈围岩稳定状态后,利用作业台架, 进行结构防排水设计措施的施工,施工前应对初支表面进行检查和处理,保证防 水设施挂设质量。（12）仰拱及二衬施工在掘进掌子面纵深推进至一定安全距离后,对设计有仰拱地段,分左右幅或 利用栈桥进行捡底、仰拱、填充混凝土浇筑,使初期支护尽早闭合成环,并为顺 利运输创造条件。当仰拱超前完

14、成至 3050m 后准备二衬施工,二衬施工前应确定围岩监控量测结果显示围岩状态稳定后方能开始组织施工。二衬混凝土采 用全断面液压模板台车、泵送混凝土灌注。混凝土在自动计量拌合站拌合，混凝 土罐车运输。3.1.4施工顺序及控制要点3.141施工顺序图3.1.4.1全断面施工方式全断面法施工顺序：施工中先全断面开挖，施作初期支护，再开挖仰拱 （捡底），再浇筑仰拱砼，待初期支护趋于稳定后整体模筑二次衬砌。3.1.4.2控制要点（1）隧道开挖断面的中线和高程必须符合施工图要求。 检查数量：每一开挖循环检查一次； 检查方法：采用仪器测量。（2）隧道开挖必须严格控制欠挖当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出

15、 部位（每1川不大于0.1川）侵入衬砌必须小于5cm，拱脚和墙脚以上1m内断面 严禁欠挖。 检查数量：每一开挖循环检查一次； 检查方法：采用自动断面仪等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与施工 图断面核对。（3）洞身开挖必须核对地质，在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层 的层理、节理、裂隙的结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对施工图 地质情况，判断围岩稳定性。（4）光面爆破或预裂爆破钻孔眼，必须根据钻爆设计图准确标示出钻孔位 置。钻孔时必须按钻爆设计要求严格控制钻孔的间距、深度和角度，掏槽眼的眼 口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm,外插角必须符合 钻爆设计要求，孔底不得超出开挖断面轮廓线 15cm。 检查数量：每一开挖循环检查全部掏槽眼和 10%周边眼； 检查方法：测量。（5）光面爆破的钻孔痕迹保存率,硬岩不得小于80% ,中硬岩不得小于60% , 并在开挖轮廓面上均匀分布。 检查数量：每一爆破开挖循环检查一次； 检查方法：对照钻爆设计资料,观察、计数检验钻孔痕迹保存率。3.1.5 工艺装备全断面开挖施工工艺是一项综合程度较高的施工工艺,比分