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1、察哈素矿井铁路专用线呼家壕隧道洞身开挖钻爆设计专项施工方案编 制人：审 核人：施工负责人：中铁二局股份有限公司察哈素矿井铁路专用线项目经理部2011年8月目 录一、编制依据、原则及范围- 1 -1.1编制依据- 1 -1.2编制原则- 1 -1.3编制范围- 1 -二、工程概况及地质情况- 1 -三、洞身开挖施工- 2 -3.1设计说明- 2 -3.2上台阶预留核心土环形开挖法- 3 -3.3台阶法- 5 -3.4台阶法(上台阶预留核心土环形开挖法)施工工艺流程图- 7 -四、钻爆设计- 7 -4.1工艺控制要点- 7 -4.2施工操作要求- 8 -4.3爆破设计- 9 -4.4光爆参数的确定
2、- 12 -4.4.1半弧型洞身上台阶区段(级围岩)- 12 -4.4.2梯型洞身下台阶区段(级围岩)- 16 -五、质量保证措施- 22 -六、安全保证措施- 23 -6.1隧道施工防坍安全保证措施- 23 -6.2洞内施工安全保证措施- 23 -6.3 防爆安全技术措施- 23 -6.4 高空作业的安全保证措施- 24 -6.5机电设备安全技术措施- 24 -6.7设置救生应急管道- 25 -6.7其他安全保证措施- 26 -七、环境保证措施- 27 -一、编制依据、原则及范围1.1编制依据新建察哈素矿井铁路专用线呼家壕隧道实施性施工组织设计新建铁路察哈素矿井铁路专用线施工图 呼家壕隧道(
3、第一册，共一册)铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)铁路工程施工安全技术规程(TB10304-2009)爆破安全规程(GB6722-2003)1.2编制原则符合国家有关工程建设法律、法规和技术标准、技术准则；符合行业及当地政府有关规范、标准、规定；符合招标文件和工程合同文件中的相关要求与规定。依据工程地质及水文地质条件，优化配置生产要素，充分利用企业及社会现有的设备和资源，合理安排施工进度(开挖循进尺)。参照国内外同类工程的施工技术现状，积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备，提倡施工机械化、整体化。充分考虑隧道开挖钻爆出现各种突发事件、紧急情况等因素的影响，对各种突发事件、紧急情
4、况制定针对性的预防措施、应急预案。1.3编制范围新建铁路察哈素矿井铁路专用线呼家壕隧道正洞及辅助坑道洞身开挖。二、工程概况及地质情况呼家壕隧道位于内蒙古伊金霍洛旗新街镇东侧的张家壕呼家壕之间，全长3843m，洞身最大埋深50米。隧址区属高原低山区，地形起伏较大，地面相对高差57m左右，进口、出口坡度较缓，进口段为砂岩，局部夹薄层泥岩，全风化强风化，岩体呈松散结构角砾碎石松散结构，地下水为基岩裂隙水，水量较小；出口段岩性表层为风积层，下部为砂岩，局部夹薄层泥岩，全风化强风化，岩体呈潮湿松散结构角砾碎石松散结构，地下水为第四系潜水及基岩裂隙水，水量较大；洞身段岩性主要为砂岩，局部夹薄层泥岩，弱风化
5、，岩体呈角砾状松散结构，地下水为基岩裂隙水，水量较小，隧道全部位于直线上，线路纵坡为4.6的上坡和5.4的下坡。隧道正洞起止里程为：DK5+450DK9+293，全长3843米，进口里程为DK5+450，出口里程为DK9+293。其中DK5+450DK8+927段全部为级围岩，共计3477米，余为级围岩。隧道进口洞门段地质属于级围岩，出口段属于级围岩。隧道辅助坑道：1号斜井设在隧道DK7+100处，斜井长285米，与正洞线路大里程方向成35交角，井身坡度10，并设20米长错车带。2号斜井设在隧道DK8+150处，斜井长220米，与正洞线路小里程方向成45交角，井身坡度10。地震动峰值加速度0.
6、05g，地震基本烈度：度。土壤最大冻结深度1.71m。不良地质：风积沙，分布在隧道进口附近及DK6+695DK9+293段，浅黄色黄褐色，稍密中密，稍湿饱和，易坍塌，降水支护困难，对隧道出口的施工影响较大。三、洞身开挖施工3.1设计说明1.正洞： DK9+131DK9+293采用明挖法施工，其余级围岩采用台阶法施工，级围岩地段采用上台阶预留核心土环形开挖法施工。辅助坑道：级围岩采用台阶法施工，级围岩地段采用上台阶预留核心土环形开挖法施工。2.隧道级、级地段采用台阶法开挖施工时，应符合如下规定：上台阶每循环开挖支护进尺1榀钢架间距。边墙每循环开挖支护进尺2榀钢架间距。仰拱每循环开挖进尺3米。3.
7、隧道级、级围岩地段、浅埋、下穿建筑物及邻近既有线地段施工开挖应按爆破安全规程采用控制爆破，或采用非爆破方法。4.隧道上方地表有建筑物以及隧道下穿道路地段，施工时要求爆破震速不大于2cm/s。3.2上台阶预留核心土环形开挖法工艺原理施工时先开挖上半断面，待开挖到一定长度后再同时开挖下半断面，形成上、下断面同时并进的施工方法。将隧道断面分上下台阶开挖，爆破施工分两次进行，可以降低爆破对围岩的扰动，保护围岩，上半断面开挖后为下半断面的开挖创造临空面，降低炸药消耗，同时两台阶开挖可减小隧道开挖后的空间效应，初期支护能尽早施工，可发挥围岩的自稳、自承能力，获得安全的地下空间。施工工序如下：A.利用上一循
8、环架立的钢架施作隧道部42超前注浆小导管。开挖上台阶部，采用挖机直接开挖，遇孤石或较硬基岩时用手持风镐凿除，尽量避免爆破对围岩的扰动。开挖完成后及时施作部初期支护，即初喷C25砼4cm厚，铺设8钢筋网，架立I18型钢钢架并设锁脚锚杆。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。上台阶每循环开挖进尺不应大于1榀钢架间距。B.在滞后部45m后，开挖部。边墙周边部分初喷C25砼4cm厚，铺设钢筋网，接长钢架。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。下台阶每循环开挖进尺不得大于2榀钢架间距。C.在滞后部一段距离后，开挖仰拱。仰拱每循环开挖进尺不得大于3m，开挖后及时喷射部C25砼至设计厚度。仰拱距掌子面的距离不得
9、大于35m。D.根据监测量测结果分析，待初期支护收敛后，灌注部仰拱衬砌与仰拱填充至设计高度。E. 利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)，严禁“先拱后墙”法施工。二衬作业面离掌子面的距离不得大于70m。“上台阶预留核心土环形开挖法”施工工序，具体参见“环形开挖施工工序图”。3.3台阶法工艺原理同环形开挖法施工。台阶法施工工序如下：A.利用上一循环架立的钢架施作隧道部42超前注浆小导管。弱爆破开挖上台阶部。开挖完成后及时施作部初期支护，即初喷C25砼4cm厚，铺设钢筋网，架立格栅钢架并设锁脚锚杆。钻设径向锚杆后复喷C25砼至设计厚度。上台阶每循环开挖进尺不应大于1榀钢架间距。B.在
10、滞后部距离710m后，开挖部。边墙周边部分初喷C25砼4cm厚，铺设钢筋网，接长钢架。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。下台阶每循环开挖进尺不得大于2榀钢架间距。C.在滞后部一段距离后，开挖仰拱。仰拱每循环开挖进尺不得大于3m，开挖后及时喷射部C25砼至设计厚度。仰拱距掌子面的距离不得大于35m。D.根据监测量测结果分析，待初期支护收敛后，灌注部仰拱衬砌与仰拱填充至设计高度。E. 利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)，严禁“先拱后墙”法施工。二衬作业面离掌子面的距离不得大于70m，确保施工安全。“台阶法开挖”施工工序，具体参见“台阶法开挖施工工序图”。3.4台阶法(上台阶预留
11、核心土环形开挖法)施工工艺流程图四、钻爆设计4.1工艺控制要点A.严格控制开挖轮廓线的划线精度每次爆破前，要精确测定出开挖轮廓线，并根据轮廓线画出各类炮眼位置。炮眼的布置根据各类围岩不同而相对应的炮眼间距不同，视现场围岩整体性和软硬程度而定。B.严格控制钻眼和清孔的质量根据隧道的开挖断面尺寸，开眼的位置要求不偏离设计炮眼位，周边眼不得偏离5cm，向外角度不大于13，钻眼过程技术人员必须现场指导，对不符合要求的坚决不能使用，必须重新钻眼，以确保钻眼的位置和角度符合爆破设计的要求。炮眼钻好后，用高压气体进行清孔，将炮眼中的钻碴与小石碴清除干净，以确保装药顺利进行。C.严格控制装药质量合理选用引爆器
12、材，装药时分片分组，由专人负责，严格按设计装药量装药和装雷管，自上而下，依次进行，注意雷管对号入座，周边眼用导爆索引爆，导爆索从拱部向两边依次并联在一起，在两底边各与一个毫秒雷管绑在一起。引爆起爆网络采用复式网络，保证起爆准确性与可靠性，联结导爆管时，注意不能打结和拉细现象，联结好后，技术人员负责检查，经检验合格后，尽快撤离人员和机械，最后引爆。4.2施工操作要求A.优化光面爆破设计是保证隧道质量的基本前提。通过对隧道现场光面爆破的试验，不断调整爆破设计，使光面爆破设计更符合实际情况，施工过程中要严格操作规程。B.周边眼采用导爆索引爆，实现周边眼空气间隔装药，提高围岩自身的自稳能力。C.加强钻
13、眼的现场管理。工程技术人员负责指导监督，保证钻眼的深度、方向、角度、间距按光面爆破设计的要求实施，特别对周边眼应严格控制，保证断面不欠挖，尽可能减少超挖。清碴时，准确控制好标高，使下一循环放样、钻孔准确无误。D.对隧道光面爆破进行动态管理。预测掌子面前方的地质变化，根据不同地段围岩的性质，随时调整光面爆破的各项设计参数，争取最佳的爆破效果。E.光面爆破能节约工程成本，加快施工进度，保证施工安全，确保隧道防水质量，提高经济效益。光面爆破断面严格按设计开挖断面要求控制，能有效控制开挖断面的欠挖和超挖，减少隧道初期支护和二次衬砌混凝土的用量，节约工程成本；圆滑、平顺的开挖断面，易于铺设防水板，在二次
14、衬砌施工时，能有效保证防水板的平整度，确保隧道工程的防水质量。4.3爆破设计A.爆破作业由爆破工程师根据地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破器材等进行爆破设计。并负责进行试验、数据收集分析、参数调整、指导施工。采用光面爆破，合理选择爆破参数，根据围岩情况合理选择斜眼掏槽。每次爆破后通过爆破效果检查，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。B.画轮廓线并布眼：钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用激光导向仪控制开挖方向和开挖轮廓线。C.定位开眼：采用开挖台车配合手持风钻钻眼时，台车与隧道
15、轴线要保持平行。台车就位后风钻手按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。D.钻眼：钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵风钻，严格按钻爆设计实施。定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的钻工司钻。台车下面有专人指挥，准确定位钻杆，以确保周边眼有准确的外插角(眼深3m时，外插角小于3；眼深5m时，外插角小于2)，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。同类炮眼钻孔深度达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。E.清孔：装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径。高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。F.装药：装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，
