5隧道施工作业指导书

1中铁二十二局集团有限公司工程项目标准化管理丛书相关专业作业指导书（隧道工程）中铁二十二局集团有限公司2010年2月北京2前言为了满足全局铁路、公路建设过程控制标准化管理需要，规范全局范围内施工作业指导书编制，依据铁道部建建〔2009〕107号《铁路建设项目施工作业指导书编制暂行办法》要求，中铁二十二局集团有限公司工程管理部组织编写了《中铁二十二局集团有限公司隧道工程施工作业指导书》。本书旨在统一标准要求，统筹资源利用，实现施工作业过程控制标准化，规范作业程序，使施工作业有序可控，达到一流质量的目标。本作业指导书在编制过程中，针对目前全局隧道施工中较普遍遇到的特殊过程、关键工序项目，借鉴高速铁路施工先进经验，以管理科学为理论，系统工程理论为指导，按照标准化管理理念，结合先进成熟的工艺工法、建设标准、质量目标进行总结编制。本手册如与现行规范、规定有矛盾，应以国家、行业正式下发的规范、规定或文件为准。希望各单位结合工程实践，认真总结经验，积累资料。如发现需要修改和补充之处，请及时将意见和有关资料寄交中铁二十二局集团有限公司工程管理部（北京市石景山区石景山路35号，邮政编码：100043电话：[phone]，邮箱：[e-mail]），供今后修订时参考。3一、隧道开挖施工作业指导书1、作业制度1.1施工作业执行文件：有效设计图纸、技术交底文件、《隧道钻爆法开挖施工作业指导书》，工程施工技术指南等。1.2施工作业执行的强制性规范：《安全生产法》、《建设工程安全生产管理条例》，民用爆破管理条例，各种技术规范、施工规范等。1.3作业队制定的《**作业队施工职责分工及岗位责任制制度》。2、适用范围2.1全断面开挖适用于铁路隧道的Ⅰ～Ⅱ级围岩低端，Ⅲ级围岩单线隧道、Ⅲ级围岩双线隧道采取了有效的预加固措施后，亦可采用全断面开挖。全断面开挖适用于公路隧道的Ⅵ~Ⅳ类围岩。2.2在Ⅲ～Ⅳ级围岩铁路单线、双线隧道施工时采用台阶法，Ⅴ级围岩隧道在采用了有效的措施（如超前预注浆加固围岩）后亦可采用台阶法开挖。台阶法适用于公路隧道Ⅳ~Ⅱ类较软或节理发育的围岩。台阶分部开挖法适用于公路隧道Ⅲ~Ⅱ类围岩或一般土质围岩地段。2.3中隔壁法（CD法）开挖适用于单、双线隧道Ⅳ级或Ⅴ级围岩和不良地质及洞口工程的施工。2.4交叉中隔壁法（CRD）开挖适用于双线、三线隧道Ⅴ、Ⅳ级围岩、浅埋隧道。2.5双侧壁导坑法开挖在Ⅴ级围岩深埋段、Ⅳ级围岩浅埋段和不良地质洞口工程的双线隧道可采用。导坑法适用于公路隧道Ⅲ~Ⅱ类围岩。下导坑适用于探查开挖面前方地下水情况；中央导坑适用于处理膨胀压力地层；上导坑适用于洞口段辅助开挖。单侧壁导坑法适用于围岩较差、跨度大、埋层浅、地表沉降需要控制的场合。双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道及地表下沉量要求严格而围岩条件很差的情况。2.6环形开挖预留核心土法开挖使用于单线Ⅴ、Ⅳ级围岩和双线Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩。3、工艺流程全断面法开挖使用流程见图4.1.3-1；台阶法开挖使用流程见图4.1.3-2；环形开挖预留核心土法工艺流程见图4.1.3-3；中隔壁法（CD法）工艺流程见图4.1.3-4；洞口段施工流程见图4.1.3-5；套拱施工流程见图4.1.3-6（b）；洞门施工工艺流程见图4.1.3-7；洞及缓冲结构工艺流程见图4.1.3-8；隧道洞身开挖作业施工流程见图4.1.3-9。44、施工要求4.1开挖总体要求（1）铁路隧道应按照新奥法原理组织施工，同时应根据隧道通过地层的水文地质情况，考虑围岩变化时施工方法变更的适应性，避免因施工方法或技术措施不当造成施工延误。（2）根据地质条件、断面开挖宽度的不同，铁路隧道施工可采用全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、双侧壁导坑法等方法，各施工方法的使用条件参见表4.1.4。表4.1.4铁路隧道各类施工（开挖）方法一般地质使用条件一览表开挖方法使用围岩级别及说明备注全断面法1.单线隧道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩；2.双线隧道Ⅰ、Ⅱ围岩台阶法1.单线Ⅲ级、Ⅳ级围岩；2.双线Ⅲ级围岩台阶长度应有利于施工操作和机械设备效率的发挥，同时应利于支护尽早封闭成环环形开挖预留核心土法1.单线Ⅳ、Ⅴ级围岩；2.双线Ⅲ、Ⅳ级围岩为方便采用机械化作业，提高开挖进度，施工中应尽量减少开挖部分，采用大断面分部中隔壁法（CD法）单、双线隧道Ⅴ级围岩、浅埋隧道、三线隧道交叉中隔壁法（CRD法）双线、三线隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩、浅埋隧道双侧壁导坑法1.单线Ⅴ、Ⅵ级围岩；2.双线隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩（3）特殊岩土和不良地质地段选择隧道施工方法时，应以安全及工程质量为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面尺寸、隧道埋深、施工机械设备、工期要求、经济和技术可行性等因素而确定。（4）隧道施工地质条件变化时，应及时变更设计，调整施工方法，做好工序衔接，并采用相应的辅助施工措施，以保证施工安全。（5）仰拱和填充应超前拱墙衬砌施工，并适度跟紧开挖工作面。4.2全断面法（1）全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，再施做衬砌，一般使用于Ⅰ～Ⅲ级围岩。（2）隧道采用全断面法施工时应符合下列规定：①施工时应配备钻孔台车或台架及高效率装运机械设备，以尽量缩短循环时间，各道工序应尽可能平行交叉作业，提高施工进度。②使用钻孔台车宜采用深孔钻爆，以提高开挖进尺。5③初期支护应严格按照设计及时施作。④为控制超欠挖，提高爆破效果，有条件时可采用导洞超前的方法进行全断面开挖。4.3台阶法开挖（1）台阶开挖法时将隧道设计断面分两次或三次开挖，其中上台阶超前一定距离后，上下台阶同时并进的施工方法。（2）隧道采用台阶法施工时应符合下列规定：①根据围岩条件，合理确定台阶长度，一般应不超过1倍洞径，以确保开挖、支护质量及施工安全。②台阶高度应根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定。③上台阶施作钢架时，应采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形。④下台阶应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，应采用缩短进尺，必要时上下台阶可分左、右两部错开开挖，并及时施作初期支护和仰拱。⑤施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。⑥上台阶开挖超前一个循环后，上下台阶可同时开挖。4.4环形开挖预留核心土法（1）环形开挖预留核心法是在上部断面以弧形导坑领先，其次开挖下半部两侧，再开挖中部核心土的方法。可使用于Ⅴ～Ⅵ级围岩的双线隧道。（2）采用环形开挖预留核心土法施工时应符合下列规定：①环形开挖每循环长度宜为0.5～1m。②开挖后应及时施作喷锚支护、安装钢架支撑或格栅支撑，每两榀钢架之间应采用钢筋连接，并应加锁脚锚杆，全断面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过30m。③预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求。④当地质条件差，围岩自稳时间较短时，开挖前应在拱部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护。⑤上部弧形，左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开3～5m进行平行作业。4.5中隔壁法（CD法）（1）中隔壁法（CD法）是将隧道分为左右两大部分进行开挖，先在隧道一侧采用二台阶或三台阶自上而下分层开挖，待该侧初期支护结构基本稳定且混凝土达到设计强度70%以上时再分层开挖隧道的另一侧，其分部次数及支护形式与先开挖的一侧相同。（2）采用中隔壁法施工时应符合下列规定：①各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中；②各部的底部高程应与钢架接头处一致；③每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定；④后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合；⑤左、右两侧洞体施工时，纵向间距应拉开不大于15m的距离；⑥中隔壁宜设置为弧形；⑦在灌筑二次衬砌前，应逐段拆除中隔壁临时支护，拆除时应加强量测，一次拆除长度一6般不宜超过15m。4.6交叉中隔壁法（CRD法）（1）交叉中隔壁法（CRD法）是将隧道分侧分层进行开挖分部封闭成环的施工方法。每开挖一部均及时施做锚喷支护、安设钢架、施做中隔壁、安装底部临时仰拱，一侧超前的上、中部初期支护完成且喷射混凝土达到设计强度70%以上时再开挖隧道的另一侧的上、中部，然后开挖一侧的下部，最后开挖另一侧的下部，左右交替开挖支护。其施工流程可参照图。采用交叉中隔壁法施工时应符合下列规定：各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中。每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定。同一层左、右侧两部纵向间距不宜大于15m，同侧上下部纵向间距宜为3~5m；每一分部的临时仰拱应及时设置，步步成环，并尽量缩短成环时间；中隔壁宜设置为弧形；中隔壁和中间临时仰拱在灌筑二次衬砌前，应逐段拆除，拆除时应加强量测，一次拆除长度一般不宜超过15m。4.7双侧壁导坑法双侧壁导坑法是采用开挖隧道两侧导坑，及时施做导坑四周初期支护及临时支护，必要时施做边墙衬砌，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二台阶或三台阶开挖的方法。采用双侧壁导坑法施工时应符合下列规定：侧壁导坑形状应近似椭圆形，导坑断面宽度宜为整个断面的1/3；侧壁导坑、中央部上部、中央部下部错开一定距离平行作业；导坑开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早封闭成环；侧壁导坑采用短台阶法开挖，左右侧壁导坑施工可同步进行；当全断面初期支护封闭成环后，量测显示支护体系稳定，变形很小时，方可拆除临时支护，但应及时施做仰拱并进行二次衬砌；临时支护拆除时应加强量测，一次拆除长度一般不宜超过15m。4.8洞口段开挖施工（1）一般规定①隧道洞口地段一般地质条件差，且地表水汇集，施工难度较大，施工时要结合洞外场地和相邻工程的情况、全面考虑、妥善安排及早施工，为隧道洞身施工创造条件。②隧道洞口应按照“早进晚出”的原则优化方案。③洞门在施工前按设计要求并结合地形条件做好截、排水沟和施工场地、便道的规划，应尽量减少对原坡面的破坏和对周围环境的影响，开挖后的坡面应达到稳定、平整、美观的要求。④洞口工程施工前，应进行工艺设计，对施工的各工序进行必要的力学分析，以确定隧道洞口边仰坡土石方开挖及防护、排水工程，隧道门及洞口段衬砌、背后回填的施工方法、施工顺序。⑤隧道洞口和洞口段施工时要制定完善的进洞方案，洞门端墙处的土石方，应视地层稳定程度、施工季节和隧道施工方法等选择合理的施工方法。⑥边、仰坡地质条件不良时，开挖前根据设计需要采取预加固措施，如采用抗滑桩、钢管7桩、地表注浆等方法对洞口地表进行加固处理。⑦浅埋段和洞口加强段的开挖施工，根据设计还可能采用地面锚杆、管棚、超前小导管、注浆等辅助措施。⑧洞口工程施工前，专业工程师应向施工员、技术员进行技术交底，应确认人员、设备、材料、料具、作业环境满足本工序正常作业的要求，并对进场材料进行检验、试验，选定混凝土、砂浆配合比。⑨洞口施工宜避开降雨期和融雪期。在严寒地区施工，应按冬期施工的有关规定办理。（2）工序流程隧道洞口段工程一般包括隧道洞口边、仰坡的土石方开挖、防护、端墙、翼墙等洞门圬工；洞口排水系统；洞口检查设备安装、洞口加强段及洞门工程。（3）洞口开挖①洞口段开挖方法的确定取决于工程地质、水文地质和地形条件、隧道自身构造特点、施工机具设备情况、洞外相邻建筑的影响等诸多因素。施工中应根据实际，综合选定洞口段开挖进洞方案。a.洞口段地层条件良好，洞口围岩为Ⅲ～Ⅳ级以上，宜采用正台阶法进洞（台阶长度以1.5倍洞径为宜），其爆破进尺控制在1.5～2.5m,并严格按照设计及时做好支护。b.洞口段围岩为Ⅴ级及以上时，可采用环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）等分部开挖法进洞，开挖前应按设计对围岩进行预加固。c.对于浅埋和偏压隧道，应采用地表预加固和围岩超前支护方法，做到“先护后挖”。②当地层条件差，可采用套拱法施工进洞时。③套拱施工各项作业应参照以下要求进行：a.开挖根据测量放线，对拱架安设要求部位进行掏槽开挖，土槽宽（纵向方向）与初期支护厚度相同。土槽开挖采用人工开挖风镐辅助的方式进行。土槽挖好后，要求内表面成型好，无超挖和欠挖，以保证初期