隧道开挖初期支护施工方案

第1页，共31页XXX隧道开挖初期支护施工方案1.工程概况XXX隧道出口左右线分别位于R=2600m和R=1600m的圆曲线上，洞身设置一处曲线，半径分别为左线R=1500m，右线R=1500m。隧道左右线均设置为单向坡，左线纵坡为-1.9%/2330m，右线纵坡为-2%/2371m；出口为正坡施工。隧道出口洞门处于浅埋地段、地质条件差、且处于滑坡堆积层上；为V级浅埋地段，岩体破碎，结构松软,节理裂隙发育，全风化-强风化。2.施工方案2.1施工方法①采用的钻具、设备：钻孔安装设备:导轨式冲击旋转凿岩机（管棚钻机）；φ108中空自钻式钢管体；钢管连接套:用于加长钢管至设计长度；钻头：根据不同围岩地质情况采用不同钻头；注浆设备：注浆机采用KBY-50/70型。②测量布孔:管棚孔的孔位用红油漆标出，钻孔的方向垂直于开挖面，外插角1°。管棚从左至右编号1～36号。③钻进:管棚为40m，每节采用4～6m的热轧无缝钢管（φ108壁厚6mm）以焊接连接而成，且采用V形对焊或丝扣连接。钢管上钻注浆孔，孔径为12mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔第2页，共31页的止浆段300cm。施工时先打设奇数管并注浆，然后打设偶数管，以便检查注浆质量。自钻式管棚法采用φ108中空自钻式钢管体作为杆体，钢管连接套用于加长杆体，配以直径大于Φ120mm的钻头，使用轨导式冲击旋转凿岩机钻孔并安装，管棚节段间用采用首节不等长管节，后面采用等长管节，以保证隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，接头错开不小于1m，管棚顶到位后，钢管与导向管之间用速凝水泥或其它堵塞严密，以防注浆时冒出。④安装钢筋笼:钢筋笼为4根φ16钢筋和φ6.5间距20cm的箍筋组成。钢筋笼安装完毕后给导管封闭加装止浆阀防止注浆后浆液倒流。⑤注浆：将管杆钻至设计深度，尾部露出岩体面15cm，以便注浆施工。将止浆塞套于钢管上，塞入孔中，喷射混凝土封闭岩面后，采用KBY-50/70型注浆机进行注浆而在隧道顶部的破碎地层中形成加固带。注浆根据地质情况采用水泥浆或水泥-水玻璃双液浆，水灰比由试验室根据现场实际需要确定设计规定W/C=1.0，注浆压力0.5～1.0MPa。注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚钢度。⑥注浆顺序:自下而上，先两边后中间，两侧对称注浆，一根注浆完毕后施工下一根。2.2施工技术措施①钢管原材料规格、长度、直径应符合设计要求，钢管体应除锈。第3页，共31页②施工所用的钢材、水泥、砂、石材等原材料均要求送检，原材料性能均要满足设计和规范的要求后方可使用。③钻孔前用测量确定钻头方向和夹角，保证钢管与线路中线的夹角正确。④钢管钻进要避免管体摆动等因素，保证管体顺直。2.3质量保证措施①严格按技术交底进行施工。②小导管及管棚管节堆放严禁翘曲，严格注意管节两端的对口丝扣保护。③精确调整钻机导向架，严格控制每根管节的空间位置。④在钻进过程中，经常量测钻进的高程和方向，发现不对及时调整。⑤下管节时要及时、准确、快速。⑥保证钻机的正常运转，配备足够的维修技术人员和零配件。3.钻爆方案3.1爆破方案洞口辅助进洞措施施工完毕后开始开挖进洞，开挖采用钻爆法开挖，为保证开挖轮廓成型质量，岩面平整，减少围岩扰动，增强围岩的自身承载能力，保护围岩不被破坏，减小安全隐患，采用光面爆破技术进行施工。3.2施工方法Ⅴ级围岩及洞口浅埋段采用短台阶法施工，隧道上台阶开挖至最第4页，共31页大跨处，上台阶开挖高度6.45m，下台阶开挖高度3.86m，洞口Ⅴ级加强段上断面循环进尺50cm，下断面循环进尺1m；Ⅴ级普通浅埋段循环进尺1.2m，Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖，开挖高度与短台阶相同，上台阶开挖循环进尺2m，下台阶开挖循环进尺3.0m。为保证施工进度，不影响上台阶施工，下断面分左右幅开挖。仰拱全断面采用浅孔爆破.3.3施工机械及火工品①施工机械钻孔采用YT-28型气腿式凿岩机，钻头采用“一”字型，成孔直径42mm。开挖工作台架采用工字钢、钢管、钢筋等焊接制成，台架上安装有高压风管、钢管、通用闸阀、连接风钻、照明配电盒、照明灯具、防护栏等。机械排险后，用装载机将台架抬至工作面，只需5分钟即可就位。就位后，人工在台架的各个区域排险，互不影响，出砟采用装载机装砟、自卸汽车运输。②爆破器材炸药采用QD型2号岩石乳化炸药，性能见表“乳化炸药性能指标”；雷管采用“第二系列”非电毫秒雷管，实施孔内毫秒微差爆破。乳化炸药性能指标项目药卷密度g·cm-3炸药密度g·cm-3殉爆距离cm爆速m·s-1猛度mm作功能力mL参数0.95～1.301.00～1.30≥3≥3200≥12≥2603.4钻爆设计3.4.1钻爆设计原则根据隧道开挖技术特点，以及为使隧道开挖成形良好，尽量减少第5页，共31页超挖量，减少爆破对围岩的扰动和破坏，确保地表建筑物以及相邻隧道结构安全，在开挖中采用光面爆破技术以及减震爆破技术。①在确保高质量的隧道开挖断面和进尺的同时,将爆破震动控制在允许范围，以保证爆破对周边建筑物的安全，并尽量减少对生活工作的干扰。②采取有效的控制爆破技术，减少振动与降低噪音，同时要求成形效果好，采用光面爆破。根据地质条件，开挖断面、开挖进尺、爆破器材、振速要求等条件编制爆破设计。③根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W，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。③根据《爆破安全规程》(GB6722-2003)的规定，交通隧道安全振动速度标准按V≤10～20cm/s。在下穿房屋时为保证地表及建筑物的安全和减小周围环境的影响，爆破施工时爆破震动波速控制在1.5～2.0cm/s。④周边眼炸药选择低爆速、低猛度、高爆力、传爆好的炸药。严格控制周边眼的装药量，借助导爆索、竹片进行间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布，以确保隧道周边成形良好，并减少对围岩的扰动。⑤雷管选用微差毫秒雷管，避免地震波的叠加，减轻震动。⑥根据爆破效果，调整掏槽眼形式及爆破参数，并适当加深掏槽眼深度(比其它眼深约20～30cm)，以保证掏槽效果。合理分布辅助眼，以达到炮眼数量最少、材料最省、同时砟块又不致过大。⑦合理选择循环进尺：不同级别的围岩根据结构安全要求及循环第6页，共31页施工能力等因素来综合考虑。3.4.2钻爆参数的选择3.4.2.1炮眼深度与循环进尺炮眼深度一般根据围岩的稳定性、凿岩机的钻凿能力和掘进循环安排。Ⅴ级围岩洞口加强段循环进尺取0.5米，浅埋段取1.0米；Ⅳ级围岩段循环进尺取3m；掏槽孔适当加深0.1～0.2m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。3.4.2.2掏槽眼布置①掏槽眼布置掏槽采用复合式楔形掏槽，根据断面大小，主隧道Ⅳ、Ⅴ级上断面布置三排，掏槽眼布置在开挖面下部。掏槽眼较其它眼加深0.2m，Ⅳ级围岩上断面循环进尺3.0m，经计算掏槽眼深3.2m。其余各眼炮孔深度取3.0m。具体布置见钻爆设计图。②掏槽眼装药量掏槽眼在满足填塞长度要求的前提下，尽量多装药，以保证良好的掏槽效果。主隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩上台阶掏槽眼装药36.4Kg；3.4.2.3辅助眼①辅助眼布置辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题，一般抵抗线W约为炮眼间距的60～80%，并在整个断面上均匀排列，W一般取0.6～0.8m。辅助眼弧形布置与直线形布置相结合的方式。第7页，共31页②辅助眼装药辅助眼的装药量与围岩的坚硬程度、炸药单耗、炮眼长度及辅助眼的炮眼数量及间排距等参数有关。辅助眼的单孔装药量按下式计算：Lq式中q—辅助眼的单孔装药量，Kg。—装药系数。根据炮孔间排距及围岩性质，ⅣⅤ级围岩τ=0.4，并根据炮眼位置适当调整。γ—每米药卷的炸药质量，Kg/m。直径为32mm的乳化炸药，γ=1Kg/m。L—炮眼长度，m。3.4.2.4光爆参数本工程采用光面爆破进行爆破施工，光面爆破参根据表“光面爆破参数表”进行选择，并在施工中根据爆破试验进行调整。光面爆破参数表参岩数石种类饱和单轴抗压极限强度Rb（MPa）装药不偶合系数D周边眼间距E(cm)周边眼最小抵抗线W(cm)相对距E/W周边眼装药集中度q(Kg/m)硬岩＞601.25～1.555～7070～850.8～1.00.30～0.35中硬岩30～601.5～245～6060～750.8～1.00.20～0.30软岩≤302～2.530～5040～600.5～0.80.07～0.15①周边孔间距E周边眼按开挖轮廓线布置,光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。当爆孔孔径D为42mm时，周边孔间距E=（10～16）D，第8页，共31页隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩为0.50m；②光爆层厚度W光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。光爆层厚度W取50～60cm。③密集系数K周边眼密集系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素，K=E/W（K取值0.8）。④孔深L围岩循环进尺：在实际操作中应视掌子面的凹凸情况及炮眼利用率，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。⑤装药量装药量Q=qEW，一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。本工程q取值1.1～1.3kg/m3。二是装药集中度Q。光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，经计算Q确定为0.3～0.4kg/m。⑥炮孔数量N炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将第9页，共31页造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。N=0.0012qS/ad2式中N—炮孔数量，个；q—单位炸药消耗量；S—开挖断面面积，a—炮眼装填系数，取0.6；d—炸药直径，2乳化炸药为32mm。按上式计算：隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩上断面炮孔数量经计算为N=135个，实际按138个布置。3.4.3装药结构及堵塞方式①装药结构周边眼采用光面，装药结构为空气间隔装药；掏槽孔和掘进孔、底板孔采用连续装药结构。②炮孔堵塞炮孔采用人工堵塞，堵塞材料为粘性土卷(需提前加工)，用木制炮棍压紧。堵塞长度一般不小于25～30厘米。填塞材料采用炮泥，炮泥由砂子和黏土混合配置而成，其重量比为3：1，再加上20%的水。填塞应采用分层捣实法进行，不得有空隙或间断。各炮眼应填塞足够长度的炮泥，除周边眼根据光面爆破、预裂爆破的要求填塞外，其他各炮眼填塞炮泥的长度不得小于30cm。第10页，共31页起爆网络连接方式及装药结构示意图非电毫秒雷管6-10根导爆管电工胶布缠紧电雷管周边眼：导爆索竹片塑料导爆管脚线药泥药卷塑料导爆管脚线毫秒雷管掘进眼：掏槽眼：药泥药卷加强药卷装药结构图第11页，共31页3.4.4各级围岩钻爆设计图Ⅴ级围岩上部开挖各孔装药参数表（H＝2.0m）炮孔名称炮孔数量雷管段别单孔装药量炮孔装药量装药方式堵塞长度备注（个）（ms）（kg）(kg)(cm)掏槽孔14114Φ32＝1.419.6正向30636Φ32＝1.27.2反向30858Φ32＝1.29.6反向30掘进孔277、9、114Φ32＝0.821.6反向40内圈孔239、11、134Φ32＝0.818.4反向40周边孔拱部35152Φ32＝0.414药串30边墙1213、153Φ32＝0.67.2药串30底板孔13156Φ32＝1.215.6反向30合计138113.2炸药单耗：q=0.78kg/m3Ⅴ级围岩上部开挖爆破设计图周边眼间距40~50cm内圈眼间距70~80cm辅助眼间距70~80cm底板眼间距80~90cm11111111111111333333555555557777777777777799999999