1、全断面法施工工艺工法讲解

全断面法施工工艺工法

QB/ZTYJGYGF-SD-0101-2011

第五工程有限公司李雪峰

1 前言

1.1工艺工法概况

钻爆法是目前国内应用最为广泛的隧道施工方法，其具有适应性强，灵活方便，机械化程度高等优点，其中全断面钻爆法施工掘进速度最快，该方法能够创造大的作业空间，并尽可能地实现了各工序间的平行作业，在长大隧道施工中得到广泛的应用和发展。

1.2工艺原理

全断面法施工借助新奥法原理，强调充分发挥岩体（围岩）结构的自承作用，尽量减少对围岩的多次扰动和破坏，借助施工作业平台并配备相应功能的大型机械设备，按照一定设计和规范确定循环进尺，在隧道设计断面轮廓线上和轮廓内部按照设计布置钻孔，利用炸药能量一次性爆破成型进尺内断面，外运碴体，紧跟施工设计的初期支护措施，待掌子面循环掘进超前一定距离，围岩监控量测变形量满足要求判定为稳定状态后，再开始组织仰拱和二次衬砌工序施工，通过各工序沿隧道纵向错开合理安全距离，形成各主要工序平行作业，最终完成整个隧道设计措施。

2 工艺工法特点

2.1采用全断面法施工可减少对围岩的扰动，充分发挥围岩的自承作用，利于施工安全的管控。

2.2全断面法施工可一次创造大的作业空间，较分部法施工可减少工序及循环时间，可使各道工序尽可能平行交叉作业，大幅提高施工进度。

2.3全断面法施工机械化程度高，可有效减少劳动力配置，降低作业人员工作强度，提高工作效率，经济效果显著。

2.4全断面法施工一次轮廓成型并及时进行下道工序——初期支护的施工，对初期支护质量和作业安全有利。

2.5全断面法一次掘进开挖量大，应进行严密爆破设计，并在施工过程不断需根据地质围岩情况进行优化调整，减少一次爆破用药，达到光爆效果，减少对围岩扰动，节省成本。

3 适用范围

本工艺工法适用于围岩级别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级的铁路、公路、水工隧道（洞），可供类似地质条件的峒室等参考。

4主要引用标准

4.1《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304)、《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10417)、《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204)、《铁路工程测量规范》(TB10101)、《铁路混凝土工程施工技术指南》(TZ210)、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60）、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1）、《水工隧洞设计规范》（SL279）、《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378）。

4.2设计图纸、合同文件。

5施工方法

利用多功能台架作为施工平台，精确测量放样断面轮廓线，按照钻爆设计布置炮孔、钻孔、装药起爆或利用凿岩台车钻孔（根据循环爆破效果随时调整优化钻爆设计），通风排烟恢复作业面空气质量，利用大型的装、出碴设备外运碴体到设计指定位置，推进施工平台开始下一循环的钻眼，同时利用另一台多功能台架进行开挖完成地段的初期支护作业，待仰拱二衬作业面与掘进掌子面拉开一定安全距离后，利用多功能台架超前仰拱一定距离安设防水卷材，利用栈桥、台车（架）组织二衬施工，各工序依次循环推进，不断向纵深掘进。

6 工艺流程及操作要点

6.1施工工艺流程

施工工艺流程图见图1，多功能施工台架示意图见图2。

施工准备测绘开挖断面轮廓

布置炮眼钻眼、装药、爆破

通风排烟

出渣运输

初期支护开挖质量检查

地质素描

找顶排险

装运机械就位

爆破设计完成修正钻爆参数

钻孔设备风水管路连接检查就位

简易钻孔台架就位

地质超前预报完成适合采用全断面法施工

表面处理隐蔽检查

防排水系统施工隐蔽检查

变形量满足要求 后二衬施工

结束

不合格

不合格

合格

合格

图1 全断面法施工工艺流程图

40

140

100

170

245

55

105

10050

235

140

100

205205165

110

115

115正面图（单位：cm）

侧面图（单位：cm）

60隧道台架中线

图2 多功能施工台架示意图（适用单洞双车道高速公路隧道）

6.2 操作要点

6.2.1 施工准备 1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φ50mm 的高压软管连接，分风器与凿岩机采用φ25mm 的软管进行连接，保证工作面风动凿岩机风压在0.5MPa 以上。

2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φ50mm 的高压胶管接至各分水器，并保证工作面凿岩机需用水压。

3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500KVA ，

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，隧道动力设备供电为380V，隧道照明成洞地段采用220V，作业地段照明采用36V。

4施工用作业台架

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，得到施工现场广泛采用。利用现场既有的钢筋、工字钢、钢管等常用材料10吨左右（每个），3～5天即可加工完成。

5超前地质预报

进行超前地质预报是决定采用何种掘进施工方法的关键。针对不同地段围岩地质情况和预报目的，进行必要的技术经济比选，选择针对性、适用性强的方法和设备，采用一种或几种方法（地质调查法、超前钻探法、物理勘探法）相结合的方式，达到预报结果基本准确或达到地质预报需掌握地质围岩性质、结构的目的，确定适用的掘进施工方法。

6.2.2 施工步骤

1测绘断面开挖轮廓。利用洞内装载机基本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。三维激光断面仪测绘开挖断面，与传统的“五寸台”、“三心圆”法相比快速、安全、准确。

2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。具体的炮眼布置要求如下所述。

3钻爆。应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行爆破参数设计。

（1）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，