隧洞洞身开挖作业指导书

锦屏二级水电站
隧洞洞身开挖施工作业指导书
中铁十三局集团锦屏项目部四分部
2012年1月
隧道洞身开挖施工作业指导书
一、控制项目：
主控项目
1.隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。

检验方法：采用采用全战仪和水准仪配合测量。

2.隧道开挖应严格控制欠挖。

当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1㎡不大于0.1㎡）侵入衬砌应小于5㎝。

拱脚和端脚以上1m内断面严禁欠挖。

检验方法：采用全战仪测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。

3.洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。

检验方法：进行工程地质观察和描述。

4.光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置。

钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。

掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5㎝。

周边眼的间距允许偏差为5㎝，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖断面轮廓线15㎝。

检验方法：测量放样。

一般项目
光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。

二、开挖方法：
1、台阶法
本管段Ⅲ级围岩地段采用台阶法开挖，台阶法可采用上下台阶法、三台阶法和弧形导坑法，综合考虑机械施工作业空间、便于支护作业施工和确保施工安全，台阶的开挖高度可根据地质情况确定。

上下台阶均采用采用自制简易钻孔台车风动凿岩机钻孔。

在保证安全的前提下，可以适当拉长台阶的长度，减少施工干扰，加快施工进度。

在下半部分开挖前，做好上台阶支护的锁脚施工。

详见“台阶法施工步序示意图”。

⑴上下台阶法施工步序
上台阶开挖
⑵三台阶法施工步序
⑶台阶法的适用范围
①长台阶法：上下台阶距离较远一般超前50米以上，适用于较好Ⅲ级围岩，施工中可上下部分配属同类大型机械并行作业，该法施工干扰小，可进行平行作业。

②短台阶法：上台阶长度可控制在5～50米，适用于Ⅲ级较差围岩，可缩短仰拱封闭时间，改善初期支护受力条件，但施工干扰大，如遇软岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助开挖措施稳定开挖面，以保证施工安全。

③微台阶法：上台阶仅超前3～5米，断面封闭较快，此法适用于极差Ⅲ级级较好机械化程度不高的各级围岩地段，如遇软岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助开挖措施稳定开挖面，以保证施工安全。

⑷台阶法的注意事项
①台阶数不宜过多，台阶长度适当，以一个垂直台阶开挖到底，保持平台长3～5米为好，易于掌握炮眼深度和减少翻碴量。

②个别破碎地段可配合锚喷支护和挂钢筋网施工，如遇到局部地段石质变坏，围岩稳定性较差，应及时架设临时支护或考虑变换施工方法，留好拱脚平台，采用先拱后墙法施工，以防止落石和崩塌。

③重视解决上下断面作业干扰问题，微台阶基本上是合为一个工作面同步掘进；短台阶上下部作业干扰较大，要注意作业施工组织，质量监控和安全施工；长台阶干扰少。

④下断面开挖，因临空面较大，易使爆破面碴块过大，不利于装碴，适当密布中小炮眼，但采用先拱后墙法施工时，对下断面开挖，
多注意上断面的稳定，必须控制下断面开挖高度和用药量，并采取防护措施，确保施工安全。

如若围岩稳定性较好，可采取分段顺序开挖；稳定性差，缩短下断面循环进尺；稳定性更差，可左右错开或先拉中槽后挖两边。

⑤采用钻爆法施工石质隧道时，采用光面爆破或预裂爆破技术，尽量减少围岩的扰动。

⑥采用台阶法开挖的关键问题是台阶划分形式，台阶划分要求做到爆破后扒碴量少，钻眼作业与运输干扰少，一般分成1～2个台阶进行开挖。

施工注意事项：
1隧道施工应坚持弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测的原则。

2小炮开挖，严格控制装药量。

3钢架之间的纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。

4施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整依据，必要时临时仰拱支护可加设钢架封闭。

5、CRD法
本隧道Ⅴ级围岩地段采用CRD法施工。

施工顺序为：
1.（1）弱爆破开挖①部。

（2）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。

（3）施作②部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架设I20a钢架及I18临时钢架，并设锁脚锚杆。

（4）导坑底部喷15cm 厚的混凝土，施作①部临时仰拱，安设I18横撑。

（5）钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

2.（1）在滞后①部3米后，弱爆破开挖②部。

（2）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。

（3）施作②部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，接I20a钢架及I18临时钢架，并设锁脚锚杆。

（4）导坑底部喷15cm厚混凝土，施作②部临时仰拱，安设I18横撑。

（5）钻设系统锚杆后复喷至设计厚度。

3.（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。

（2）开挖
③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护。

施工步序同①。

4.开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，施工步序同②。

5.在滞后于②部46～66m后，弱爆破开挖⑤部。

（2）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。

（3）隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。

（4）接I20a钢架使钢架封闭成环。

（5）钻设系统锚杆后复喷至设计厚度。

6. 在滞后于②部23～33m后，弱爆破开挖⑥部。

（2）喷8cm 厚混凝土封闭掌子面。

（3）隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。

（4）接I20a钢架及I18临时钢架。

（5）钻设系统锚杆后复喷至设计厚度。

7.逐段拆除靠近已完二次衬砌6～8m范围内中隔壁底部钢架单元。

2、隧道全断面开挖施工工艺
1.施工工艺流程
2.施工工艺说明
Ⅱ级围岩地段全部采用钻孔台车钻孔，进行全断面开挖。

用挖装机及侧卸式装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场，利用锚杆钻机进行全断面锚杆安装，多功能自制台架进行钢筋网挂设，采用砼喷射机械人喷混凝土施工。

钻爆采用光面爆破技术，喷聚脂纤维混凝土采用湿喷技术。

每一循环开挖具体施工工艺流程为：
测量放线：测放中线、水平、所有炮眼位置；
钻孔台车就位钻孔爆破：钻孔台车就位、全断面钻孔、装药、爆破；
排烟：爆破后，利用通风机安排45分钟时间排除炮烟；
出碴：用ITC312挖装机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；
初期支护：利用砼喷射机械人在初喷一层混凝土封闭围岩后，初期支护完毕，进入下一开挖循环。

5、超欠挖的控制与处理
施工测量放线准确，严格控制周边眼线间距与装药量；选择合理的钻孔直径与装药药卷直径，满足爆破的不偶合系数；装药视围岩情况进行分段装药，并要用炮泥封堵炮眼；根据现场围岩情况，为控制超欠挖采取短进尺弱爆破等方法。

⑴对超挖地段的处理
①边墙脚至其上1米范围内用与衬砌同级砼回填，边墙脚1米以上至起拱线之间的超挖采用衬砌同级砼一次灌注。

②其他部位采用衬砌同级砼或M10水泥砂浆砌片石回填，如若由塌方造成大面积超挖时，应及时与主管工程师、监理沟通制定新的变更方案及处理措施。

③底板超挖部分按设计要求处理，并请示现场监理工程师后处理。

⑵对欠挖地段的处理
①对较大超欠挖地段，可采取补炮处理，补炮原则上应进行松动
爆破，防止造成超挖情况。

②对个别突出点侵入二衬超限时，可用风镐等器具凿掉处理，使其表面尽量圆顺。

3. 爆破设计
3-1 全断面开挖光面爆破参数选择
周边眼间距E=45cm，炮眼直经Φ=48mm，最小抵抗线W=60cm，周边炮眼密集系数K=E/W=0.75，周边眼、掏槽眼、底眼深参照主支洞炮眼布置图，炮眼利用率在90%以上，周边炮眼采用不偶合间隔装药结构，掏槽采用13眼垂直掏槽，爆破顺序按掏槽眼、辅助眼、周边眼、底眼顺序进行。

钻眼采用三臂凿岩台车，Ⅱ级围岩一次性钻进深度3～6米，采用2号岩石硝铵炸药(必要时采用防水炸药)，人工装药，药卷规格Ф38×200毫米和Ф22×200 毫米两种，雷管为1～20段非电毫秒雷管，周边眼装药采用不偶合间隔装药。

施工时进行试验，根据现场的实际情况对爆破参数进行调整。

爆破参数计算如下：
①炮眼数量：N=qs/ar
根据选用断面尺寸得：S=117m2
查经验数据已知：a=0.7 r=0.78kg/m q=1.2kg/m3
N=(1.1×117)/(0.7×0.78)=235（个）取220个
拱部采用光面爆破，周边眼间距取50mm，掏槽眼采用13个，
②掏槽眼深度：取b=15cm a=50cm α=70°
L=3.0/sin70°=3.19m 取3.15m
③同一水平面上的两掏槽眼之间的距离
B=2C+0.25=2×1.28COS70°+0.25=1.1m
④每一循环装药量：Q=1.1×3×117≈386kg
Φ32卷长20mm净重150g
Φ22卷长20cm净重75g
⑤炮眼的装填系数：掏槽眼80%，辅助眼70%，顶眼60%，求出各眼装药参数。

3-2 台阶法爆破参数选择
本隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法施工，台阶法开挖爆破设计，施工采用光面爆破，根据围岩情况确定循环进尺，此处以Ⅳ级围岩为依据，循环进尺1～3.0米，炮眼利用率90%，掏槽形式采用13眼掏槽。

炸药选用2号岩石硝铵炸药(必要时采用防水炸药)，药卷直径Ф32、Ф22两种，周边眼按光面爆破设计，采用直径Ф32 的药卷不偶合间隔装药。

引爆方式采用非电毫秒雷管。

爆破参数（Ⅴ级围岩示例）计算如下：
①炮眼数量：N=qs/ar
根据选用断面尺寸得：S=139m2
查经验数据已知：a=0.65 r=0.75kg/m q=0.9kg/m3
N=(0.9×139)/(0.65×0.75)=256（个）取240个
拱部采用光面爆破，周边眼间距取50mm，掏槽眼采用13个，
②掏槽眼深度：取b=15cm a=50cm α=70°
L=2.0/sin70°=2.1m
③同一水平面上的两掏槽眼之间的距离
B=2C+0.25=2×1.28COS70°+0.25=1.1m
④每一循环装药量：Q=0.7×2.0×139=194kg
Φ32卷长20mm净重150g
Φ22卷长20cm净重75g
⑤炮眼的装填系数：掏槽眼80%，辅助眼70%，顶眼60%，求出各眼装药参数。

钻孔作业采用YT28风枪，自制作业平台辅助作业,钻孔作业中要求“准、齐、平、直”，参考预加固支护位置或画定开挖轮廓线及眼位，准确按要求位置施工，眼底落于同一平面上，边眼外斜保持0.04～
0.05，两炮衔接台阶小于10cm，装药必须堵塞，周边眼采用间隔装药，使用传爆线，竹片和电工胶布加工，确保良好效果。

参照钻爆设计图1.3.6。

4. 钻爆施工技术
4-1 放样布眼
清理掌子面，利用全站仪测量画出开挖轮廓线，用红油漆标出主要炮眼位置（周边眼、掏槽眼、底眼），其误差不大于5厘米，开挖台阶在15厘米范围内，钻眼时，眼底应落在同一垂直面上;掏槽眼钻孔精度要高，误差在3厘米之内，控制炮眼间距、深度和角度，严禁炮眼打穿、相交;辅助眼均匀分布，为便于排水，钻孔可稍微向上，但倾斜不大于1度，孔眼间保持互相平行，底板眼向下倾斜，最大不超过轮廓线10 厘米。

钻眼过程中经常检查炮眼方向，及时校正，不符和要求的予以废除。

4-2 装药
装药前，用高压风吹扫，药串和起爆药卷按要求加工好，盘好脚线，分段号存放在箱内，确炮孔保装药作业有序地进行；装药作业分片、分组进行，并按规定捣实堵塞炮泥，堵塞长度不小于20 厘米。

钻孔结束，用高压风管吹孔，按照钻爆设计的装药量和装药结构组织装药，采用非电导爆雷管联结，火雷管起爆。

4-3 爆破
起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性，连接时，导爆管不能打结、拉细和破损漏气，各炮眼雷管段数与钻爆设计相同，引爆使用火雷管，雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10 厘米以上处，网络接好后，由专人负责检查。

爆破后即开通风机或自然通风排烟，一般30分钟，安排专职人员进行排险，排除作业面危石和其他隐患。

隧道上台阶开挖后立即初喷一层砼封闭开挖面，之后进行上台阶喷锚
及喷锚模筑等支护，同时进行下台阶喷锚及模筑等支护，将上步循环完成的上台阶的初期支护与下台阶的初期支护连接起来，形成完整的初期支护体系。

开挖爆破后，对围岩地质状况进行观察记录，分析确定围岩级别和岩层走向，根据围岩实际情况，修改完善开挖、支护设计，预测围岩变化趋势，为采取预防措施提供依据。