隧道洞身开挖施工工艺

隧道洞身开挖施工工艺 本标段隧道根据地质情况洞门、明洞段采用明挖法。暗挖段按新奥法原理组织施工，施工方法根据工程地质和水文地质条件，开挖断面大小、衬砌类型、埋深、隧道长度、工期要求及环境制约等因素综合研究确定。

本标段隧道为双线隧道，正洞洞身段Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩采用台阶法施工，Ⅳ级围岩采用三台阶法施工（土质地段采用三台阶临时仰拱法），Ⅴ级围岩深埋地段采用三台阶临时横撑（临时仰拱）法施工，Ⅴ级围岩土质地层、断层破碎带、偏压带、浅埋段采用三台阶临时仰拱法施工。

施工时加强地质超前预报，提前采取各项开挖方法和支护措施。Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖采用光面爆破，Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖采用预裂爆破法或光面爆破，人工配合机械开挖，严格控制超欠挖。

1、全断面法施工

全断面法利用多功能作业台车配合手持风钻钻孔，楔形掏槽，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆，应用光面爆破技术。全断面开挖法施工流程示意图见下图：

全断面法施工示意图

2、台阶法施工

台阶法（或加临时仰拱）开挖采用多功能作业台车配合风钻钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。上台阶由挖掘机扒碴，下台阶用装载机装碴，出碴采用无轨运输，装载机装碴，自卸车运碴；隧道开挖后及时施作初期支护，仰拱施工紧跟。 台阶法（或加临时仰拱）施工示意见下页图。

台阶法（或加临时仰拱）施工工序示意图

施工工序:

1）弱爆破开挖①部；施作①部周边的初期支护：初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚杆），钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度；施作下一循环超前支护（仅用于有超前支护情况）；

2）架设①底部临时横撑（此步仅适用于台阶法加临时横撑）； 施工步骤：

1—全断面开挖2—初期支护3—全断面二次衬砌 1（3）（2）

1

3）弱爆破开挖②部；施作边墙初期支护：初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管或锚杆），钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度；

4）弱爆破开挖③部；施作隧底喷混凝土（仅适用于仰拱底部设计有喷混凝土时），必要时在墙脚处设置临时横撑（图中未示）。 3、三台阶法施工

施工顺序：超前支护→上台阶开挖→上台阶初期支护→中台阶开挖→中台阶初期支护→下台阶开挖→下台阶初期支护→仰拱开挖→仰拱、填充→拱墙衬砌。

开挖方法：岩石地段采用多功能作业台架风动凿岩机钻眼；黄土地段采用人工辅以铣挖设备开挖，必要时风钻钻孔弱爆破。施工时先开挖上台阶，待开挖达到一定长度后再开挖中台阶及下台阶，形成上中下三个台阶同时并进施工，及时进行支护，封闭成环。

施工步序见下页“三台阶法施工工序示意图”。

三台阶法施工工序示意图 4、三台阶预留核心土法施工 施工顺序：超前支护→上台阶开挖→上台阶初期支护→上台阶核心土开挖、中台阶左侧开挖→中台阶左侧初期支护→中台阶右侧开挖→中台阶右侧初期支护→中台阶核心土开挖、下台阶左侧开挖→下台阶左侧初期支护→下台阶右侧开挖→下台阶右侧初期支护→下台阶核心土开挖→仰拱开挖、初期支护→仰拱、填充→拱墙衬砌。

开挖方法：岩石地段采用多功能作业台架风动凿岩机钻眼；黄土地段采用人工辅以铣挖设备开挖，必要时风钻钻孔弱爆破。施工时先开挖上台阶，待开挖达到一定长度后再开挖中台阶及下台阶，形成上中下三个台阶同时并进施工，及时进行支护，封闭成环。

施工步序见“三台阶预留核心土法施工工序示意图”。

三台阶预留核心土法施工工序示意图

5、三台阶临时仰拱法施工

施工顺序：超前支护→上台阶开挖→上台阶支护、临时仰拱→中台阶开挖→拆除临时仰拱、中台阶支护→下台阶开挖→下台阶支护、临时仰拱→仰拱开挖、支护→拆除临时仰拱→仰拱、填充→拱墙衬砌。

Ⅰ-超前支护；2-上台阶开挖；Ⅲ-上台阶初期支护；4-中台阶开挖

Ⅴ-中台阶初期支护；6-下台阶开挖；Ⅶ-下台阶初期支护；8-隧底开挖及支护； Ⅸ-仰拱混凝土；Ⅹ-填充混凝土；Ⅺ-拱墙衬砌混凝土 2 4 6 Ⅰ Ⅲ Ⅺ Ⅹ Ⅺ Ⅲ Ⅰ 2

4 6 Ⅶ Ⅸ 仰拱栈桥

Ⅹ 5～8m 6～12m 5～8m

Ⅴ

Ⅴ Ⅶ

1）弱爆破开挖①部；喷8cm 厚混凝土封闭掌子面（必要时）；施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm 厚混凝土，铺设钢筋网，架立初支型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚管；安装I18横撑；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度；施作①部导坑周边下一循环的超前支护。

2）在滞后于①部一段距离后，弱爆破开挖②部；喷8cm 厚混凝土封闭掌子面（必要时）；导坑周边部分初喷4cm 厚混凝土，铺设钢筋网；接长型钢钢架和I18临时钢架，设锁脚锚管；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度，侧壁导坑封闭成环。

3）在滞后②部一段距离后，弱爆破开挖③部并施作导坑周边的初期支护、临时支护及下一循环超前支护，步骤及工序同1。

4）自滞后于③部一段距离后，弱爆破开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同2。

5）弱爆破开挖⑤部；喷8cm 厚混凝土封闭掌子面；导坑周边初喷4cm 厚混凝土，铺设钢筋网，架设拱部型钢钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

6）在滞后⑤部一段距离后，弱爆破开挖⑥部。

7）在滞后⑥部一段距离后，弱爆破开挖⑦部。

8）在滞后⑦部一段距离后，弱爆破开挖⑧部。

Ⅰ-超前支护；2-上台阶开挖；Ⅲ-支护、临时钢架；4-中台阶开挖； Ⅴ-拆除临时仰拱、支护；6-下台阶开挖；Ⅶ-支护、临时钢架；8-隧底开挖、支护

Ⅸ-拆除临时仰拱Ⅹ-仰拱、填充；Ⅺ-拱墙衬砌 5m 10m

9）在滞后⑧部一段距离后，弱爆破开挖⑨部；隧底周边部分初喷4cm厚混凝土，架设仰拱型钢钢架，使整个衬砌钢架封闭成环。

7、正洞钻爆设计

1）参数选择

隧道采用光面爆破。光面爆破综合地质条件、开挖断面、开挖进尺及合理选择爆破器材等方面进行设计，选用乳化炸药，塑料导爆管非电起爆，毫秒微差有序起爆，激发针引爆。钻爆设计根据光面爆破效果不断优化爆破参数。

各光面爆破参数如周边眼间距(E)、最小抵抗线(W)、相对距(E/W)和装药集中度(q)等，采用工程类比或根据爆破漏斗及成缝试验确定，在无条件试验时，可选用下表参数。洞口附近爆破施工严格控制单段装药量，降低震速，确保周边民房及其他构筑物的安全。

20～25mm。

2）当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时，周边眼间距E取较小值。

3）周边眼抵抗线W值在一般情况下均大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时，W值适当增大。

4）E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。

（1）掏槽孔

Q1=η?L?r

式中：η——炮孔装药系数，取η=0.9；L——孔深，LIII=3.2m、LIV＝2.2m、LV＝1.1m；r——每米长度炸药量，r=0.78kg/m

经计算QIII=2.24kg，取2.2kgQIV、V=1.54kg，取1.5kgQV=1.19kg，取1.1kg （2）辅助孔

QIII=η?L?r=0.8×3.1×0.78=1.93kg取QIII=1.9kg

QIV、V=η?L?r=0.8×2.1×0.78=1.31kg取QIV、V=1.3kg