洞身开挖(Ⅴ级围岩)

两家庄隧道

Ⅴ级围岩洞身开挖施工方案

一、工程概况

两家庄隧道为一座高速公路分离式中隧道，进口位于十堰市张湾区汉江街道办两家庄西南侧，出口位于十堰市张湾区红卫街道办大沟水库东北侧，轴线方向约230o，呈北东～南西向展布。左幅里程桩号ZK4+590～ZK5+185，全长595m，最大埋深约115m；右幅里程桩号YK4+590～YK5+185,全长595m，最大埋深约111m。左幅进口和右幅出口洞门采用端均为台阶式，左幅出口和右幅进口洞门采用端均为端墙式。

隧道洞身段围岩为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，其衬砌类型为Z0c型、Z5+型、Z4型、Z3型其长度见表1-1。

隧道衬砌类型表（表1-1）

二、自然及地质条件

1、地形地貌

隧址区属构造剥蚀低山-丘陵地貌区，相对高差约160m，隧道轴线经过地段地面高程约370m～487m。隧道进口地形坡度均较陡，自然坡角约35°～40°，山坡上植被较发育，分布有少量农田果园，坡脚处有少数居民点。隧道进口端分布有乡村水泥路，交通较便利；出口端交通稍有不便。

2、地质构造

隧址区位于秦岭褶皱系之东段，南秦岭印支冒地槽褶皱带（南秦岭构造带）二级构造单元之武当山复背斜范围内，可见明显的揉皱现象。主要出露中元古界wd）片岩，片理产状略变化，实测片理产状分别为20°∠83、125°武当山群（Pt

2

∠78°，

12°∠70°7°∠60°节理裂隙较发育。

3、地层岩性

e1+d1）片岩，具体分述如隧址区出露、揭露的地层主要为中古界武当山群（Q

4

下：

e1+d）：灰黄色，分布于山体表层，钻探揭示厚度4.64～5.6m，强风化片岩（Q

4

结构严重破坏，锤击易碎，成分为云母、石英等，裂隙发育，岩芯破碎，呈碎块状、短柱状，采取率65%～67%，RQD=40%~48%。

中风化片岩（Pt2wd）：灰白色、深灰色、灰色，最大揭露厚度17.7m,变晶结构，片状构造，主要成分有云母、石英、长石等，节理裂隙较发育，岩芯呈短-长柱状，采取率80%～90%，RQD=50%～72%.

4、水文地质条件

隧道区地表水系较发育，主要为隧道出口端大沟水库水体、进口端冲沟内季节性流水以及大气降水形成的地表面流等，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通，隧道洞口地面标高远高于水库水位，对隧道施工影响较小。但应注意雨季地表面流对洞口边、仰坡的冲刷破坏作用，已采取截流、疏排措施。

隧址区地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。松散岩类孔隙水主要

赋存于第四系松散堆积物中，处于斜坡地带，分布不稳定，总体厚度小，受大气降水补给，贮水条件较差，易渗透流失，仅季节性有水，对隧道施工影响较小。基岩孔隙水主要赋存于片岩空隙中，主要受大气降水补给，并受岩石完整性及裂缝开启程度制约，沿基层风化裂隙、构造裂隙等向地势低凹处呈脉状、线状排泄，水量一般较平乏。

5、不良地质

在隧道浅埋段，由于第四系覆盖层厚度较大或基岩风化裂隙发育，地下水的补给条件较好，受降水影响在雨季开挖时可能存在滴水，渗水现象，施工中需做好安排措施，并控制开挖进尺，及时支护衬砌。

三、编制依据

1、湖北十白高速公路《两阶段施工图设计》第SHTJ.02.E1册

2、湖北十白高速公路《两阶段施工图设计》第SHTJ.T9册

3、《公路工程技术标准》 JTG B01-2003;

4、《公路隧道设计规范》JTG D70-2004;

5、《公路隧道施工技术规范》 JTG F60-2009;

6、《公路工程质量检验评定标准》 JTG F80/1-2004;

四、洞身开挖施工工艺

1、洞身开挖总体方案

在隧道洞口所有工程准备完成之后，对隧道洞身开始进行开挖。主洞洞身开挖均采用新奥法原理施工，开挖采用环形开挖留核心土法，具体工艺流程如下：

超前管棚 → 开挖上部弧形导坑 → 初喷砼 →安设锚杆、钢筋网 →安装上部弧形工字钢拱 → 复喷砼 → 核心土开挖→ 拉中槽 → 跳槽开挖、支护马口→ 开挖、支护成环仰拱 → 完成仰拱砼→施做防水层→ 二次模筑衬砌。

Z5+采用留核心土法采用开挖示意图

仰拱初期支护

仰拱衬砌

4

2

6

5

8

7

掘进方向

3

1

初期支护

二次衬砌

87灌注仰拱衬砌

铺设环向盲沟及防水层，整体灌注二衬砼

65下半断面边墙马口跳槽开挖

边墙及仰拱架立钢支撑、锚喷支护

4上断面预留核心土法架立钢支撑、锚喷支护32上断面弧行导坑开挖超前预支护1开挖顺序说明：

上部开挖：首先开挖环形拱部，以人工风镐开挖为主，必要时辅以弱爆破，开挖进尺以0.6-1.0m 为宜。核心土留台阶宽度为2m 左右，以便于拱顶开挖和支撑拱架安装的施工和调整。喷射砼前，绘制检查开挖面轮廓线，并做好记录，合格后施喷砼。开挖中以设计轮廓线为标准制作样板防止超挖，随挖随量。如因其它原因造成超挖通知监理工程师提出处理方案。松动爆破开挖预留核心土，挖掘机

运输。轮式正装侧翻装载机配合自卸汽车出碴。

下部开挖：先用挖掘机拉中槽至仰拱，再跳槽开挖马口，马口长度 2.5～3米，最后支立工字钢钢拱架喷射砼，完成初期支护。挖中槽时，注意留足两侧拱脚平台。挖边墙时尽量减少对围岩扰动，接近外轮廓线人工修整。机械不能开挖部分，凿岩机钻孔，松动爆破，机械挖装，自卸汽车运出。为确保拱部支护体系的稳定，在进行下部断面开挖时，采取以下措施：

①认真加固拱脚，钢架拱脚增设锁脚锚杆，必要时设纵向槽钢托梁，把几排钢架连成整体。

②两侧错开4m，避免上部拱脚同时悬空。

③下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按规定做好支护。

④量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部的位移值，当发现速率增大，要立即进行仰拱封闭。

2、光面爆破施工工艺要点

2.1、放样布眼

钻眼前，测量人员用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。

2.2、定位开眼

采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道轴线保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。开眼误差周边眼和掏槽眼3cm，辅助眼5cm。

2.3、钻眼

定人定位熟悉炮眼布置图，专人指挥，以确保周边眼外插角控制准确（外插角小于3°），尽可能使两茬炮错台小于10cm。同时，根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。

2.4、清孔

装药前，用钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

2.5、装药

装药分片分组按炮眼设计图确定的装药量和雷管段数自上而下进行，炮眼用炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。

2.6、联结起爆网路

起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时防止导爆管打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，专人负责检查。

2.7、瞎炮的处理

发现瞎炮，首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可；但此时的接头尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，参照《公路隧道爆破安全规程》有关条款处理。

2.8、质量检验标准

（1）超欠挖

采用隧道断面测量仪进行检测，平均线性超挖量控制在10cm以内。

（2）半眼痕保存率

半眼痕保存率应大于70%。

（3）对围岩的破坏程度

爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石），炮眼利用率应大于90%。

9、调整爆破参数

根据检测的情况适时调整爆破参数，为下一循环光面爆破提供参数。

洞身开挖施工工艺框图

3、钻爆设计

3.1、钻爆参数的选择

3.2、通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照表。

光面爆破参数表

0.35

0.30

4、超欠挖控制方法

4.1、施工中应严格控制超欠挖，当岩层完整、岩石抗压强度大于30MPa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分（每1m2内不大于0.1 m2）欠挖，但其隆起量不得大于50mm。拱脚、墙脚以上1m内断面严禁欠挖。

4.2应尽量减少超挖，不同围岩地质条件下的允许超挖值的规定详见下表：

5、装渣作业应符合下列规定：

5.1、装渣前及装渣过程中，应检查开挖面围岩的稳定情况。发现有松动岩石或塌方征兆时，必须先处理后装渣。

5.2装渣作业应由专人指挥。要注意爆后残留在掌子面上和埋在爆渣之中的拒爆残药，发现拒爆残药，必须立即通知专业人员进行处理。

5.3、机械装渣时，装载机械应能在开挖断面内安全运转，装渣机操作时其回转范围内不得有人通过；机械装渣作业应严格按操作规范进行，并不得损坏已有的支护及设施。

6、卸渣作业应符合下列规定：

6.1、应根据弃渣场地形条件、弃渣利用情况、车辆类型，妥善布置卸渣路线。卸渣应在规定的卸渣路线上依次进行，不得干扰任何施工作业或其他设施。

6.2、卸渣宜采用自动卸渣或机械卸渣设备和平渣设备。机械卸渣时应有专人指挥，及时平整；

6.3、所有弃渣堆顶面及坡脚处，或与原地面衔接处，均应按设计要求修筑永久排水设施和其他防护工程。

五、监控量测及超前预报

两家庄隧道采用“新奥法”施工，监控量测作为新奥法施工三大核心之一，不容忽视。在施工中应按设计要求加强量测，及时反馈，以便修正设计，指导施工。

1、量测的目的

1.1、掌握围岩和支护结构的力学动态信息和稳定程度，进行隧道日常的施工管理。

1.2、经量测数据的分析处理与必要的分析和判断后，进行预测和反馈，及时修正设计参数。

1.3、指导施工作业，确保施工安全，确定二次衬砌施作时间。

2、洞内观察

隧道开挖后，立即进行工程地质状况的观察，内容包括：工作面附近围岩岩性，断层破碎带、变质带及岩石种类的观察；节理发育程度、接触面充填物的性质、开挖面稳定状态的观察；开挖面有无松散坍塌剥落现象、有无地下水等观察。以上观察内容均需做好记录。

初期支护完成后，对初期支护的状况进行观察，内容包括支护锚杆是否被拉曲，喷层是否产生裂缝，剥离和剪切破坏，钢支撑有无被压曲现象等。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。

3、测量内容

根据本隧道围岩组成特点，按设计选择三个必测项目，三个选测项目，如下表所示：

隧道现场监控量测项目、量测方法及频率

施工中将根据具体情况进行安排。施工中初期阶段或地质变化显著，位移下沉量大时，量测断面间距可适当加密。当施工发展到一定程度，地质情况良好，且位移下沉量较小时，量测断面间距可取表中较大值，根据情况也可适当加宽。如围岩位移量较大，位移突然增大，位移速度加速等情况，量测频率增加，另外，进洞内状态观测时，对每个开挖面都要进行观察，一般每天观察一次.

对于选测项目的量测断面布置及项目选择，根据地质条件和工程需要确定。量测元件安设时，量测断面尽量靠近开挖面，与开挖面距离小于一次开挖进尺。量测元件的安设及初读的时间在爆破后24小时内，并在下一次爆破之前完成。净空位移量测在一般位置布置两条水平线，在洞口段和浅埋地段，布置三条测线。水平净空收敛量测，拱顶下沉量测、锚杆轴力量测设在同一断面。

4、量测方法

4.1、地质素描

爆破后立即进行工程地质、水文地质状况的观察和记录，并进行地质素描，地质变化处和重要地段要有照片记录。、

①代表性测试断面的位置形状、位置、尺寸及编号；

②岩石名称、结构、颜色；

③层理、片理、节理裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等；各结构面的成因类型、力学属性、粗糙程度、充填的物质成分和泥化、软化情况；

④岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度；

⑤岩石风化程度、特点、抗风化能力；

⑥地下水的类型、出露位置、水量大小及锚喷支护施工的影响等；

⑦施工开挖方式方法、锚喷支护参数及循环时间；

⑧围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布情况、围岩的自稳时间等；

⑨溶洞等特殊地质条件描述；

⑩喷层开裂、起鼓、剥落情况描述

4.2、水准仪测拱顶下沉或地表下沉

在地表稳定处设一固定点并引入高程，即可进行地表下沉的观测（具体式样

见附图）。水平净空收敛值用收敛仪进行测量，拱顶下沉、地表下沉的量测使用精密水准仪测量，读数精确到0.1mm。

①隧道开挖后，围岩向坑道方向的位移是围岩动态的最显著表现，最能反映出围岩的稳定性。因此对周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济的量测项目。坑道周边位移用收敛仪量测其中两点之间的相对位移值，来反映围岩的动态。

②测试方法及注意事项

A开挖完成后尽快埋设测点，并测取初读数，要求在24小时内完成。

B测点要尽量靠近开挖断面，要求在2m以内。

C整个过程做好记录，并随时检查有无错误。记录内容应包括断面位置、测点编号、初始读数、各次测试读数、当时温度、以及开挖面距量测断面距离等。

4.3、测点测设频率见下表。

位移量测频率表

4.4、结束量测的时间

考虑到我单位监控量测的实际操作目的和意义，我单位的监控量测的结束时间定为：当围岩达到基本稳定后，以1次/3天的频率量测2周，若发觉无明显变形，便结束该点的量测工作。

六、洞身开挖控制措施：

6.1、钻爆作业应按照钻爆设计进行钻眼、装药、接线和引爆；隧道爆破作业人员必须经过专业培训，持证上岗。钻爆作业所使用的爆破器材必须具备相关的检验合格证、技术指标及说明书，每批爆破器材在适用前必须进行现场测试和试验。

6.2、加强监控量测及超前地质预报，指导施工，确保施工安全和质量。

6.3、严格控制超欠挖，钻眼前画出开挖轮廓线，标出炮眼位置，保证测量精度，严格控制周边眼外插角和装药量。

6.4、搞好爆破设计，根据围岩变化及时调整爆破参数，实现光面爆破的最佳效果。

6.5、以“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为洞身开挖施工的指导方针。

6.6、开挖后立即初喷砼，出碴结束后及时按设计支护复喷至设计厚度。

七、洞内施工防尘及排水、照明

降尘方法及措施

隧道施工中掘进工作面产尘量最高，按照作业内容划分，以钻爆和出碴以及喷砼粉尘浓度最大。粉尘防治控制标准是每立方米空气中含量不大于2mg，应采取综合措施，主要是防尘“四化”:

1、湿化凿岩标准化：采取湿化凿岩使岩粉湿润，减少扬尘。

2、机械通风正常化：机械通风是降低粉尘浓度的重要手段，在爆破通风完毕，装碴喷射砼期间，仍需经常通风。

3、喷雾喷水正规化：爆破后及装碴喷雾洒水，冲刷岩壁，降低粉尘，溶解有害气体，降低作业面温度，净化空气。

4、人人防护普遍化：施工人员均应注意防尘，爆破后及喷射砼时作业面人员必须戴上防尘面罩，搞好个人防护

隧道掘进和出碴期间，用粉尘测定仪在隧道开挖面附近测定粉尘含量。放炮后进行喷雾、洒水、找顶、清帮。通过调整隧道供风的风速以排除粉尘。试验测定：当风速达到1.5～3.0m/s时，作业地点的粉尘可降到最小。利用射流风机进行局部通风，以消除有害气体的局部聚集。

排水

大沟水库隧道施工方向为上坡施工，洞内水顺坡排至洞外污水处理池。

施工管线布置

洞内设动力及照明线路、高压风水管、通风管以及排水管，照明采用安全电压36V，动力用电采用380 V。风水管路集中布置在远离相邻隧道一侧，不影响横通道施工。

⑴质量检测措施

成立技术质量部和中心试验室，建立项目部、施工区、专业施工队三级自检体系，分部分项工程严格自检、互检、交接检制度，配备足够的技术力量和先进的仪器设备，采用新版本技术规范和验收标准与监理工程师一道严把质量监测关。

⑵测量

根据设计图纸给定的测量基线和坐标，利用全站仪进行定位和施工放样，利用水准仪进行标高控制，坚持测量三级复核制度，不经换手复核的测量结果无效。

⑶试验检验

水泥：必须有出厂合格证及出厂日期，并进行抽检；进行标准稠度用水量、凝结时间和安定性试验；进行碱骨料反应试验,选择合格且无碱骨料反应的水泥和骨料。

砂浆：根据设计标号，用砂筛天平和烘箱测出砂的级配和含水量、干容重来确定砂浆配比，制作试件，利用压力试验机检验其抗压强度。

石料：取样做试件，用压力试验机检验其抗压强度。

砂、碎石：按规定频率取样，以砂筛和石筛做筛分试验，以确定其级配。用烘干机、天平测其含水量、干容重等。

3、技术保障措施

⑴优化施工组织设计，做到科学施工；信息反馈及时，适时调整和优化施工计划，确保工序按时或提前完成。

⑵编制详细的实施性施工组织设计和各分项工程施工方案，编制截水沟施工作业指导书，报监理工程师批准后指导施工。

⑶做好图纸会审、工前技术交底、工中检查指导和工后总结评比工作，使每道工序有标准、有验收、有结论。

⑷加强工程试验与检验工作，建立台帐和施工记录，优选工程施工配合比，经监理工程师批准后执行。

⑸做好施工测量放样工作，坚持换手复测，确保路线及各构件定位准确。

⑹实行项目总工程师技术岗位负责制，对技术总负责，行使技术否决权。

九、安全保证措施

1、一般规定

1.1工序开工前，详细核对设计文件，根据施工地段的地形、地质、水文、气象等资料，制定相应的安全技术措施。做好施工技术交底的安全注意事项。同时，加强与气象、水文等部门的联系，及时掌握气温、雨雪和汛情等预报，做好防范工作。

1.2认真贯彻执行ISO9001：2000质量认证体系中安全控制程序，使安全管理程序化、规范化、制度化。

1.3对项目施工人员进行安全技术教育，熟知和遵守本工种的各项安全技术规程、规范。对于从事电气、起重、建筑登高架设作业、焊接、车辆驾驶、爆破等特殊工种的人员，应经过专业培训，获得合格证书后，方准持证上岗。

1.4操作人员上岗前，必须按规定穿戴防护用品，施工负责人和安全检查员应随时检查劳动防护用品的穿戴情况，不按规定穿戴防护用品的人员不得上岗。

1.5建立安全奖惩制度，利用经济杠杆提高全员的安全生产意识，充分调动安全生产积极性。

1.6实行事故报告制度，无论何时，一旦发生危害工程安全事故时，应采取应急措施，开展施救，并及时将事故情况报告监理单位和业主。

2、锚固注浆支护作业安全保证措施

2.1注浆工作面的操作人员应戴防护口罩、防护眼睛、橡胶手套及专用披套。

2.2 眼部、脸部或皮肤接触浆液时，应立即用清水或生理盐水彻底冲洗20min，严重者送医院治疗。

2.3加强环境保护意识，对废液、冲洗液以及沾染有浆液的弃物均应妥善处理。

2.4对使用的钻孔设备，经常性进行安全检查，应设置各种安全防护罩，电器部分应安装漏电保护器。

2.5钻孔作业抽换钻杆时，应防止钻杆被高压泥水冲出孔口伤人。

2.6钻孔中发生大量突泥涌水时，应集中全力及时注浆封堵。

2.7加强统一指挥，在钻注作业中发生异常情况时，要及时处理，确保安全。

十、环境保护与水土保持措施

1、施工准备阶段

①施工临时用地规划、布置应充分考虑环境保护的要求，全面规划、合理布

局、统筹安排建设用地，堆料场远离饮用水源地、水井、河、渠、池塘等地表水体。混凝土拌和场、预制场、机械加工点尽量远离居民集中点，并采取适当的防范和隔离措施。

②加强施工管理，尽最大可能保护红线外施工沿线的地表植被、土地和沿线生态环境。

③为避免机械设备碾压农田、破坏林地和地表植被，应对机械、车辆行使车道及范围做标识和划定，禁止车辆随意在划定范围外有地上覆盖物的地面穿行。对已经被车辆碾压破坏的地表应及时植草覆盖，确保场地内无裸露表土。

④做好施工便道和施工场地的防护工作，保护自然景观，减少水土流失。新修便道尽量少占耕地、少砍伐树木、少破坏植被，最大限度地减轻对自然景观的破坏。

⑤在工地及周边设立爱护野生动物和自然植被的宣传牌，施工工人进场后，立即进行生态保护教育，明确保护责任。严禁施工人员乱砍滥伐、偷伐盗猎、肆意捕食鱼类、鸟类及其它野生动物。

2、临建设施及其他方面

①保护土地资源，工程完工后采取措施恢复临时用地和施工便道。

②施工结束后，沿线施工营地、施工便道、拌和站、预制场等临时占地以及弃渣场应复垦或恢复林、草植被。

③施工过程中产生的废水和生活污水不得直接排入饮用水源、养殖水体、农田灌溉水体。粪便、污水必须经化粪池收集处理，清液还田，底泥定期抽运。食堂污水应先经过隔油池隔油除渣，然后排入化粪池处理。清洗器具的含油废水应通过沉淀池回收处理。

④合理规划施工场地内各种机械设备，尽量采用低噪声设备。加强对机械设备的日常维修和保养，每日检查，每周保养。确保良好的运行状态，维持最低噪声的运行状态。

⑤按照“安全、环保、文明、适用”的原则进行施工营地和场地建设，随时保持施工营地和场地整洁、卫生、有序。

⑥妥善处理各种固体废弃物，防止污染。废弃的零碎料件、边角料尽量充分利用，水泥袋、包装箱等纸制品全部回收。