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6、施工安全保证措施 11

隧道开挖安全专项施工方案

龙家岩隧道位于“S”型曲线上，进口右线K12+670~K12+763.99段位于R=900m的左转圆曲线上，出口端K13+063.919~K13+240段位于R=1200m的右转圆曲线上，中间采用A=367.423m和A=424.264m的两条缓和曲线和曲线连接。进口左线ZK12+665~ZK12+736.014段位于R=960m的左转圆曲线上，出口端ZK+12.976.014~ZK13+235.8段位于R=1380m的右转圆曲线上，中间段采用A=339.411m和A=406.94m的两条缓和曲线上。龙家岩隧道左洞长570.8m，右洞长570m，隧道按规定的远期交通量设计，进口采用分离式结构，出口150m采用小净距结构，设置人行横洞一处；隧道洞门为削竹式；采用鼓风机送风形式。隧道建筑限界净宽：10.25m；净高：5.0m；隧道内净空面积为64.085m2。

本隧道由分离式和小净距隧道组成，隧道围岩条件较差，围岩主要为Ⅴ级，因此隧道主要采用台阶开挖法。根据隧道所处的工程地质条件，按新奥法原理进行施工，采用复合式衬砌CVBH封头组装厂房独立基础施工方案03，其支护衬砌参数按工程类比确定。隧道初期支护以喷射混凝土、锚杆、钢筋网为主支护手段，局部辅以型钢拱或格栅钢架为加劲措施，二次衬砌根据围岩条件和隧道结构形式的不同，采用C25整体式现浇钢筋混凝土。隧道以超前小导管和超前锚杆为预支护手段，隧道进口段以Φ108超前大管棚作为超前支护措施。

（1）公司类似项目施工经验。

（2）实施性施工组织设计。

（5）《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）。

（6）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号。

结合本项目工程实际，以及工期要求，龙家岩隧道采取两个工作面同时施工，右洞先行，左洞跟进，由进口向出口掘进。及时进行出口洞脸处理，在进口端掘进距离出口约80m处是应停止掘进，在完成锁口后再双向掘进，出口采用30m长管棚进行超前支护，当双向开挖面剩余20m后，改为由进口端单行开挖贯通。本隧道围岩为Ⅴ级，根据设计和地勘资料以及以往施工经验，初步确定月进尺60m。

根据设计要求，隧道除明洞段采用明挖之外，隧道暗挖段采用锚喷钢拱架支护、光面爆破、台阶法开挖施工。

（1）洞口开挖原则：尽量减少洞口刷坡，争取早进洞的原则，进行因地制宜开挖。

（2）在明洞拉槽开挖前结合路基情况做好排水工作，洞口环形截水沟先期完成。

（3）当明洞结构基础一侧在岩石上，一侧在土层上时，为防止不均匀沉降，土层区段的明洞基础、路基床均应挖至基岩面，且岩面应完成台阶形，再填浆砌片石后，方可做明洞结构及路基基层。

（4）明洞工程应和洞口土方、暗洞及边仰坡的临时支护等综合考虑，统筹安排；洞挖完成20m衬砌后再进行明洞施工，既确保边坡稳定、施工安全，又减少干扰、利于施工。

（5）边坡开挖要及时防护，排水系统应提前完善，避免雨季致边坡垮塌。

（6）仰拱开挖至设计标高后，地质情况及允许承载力与设计要求不符时，应及时处理。砼浇筑前必须排除坑内积水，超挖部分采用同级回填。

4.2.1开挖施工工艺流程

4.2.2台阶法开挖主要施工工序

（1）施作超前锚杆，上部台阶开挖，架立钢支撑、打设锁脚锚杆和系统锚杆、挂钢筋网、喷C20混凝土至设计厚度。

（2）中台阶左右半幅错开开挖，接长钢拱架、打设锁脚锚杆，锚喷初期支护；中台阶施工控制开挖进尺，单次循环长度不大于4m。

（3）隧底仰拱开挖，施作隧底初期支护；铺设栈桥通道；

（4）仰拱钢筋制安，浇筑仰拱混凝土和填充；

（5）拱墙挂复合防水板，浇筑边墙及拱部二次衬砌。

①超前锚杆②上部开挖掌子面③砂浆锚杆④钢拱架支撑

⑤⑦中台阶半幅开挖⑥⑧侧墙钢支架⑨下部仰拱开挖

图2台阶开挖法施工步序断面图

图3台阶开挖法施工步序纵断面图

4.3小净距隧道段开挖方法

本隧道出口段为小净距隧道，根据设计要求对小净距隧道开挖采取先行洞二次衬砌超前后行洞掌子面不小于20m的方法，并进行变形位移量测控制，同时控制爆破药量，避免先行洞二次衬砌出现大面积开裂。

龙家岩隧道出口位于一自然斜坡下部，主要由残坡积层组成。出口属浅埋偏压段，最大埋深15m，最浅埋深8m。在隧道由进口方向掘进至距离出口80m左右时，先施工出口端的套拱和管棚，然后双向逐榀进尺完成隧道贯通。在双向掌子面距离40m左右时两端应加强联系，任意一端掌子面爆破时，另一端都必须撤离人员。当双向开挖面剩余20m后，停止双向掘进，改由进口端单行开挖贯通。

洞口施工前，先完善洞顶截水沟施工，建立洞口地表水排水系统，然后进行边仰坡施工，确保洞口及其周围边坡不受雨水冲刷和浸湿。洞口截排水沟设于边仰坡口5m以外，并与路基排水系统相连；边仰坡的开挖必须在截排水沟施工完成后进行，从上而下开挖，锚喷支护及时实施，明洞拉槽范围采用土石回填，顶上设置50cm的粘土隔水层。

隧道洞口边坡施工工艺流程如图4所示。

图4隧道洞口边坡施工工艺流程

为确保施工安全，出口采用先护拱后暗挖法施工。具体施工工序见图5。

施工顺序为：测量放线→截水天沟施工→边坡和仰坡的开挖与支护→护拱架立→立模型并浇筑套拱钢筋砼→养护→回填→洞身暗挖和支护→仰拱、填充砼施工→拱墙砼施工。

首先根据设计资料对截水天沟和边仰坡开挖轮廓进行测量放线，施做地表截水天沟，防止雨水冲刷边仰坡。按设计坡度向下逐级开挖边仰坡。土方开挖采用挖掘机，自卸式汽车运至弃碴场，石方采用弱爆破开挖，石方松动后挖掘机装碴；坡面20～30cm用人工进行处理，避免出现扰动围岩。

明洞开挖到距成洞面10m左右时预留核心土，开挖至成洞面后，处理套拱基础，采用2.0m长厚55cmC25混凝土套拱做管棚固定端。套拱在明洞外轮廓线以外，紧贴掌子面施作。套拱内埋设四榀20b工字钢，工字钢与管棚导向管焊成整体。采用管棚钻机钻进，钻到设计深度，泵送砼浇筑护拱钢架。

（三）φ108管棚超前支护施工

⑴钢管规格:外径108mm、壁厚5mm的，节长3m,6m无缝钢管

⑵管距：环向中心间距40cm

⑶倾角：朝隧道轮廓线外发散1°

⑷注浆材料：M30水泥砂浆

⑸设置范围：拱部149°14′8”范围

⑹长度：左洞24m,右洞30m

隧道纵向同一横断面接头数量不大于50％，相邻钢管接头至少错开1m。注浆液为水泥浆，注浆压力为0.5Mpa~0.8Mpa。

②采用C25钢筋混凝土套拱作长管棚导向墙，套拱在明洞外轮廓线以外施作，施工方法同明洞的施工，施工时重点注意埋设钢拱架位置的准确，以保证钢套管（导向管）的正确方向。

③施工时先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管作为检查管，检查注浆质量。

④钻机工作平台利用未挖的土石方，经平整后码放方木，自下而上间隔进行钻孔，钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中用测斜仪经常测量钢管钻进的偏斜度，发现超标时及时予以纠正。

⑤钢管接头采用厚壁管箍丝扣连接，丝扣长15cm，上满丝扣。为使钢管接头错开，奇数编号的第一节采用3米钢管，偶数编号的第一节采用6米钢管，以后每节均为6米钢管。

⑥注浆采用分段注浆方法，浆液扩散半径不小于0.5m。注浆结束后即使清除浆液。用M30水泥砂浆紧密充填。

注浆前对开挖面及坑道周边5m范围内喷射厚50～100mm砼封闭。

管棚施工完毕后按中隔壁法开挖。

小导管施工采用风动凿岩机按设计的外插角钻孔，人工安装小导管，利用注浆泵注浆，将水泥浆通过小导管压入围岩的孔隙中，达到固结围岩的作用。小导管施工工艺见图6所示。

图6超前小导管施工工艺流程图

小导管采用直径φ42mm，壁厚4mm的热轧无缝钢管制成，长4.5m，钢管前段加工成锥型，尾部焊接φ6.5钢筋加劲箍，管壁四周钻四排φ6mm压浆孔，外插角13度。洞身加强段小导管间距0.4（环）×1.8m，洞身段小导管间距0.4（环）×2.4m。

管位定位→钻孔打入钢管→开挖面做止浆墙→拌合水泥浆→注浆

为保证管孔内的水泥浆压力，注浆前要对孔口导管周围的间隙用速凝水泥砂浆填塞，并在工作面上喷射10～15cm的止浆墙。然后联接小导管与注浆管，进行注浆，注浆时以5～10根小导管直接并连在一起，同时注浆。

①采用手持风钻钻孔，并将小导管打入孔内，如地层松软也可用铁锤或手持风钻将导管直接打入。

如出现堵孔，用φ20mm钢管制作吹风管，将吹风管缓缓插入孔中，用高压风吹孔，成孔后将小导管插入，并用胶泥将管口密封。

②首先将掌子面用喷射砼封闭，以防漏浆，并对小导管内的积物用高压风进行清理。

④浆液由稀到浓逐级变换，先稀后浓。

⑤注浆完后，立即堵塞孔口，防止浆液外流。

爆破方案的选择以如何提高炮眼的利用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。

隧道洞口浅埋段土质围岩采用人工配合挖掘机进行施工，遇孤石进行松动爆破，对于洞口围岩差地段，可采取先掏槽支立工字钢，然后进行挖机配合开挖。

5.2.1光爆基本参数

钻爆参数：炮眼深度L,孔径d。

孔径d使用钻头为42mm，按d=45mm计。

上台阶掘进深度为2.5m，炮眼深度为2.8m；掏槽眼加深10%。

中下台阶掘进深度为3.5m，炮眼深度为3.7m；中台阶半幅爆破施工；

采用中空斜眼掏槽，深度2.7m，角度75º。

周边眼尽可能靠帮布置，眼距适当缩小，并减少炮眼内的装药量。确保爆破后岩壁平直、成型规整，减少对围岩的扰动。

因在施工现场周边眼钻孔时机械位置的限制，钻孔方向可适当外插，眼底可偏出轮廓线5～10cm。岩性较软时，周边眼眼位可在设计开挖轮廓线以内5cm左右，爆破后采用风镐修整洞壁。

根据隧道围岩情况，周边眼间距选取如下：Ⅳ、Ⅴ级围岩55~40cm；实际爆破施工时取40~60cm。

掘进眼介于掏槽眼和周边眼之间。它的作用是扩槽和破碎岩石。掘进眼根据隧道围岩与岩石性质，均匀排列，深度与每循环进尺相同。

最外一圈掘进眼与周边眼间距的圈距按下式计算：

式中：E——按光面爆破要求确定的周边眼孔间距；

M——光面爆破炮眼密集系数，选取M=0.8。

其余掘进眼的圈距大体可按80～100cm均匀布置，平均为90cm。实际爆破施工时取90~100cm。

隧道底板仰拱周边孔布置距开挖边线45~50cm，欠挖部分采用风镐修整。

5.2.5装药结构及堵塞方式

周边眼装药结构：采用不偶合和间隔装药结构、不偶合系数为1.4。详见下图“光面爆破周边眼装药示意图”；其它眼：均采用连续装药结构。所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于25cm。

图8光面爆破周边眼装药示意图

图9一般炮孔装药结构示意图

JGJ／T 238-2011 混凝土基层喷浆处理技术规程(完整正版、清晰无水印).pdf图10台阶爆破炮孔布置图

上台阶开挖量：67.22m2×2.8m=188.22m3装药量92kg，单耗0.85kg/m3；

中下台阶开挖量：35.58m2×3.7m=131.65m3装药量104.4kg，单耗0.79kg/m3；

总单耗：196.4kg/319.87m3=0.64kg/m3。

5.2.9爆破设计的优化及爆孔布置

爆破效果检查项目主要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保存率：硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不大于10cm。

爆破设计优化：每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼。

爆孔布置优化：根据爆破后石碴的块度大小修正爆孔及装药参数。若爆破后石碴块度较大则曾密炮眼数量、并相应减少每炮孔用量量。根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度JC／T 2297-2014标准下载，使爆破眼底基本落在同一断面上。