隧道开挖方案
(A)Ⅱ类围岩地段施工
Ⅱ类围岩施工采用留核心土超短台阶开挖法施工，先支护后开挖，机械配合人工进行开挖，个别地方石方开挖采用放小炮松动，机械出碴。施工时严格遵守软弱围岩不良地段“早预报、管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、快封闭、紧衬砌”的原则，认真做到稳扎稳打，步步为营。
关键工艺要求：
（1）超前小导管施工要注意保持环与环间的设计搭接长度。
（2）主要采用机械配合人工开挖，局部辅以弱爆破，“震松法”施工，尽量减少对地层的扰动，爆破要密打眼，少装药。
（3）拱部环形开挖后应立即完成该部分的钢支撑安装和锚喷支护。
（4）仰拱及填充层在初期支护完成后尽快施做，先于二衬进行施工，采用搭设防干扰平台技术进行混凝土全断面灌注。必要时，钢支撑脚部设锁脚砂浆锚杆，以保证稳定和安全。
（5）Ⅱ类围岩左右侧每循环开挖长度控制在2.0m左右，初期支护紧跟掌子面，及时施做仰拱，使整个断面尽快形成封闭环。
（6）二次衬砌根据围岩量测监控的信息情况，适时施做，以保证初期支护和施工安全的关键措施。一般二次衬砌距初期支护2～3倍洞径处开始浇注。
（7）施工时认真做好洞内排水工作，保证排水畅通，防止基底软化。两侧临时排水沟要保证顺畅，合理位置设集水井，配备抽水机抽水。
Ⅱ类围岩施工方案示意图见表1-8图。
B.Ⅲ类围岩地段施工
Ⅲ类围岩地段采用正台阶施工方案，台阶长15～20m，先支护后开挖，微震光面爆破，装载机和自卸车出碴。
1、关键工艺要求：
（1）先拱部φ22（φ25）超前先锚后灌式砂浆锚杆施工，然后上台阶开挖采用简易台架人工风枪钻眼，楔形复式减震掏槽，微震光面爆破开挖，循环进尺1.0～1.5m。
（2）拱部初期支护施工顺序为初喷、挂钢筋网、复喷20#砼至设计厚度。
（3）下部开挖后及时进行锚喷初期支护，灌注仰拱混凝土，片石砼仰拱回填，分左、右半幅进行调平层施工。
（4）铺设环向排水软管及隧道专用复合防水卷材，初期支护基本稳定后施做整体模筑二次衬砌，二衬段与台阶距离不大于30m。
III类围岩施工方案示意图见表1-9图。
2、爆破设计
Ⅲ类围岩正台阶法开挖，上半断面采用微震光面爆破，下部台阶采用一次性爆破施工。施工过程中，根据爆破效果及时修改爆破参数。
（1）炸药及雷管选型
选用爆速低的炸药，采用φ25mm和φ32mm两种乳化炸药药卷。为更好地实现微差爆破采用非电毫秒雷管。
（2）非电微差起爆网络设计
爆破震动与同段齐爆的炸药用量有极其密切的关系，采用非电微差起爆技术，不但可以有效控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管的起爆时间，使爆破震动波形不形成叠加，既能保证岩石破碎达到理想的效果，又能消除爆破震动的有害效应。在掏槽眼、掘进眼、底板眼或周边眼中，起爆药量较大的段别的雷管，间隔时差设计为200ms，即跳段设置。这样可使爆破震动速度降低30%，达到更好的爆破效果。
a．孔深进尺设计：上部台阶采用1.2m进尺，钻孔深度1.5m；下部台阶采用2m进尺，钻孔深度2.5m。
b．掏槽形式设计：上台阶采用三角形三中孔眼直眼掏槽。如表1-10图示。
（3） 装药结构设计：为更好地达到光爆效果，周边眼采用间隔装药结构，药卷用小直径药卷。其余炮眼采用直径φ32mm标准药卷连续装药。如表1-11图所
（4）爆破参数及炮眼布置
主要经济技术指标表
项目 开挖断面(m2) 循环进尺(m) 炮眼个数(个) 装药量(Kg) 比装药量(Kg/个) 比钻眼量(个/m2) 单位耗药量(Kg/m3)
上台阶 约43 1.2 113 79.2 0.7 2.83 1.65
下台阶 约53 2.0 75 75.68 1.01 1.75 0.8
开 挖 爆 破 参 数 表
序号 上下台阶 炮眼分类 炮眼数 起爆顺序 炮眼深度 炮眼装药量
每孔药卷数 每孔装药量 合计药量
个 cm 卷/孔 Kg/孔 Kg
1 上台阶 掏槽眼 3 130
2 3 1 130 5.2 0.876 2.628
3 辅助眼 4 2 120 4.6 0.776 3.102
4 掘进眼 63 3、4、5、6、7 120 4.5 0.768 48.38
5 周边眼 25 8 125 6.5 0.52 13.00
6 底板眼 13 9 120 4.8 0.806 10.478
7 底板眼 2 10 120 4.8 0.806 1.612
8 合 计 113 79.2
1 下台阶 掘进眼 44 1、2、3、4 2.2 6.4 1.087 47.82
2 周边眼 12 5 2.25 6.1 0.485 5.82
3 底板眼 11 6 2.2 6.8 1.16 12.76
4 底板眼 8 7 2.2 6.8 1.16 9.28
5 合 计 75 75.68
（5）Ⅲ类围岩正台阶开挖施工工艺流程图
（5）循环时间
循环时间安排表(Ⅲ类围岩)
顺序 作 业 项 目 需用时间（min） 备 注
上台阶 下台阶
1 台架或台车就位 15 15
2 测量、布眼 20 20
3 钻爆破眼 60 60
4 装药、连线 20 30
5 机械人员撤离、爆破 15 15
6 通风、排烟 20 20
7 找顶 10
8 出碴 50 80
9 施工初期支护及钢支撑 200 120
合 计 470 420
Ⅲ类围岩循环作业主要参数：每环开挖按上台阶两环、下台阶一环，全断面进尺2.0m计，循环作业时间16h。
㈢ Ⅳ、V类围岩地段施工
采用全断面光面爆破的方法掘进。三臂液压台车钻眼、光面爆破作业。钻眼深
度为3.0米，循环进尺2.8米；装药台车装药联线；侧卸式轮式装载机配合自卸汽车装运出碴。找顶和清除危石人工和PC200C长臂挖掘机相结合。Ⅳ、V围岩开挖后按设计要求打设φ25先锚后灌式砂浆锚杆、初喷、挂钢筋网，复喷砼至设计厚度进行初期支护。附图：Ⅳ、V类围岩施工方案
IV、V类围岩爆破设计
Ⅳ、V类围岩段开挖后进行初期支护，全断面开挖示意图如下
（1） 施工工艺流程：
(2) 爆破设计
采用全断面光面爆破，爆破设计如下。
A.炸药及雷管选型：选用爆速低的炸药，采用φ25mm和φ32mm两种乳化炸药药卷。为更好地实现微差爆破采用非电毫秒雷管。
B．孔深进尺设计：采用2.8m进尺，钻孔深度3.0m。
C．掏槽形式设计：采用四方形4中孔眼直眼掏槽。如表1-18图：
D.爆破参数及炮眼布置
主要经济技术指标表
开挖断面(m2) 循环进尺(m) 炮眼个数(个) 装药量(Kg) 比装药量(Kg/个) 比钻眼量(个/m2) 单位耗药量(Kg/m3)
约82 2.8 172 360.36 2.1 2.21 1.65
开 挖 爆 破 参 数 表
序号 炮眼分类 炮眼数 起爆顺序 炮眼深度 炮眼装药量
每孔药卷数 每孔装药量 合计药量
个 cm 卷/孔 Kg/孔 Kg
1 掏槽眼 4 315
2 9 1、3、5、6 315 15.4 2.619 23.57
3 掘进眼 101 7、8、9、10、11、12 300 14 2.39 241.55
4 周边眼 39 13 305 15.9 1.268 49.45
5 底板眼 11 14 300 14.2 2.41 26.51
6 底板眼 8 15 300 14.2 2.41 19.28
7 合 计 172 360.36
(4) 循环时间
a.循环作业时间表
全断面开挖循环时间安排表
顺序 作 业 项 目 需用时间（min） 备 注
1 台车就位 30
2 测量、布眼 30
3 钻爆破眼 210
4 装药、连线 60
5 机械人员撤离、爆破 15
6 通风、排烟 60
7 找顶 25
8 出碴 180
9 锚杆及喷砼 180
合 计 790
b.循环作业主要参数
全断面进尺2.8m计，循环作业时间14h。
七、初期支护施工及辅助施工措施
(1) 施工作业程序
初期支护施工作业程序如表1-20图所示。
(2) 施工方法及技术措施
⑴锚杆
①R25自进式锚杆注浆
R25锚杆自带钻头，可以钻进。有钻杆和锚杆两种功能，不必再退出锚杆插导管或锚杆，故能避免塌孔。
工艺流程见下图
②系统锚杆
初期支护布设系统锚杆，锚杆采用Ф22的钢筋，菱形布置。
钢筋锚杆施工工艺流程如
表1-22图 钢筋灌浆锚杆施工工艺流程图
采用凿岩机钻孔，用高压风清孔，用高压注浆泵向孔内注水泥砂浆。注浆时，将拌好的砂浆装入注浆器，一人操纵手把和进风阀门，另一人将注浆管插入眼中，使管口离眼底10厘米间隙，待砂浆注入孔眼后，注浆管逐渐被砂浆向外推挤，此时可将注浆管均匀向外退出，注到眼深的2/3以上时停止注浆，由插入的钢筋将孔内砂浆挤出填满为止。注浆完成后，向孔内插入锚杆钢筋，插入钢筋时不可左右摇晃，沿孔轴线缓缓推入。锚杆的外露长度与喷混凝土厚度相等，作为喷混凝土厚度的标志。
⑵格栅钢架
钢架由主筋与箍筋按设计要求型式焊接而成，钢架之间用Ф22mm纵向连接筋焊接在一起。格栅钢架安装紧贴初喷砼面，为防拱脚下沉在拱脚设置锁脚锚杆。钢拱架按施工图纸在洞外加工成型。安装在初喷砼后进行，与锚杆焊成整体。架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时，设置骑马垫块。
⑶钢筋网
按设计要求立好格栅钢架或打锚杆后，紧贴初喷砼面挂钢筋网。
钢筋网的安装：挂钢筋网在锚杆施作后进行，钢筋网在洞外加工成型，钢筋网联接处用铁丝绑扎或点焊，根据岩面起伏形状铺设，并紧贴砼初喷砼面。钢筋网与锚杆应绑扎在一起。
⑷喷砼
采用湿喷法。喷射混凝土在洞外采用集中拌合站拌制，由砼输送车运至喷射点，由湿式喷射机配合砼喷射机械手施喷。施工按初喷和复喷进行，开挖后即进行初喷，安装好锚杆（钢筋网）和钢拱架支撑后，再进行复喷，直至满足达到设计厚度要求。喷射砼示意见表1-23图。
工艺流程
工艺流程见表1-24图。
②施工
a.施喷时，先打开计量泵，送风后调节风压在0.5Mpa—0.6Mpa之间，风压过大，
粗骨料碰到钢筋网、格栅会回弹；风压过小，喷射冲量减少，导致喷层不密实。因此，要求湿喷机司机和喷射手密切配合。
b.喷嘴与受喷面距离以0.6—1.0m为宜，可将喷头固定在机械手上进行作业；若人工操作，应两人掌握或用简易支架辅助作业。喷头应保持与受喷面垂直。
c.喷头作连续不断的螺旋形运动，后一圈压前一圈1/3。喷射线应自下而上，呈“S”运动。隧道内应先边墙，后拱脚，最后拱顶。
⑸超前小导管
为确保隧道开挖时撑子面的稳定，对软弱围岩段在掌子面开挖前，沿隧道拱部设置超前小导管注浆支护如表1-25图所示。
超前小导管在格栅钢架完成后，复喷砼前施作，小导管注浆作业包括封面、钻孔、安管、注浆四道工序。
①封面：注浆前喷射砼封闭掌子面，防止漏浆，喷层厚度不宜小于40mm。
②布孔：按设计图纸，将小导管位置正确测设在工作面上。
③钻孔安管：小导管采用φ42mm的无缝钢管加工而成，长度3500mm。施工时对钢管尾部焊箍，顶部做成尖椎状，管壁按梅花形布置溢浆孔，孔径为6～8mm，间距15cm。采用钻机或YT-28型风枪成孔，孔眼长度应大于小导管长度。沿格栅钢架腹部将加工好的小导管打入孔中，外插角控制在7度以内，尾部置于钢架腹部并与格栅钢架焊接，增强共同支护能力。小导管纵向搭接长度不应小于1.5m。
④注浆：采用双夜注浆泵压注水泥、水波璃双液浆，注浆压力控制在0.2～0.5Mpa。在孔口处设置止浆塞，浆液类型及配合比根据地层的渗透系数及地质情况，由现场实验确定。
(八) 围岩监控量测
1. 监控量测的目的
对于采用新奥法施工的隧道，监控量测是新奥法施工过程中必不可少的施工程序，是确保隧道施工安全的信息化手段，现场监控量测是隧道施工过程中，对围岩支护系统的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，是确保施工安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段。
2. 监控量测工具方法及监测项目表
量测工具收敛计选用洛阳产的JSS30—10/15A型数显示收敛计，地质罗盘，水平仪，水平尺，挂钩钢尺等。然后采用铁科院西南分院研制的监控量测分析软件进行数据分析，提供施工参数。根据设计要求以及工程所在位置地质情况，借助以往施工类似隧道量测取得的施工经验，经过认真分析，遵循可行、可靠、易于操作的原则。确定隧道量测断面见表1-26图和隧道现场监控量测项目及量测方法表如下：
隧道现场监控量测项目及量测方法表
序号 项目名称 方法及工具 布置 量测间隔时间
1-15d 16d-1个月 1-3个月 大于3个月
1 地质和支护状况观察 岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述，地质罗盘等 全长度 每次爆破后进行
2 周边位移（隧道内空变位） 收敛计用短锚杆K1-K5 必要时或每40m，测H1、H3、D1-D4收敛情况 1-2次/天 1次/2天 1-2次/周 1-3次/月
3 拱顶下沉仰拱顶隆起量 水平仪、水准尺、钢尺或测杆 每20m，一点F每30m，一点FF 1-2次/天 1次/2天 1-2次/周 1-3次/月
4 锚杆内力及抗拔力 各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器 每30m一个断面，每个断面至少做5根锚杆 ～ ～ ～ ～
5 地表下沉 水平仪、水准尺（判定稳定性） 每5-50m一个断面，每断面至少7个测点、每隧道至少2个断面。中线每5-20m一个测点；水准点（锚杆） 开挖面距量测断面前后＜2B时，1-2次/天；开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天开挖面距量测断面前后＞5B时，1次/周
注：B为隧道开挖宽度；表中1-4项为必测项目，5为选测项目。
3. 监控量测施工流程见表1-27图
4. 量测数据的处理和应用
a. 施工时，将各项量测情况填入记录中，及时绘制位移-时间曲线和相关图表，并注明当前施工工序及开挖掌子面离量测断面的距离。
b. 稳定性判别
当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，推算最终位移和变化规律；当位移-时间曲线出现反常的急骤变化时，表明此时的围岩、支护系统已处于不稳定状态，必须立即停止开挖、对危险地段加强支护，确保已开挖段的安全。
(九) 洞内防排水设施
1、环向排水管沿岩面布设，采用5cm长钢钉固定，拱部钉距1.0m，墙部钉距1.2m。
2、施工缝、沉降缝施作方法按设计图纸执行,沉降缝中橡胶止水带必须用钢
筋卡固定，钢筋卡间距不大于50cm。
3、铺设防水层前，应首先按照设计图纸的要求对钢丝、钢筋、管道、锚杆等凸出部位进行处理，并对喷射砼表面的凸凹不平进行找平处理。
4、铺设防水层时，人员站在自制的工作平台上，首先用专用垫射钉把无纺布固定在喷射砼表面，再把防水卷材按照规定用手动熔接器加热，焊接在专用塑料固定片上。
5、铺设过程中，无纺布和防水卷材应留有一定的富余量，并检查防水层的完整性，对破损处，应随时补好。
6、工作缝连接处应预留30cm搭接，两幅之间搭接宽度不小于10cm，搭接后用自动熔接机热熔焊接，不得出现漏焊，焊缝必须用气压检查合格方可进行下一道工序。
(十) 二次衬砌
1、仰拱与填充作业
为了及早封闭岩面，增强衬砌的整体受力，改善洞内作业环境，仰拱及填充施工超前于墙拱衬砌。为达到平行作业，仰拱施工不影响洞内运输作业，使用仰拱防干拢作业台车。仰拱与填充的具体施工工艺如下：
① 测量放线，严格控制底部标高。
② 铺设防水层，绑扎焊接钢筋，立挡头板。
③ 砼拌合站拌制砼，砼输送车运送砼至工作面。
④ 浇筑砼，插入式捣固捧捣固。
⑤ 砼拌合时应严格按配合比执行，浇筑砼时，应注意仰拱砼与填充砼的标号不同，严禁填充砼侵入仰拱之内。
⑥ 浇筑填充砼时，应做好排水管，检查好孔位和横向引水管的预埋及预留工作。
2、墙、拱衬砌
二次衬砌模筑混凝土采用液压整体钢模台车施做，施工示意如表1-28图。
① 测量放线，标出中线和标高。
② 利用工作台车，铺设防水层，绑扎焊接钢筋和预埋件安装、预留孔洞。
③ 液压衬砌台车就位。
④ 砼拌合站拌制砼，砼输送车运送至工作面，砼输送泵泵送至模板内，施作时应对称浇筑，用插入式捣固捧捣固，并在挡头预埋橡胶止水带。
⑤ 拆模、养生，进入下一循环。
(十一) 行车（人）横洞施工
为确保总工期，隧道正洞的墙、拱衬砌越过横洞位置后，且正洞掌子面距横洞口约100m，即可开挖横洞。正洞在横洞口初期支护、二次衬砌时，必须按设计实施加固，以策横洞与正洞结合部的安全。开挖采用微台阶全断面法，衬砌采用全断面法。
(十二) 洞内风、水、电路布置
洞内风、水、电管线布置如下图：
1、施工通风
经计算每个洞口设置1台风机通风，采用天津通风机厂生产的TZ-112型隧道子午加速轴流风机(每分钟风量为1800m3/min)和我局机械厂生产的Ф1200的软式通风管进行压入式通风，风机安装在距洞口25m左右的位置。
2、施工排水
由于该隧道进洞方向均为下坡，洞内两侧设水沟和集水井，集水井间距50米，设分级水泵，将洞内集水抽至洞外水沟。
3、施工用电及照明用电
本隧道距离在880米以内，每洞口设1台400KVA变压器，通过变压器直接供给各工点。
4、施工用高压风、高压水
每座隧道出口设压风机站安装1台4L－20／8压风机提供高压风。高压水由高位水池直接供给。
5、水沟、电缆沟施工
① 测量放线，标出中线和标高。
② 人工立模，预埋电缆沟托架，拌合站拌合砼，砼输送车运至工作面，人工浇筑砼，插入式捣固棒捣固。
③ 拆模、养生
④ 人工安装预制好的水沟管节，管节与管节之间，管节与填充底部，管节与电缆沟之间用水泥砂浆固结。
⑤ 盖好电缆沟盖板
(十三) 洞内路面
1） 清除杂物，并用高压水冲洗基层表面，确保接合部的施工质量。
2） 先施工砼基层，再施工面层。
3） 按照设计图纸的要求预分块,加工制作Ф16长80㎝的拉杆和Ф25长60㎝的传力杆以及角偶补强钢筋,胀缝边缘钢筋,并立模加固。
4）混凝土由拌合站拌合，运输车运至工作面后由摊铺机进行摊铺，摊铺时应缓慢、均匀地进行，保证连续操作，模板和水沟边缘采用人工摊平。振动梁进行捣固，并辅以插入式捣固棒捣固，真空吸水，压光。
5）路面砼施工应从隧道贯通面开始，由里向外进行。
6）当路面混凝土强度达到设计强度的30%时用切割机沿横向切割横缝（间距每5m一条）。切割时导尺应准确固定。纵缝与施工缝吻合、不需要另行切割。
7）横缝切割完后，随即用刻纹机在混凝土表面沿横向刻作防滑槽，保证路面的抗滑要求。
(十四) 隧道内装饰施工
隧道内拱部装饰采用隧道专用漆，侧墙、洞门瓷砖饰面。拱部装饰施工采用人工利用小型机具进行，施工前清除洞内壁表面的油腻及污物，涂料采用机械喷涂，涂层分两次喷涂。
面砖贴面装饰将装饰作业的表面清洗干净并作好20mm厚水泥细砂浆基层，隧道所有变形缝均要断开，断缝宽度4cm。面砖贴面采用无缝式，所有面砖交接处用白水泥填缝。作到交接缝顺直，粘贴牢固、整齐、面平、美观，不允许背后有空响。洞口装饰表面平整、清洁。
(十五) 特殊地质地段施工
本隧道可能出现的不良地质情为断层、溶洞、涌水。在施工过程采取以下措施：
1、加强超前地质预报和围岩量测。通过超前钻孔施工情况，判断开挖面前方地质类别及涌水量、水压等情况，制定相应对策。
2、在开挖不良地质地段之前，对临近断裂带的开挖地段及时完成二次模筑砼衬砌，以提高意外时的应对能力。在断裂带施工期间，二次模筑衬砌紧跟开挖施工，减短断裂带开挖后的暴露时间。
3、在分析超前钻孔所获得的有关资料后，采用小导管注浆超前支护措施。在出水量大，开挖施工安全难以保证时，经监理工程师同意后，采取改用大管棚超前支护措施；必要时采用深孔全封闭帷幕法注浆，以起到止水和加固岩体的作用，确保施工安全和质量。
