牛鼻山隧道洞室開挖施工方案

04 1 編制依據(jù)、編制范圍 1.1 編制依據(jù) 1、鳳凰山隧道工程 TJ-04 合同段設計圖紙； 2、招投標文件； 3、《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTG F60-2009）、《公路工程施工安全技術規(guī)范》JTJ 076-95、《爆破安全規(guī)程》GB 6722； 4、現(xiàn)場勘查的施工區(qū)域自然因素、沿線交通情況及現(xiàn)場施工條件。 1.2 編制范圍 鳳凰山隧道工程 TJ-04 合同段牛鼻山隧道工程洞身開挖施工。 2 工程概況 2.1 工程簡介 牛鼻山隧道為上、下行分離的六車道高速公路隧道，屬第 TJ-04 合同段。隧道起點位于天鹿南路黃陂，終點位于沙垯村附近，穿越一低山，相對高差約 170 米，山坡較陡峻，山頂?shù)貏葺^平緩。 左線隧道起訖樁號：ZK6+212～ZK7+980，全長 1768m；隧道平面線型進出口均為直線，洞身為圓曲線，曲線半徑 R=4020m；縱面線型為+1.25%的單向坡。右線隧道起迄樁號 YK6+114～YK7+935，全長 1821m ，隧道平面線型進出口均為直線，洞身為圓曲線，曲線半徑 R=4020m；縱面線型為+1.319%的單向坡。 根據(jù)隧道洞口地形地質條件，隧道進出口均采用端墻式洞門。設置 2 處行人橫洞、 1 處行車橫洞，左右線各設一處緊急停車帶。 本隧道 ZK6+212~ZK7+953 、YK6+114~YK7+935 段左右線間距在 18m 到 27m 之間屬分離式小凈距；ZK7+953~ZK7+980 段左右線間距小于 18m 屬分離式小凈距。 隧址區(qū)屬低山地貌，山勢緩和，植被發(fā)育。上部為厚層殘坡積層，以左線 ZK7+480 和右線 YK7+450 為界，前段為震旦系混合花崗巖，后段為侏羅世花崗巖。隧道地下水類型為層狀巖石裂隙水。隧道圍巖情況見下表。 隧道圍巖級別及長度 路線 Ⅱ級 Ⅲ級 Ⅳ級 Ⅴ級 第 1 頁 共 50頁 04 左線（1768m） 232 1039 288 209 分級比例（%） 13.1 58.8 16.3 11.8 右線（1821m） 199 1121 267 234 分級比例（%） 10.9 61.6 14.7 12.8 隧址區(qū)不良地質現(xiàn)象主要為零星分布的小型崩塌；特殊性巖土主要為全、強風化混合花崗巖與部分膨脹性高嶺土。 2.2 地形、地貌 牛鼻山隧道屬低山地貌，山勢緩和，植被發(fā)育，主要為雜草和灌木及喬木，上部為厚層殘坡積層（Q4el+dl）、以左線 ZK7+480 和右線 YK7+450 為界，前段為震旦系（Z）混合花崗巖，后段為侏羅世（J）花崗巖。 隧道出口段種植荔枝、龍眼和香蕉等果樹。隧道前段南側約 50m 為荒廢采石場，山勢陡峭，見懸崖面。隧址區(qū)地表水較為發(fā)育，山溪沿山谷流淌，水量較為豐富。 2.3 水文、氣象 屬南亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤。區(qū)內年平均氣溫 21.8℃，極端最低氣溫-0.3℃。極端最高氣溫 39.1℃。年平均降水量約 1680.5mm，日最大降水量 284.9mm，時最大降水量 101.1mm。雨季的開始期在 4 月初，結束期在 9 月底，降水量占年降水量的 81%。年內暴雨較集中在 5～9 月份。年蒸發(fā)量 1400～1600mm，年平均相對濕度為 79%。本區(qū)風向季節(jié)性變化比較顯著，從春季至初秋盛行偏南風，秋季至冬末盛行偏北或偏東風，年平均風速 1.9m/s。線路所在地受臺風影響，臺風季節(jié)常出現(xiàn)在每年的 5～9 月，工程施工過程中可能遭受臺風暴雨的影響和破壞。 根據(jù)調查，隧道區(qū)的山體上地表水較少，有少量季節(jié)性地表水，地表水除來源于降水外，還來源于高處山坡逕流；地下水類型主要為基巖裂隙水，以潛水為主，含水層主要為中～微風化巖，以大氣降水和山谷匯水下滲補給為主，排泄方式則以蒸發(fā)和側向逕流為主。隧道入口段，在鉆孔未發(fā)現(xiàn)地下水，而出口段地下水卻較為豐富，地下水位埋深只有 1.0～１.４米，而且有一小溪自山頂流下，水質清澈，為沙垯村主要生活用水。 2.4 工程重點、難點分析 （1）隧道屬于長隧道，主要地質為微風化混合花崗巖，巖石強度高，對鉆爆工作 第 2 頁 共 50頁 04 制約較強，是影響工期的關鍵。 （2）隧道由于 II、III 級圍巖結構緊密，不排除施工過程中巖爆的發(fā)生，施工過程中需做好地質超前探測及防護措施。 3 施工組織安排 3.1 施工工作面安排 牛鼻山隧道待現(xiàn)場具備施工條件，計劃從隧道進、出口兩端開展工作面組織施工；因本隧道全線為小凈距隧道，應保證左右洞施工過程中安全，合理保持錯距開挖掘進施工。隧道進口段計劃先施工左線隧洞、再施工右線隧洞；出口段先施工右線隧洞、再施工左線隧洞。 小凈距隧道施工應保證中夾巖柱（墻）的圍巖穩(wěn)定，重點控制爆破震動對中巖柱（墻）的危害。先行洞的開挖可采用與分離式隧道相同的施工方法，當采用側壁導坑法開挖時，后引洞開挖宜先開挖中夾巖柱（墻）一側。小凈距隧道施工應符合以下要求： 1、降低小凈距隧道開挖爆破震動造成的相互影響，避免中巖墻受到多次擾動。小凈距隧道兩隧道掌子面距離宜控制在 2 倍開挖跨度以上。 2、在開挖掌子面前、后 1 倍開挖跨度范圍內，應加強監(jiān)控量測，在掌子面前、后 2 倍開挖跨度范圍內，宜注意量測，超過此距離，監(jiān)控量測頻率可適當減小。 3、在小凈距隧道施工中，初期支護應及時跟進并封閉，保證圍巖、中夾巖柱、支護處于有利受力狀態(tài)。二次襯砌宜在初期支護和圍巖變形基本穩(wěn)定后再澆筑。為減輕后行洞開挖爆破對先行洞二次襯砌的影響，先行洞二次襯砌宜落后于后行洞掌子面 2 倍開挖跨度以上，并應滿足圍巖的穩(wěn)定條件。 4、后行洞的初期支護（落底成環(huán)后的）宜超前先行洞的二次襯砌 1 倍開挖寬度以上。 5、先行、后行隧道的相鄰洞室掌子面距離宜保持 2 倍隧道開挖寬度以上。 3.2 施工進度及工期安排 3.2.1 具體進度指標見下表 隧道施工指標（平均） 項目 圍巖 Ⅱ級 Ⅲ級 Ⅳ級 Ⅴ級 開挖(m/月) 150 120 75 45 3.2.2 工期安排 第 3 頁 共 50頁 04 牛鼻山隧道洞室開挖出口端計劃 2014 年 8 月 10 日開工，進口端計劃 2014 年 10 月 20 日開工，2015 年 10 月 10 日隧道洞室開挖工程完工。 3.3 主要資源配置： 施工機械設備、人員配置要滿足各工作面的施工需求。在配置上按照均衡、高效的原則合理安排，以確保施工順利進行。詳細的施工機械、人員配備見施工安排表。 3.3.1 人員組織情況（隧道每端工作面施工人員）： 序 工種 人數(shù) 備注 號 1 管理人員 5 2 測量 3 測量放樣 3 電工 4 施工用電 4 焊工 2 5 普工 4 零星工作 6 開挖 40 開挖洞身 7 機械司機 12 大型機械與運輸車輛司機 8 空壓機 2 開空壓機司機 9 后勤 4 合計 76 3.3.2 機械設備組織情況（隧道每端工作面配置機械設備）： 序號 設備名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 技術狀況 1 挖掘機 PC220 2 良好 2 裝載機 ZL50C 側鏟 2 良好 3 空壓機 20m3 8 良好 4 自卸車 SX3240 8 良好 5 氣腿風槍 YT-28 40 良好 6 電焊機 15KVA 3 良好 7 發(fā)電機 250KW 2 良好 8 水泵 3.5KW 8 良好 9 全站儀 1 良好 10 切割機 2 良好 11 風鎬 12 良好 第 4 頁 共 50頁 04 4 施工方法、工藝及要求 4.1 施工方案概述 4.1.1 開挖方法 牛鼻山隧道洞身開挖施工方法統(tǒng)計表 路線 左線 1768 右線 1821  施工 起止樁號 長度 開挖方法 備注 型式 （m） 明洞 ZK6+212 ～ ZK6+217 5 明挖法 XS-Va ZK6+217 ～ ZK6+315 98 三臺階法或單（雙）側壁導 視圍巖情況 坑法或 CD 法 XS-Ⅳd ZK6+315 ～ ZK6+398 83 微臺階法或單側壁導坑法 視圍巖情況 S-Ⅲb ZK6+398 ～ ZK6+988 590 上下斷面正臺階法 S-Ⅱ ZK6+988 ～ ZK7+043 55 上下斷面正臺階法 S-Ⅱ ZK7+043 ～ ZK7+083 40 上下斷面正臺階法 S-Ⅱ ZK7+083 ～ ZK7+148 65 上下斷面正臺階法 S-Ⅲb ZK7+148 ～ ZK7+171 23 上下斷面正臺階法 XS-Ⅳd ZK7+171 ～ ZK7+340 169 微臺階法或單側壁導坑法 視圍巖情況 S-Ⅲb ZK7+340 ～ ZK7+358 18 上下斷面正臺階法 S-Ⅱ ZK7+358 ～ ZK7+390 32 上下斷面正臺階法 S-Ⅲb ZK7+390 ～ ZK7+798 408 上下斷面正臺階法 XS-Ⅳd ZK7+798 ～ ZK7+854 56 微臺階法 XS-Va ZK7+854 ～ ZK7+942 88 三臺階法或單（雙）側壁導 視圍巖情況 坑法或 CD 法 S-Va ZK7+942 ～ ZK7+975 33 三臺階法或單（雙）側壁導 視圍巖情況 坑法或 CD 法 明洞 ZK7+975 ～ ZK7+980 5 明挖法 明洞 YK6+114 ～ YK6+119 5 明挖法 S-Va YK6+119 ～ YK6+217 98 三臺階法或單（雙）側壁導 視圍巖情況 坑法或 CD 法 XS-Va YK6+217 ～ YK6+293 76 三臺階法 XS-Ⅳb YK6+293 ～ YK6+318 25 微臺階法或單側壁導坑法 視圍巖情況 XS-Ⅳd YK6+318 ～ YK6+343 25 微臺階法或單側壁導坑法 視圍巖情況 S-Ⅲb YK6+343 ～ YK6+988 645 上下斷面正臺階法 S-Ⅱ YK6+988 ～ YK7+025 37 上下斷面正臺階法 SJ-Ⅱ YK7+025 ～ YK7+065 40 上下斷面正臺階法 S-Ⅱ YK7+065 ～ YK7+089 24 上下斷面正臺階法 S-Ⅲb YK7+089 ～ YK7+107 18 上下斷面正臺階法 XS-Ⅳd YK7+107 ～ YK7+312 205 微臺階法或單側壁導坑法 視圍巖情況 S-Ⅲb YK7+312 ～ YK7+332 20 上下斷面正臺階法 S-Ⅱ YK7+332 ～ YK7+390 58 上下斷面正臺階法 S-Ⅲb YK7+390 ～ YK7+828 438 上下斷面正臺階法 XS-Ⅳd YK7+828 ～ YK7+860 32 微臺階法或單側壁導坑法 視圍巖情況 第 5 頁 共 50頁 04 XS-Ⅴa YK7+860 ～ YK7+930 70 三臺階法或單（雙）側壁導 視圍巖情況 坑法或 CD 法 明洞 YK7+930 ～ YK7+935 5 明挖法 4.1.2 施工方案 （1）隧道明洞段采用明挖法施工，施工前應首先對坡面上的不穩(wěn)定巖石進行清除并對不穩(wěn)定坡體作必要的加固，洞口禁止大開挖。 （2）隧道暗洞均采用新奧法施工，分為一般分離式隧道施及小凈距隧道施工 一般分離式隧道施工具體方法如下：①對于Ⅴ級圍巖視現(xiàn)場圍巖情況，采用單（雙）側壁導坑法、三臺階法開挖或 CD 法開挖施工；單（雙）側壁導坑法開挖左右斷面間距控制在 1～2 倍洞徑尺寸。②對于Ⅳ級圍巖段，施工開挖應先做好超前支護，隧道淺埋軟質巖段采用單側壁導坑法開挖，左右斷面間距控制在 1～2 倍洞徑尺寸；隧道淺埋硬質巖段及深埋軟質巖段施工采用微臺階弧形導坑留核心土的方法開挖，上、下斷面間距控制在 1～2 倍洞徑尺寸；深埋硬質圍巖段可采用三臺階法開挖。③Ⅲ、Ⅱ級圍巖段可采用上下斷面正臺階法施工，上下臺階之間的距離應能滿足機具正常作業(yè)，當頂部圍巖破碎，施工支護需緊跟時可適當延長，減少施工干擾，上臺階可采用拉中槽分部開挖。 小凈距隧道施工具體方法如下：①小凈距Ⅴ級圍巖視現(xiàn)場圍巖情況，采用單（雙）側壁導坑法、三臺階法開挖或 CD 法開挖施工；單（雙）側壁導坑法開挖先施工內側壁導坑，再通過系統(tǒng)錨桿或小導管注漿加固中間巖柱，必要時增設臨時仰拱（其余施工步驟同一般分離式隧道施工）；小凈距隧道Ⅴ級土質及軟巖隧道，先行洞二次襯砌應超前后行洞開挖，超前距離 20m；硬質巖段后行洞開挖待先行洞初支封閉后進行。②小凈距Ⅳ級圍巖段，淺埋軟質圍巖段采用單側壁導坑法開挖，先施工內側壁導坑，再通過系統(tǒng)錨桿或小導管注漿加固中間巖柱，（其余施工步驟同一般分離式隧道施工）；隧道淺埋硬質巖段及深埋軟質巖段施工采用微臺階弧形導坑留核心土的方法開挖，上、下斷面間距控制在 1～2 倍洞徑尺寸；深埋硬質圍巖段可采用三臺階法開挖。Ⅳ級圍巖段后行洞開挖待先行洞初支封閉后進行。③小凈距Ⅲ、Ⅱ級圍巖段可采用上下斷面正臺階法施工（上臺階可采用拉中槽法）。 （3）隧道緊急停車帶開挖跨度接近四車道，開挖高度大，為保證施工安全，對于Ⅲ級圍巖地段，其開挖方式擬采用先開挖上導坑、再開挖邊墻部側導坑、最后開挖中部 第 6 頁 共 50頁 04 核心土；對于Ⅳ級圍巖地段，采用CD 法開挖。緊急停車帶應避開Ⅴ級圍巖段施工。 （4）隧道按照“新奧法”原理組織施工，并根據(jù)工程地質、水文地質和不同圍巖級別及周邊環(huán)境選擇相應施工工法，合理劃分作業(yè)段，科學統(tǒng)籌，采取平行流水作業(yè)法施工。隧道開挖前，首先完成洞頂截水溝、洞口土方及邊仰坡防護施工。洞口土方采用人工配合挖掘機自上而下分層施工，大型自卸汽車運輸，并及時做好坡面防護，開挖一段防護一段。開挖至明暗分界線后，應先施做套拱混凝土，再施做暗洞超前長管棚，暗洞口前所有開挖、防護、排水完成后才能進入暗洞施工。隧道開挖采用多功能作業(yè)臺架配合風動鑿巖機鉆眼，實施光面爆破，光面爆破參數(shù)通過試驗確定，并根據(jù)現(xiàn)場爆破效果不斷進行調整，嚴格控制超欠挖。隧道出碴采用挖掘機配合裝載機裝碴，大噸位自卸汽車運輸。 （5）施工將超前地質預報和監(jiān)控量測納入工序管理，施工過程中加強監(jiān)控量測，仰拱超前、二次襯砌緊跟，以保證施工安全。不良地質段堅持“早預報、預加固、弱爆破、強支護、緊封閉、快成環(huán)、勤量測、早襯砌、穩(wěn)扎穩(wěn)打、確保安全”的施工原則，組織施工。淺埋及淺埋偏壓地段除加強洞內監(jiān)控外，同時加強地表監(jiān)測，施工時遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量”的原則，注意對監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)進行分析、整理，發(fā)現(xiàn)異常情況及時反饋以便盡早提出處理方案。 4.1.3 準備工作 施工前對圖紙、資料等進行現(xiàn)場核對，并作補充調查，調查核對隧道所處的位置、地形、地貌、工程地質和水文地質、鉆探圖表、以及隧道進出口位置和其它相關工程的情況。對圖紙中發(fā)現(xiàn)的問題，立即反饋監(jiān)理工程師和設計單位更正或確認。 施工前的平面復核和控制測量將由我單位精測隊進行測量定位，施工中測量由隧道工程師、測量工程師組織測工操作，并定期組織復測。 4.1.4 風、水、電施工 4.1.4.1 施工供風 1．施工洞內通風防塵 隧道施工期間，洞內空氣質量：氧氣單位體不得少于 20%；氣溫不得高于 28℃，有害氣體濃度： CO 一般情況不大于 30mg/m3 ；CO2、甲烷（CH4）單位體不得大于 0.5%； 第 7 頁 共 50頁 04 氮氧化物（NO2）在 5mg/m3 以下；洞內人均每分鐘必須供給不得少于 3m3、內燃機每千瓦不得少于 3m3/(min·kw)新鮮空氣，通風的風速分部開挖的坑道不得小于 0.25m/s 的風速，但不應大于 6m/s。本隧道通風采用軸流風機，壓入式通風，通風機設于隧道洞 口 10m 外，風管直徑采用φ100cm 軟式通風管，風管距離掌子面 30～50 米，可滿足洞內通風要求。當隧道掘進距離較長時，隧道洞內采用兩臺風機接力對洞內供風以滿足要求。 2.洞內高壓用風 隧洞施工高壓風管管路采用φ200mm 無縫鋼管布置洞內，并安裝閘閥調控。空壓機房設于左右線洞口之間中央分隔帶處，進出口端各安置 8 臺 20m3 空壓機。 4.1.4.2 生產(chǎn)生活用水 生活及生產(chǎn)用水主要來源為山里泉水，用水管引入生活區(qū)與高位水池內。4.1.4.3施工用電 施工、生活用電與當?shù)仉娏Σ块T協(xié)商搭接，架設電力線路至工作面；進出口各配置兩臺 800KVA 變壓器，供隧道施工及生活用電。同時為保證施工正常進行，隧道進出口各備用 2 臺 250KW 發(fā)電機，做為應急電源。洞內照明供電均采用三相五線制，用BLV-25mm2絕緣電線沿右側邊墻蝶式瓷瓶明配。距掌子面100m 范圍內，考慮作業(yè)人員集中，采用 24 伏安全電壓供電。 4.2 關鍵工序施工工藝及質量控制 4.2.1 洞口與明洞工程 洞口開工前應先完成各項準備工作，施工時不得大開挖而破壞山體穩(wěn)定。洞口施工要在雨期前完成，邊仰坡防護應與明洞開挖同步進行。洞門施工前，先做好邊坡、仰坡外的截水溝或排水溝，并保持暢通。 4.2.1.1 洞口及明洞土石方 洞口及明洞土石方開挖采取全部明挖法，采用自上而下水平分層開挖，施工機械以挖掘機為主；洞口場地用裝載機輔以推土機整平壓實；遇堅硬石質地層人工鉆眼爆破，采用自卸車運輸，棄往指定的棄土場。為防止仰坡坍塌，施工部分洞身護拱，以確保仰坡穩(wěn)定，同時為隧道進洞創(chuàng)造條件。 第 8 頁 共 50頁 04 4.2.1.2 邊仰坡施工 邊仰坡施工同洞口段土石方施工同時進行，按設計坡度一次整修到位，并分層進行邊仰坡防護，以防圍巖風化，雨水滲透而坍塌。邊仰坡防護采用噴錨掛網(wǎng)，以穩(wěn)定邊仰坡。刷坡防護到路基面標高。 4.2.1.3 明洞施工 根據(jù)地形、地質條件、邊坡及仰坡的穩(wěn)定程度，采用明挖法，然后就地全斷面模筑整體式鋼筋混凝土襯砌。明洞開挖施工同洞口開挖,明洞拉槽開挖前要結合路基情況事先做好排水工作，洞口環(huán)形截水溝先期完成。明洞基礎要落在穩(wěn)固地基上，如在土層上，須挖至基巖，用漿砌片石回填找平。明洞襯砌先施工仰拱與仰拱填充，明洞邊拱頂襯砌采用12m液壓整體鋼模襯砌臺車襯砌，外模及外支撐采用木模和鋼管支撐，整體式灌注，施工時，襯砌臺車就位后，在其上完成鋼筋綁扎，再立背模與端模，而后自邊墻兩側對稱澆筑砼至拱頂。砼采用現(xiàn)場拌合站拌制，砼運輸車運到工作面，砼輸送泵泵送入模，具體施工方法同暗洞洞身襯砌。 明洞防水層根據(jù)設計要求進行施工，防水層在明洞外模拆除后及時組織施工，施做完成后，及時進行洞頂回填，同時恢復植被及防排水設施，搞好綠化。墻背填充采用M7.5#漿砌片石，墻背回填兩側同時進行，拱背回填對稱分層夯實，采用人工配合小型機具進行回填，在回填土石上設 50cm 粘土覆蓋層。 4.2.2 隧道洞口及淺埋段施工 隧道進出口及淺埋段由殘坡積土和全、強風化混合花崗巖組成，穩(wěn)定性較差，開挖后易產(chǎn)生坍塌，在開挖時強調圍巖變形的控制，根據(jù)圍巖狀況選擇合適的開挖方法，適度縮短開挖進尺，支護采用強度較高和剛度較大的初期支護，限制土體變形，同時二次襯砌和仰拱緊跟，形成封閉結構，保證施工安全。局部破碎地段進行預注漿加固圍巖，提高圍巖自穩(wěn)能力。施工過程中加強監(jiān)控量測，并根據(jù)監(jiān)控量測結果及時調整支護參數(shù)和施工方法。 淺埋段按照“先護頂、后開挖”的要求組織施工，采用超前預注漿加固圍巖，施工過程中嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量”施工原則。 A、在淺埋隧道施工中要盡量少刷或不刷坡，超前支護進洞，采用分部開挖，盡量 第 9 頁 共 50頁 04 減小開挖斷面，主要施工方法： ①洞口段加固：洞口段覆蓋層加固主要采用超前大管棚注漿預支護。洞內采用超前小導管和錨桿注漿相結合的加固手段；在強有力的超前支護下安全進洞。 ②洞身超前支護：Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用 I22b 和 I18 型型鋼鋼架支撐或鋼格柵拱架，打設超前注漿小導管；確保施工安全，防止塌方。 ③短開挖：采用預留核心土臺階法開挖，開挖進尺控制在 0.6m～1.2m。④加強初期支護：采用鋼拱架、注漿錨桿、掛網(wǎng)、噴射砼聯(lián)合支護，必要時上臺階 底部和中部設 I18 工字鋼臨時鋼架，防止圍巖坍塌。⑤掌子面加固：采取噴射砼封閉掌子面和掌子面注漿加固措施。⑥快襯砌，早成環(huán)：除及時加強初期支護外，也可提高二次襯砌參數(shù)，并適時施作 二次襯砌，而不要等變形基本穩(wěn)定后再施作。 ⑦監(jiān)控量測：在洞口至少設兩個斷面，加強地表沉降監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異情，及時處理。 B、主要施工技術措施 ①加強初期支護，將預留變形量適度加大。為了增加初期支護對大變形的適應，采 用架格柵鋼架，噴、錨、網(wǎng)聯(lián)合支護等手段。施工時做到支護及時，到位。 ②采取短進尺弱爆破，以減少對巖體的擾動。提高開挖后圍巖的自穩(wěn)能力，爭取在圍巖剝落松弛之前，形成有效的支護，為后序工序創(chuàng)造安全施工的時間和空間。 ③加強監(jiān)控量測，及時施工混凝土，盡早封閉成環(huán)。并根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析結果確定混凝土施工時間。后部的仰拱及隧道填充混凝土隨掌子面開挖同步進行，及時形成封閉結構提高整體受力效果。 4.2.3 洞身施工 隧道施工遵循“弱爆破、短進尺、少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”的原則施工。 4.2.3.1 洞身及附屬洞室開挖方法 4.2.3.1.1全斷面法施工 全斷面法按隧道設計輪廓線一次爆破成形，具有工序少、相互干擾小，便于組織施工和管理、工作空間大以及施工速度快等優(yōu)點。全斷面開挖法用于巖質較完整的硬巖中，應注意初期支護及時跟進，穩(wěn)定圍巖，充分發(fā)揮圍巖的承載作用。 第 10 頁 共 50頁 04 本隧道內設 1 處車行橫洞和 2 處行人橫洞。行人橫洞的設置按照規(guī)范考慮，間距300～500 米設置一處，行人橫洞布置一般與隧道軸線正交。橫洞應盡可能設置圍巖較好地段，當實際地質情況有變化時，可適當調整橫洞位置。橫洞與主隧道連接處施工時，應注意施工方法，盡量減少對圍巖的擾動。行人橫洞凈空：2.0m（寬）×2.5m（高）。 行車橫洞按間距 750 米左右設置一處，行車橫洞布置一般與隧道軸線正交。橫洞應盡可能設置圍巖較好地段，當實際地質情況有變化時，可適當調整橫洞位置。橫洞與主隧道連接處施工時，盡量減少對圍巖的擾動。行車橫洞凈空：4.5m（寬）×5.0m（高）。 隧道行人橫洞、行車橫洞采用全斷面開挖法施工，采用自制開挖臺架配合風鉆進行鉆孔作業(yè)，非電毫秒雷管、二號巖石乳化炸藥光面爆破，全斷面一次成型。全斷面開挖支護作業(yè)流程為：超前地質預報→臺架（車）、機具就位→全斷面測量畫線布眼→鉆炮眼→裝藥爆破→清危排險→出渣→打錨桿→噴混凝土→穩(wěn)定安全檢查及監(jiān)控量測→下一循環(huán)。 全斷面法施工工藝流程圖 鉆爆設計 修正鉆爆參數(shù)  施工準備 地質預報 測量與量測 布置炮眼 臺車（臺架）就位 鉆眼、裝藥、爆破 通風排煙 找頂排險 裝運機械就位 出碴運輸 開挖質量檢查 地質素描 初期支護 初期支護加強及表面處理 隱蔽檢查 不合格 合格 排水管安裝、 防水板鋪設 隱蔽檢查 不合格 合格 變形量滿足要求后二襯施工 結束 第 11 頁 共 50頁 04 采用挖掘機配合側翻裝載機裝碴，自卸汽車運碴。出碴完成后，先進行初噴砼，然 后進行噴錨支護，支護緊跟開挖，以確保施工安全。 4.2.3.1.2臺階法施工 臺階法開挖施工是將隧道結構斷面分成兩個或幾個部分，即分成上下兩個斷面或幾 個斷面，分部進行開挖的隧道開挖方法，臺階法包括長臺階法、短臺階法和超短臺階法 等三種。其施工工藝流程圖如下。 臺階法施工工藝流程圖 施工準備 超前地質預報、測量、量測 鉆爆設計 臺架就位 布置炮眼 調整鉆爆參數(shù) 上部斷面鉆眼 下部斷面鉆眼 裝藥、爆破 通風排煙、排險 不 合 初噴混凝土、錨桿、出碴 格 開挖質量檢查 合格 地質素描 超前支護  初期支護 仰拱、拱墻復合襯砌施工 結束 上臺階采用自制臺車配合風鉆打眼，下臺階采用風鉆鉆眼，實施光面爆破。爆破后， 上斷面挖掘機扒碴，下斷面采用挖掘機配合側翻式裝載機裝碴，自卸汽車運輸。隧道開 挖后及時施做錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合支護，下半斷面開挖完仰拱施工緊跟。 正臺階開挖法是將隧道設計斷面自上而下分兩臺或三臺開挖，臺階間控制一定距離， 采用同時并進的隧道開挖施工方法。其施工方法如下圖所示。 第 12 頁 共 50頁 04 該施工方法的優(yōu)點是對地質變化的適應性較強，工序轉換較容易，并能較早地使初期支護閉合，有利于控制沉降。臺階長度分為長臺階法上臺階宜超前50m 以上或大于 5 倍洞跨，短臺階法一般應控制在 1～1.5 倍洞徑，為及早使初期支護封閉成環(huán)，也可適當縮短臺階長度，當圍巖較穩(wěn)定，短臺階能保持時，臺階長度亦可適當縮短至3～5m，上下臺階同時鉆眼爆破，以起到加快施工進度，減少設備配置量的目的。 下部斷面（中、下層臺階）是開挖作業(yè)的重要環(huán)節(jié)。在開挖順序上，宜采用先挖側槽、左右錯開向前推進的做法，不宜采用拉中槽挖馬口的方法。側槽一次開挖長度不宜太長，靠近邊墻范圍應采用風鉆、風鎬手工開挖，人工清壁扒渣，嚴禁使用重型機械開挖和裝渣，以免對圍巖產(chǎn)生過大擾動，破壞圍巖和初期支護系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。 4.2.3.1.3 弧形導坑預留核心土法施工 弧形導坑預留核心土法施工的上下臺階均采用人工風鉆打眼，光面爆破，每循環(huán)開挖進尺不得超過兩榀鋼架。爆破后，上斷面采用挖掘機扒碴、下斷面挖掘機配合側翻式裝載機裝碴，自卸汽車運輸。隧道開挖后及時安裝拱架施做錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合支護。下半斷面開挖后仰拱施工緊跟。 弧形導坑預留核心土法又稱臺階分部開挖法，可將斷面分成為環(huán)形拱部、上部核心土、下部臺階等三部分。根據(jù)開挖斷面的大小，環(huán)形拱部可分成幾塊交替開挖。環(huán)形開挖進尺為 0.5～1.0m，不宜過長，上部核心土和下臺階的距離，宜為 1 倍隧道跨徑。當圍巖穩(wěn)定性差、開挖后掌子面易坍塌是，可轉化為三臺階法施工，上臺階開挖長度為 1～2m，中臺階及時跟進，做到及早落底成環(huán)。采用臺階分部開挖法宜注意： 1、臺階分部開挖法中，上部留有的核心土支擋著開挖面，能迅速及時地施作拱部 第 13 頁 共 50頁 04 初期支護，開挖面穩(wěn)定性好，適用于一般土質或易坍塌的軟弱圍巖。與超短臺階法相比， 臺階分部開挖法的臺階長度可以加長，減少上下臺階施工干擾；與側壁導坑法相比，施 工機械化程度較高，施工速度更快。 2、采用臺階分部開挖時，雖然核心土增強了開挖面的穩(wěn)定，但開挖中圍巖要經(jīng)受 多次擾動，而且斷面分塊多，支護結構形成全斷面封閉的時間較長，有可能使圍巖變形 增大，應結合輔助施工措施對開挖工作面及其前方巖體進行預支護或預加固。 3、臺階分部法可作為臺階法施工的及時轉換，利用其較臺階法落底成環(huán)較早，可 有效地減小圍巖的變形收斂。 弧形導坑預留核心土法開挖示意圖 面 子 掌 ① m 5 ～ ③ 3 序 階 順 ② 臺 m 護 上 5 1 支 ～ 2 、 1 挖 開 圖 ④ 意 法 階 示 土 臺 序 心 下 順 ⑤ 護 核 支 留 、 預 挖 開 坑 法 導 階 ⑤ 形 臺 土 弧 心 核 留 ⑦ 階 臺 ⑥ 下 ② ⑥ ① ③ ④ 階 臺 上 階 臺 下 ⑤ 第 14 頁 共 50頁  挖 開 部 下 ④ 。。 挖土 開凝 土混 心襯 核二 。 中部 m 0 ③ 拱 1 。作～ 8 護施為 支 ⑦ 度 期土長 初凝 階 部混 臺 拱拱， ② 仰圖 。注 挖 ⑤ 挖灌 開 開 ⑥ 段 ：坑。巖 明導護圍 說形支 級 序弧期 Ⅴ 順上初 道 挖，拱隧 開護仰線 部支及單 分前墻 為 階超邊圖 臺 ① ⑤ 本 04 4.2.3.1.4 三臺階七步法開挖 三臺階七步開挖法施工盡量采用人工、風鎬配合長臂挖掘機開挖，側翻式裝載機裝碴，自卸汽車運輸。必要時采用微振動爆破，YT28 風鉆鉆眼，非電毫秒雷管起爆，每循環(huán)進尺不得超過 0.6m。 4.2.3.1.4.1 工法特點 1、施工空間大，方便機械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖或土質地段可以采用挖掘機直接開挖，工效較高。 2、在地質條件發(fā)生變化時，便于靈活、及時地轉換施工工序，調整施工方法。 3、適應不同跨度和多種斷面形式，初期支護工序操作便捷。 4、在臺階法開挖的基礎上，預留核心土，左右錯開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定。 5、當圍巖變形較大或突變時, 在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調整 閉合時間。 4.2.3.1.4.2 施工工藝 1、工藝原理 “三臺階七步開挖法”，是以弧形導坑開挖預留核心土為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開、平行推進的隧道施工方法。 2、工藝流程 測量放樣 超前支護 上部弧形導坑開挖，施作初期支護 否 斷面檢查 滿足 左右錯開開挖中臺階，施作初期支護 圍巖穩(wěn)定性評判、 修正支護參數(shù) 左右錯開開挖下臺階，施作初期支護 開挖上、中、下臺階預留核心土 分段開挖隧底，施做初期支護 施作仰拱 施作仰拱填充 第 15 頁 共 50頁 04 3、三臺階七步開挖法施工步驟 第 1 步，上部弧形導坑開挖：在拱部超前支護后進行，環(huán)向開挖上部弧形導坑，預留核心土，核心土長度宜為 3～5m，寬度宜為隧道開挖寬度的 1/3～1/2。開挖循環(huán)進尺應根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過 1.5m，開挖后立即初噴 3～5cm 混凝土。上臺階開挖矢跨比應大于 0.3m，開挖后應及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，架設鋼架，在鋼架拱腳以上 30cm 高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角 30°打設鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。 第 2、3 步，左、右側中臺階開挖：開挖進尺應根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過 1.5m，開挖高度一般為 3～3.5m，左、右側臺階錯開 2～3m，開挖后立即初噴 3～5cm 混凝土，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，在鋼架墻腳以上 30cm 高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角 30°打設鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。 第 4、5 步，左、右側下臺階開挖：開挖進尺應根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過 1.5m，開挖高度一般為 3～3.5m，左、右側臺階錯開 2～3m，開挖后立即初噴 3～5cm 混凝土，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，在鋼架墻腳以上 30cm 高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角 30°打設鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。 第 6 步，上、中、下臺階預留核心土：各臺階分別開挖預留的核心土，開挖進尺與各臺階循環(huán)進尺相一致。 第 7 步，隧底開挖：每循環(huán)開挖長度宜為 2～3m，開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個隧底開挖、支護循環(huán)后，及時施作仰拱，仰拱分段長度宜為 4～6m。 超 前 支 護 1 1 -1 3 襯砌 1 6 -2 2 6 5 仰拱 6-3 棧橋 4 30m~40m 7 4 m~6m 4、三臺階七步開挖法施工注意事項 ⑴、采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應將超前地質預報納入施工工序，并根據(jù)工程水文地質變化情況，及時調整各部臺階長度或施工方法，采取相應的技術措施，及 第 16 頁 共 50頁 04 早封閉成環(huán)，保證施工安全。 ⑵、采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應根據(jù)工程水文地質條件，按設計要求做好超前支護，防止圍巖松弛，保證隧道開挖安全。在斷層、破碎帶、淺埋段等自穩(wěn)性較差或富水地層中，超前支護應按設計要求進行加強。 ⑶、三臺階七步開挖法施工應符合下列要求： ① 以機械開挖為主，必要時輔以弱爆破； ② 弧形導坑應沿開挖輪廓線環(huán)向開挖，預留核心土，開挖后及時支護； ③ 其他分步平行開挖，平行施作初期支護，各分部初期支護銜接緊密，及時封閉成環(huán)； ④ 仰拱緊跟下臺階，及時閉合構成穩(wěn)固的支護體系； ⑤ 施工過程通過監(jiān)控量測，掌握圍巖和支護的變形情況，及時調整支護參數(shù)和預留變形量，保證施工安全； ⑥ 完善洞內臨時防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎。 第 17 頁 共 50頁 04 土 凝 混 面 0 2 子 C 掌 厚 m 閉 c 封 5 噴 002 m 1 5 ～ 3 6 m 護 3 2 ～ 支 2 前 超 3 部 拱 6 4 5 6 橋 桿 便 拱 錨 仰 向 筋 徑 鋼 m 統(tǒng) 接 0 系 連 . 1 架 向 距 間 鋼 縱 向 柵 2 格 2 環(huán) φ  m 3 ～ 2 m 3 ～ 2 7 線 腳 墻 墻 邊 Ⅷ  ， 定 擬 行 自 排 安 組 施 場 現(xiàn) 據(jù) 根 可 離 距 。隔 用間 使序 面工 斷部 橫各 圖 序。 工整 意 該調 示 合況 序 配情 工 。 m ，等 工 3 圖排 理 ～ 施 2 計安 辦 法 設員 圖 挖 。面人 計 開 計斷、 設 步 米縱械 及 七 m 厘序機 定 階 5 以工工 規(guī) 2 臺 ～ 均工施 、 5 三 余施據(jù) 范 1 其法根 規(guī) ，挖可 關 外開時 相 者步工 按 m 注七施 處 6 標階度 之 ～ 4 除臺長 。 盡 寸三階 長 詳 尺為臺 未 太 圖圖中 明 ： 宜 本本圖 說 明 不 、、、 、 說 但 1 2 3 4 砌 充 護 拱 支 襯 填 期 次 底 仰 初 二 隧 第 18 頁 共 50頁 04 m m 5 5 管 . 管 . 鋼 4 鋼 4 ＝ ＝ 腳 L 腳 L ， ， 鎖 m 鎖 m m m m m 5 5 m . m . 0 3 0 3 5 厚 5 厚 φ 壁 φ 壁 Ⅸ Ⅸ 3 5 橋 圖 棧 1 意 Ⅷ 拱 示 仰 Ⅸ 面 073約 斷 063約 003約 橫 序 002 工 0 工 0 隧道中線 施 Ⅸ 1 6 7 法 6 6 6 挖 開 線 步 橋 Ⅸ 界 七 挖 開 Ⅷ階 棧 1 臺 拱 三 仰 2 4  7  Ⅷ Ⅸ 5 同 期 復 m 桿 周 。 土 澆 3 ，初， c 錨 坑 凝 性 6 部邊后 5 導 度 次 噴腳 混 ① 周桿 噴鎖 ⑵ 厚 一 噴 挖坑錨 ⑵ 設 。 計 車 復 開導統(tǒng) 。 并 部設 臺 ⑶ 。 部部系 部 ， ⑤ 至 板 6 分 ① 設 ③ 架 、 土 。 ） 模 架 做 破做鉆 、鋼 ④ 凝 砌 鋼 施 爆施 ⑸ ② 做 挖 混 襯 做 次 6 弱部。 挖施 開 噴 用 施 分 ⑵ 分桿 開， 錯 復 利 4 ， 應 1 。 ⑶ 錨 錯土 交 后 ， 土 充 護。腳 交凝 右 桿 后 凝 填 支閉鎖 右混 左 錨 斂 混 底 前封做 左 m 。 破 統(tǒng) 收 2 厚 隧 超土施 破 c 爆 系 護 4 度 m 及 為凝 ⑷ 爆 噴 弱 設 支 初 厚 c 拱 作混。 弱 ， 鉆 4 期 。 分 計 噴 仰 架厚架 ， 后 ⑶ 分 初。 計 部 設 （ 米 拱 m 鋼 后 邊 至 之。 部 充 待） 鋼 c 立 離 離 架 邊 ，做 厘 5 周 土 填 的 噴 架 距 距 鋼 周 析施 以。 面 坑 凝 底 均段 立 ， 段 段 做 底 分次 子 導 混 隧 余地 架 土 一 一 施 隧 果一 掌 ⑶ 噴 及 其巖 環(huán) ， 凝 。 部 。復 部， ⑥ ⑵ 拱 結砌 ，圍 循 次 混 度 ① 面 后 ③ 土 。 仰 測襯 外級 一 厚 于 于凝 挖部 量墻 上 一 m 厚 后 子 桿 后混開 ⑦ 部 控拱 者Ⅳ 用 尺 c 計 滯 掌 錨 滯 m 階挖 監(jiān)（ 注線 4 閉 統(tǒng) 。 Ⅷ 利 進噴設 在 在 c 臺開 注據(jù)砌 標雙 ： 環(huán)初至 封 系 4 度 噴 除于 序 ⑴ 循即土 ⑴ 土設 ⑴ 初分 ⑴ 厚灌根襯 寸用 工 、 每，凝 、 凝 鉆 、 分 、、 計 、、部 尺適 工 1 ，護混 2 混 ⑷ 3 部 4 5 設 6 7 Ⅸ ： 圖圖 施 時支噴 厚。 邊 至 筑 本 本 明 、 、