隧道开挖施工工艺手册
隧道开挖施工工艺手册版本号：ZGZT1J-NGZQ6-SD-04
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中铁一局南广铁路N G Z Q -6项目部 地址：广西梧州市苍梧县龙圩镇预备役工兵团
1 目 录
第一章 隧道设计概况 ................................................... 2 第二章 开挖工艺流程框图 ............................................... 2 第三章 施工工艺 (2)
1、施工准备 ....................................................... 2 1.1技术准备 ...................................................... 2 1.2原材料准备 .................................................... 2 1.3机具准备 ...................................................... 2 2、 双侧壁导坑法施工工艺 .......................................... 3 3、正台阶法施工工艺 ............................................... 5 4、全断面开挖法 ................................................... 5 5、三台阶七步开挖法 ............................................... 6 第三章 隧道开挖施工要点 ............................................... 6 第四章 质量检验 (13)
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2 第一章 隧道设计概况
本标段新建双线隧道20座，隧道总延长米为7 km ，占线路总长49.2Km 的14.3%，500m 以下隧道15座， 500m 以上至1km 长隧道4座1km 以上隧道1座，总长1042m ，为本标段最长隧道--大邮村隧道。为满足整孔箱梁通过隧道净空要求，本标段共有16座隧道需要扩孔处理，断面扩大40cm 。
本标段主要为低山丘陵区，地表冲沟水系发育。隧道主要穿越砂岩、砾岩、含砾砂岩以及砂砾岩互层等，分为钙质胶结和泥质交接两种，局部地段为燕山期花岗岩。浅埋、偏压、地质条件差以及短路基、桥梁与短隧道群交错分布是本标段隧道施工的特点和难点。
第二章 开挖工艺流程框图
第三章 施工工艺
1、施工准备 1.1技术准备
开工前组织施工人员认真学习规范、技术标准、施工图纸，制定隧道施工安全措施，提出隧道施工应急预案。对参加施工人员进行岗前技术培训，考核合格后持证上岗。每项工序施工前，应由专业工程师向现场技术人员、作业人员进行技术交底，并确认人员、设备、材料、机具、作业环境满足正常作业的要求。
1.2原材料准备
原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合以下要求： 雷管：宜选用非电毫秒雷管。
炸药：宜选用低密度、低爆速、低猛度或高爆力的炸药。常用的炸药有：2号岩石炸药、乳胶炸药。
1.3机具准备
隧道单口施工，设备机具配置应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置，配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。
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3 主要机械设备配置表（每班）
2、 双侧壁导坑法施工工艺 2.1、 ①部开挖支护
⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф42小导管及导坑侧壁超前支护。 ⑵机械开挖①部，人工配合整修。 ⑶必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。
⑷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，架立型钢钢架和临时钢架，并设锁脚锚杆（管），安设横撑。
⑸安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 2.2 、②部开挖支护
⑴在滞后于①部一段距离后，机械开挖②部，人工配合整修。 ⑵必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。 ⑶导坑周边部分初喷4cm 厚混凝土。
⑷接长型钢钢架和临时钢架，安装锁脚锚杆（管），根据实际地质情况，必要时安设横撑。
⑸钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 2.3 、③部开挖支护
在滞后于②部一段距离后，机械开挖③部，人工配合整修，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同①。
2.4、④部开挖支护
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4 在滞后于③部一段距离后，机械开挖④部，人工配合整修，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同②。
2.5、⑤部开挖支护
⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管超前支护。 ⑵机械开挖⑤部，人工配合整修。 ⑶喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。
⑷导坑周边初喷4cm 厚混凝土，架立拱部型钢钢架，安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2.6、⑥部开挖支护
⑴在滞后于⑤部一段距离后，机械开挖⑥部，人工配合整修。 ⑵喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。 2.7 ⑦部开挖支护
⑴在滞后于⑥部一段距离后，机械开挖⑦部，人工配合整修。 ⑵喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。 2.8、⑧部开挖支护
⑴在滞后于⑦部一段距离后，机械开挖⑧部，人工配合整修。 ⑵隧底周边部分初喷4cm 厚混凝土。 ⑶接长临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。
⑷拆除下部横撑，安设型钢钢架仰拱单元，使之封闭成环。 2.9、拆除临时支撑
根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除临时钢架及上部临时横撑。 2.10、 施做仰拱混凝土
具体见《仰拱、仰拱填充混凝土作业指导书》。 2.11 、施做仰拱填充混凝土
具体见《仰拱、仰拱填充混凝土施工手册》。 2.12、 施做防水层
利用简易操作平台，挂设拱墙防水板、安装纵、环向防排水管。
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5 2.13、 施做二衬钢筋
具体见《二次衬砌混凝土作业指导书》。 3、正台阶法施工工艺
先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上下半断面同时并进的施工方法。主要应用于正洞Ⅲ、Ⅳ级围岩的施工。
3.1、超前地质预报
具体见《超前地质预报实施细则》。 3.2、测量放线
利用测量仪器测出上、下台阶开挖轮廓线及掏槽眼、辅助眼、周边眼位置，并用红油漆标识清楚。
3.3、上台阶开挖、支护、出碴
开挖①部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，形成较稳定的承载拱。利用挖掘机将上台阶洞碴翻挖至下台阶后，与下台阶洞碴一起运至弃碴场。
3.4、下台阶开挖、支护、出碴
在滞后①部3～6m 后开挖②部，并进行下导坑初期支护。上、下台阶洞碴采用挖掘机翻碴，装碴机装碴，自卸汽车运输至弃碴场卸碴方式。
3.5、仰拱、填充混凝土
及时施作仰拱砼、填充混凝土，及早封闭成环。 3.6、二衬混凝土施工
根据围岩量测结果，适时施作二次衬砌。 4、全断面开挖法
采用全断面一次开挖成形的施工方法。主要应用于双线隧道Ⅱ级围岩。 4.1、 超前地质预报
具体见《超前地质预报实施细则》。 4.2、测量放线
利用测量仪器测出全断面开挖轮廓线及掏槽眼、辅助眼、周边眼位置，并用红油漆
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6 标识清楚。具体操作见第6条“爆破施工”。
4.3、全断面开挖、支护、出碴
全断面开挖后及时进行拱墙喷、锚、网系统支护，洞碴采用装碴机装碴，自卸运碴。 4.4、铺底混凝土施工
及时施作铺底混凝土，及早封闭。 4.5、施做防水层、二衬混凝土
根据围岩量测结果，适时防水层和二次衬砌。 5、三台阶七步开挖法
三台阶七步开挖法主要应用于Ⅳ级围岩偏压段、Ⅴ级围岩一般地段。
三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上中下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。
三台阶七步开挖法应符合下列规定：
①三台阶七步开挖法应以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分布平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应细节紧密，及时封闭成环。
②仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳定的支护体系。
③施工过程应通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证安全施工。
④应完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。
⑤拱部超前支护完成后，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度 为3到5米，宽度宜为隧道开挖宽度的 1/3到 1/2，开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m ，上台阶开挖矢跨闭应大于 0.3。
⑥中台阶及下台阶左、右侧开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m ，开挖高度宜为3-3.5m ，左、右侧台阶错开2-3m 。
⑦上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。
⑧仰拱循环开挖长度宜为2-3米，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4到 6m 。
第三章 隧道开挖施工要点
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7 1、要求本标段隧道按新奥法原理组织施工，并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法，应根据监控量测结果，适时施作二次衬砌。
2、土质隧道施工严格按照“严控水、强支护、短进尺、勤量测”的原则组织施工，应特别注意地表冲沟对隧道的影响，要加强调查和处理。土质隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。拱脚、墙角应预留30cm 人工开挖，严禁超挖。土质隧道拱墙脚严禁被水浸泡。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。
3、石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。
4、隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段（台阶）防护一段（台阶）。
5、洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做护拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，随后进入暗洞施工，待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。
6、洞口浅埋、偏压段采用双侧壁导坑法施工，每循环进尺控制在0.6～0.8m 以内；Ⅳ级围岩偏压段和Ⅴ级围岩一般地段，采用三台阶七步开挖法，每循环进尺控制在0.6～1.5m 以内；Ⅲ、Ⅳ级采用台阶法施工，每循环进尺控制在1～3m 以内；Ⅱ级围岩采用全断面法施工，每循环进尺控制在3.1～3.4m 以内。
7、土质隧道开挖采用人工配合挖掘机进行，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。石质隧道采用钻爆法开挖，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。
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图1 双侧壁导坑施工工艺流程图
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9 双侧壁导坑法施工工序横断面
说明：本图尺寸除钢筋尺寸以m m 计外，余均以c m 计。
双侧壁导坑法施工工序纵断面示意图
必要时喷5c m 厚C 20拱部超前小导管双侧壁导坑法施工工序平面示意图
掌子面
图6 双侧壁导坑法施工工序图
图2
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图4 全断面施工工艺流程
图3 正台阶法施工工艺流程
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图5 三台阶七步开挖法施工工艺流程图
8、施工通风采用自然通风与管道压入式通风。
9、在施工过程中应不断总结经验，优化工艺。加强超前地质预测、预报，加强围岩监控量测管理。根据量测结果，及时调整预留变形量及支护参数，适时施作二次衬砌，确保隧道安全。开挖方法的改变，要严格按程序申请设计变更。各级围岩预留变形量见表9
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12 表1 各级围岩预留变形量（㎝）
注：表列数值为参考预留变形量值，施工中应根据施工图设计要求，设置预留沉变形量。
10、施工期间应加强施工地质工作，并实施全隧超前地质预测预报，将其纳入正常施工工序管理。施工期间应开展监控量测工作，将监控量测作为关键工序列入现场组织。具体见《监控量测施工作业指导书》。
11、弃碴坡脚采用M10浆砌片石挡墙挡护，碴顶设截水天沟，碴场坡面及顶面均予以绿化。
12、施工误差
施工误差取5cm ，Ⅱ级围岩隧底不考虑施工误差。隧道开挖断面除考虑设计断面尺寸外，还应考虑预留变形量、施工误差对开挖断面的影响。
13、爆破施工
石质隧道的爆破作业，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。
钻爆设计的内容包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、斜率和数目；爆破器材、装药量和装药结构；起爆方法和爆破顺序；钻眼机具和钻眼要求等。钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。
爆破参数应通过试验确定。当无试验条件时，可参照表1、表2选用。
表2 光面爆破参数
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13 表3 预裂爆破参数
注：1．表中所列参数适用于炮眼深度1.0～4.0m,炮眼直径40～50mm,药卷直径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 应取较小值。
3．周边眼抵抗线W 值在一般情况下均应大于周边眼间距E 值。软岩在取较小E 值时，
W 值应适当增大。
4．E/W ：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。
5．表中装药集中度q 为2号岩石硝铵炸药，选用其它类型炸药时，应修正。
周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求，硬岩开眼位置在轮廓线上，软岩可向内偏5～10cm 。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破，Ⅱ级围岩段的中心水沟应与隧底光爆层同时爆破成形。辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆破出的石块块度适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10～20cm 。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。
光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓线上均匀分布。
炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。
第四章 质量检验
验收标准：《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）。
⑴隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。
检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次，监理单位按施工单位检验数量的10%平行检验。
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14 检验方法：施工单位采用仪器测量。监理单位平行检验。
⑵隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2 不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm 。拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。
检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：施工单位采用自动断面仪等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。监理单位见证测量，现场核对开挖断面。
⑶光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置。钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm 。周边眼的间距允许偏差为5cm ，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖断面轮廓线15cm 。
检验数量：施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼，监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。
检验方法：测量。
⑷光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。
检验数量：施工单位每一爆破开挖循环检查一次。
检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。
⑸隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m 2 不大于0.1m 2）侵入衬砌应小于5cm 。
检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：施工单位用仪器测量底部高程，用自动断面仪测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。监理单位见证测量，核对开挖断面。