周家湾隧道进口开挖工艺示范段计划书

周 家 湾 隧 道

开挖工艺示范段计划书

编 制：谭 慧 军 复 核：王 保 审 核：汪 新 录

中铁一局集团一公司宜万铁路项目经理部

2004年10月1日

为认真贯彻执行总指关于宜万铁路建设管理细则要求，切实推行“以全线工程一次成优为目标，以落实质量责任、健全管理制度为根本，以硬化合同履约、强化过程控制为手段，坚决克服质量通病，确保工程内实，修建质量高、环保优的山区铁路”的质量方针，实现一次成优，确保部优，争创国优的质量目标。特制定此《白龙坝隧道开挖工艺示范段作业指导书》，以保证在施工过程中自觉准确地执行新验标，使强制性标准的权威性、严肃性和可操作性落到实处。

一、工艺示范段工作小组： 组 长：陈光远

副组长：郭兰星 汪新录 成 员：王 保 谭慧军 二、工艺示范段名称： 周家湾隧道开挖工艺示范段 三、工艺示范段实施地点：

周家湾隧道DK248+586～DK248+686 四、工艺示范段实施时间： 2004年10月~2005年1月 五、洞身开挖工艺

进口单线V级围岩采用短台阶法开挖，初级支护采用C20网喷砼并采用。施工采用格栅钢架、超前锚杆加强支护，超前锚杆长L＝3.5m。

DK248+586～DK248+648段超前锚杆按纵向间距2.0m一环布置； DK248+648～DK248+686段为Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，拱部采用中空注浆锚杆、边墙采用砂浆锚杆加强支护。

根据新奥法施工的原则，隧道开挖采用光面爆破。考虑到洞口段为Ⅴ级围岩，除采用短台阶法开挖、缩短循环进尺，控制装药量外，关键是合理设计周边部位的钻眼，装药参数及装药结构，保证良好的成型，尽可能避免对隧道围岩的扰动破坏作用，其次还应采取适宜的掏槽形式，钻爆参数及起爆顺序。

1、爆破参数的选取 最大分段装药量的确定:

根据公式最大分段装药量为Qmax=R3（V/K）3/a Qmax——最大一段爆破装药量 R——爆破安全距离

V——爆破安全速度，mm/s，取V=20 K——介质系数，取150 a——震动衰减系数，取1.8

由于在不同条件下，介质系数和震动衰减系数k、a值相差很大，因而，经过实地考察和工程类比，初步确定以上相关系数。由上式计算出每段最大药量表，作为起爆网路的设计依据。

距离与爆破同段用药量关系表

序号 R（m） 1 1.0 2 1.5 2.4 3 2.0 5.72 4 2.5 11.2 5 3.0 19.3 6 3.5 30.6 7 4.0 45.7 8 4.5 9 5.0 10 5.5 118.9 Q（kg） 0.09 65.1 89.4 爆破进尺的确定：

考虑爆破震动,分部开挖时循环进尺限制在1.5m以内。 爆破参数的确定：

掏槽眼采用直眼或斜眼掏槽，掏槽眼较进尺眼深10cm； 辅助眼综合考虑分散均匀装药，减小震动及块度的要求，取在90cm以内。

周边眼按照光面爆破要求布置，炮眼间距E=45cm、最小抵抗线W=60cm，E/W=0.75周边眼装药集中度小于0.11kg/m。

药量计算： 炮孔装药量Q=kawh k——炸药单耗1～1.2kg/m3 a——炮孔间距，0.5m w——最小抵抗线，0.6m h——炮眼深度， 2.0m 检验和调整：

爆破施工中根据不同的进尺及炮眼距中隔墙的距离,对各段的爆破设计用药量,用上述装药量进行校核,确保单段药量不超过限定值，施工中加强监控量测和信息反馈，不断调整，优化爆破参数。

2、光面爆破技术

光面爆破施工工艺框图

钻爆设计 放样布眼 台车就位 装 药 清 孔 台车钻眼 连接起爆网络、起爆 瞎炮处理 其他工序 找顶、通风 检 查 评价光面爆破技术的指标：

炮眼的利用率应达到90%以上；周边炮眼残眼保存率60%以上，开挖轮廓无明显超欠挖轮廓圆顺。爆破后弃碴抛掷不超过30m且弃碴块度均匀适合于装运。炸药消耗量控制在一定范围之内，减少炸药消耗量防止造成浪费。

提高炮眼利用率的措施：

炮眼利用率即开挖有效进尺的高低主要取决于掏槽爆破效果上，本隧道开挖选用的掏槽方式为直眼或斜眼掏槽方式。

光面爆破：

合理的选用爆药的种类：炸药的选用应根据围岩情况和各类炮眼不同要求而定，对于掏槽眼距药用高猛度、高爆速、高威力的炸药，

周边眼用猛度低、爆速低的专用光爆药；即掏槽眼、掘进眼采用乳化炸药，周边眼选用K5专用光爆炸药。炮眼的装药一般周边采用不偶合间距装药，装填专用的光爆小药卷，尽可能的使不偶合系数K接近2。对于掏槽和辅助眼采用偶合连续装药结构，眼底装有加强爆破药卷，从中间起爆。

合理使用起爆雷管的布段顺序和爆破器材：掏槽眼使用毫秒雷管跳段布设，同时周边眼和内圈眼也跳段使用毫秒雷管即国产Ⅱ系列非电毫秒雷管，以保证光爆效果，在全断面光面爆破时，要重视爆破对临空面的影响，以达到较好的爆破效果和减少对围岩的扰动。

加强爆破专业操作人员的技术素质和责任心：爆破效果的好坏直接反映操作人员的技术素质和责任心。爆破专业人员应根据上茬炮的效果合理、灵活有效的控制好下次的光面爆破。

3、开挖作业工艺 ⑴准备工作

洞身开挖前15天，做好包括开挖方法、钻爆设计、施工通风及照明、洞内排水、劳动力组织等尽可能详细的隧道施工作业指导书，并将经批准后的施工方案由施工技术部门向各有关施工班组进行现场及书面交底。同时对特殊施工作业人员进行技术培训，使其能熟练操作或施工。 ⑵施工测量

开挖作业前，由隧道工程师组织测工进行隧道中线、水平的测量

工作。按设计要求，根据各围岩类别隧道断面的不同结构尺寸准确画出隧道开挖轮廓线，并使用醒目标志（采用红色油漆线）显示在隧道的开挖断面上。

施工测量做为隧道施工控制环节，必须要有高度的准确性。测量人员不但要细心，还要相互复核，人人把关，力争减少误差和杜绝错误。为保障测量的准确性，中线桩每10m设置一个，水准点和中线桩同时设置。 ⑶钻爆作业

a． 开挖人员施钻时，根据各类围岩钻爆设计图中所示的炮眼个数，各类眼距、炮眼深度及技术交底中要求的外插角度、眼底误差等技术要求进行作业。为尽量减小洞内开挖时的超欠挖，司钻工必须严格按技术交底进行作业。

b.装药前，采用高压风，使用特制钢管清洗眼中的石渣、石粉及泥浆。装药前，严格按技术交底中规定的装药量及装药结构操作。有经验的炮工可根据不同的围岩状况灵活调整药量，以达到更好的爆破效果。

c.装药完成后，所有动力及照明线路、机械等断开或撤至距爆破地点不小于50m处。其它非爆破人员迅速撤离至安全距离（200m）以外。由炮工认真检查并确保一切正常后，点火起爆。 ⑷出碴

爆破后确认保证安全的前提下，开始出渣。本隧道使用无轨运输

的出碴方式，由装载机装，自卸汽车运出洞外指定地点卸渣。 六、初期支护支撑与初期支护 1、初期支护施工程序

开挖面处理→初喷砼→立格栅钢架→打径向锚杆→挂钢筋网→架格栅钢架→复喷砼至设计厚度→检查验收。

a.喷射砼准备工作

隧道开挖后按图纸要求，及时对岩面喷射砼。在喷射砼前将喷射砼场地布置图、机具、操作方法、混合料配合比及外掺剂等，并附简要说明，提交监理工程师，报请批准。在喷射砼前，检查隧道开挖净空尺寸，凿除欠挖部分，对喷射面所有的开裂，破碎水斛、崩解破损岩面进行清除和处理。

b. 施工工艺要点

喷混凝土施工工艺包括：喷混凝土材料的配料、拌和、输送，基底表面处理，混凝土喷射，混凝土养护。

①配料拌和

按确定的配合比准确计量砂石料、水泥、水及减水挤组成混合料投入拌和机应具备的连续生产能力，拌和机采用强制式搅拌机，对混合料进行充分的搅拌。粗细骨料，水泥、水、减水剂等均以重量计量，特别是水的计量，将直接影响水灰比，进而影响到喷混凝土质量，必须引起充分的重视，在雨后施工时，必须考虑砂石料的含水量。 ②运输

拌和好的混凝土，在输送到喷射机的过程中，关键是要防止混凝土发生离析，采用混凝土轨行式混凝土罐车输送。

混凝土的输送能力要于混凝土湿喷机的生产能力相匹配。 ③基底表面处理

由于爆破出渣等作业，引起大量的粉尘，粘附在基岩表面，在其上直接喷射混凝土，将会导致喷混凝土于岩面粘结力受影响，直接影响到喷混凝土的支护作用，因此在喷混凝土前，应对受喷面进行彻底的清洗，对于一般的土质隧道和较潮湿的隧道，可用高压风吹洗，而对干燥的基岩面，用高压水冲洗，以保证受喷面适当的湿度，避免因表面过分干燥而过多的吸收混凝土中的水分。

④喷射作业

喷射机操作：启动时先送风后送料；停止时先关闭液体速凝剂泵，然后停止供料，待喷嘴残留的少量混凝土及液体速凝剂完全吹净后，再停止送风。在喷射时，特别要注意的是控制好风压，风压过大粗骨料易回弹，风压过小粗骨料冲不进沙浆层而脱落，影响混凝土强度，另一方面，要控制好混凝土泵送的频率和压力。

喷射操作：喷射时按先拱后墙（拱部从拱脚开始，边墙自墙脚开始自下而上分段分行进行。每行喷射采取水平环行旋转叠压（一圈压半圈）移动方式，环行旋转直径约为0.3m；喷射第二行时由顺序由第一行终点的上方开始喷射，行间搭接长度2～3cm为宜。喷嘴与受喷面的距离以1.5～20.m为宜，喷嘴与受喷面基本垂直，个别凹洼处要

先喷找平。

工艺控制：受喷面在喷混凝土之前清除浮尘；湿喷混凝土水泥用量不宜小于400kg/m3，混凝土的坍落度宜为8～13cm，混凝土拌和料停放的时间不得大于30min。

c.质量控制 抗压强度

喷混凝土强度事件应在施工中抽取，在施工中现场喷大板，现场养护14d后，在大板上切取所需要的立方体试块，24小时强度不小于5Mpa，28d强度应达到设计要求。

喷混凝土厚度检查

喷混凝土厚度检查用钻眼或设立标志方法进行检查，每15米检查一个断面，每个断面每隔 2米设一个检查点，应达到如下要求：

·实际厚度小于设计厚度的点数不超过检查点数的20%。 ·平均厚度不得小于设计厚度。 ·最小厚度不得小于设计厚度的80%。 d.安全措施

⑴、严格执行湿喷机的操作规程：只有系统风压≧0.5MPa时，才能开机操作，否则易造成喷管堵塞，并严格遵守以下开机顺序：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀送风→ 依次启动速凝挤计量泵→ 主电机和振动器→ 向料斗投料 。

⑵、无论何种原因停机时，一定要先停主电机，否则将损坏机器。

停机顺序为：关主电机、振动电机、关速凝剂计量泵，最后停速凝剂风。

湿喷法喷射砼施工工艺框图

压缩空气 岩壁检查 初 喷 核定断面尺寸 喷 头 外加剂 喷 射 机 搅 拌 机 粗、细骨料 水 泥 水 外 加 剂 终 凝

2、 锚杆及挂网

本隧道锚杆有两种形式，其中ф22砂浆锚杆和ф25中空注浆锚杆。

检查厚度 复 喷 ф22砂浆锚杆初喷砼后沿隧道墙部进行打设安装；ф25中空注浆锚杆在初喷砼后沿隧道拱部进行打设安装。

施工时，均采用YT-28风钻钻眼，其眼口圆而顺直且孔口岩面平整，并使岩面与钻孔方向垂直，不垂直时可用垫板调整，使托板密贴岩面。锚杆安装后外露长度不大于10cm，锚杆的孔位、孔径、孔深及布置形式均符合设计要求。

孔深误差不大于5cm，孔径大于杆体直径15mm，钻孔完毕后，孔内积水、积粉及岩碴要吹洗干净。

锚杆注浆饱满，其水泥砂浆的配合比，注浆的压力、设备、方法及浆液所掺外加剂均符合设计规范要求并报请监理工程师批准。

注浆锚杆安装前，先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作。注浆采用单液注浆泵，注浆开始或中途停止超过30min后，应用水润滑注浆泵及其管路。注浆时，按照先稀后浓的原则进行分级注浆，浆液配合比按规范要求进行。

锚杆的插入长度不小于设计长度的90%，锚杆安装后，不得随意敲击。

钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋在初喷砼面上逐根绑扎（焊接）成网，与初喷砼面间隙不大于3cm，钢筋网与锚杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。钢筋网安设时应注意：

制作前应对钢筋进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。

3、格栅钢架

施工时，在预先做好的水泥地板上按1：1比例精确放样画出钢拱架大样图，制作时，由熟练钢筋工根据大样分单位制作；安装以人工作业为主，安装之前应先初喷砼。

安设前首先测定出定位中线，确保高程，然后再测定其横向位置，拱架设于曲线上时，安设方向为该点的法线方向；安设于直线方向时，安设方向与线路中线垂直；并按设计要求与锚杆焊接牢固。

每榀拱架之间采用纵向联接筋连接，并与定位锚杆和系筋焊牢。钢架间设纵向连接筋，并以设计厚度喷砼填平。钢架架立时垂直于隧道中线，拱脚必须用锁脚锚杆牢固的固定在围岩上，当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷砼填平。软弱地段在钢架基脚处安放槽钢以扩大基脚承力面积。

中铁一局一公司宜万铁路项目经理部

2004年10月1日