1緒論某高鐵隧道隧道開挖方案分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23825某高鐵隧道隧道開挖方案分析案例 1143561.1斷面設(shè)計(jì)參數(shù) 1297511.2隧道圍巖工程特性與圍巖級別劃分 254931.3開挖方案分析及選擇 5146461.1.1隧道常用的開挖方法 5241191.1.2開挖方案分析比選 926521.1.3開挖方案確定 1042561.4隧道開挖施工 1023451.4.1開挖方式 10151711.4.2開挖施工流程 11227261.4.3開挖方案 1240881.5.1爆破方案 16311321.5.2淺孔臺階控制爆破參數(shù) 1950441.5.3爆破飛石防護(hù)措施 22292661.6出碴設(shè)計(jì) 22312251.6.1碴場布置 22148321.6.2運(yùn)輸方式 23289201.6.3臺階法局部出碴措施 23133171.6.4每循環(huán)工作面出碴量 2429761.6.5出碴設(shè)備及車輛布置情況 24222651.6.6出碴運(yùn)輸質(zhì)量 2484841.6.7技術(shù)措施及安全措施 2456191.7防排水設(shè)計(jì) 25301491.7.1洞口防排水 25130571.7.2洞身防排水 25242941.8通風(fēng)設(shè)計(jì) 268631.8.1設(shè)計(jì)方法 26257711.8.2風(fēng)量計(jì)算 26161431.8.3通風(fēng)機(jī)選擇 271.1斷面設(shè)計(jì)參數(shù)該隧道根據(jù)圍巖性質(zhì)與工程需求，設(shè)計(jì)的斷面寬為12.5米，高為8.5米，設(shè)計(jì)斷面見下圖（圖1.1）圖1.1隧道斷面參數(shù)圖1.2隧道圍巖工程特性與圍巖級別劃分1.2.1圍巖工程特性圍巖級別主要為Ⅲ級和Ⅳ級圍巖，隧道含Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級圍巖施工。隧道屬貴州高原低中山地貌，圍巖整體穩(wěn)定性較好。進(jìn)口位于斜坡，自然坡腳38°～22o，局部為陡扶，坡面發(fā)育落石，下伏巖性以硬質(zhì)巖為主，受構(gòu)造影響強(qiáng)烈，巖體破碎，易產(chǎn)生掉塊及坍塌，需對坡體進(jìn)行防護(hù)措施；洞身穿越巖性以灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等硬質(zhì)巖為主，地表多見洼地、溶洞，可溶巖段巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，局部夾泥巖，區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)育，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，地下水無侵蝕性。巖體為薄至中厚層泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎—破碎,坡體自然穩(wěn)定，該段為巖溶及巖溶水高風(fēng)險(xiǎn)段，隧道施工有遇大型巖溶暗河或巖溶大廳、突水突泥的可能，需進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與作好溶洞處理措施；隧道出口自然坡腳為27°～51o，該段穿越巖性以灰?guī)r白云巖，泥質(zhì)灰?guī)r等硬質(zhì)巖為主，斜坡發(fā)育危巖，為仰坡順層，坡體現(xiàn)狀穩(wěn)定，地下水無侵蝕性。1.2.2圍巖級別劃分我國鐵路隧道圍巖分級現(xiàn)由下表表示。主要判斷因素為物探法測量彈性縱波，通過縱波在不同圍巖的傳播速度確定圍巖級別。表1.1鐵路隧道圍巖分級圍巖級別國巖主要工程地質(zhì)條件圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)（雙線）圍巖彈性縱波速度Vp（km/s）主要工程地質(zhì)特征完整狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征I極硬巖（Rc>60MPa）:輕地質(zhì)構(gòu)造，無軟弱面，節(jié)理不發(fā)育；層狀巖層為巨厚層或厚層，層間結(jié)合良好，巖體完整巨塊狀整體結(jié)構(gòu)圍巖狀態(tài)穩(wěn)定，有巖爆可能>4.5II硬質(zhì)巖（Rc>30MPa）:較重地質(zhì)構(gòu)造，少軟弱面，節(jié)理較發(fā)育但不產(chǎn)生滑動；層狀巖層為中厚層或厚層，層間結(jié)合一般，少分離，或?yàn)橛操|(zhì)巖石偶夾軟質(zhì)巖石大或巨塊狀結(jié)構(gòu)外露部分過長會發(fā)生局部小坍塌;側(cè)壁穩(wěn)定，平緩巖層，頂板易塌落4.5～1.5III硬質(zhì)巖（Rc>30MPa）:重地質(zhì)構(gòu)造，有層狀軟弱面，節(jié)理發(fā)育但不滑動；層狀巖層為薄層或中厚層，層間結(jié)合差，多有分離現(xiàn)象，硬質(zhì)、軟質(zhì)巖石互層塊碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)拱部無支護(hù)可能產(chǎn)生小坍塌;側(cè)壁基本穩(wěn)定，過大爆破震動可能引起坍塌2.5～4.0較軟巖（Rc=15～30MPa）:受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，層狀巖層為薄層、中厚層、厚層，層間結(jié)合一般大塊狀結(jié)構(gòu)IV硬質(zhì)巖（Rc>30MPa）:受地質(zhì)構(gòu)渣影響極嚴(yán)重，節(jié)理很發(fā)育，層狀軟弱面（或夾層）已基本破壞碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)拱部無支護(hù)時(shí)可能產(chǎn)生較大坍塌；部分側(cè)壁失穩(wěn)定1.5～1.0軟質(zhì)巖（RcA5～30MPa）:受地質(zhì)構(gòu)渣影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育塊碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)土體：1.黃土（早更新世）2：具壓密或成巖作用的站性土、粉土及砂類土；1.普通鐵、鈣質(zhì)膠結(jié)的碎石土、大塊石、卵石土大塊狀壓密結(jié)構(gòu)巨塊狀整體結(jié)構(gòu)V巖體：軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖（包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎?。┙堑[碎石狀松散結(jié)構(gòu)圍巖易坍塌，側(cè)壁有小坍塌；地表淺埋處下沉1.5～1.0土體：多為第四系硬、硬塑站性土，多密、濕的圓礫土、碎石土、角礫土、粉土和黃土（晚更新世）非黏性土松散結(jié)構(gòu)，黏性土及黃土松軟結(jié)構(gòu)VI巖體：破碎及粉泥狀的斷層帯，受構(gòu)造影響嚴(yán)重呈黏性土易蠕動的松軟結(jié)構(gòu)砂性土潮濕松散結(jié)構(gòu)圍巖極易坍塌，砂土?xí)c水一起涌出；淺埋處塌出地表<1.0（飽和狀態(tài)的<1.5）土體：黏性土（軟塑），飽和粉砂土等通過進(jìn)行現(xiàn)場地調(diào)，物理勘探隧道各段圍巖具體地質(zhì)情況，按照《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10003-2016）對大樟古隧道圍巖類型進(jìn)行分類，如表1.2表1.2隧道圍巖分段分級表（方向：進(jìn)口→出口）序號里程長度（m）圍巖級別1D1K72+565～D1K72+63065Ⅳ2D1K72+630～D1K72+970340Ⅲ3D1K72+970～D1K73+00030Ⅳ4D1K73+000～D1K73+110110Ⅴ5D1K73+110～D1K73+250140Ⅳ6D1K73+250～D1K73+505255Ⅲ7D1K73+505～D1K73+56055Ⅳ8D1K73+560～D1K73+65090Ⅴ9D1K73+650～D1K73+70050Ⅳ10D1K73+700～D1K73+74040Ⅲ11D1K73+740～D1K73+76020Ⅳ12D1K73+760～D1K73+900140Ⅲ13D1K73+900～D1K73+93535Ⅳ14D1K73+935～D1K73+96025Ⅴ15D1K73+960～D1K73+99030Ⅳ16D1K73+990～D1K74+07080Ⅲ17D1K74+070～D1K74+11040Ⅳ18D1K74+110～D1K74+260150Ⅲ19D1K74+260～D1K74+28020Ⅳ20D1K74+280～D1K74+31030Ⅴ21D1K74+310～D1K74+33020Ⅳ22D1K74+330～D1K74+41080Ⅲ23D1K74+410～D1K74+48070Ⅳ24D1K74+480～D1K74+750270Ⅲ25D1K74+750～D1K74+80050Ⅳ26D1K74+800～D1K74+83535Ⅴ1.3開挖方案分析及選擇1.1.1隧道常用的開挖方法在當(dāng)前隧道施工，隧道開挖使用方法首先應(yīng)注意隧道地質(zhì)條件，再通過設(shè)備狀態(tài)、施工造價(jià)、技術(shù)水平、隧道參數(shù)、施工效率等因素考慮；選擇方法還必須盡量做到環(huán)境保護(hù)、施工安全、進(jìn)度快速、質(zhì)量保障等條件，實(shí)現(xiàn)工程風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、效率提高、節(jié)省資源等目標(biāo)。為了保證鐵路沒有過大的坡度或者是為了縮短鐵路的路程，鐵路隧道施工是鐵路工程中很常見的，而隧道工程的特點(diǎn)，就是能夠讓施工人員在一定空間內(nèi)正常行動，安全順利地使用工具，在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)時(shí)推進(jìn)施工進(jìn)度。設(shè)備的適應(yīng)性，施工時(shí)地質(zhì)的突發(fā)狀況等都影響隧道工程的因素。目前我國鐵路隧道開挖方法多樣，下面舉例幾種常用開挖方法：1.全斷面開挖法按設(shè)計(jì)斷面將隧道一次開挖成型，再施作支護(hù)的隧道開挖方法，該方法適用于地質(zhì)條件較好的Ⅰ—Ⅱ級圍巖，對單線鐵路隧道Ⅲ級圍巖地區(qū)也可使用開挖順序（圖1.2）：1.全斷面開挖；2.錨噴支護(hù)；1.澆筑混凝土襯砌圖1.2全斷面開挖法開挖示意圖特點(diǎn)：①全斷面開挖法開挖工作面大，可使用大型機(jī)械施工提高效率，鉆爆施工效率高。工序較為簡單不容易受干擾。②由于開挖面大，圍巖相對穩(wěn)定性低，每循環(huán)工作檢查量增大，對掌子面開挖、出渣、運(yùn)輸?shù)确矫嬉蟾鼮閲?yán)格施工要求：①仰拱、鋪底處進(jìn)行超前二次襯砌時(shí)需要一次全幅澆筑②可配備大型機(jī)械設(shè)備提高施工效率，提高施工進(jìn)度2.臺階法將隧道設(shè)計(jì)斷面分兩次或者三次開挖，其中上臺階超前開挖一定距離后，下部再分一到兩部臺階，所有部分均開挖后，同時(shí)進(jìn)行的隧道開挖施工方法，多適用于Ⅲ—Ⅴ級圍巖，Ⅳ級圍巖單線隧道開挖順序（圖1.3）：1.上臺階開挖；2.拱部噴射混凝土錨桿支護(hù)；3拱部襯砌；4.下臺階（三臺階法時(shí)加中臺階）開挖；5.邊墻開挖；6.邊墻錨桿噴射混凝土支護(hù)襯砌圖1.3臺階法開挖示意圖特點(diǎn)：①臺階法開挖作業(yè)空間足，施工速度快，開挖過程中大致穩(wěn)定，上部支護(hù)后下部工作更安全②上下部同時(shí)作業(yè)會互相干擾，下部對上部穩(wěn)定性影響較大③臺階開挖會增加對圍巖的擾動施工要求：①根據(jù)圍巖地質(zhì)條件可大致確定臺階數(shù)和開挖長度，臺階長度宜為隧道開挖寬度的1—2倍，臺階高度受地質(zhì)條件、隧道斷面等因素影響②上臺階使用鋼架時(shí)，可使用鎖腳錨管和加大拱腳等措施防止拱部下沉，控制圍巖和初支變形③上臺階噴射混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)可開挖下臺階。1.環(huán)形開挖留核心土法（臺階分部法）先開挖上部導(dǎo)坑斷面呈弧形，再開挖下部兩側(cè)邊墻及中部核心土的隧道開挖方法。一般用于土質(zhì)或易坍塌軟弱圍巖地段。鐵路適用與單線隧道Ⅳ～Ⅴ級圍巖，也可用于雙線隧道Ⅲ～Ⅳ級圍巖帶開挖順序（圖1.4）：1.上環(huán)形導(dǎo)坑開挖；2.上環(huán)形導(dǎo)坑初期支護(hù)；1.邊墻交錯開挖；4.邊墻初期支護(hù)；5.核心土開挖；6.仰拱開挖襯砌；7.全斷面襯砌圖1.4環(huán)形開挖留核心土法開挖示意圖施工要點(diǎn)：①環(huán)形開挖每循環(huán)宜為0.5—1m，開挖后及時(shí)施作錨噴支護(hù)、安裝鋼架支撐或格柵支撐②為保證開挖面穩(wěn)定與施工順利，預(yù)留核心土面積需考慮圍巖自穩(wěn)③圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時(shí)間較短時(shí)，開挖前在拱部設(shè)計(jì)開挖輪廓線以外，進(jìn)行超前支護(hù)④各部分開挖應(yīng)錯開3—5m間距進(jìn)行平行作業(yè)4.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時(shí)施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，再開挖中部剩余土體的隧道開挖方法，適用于Ⅳ～Ⅴ級圍巖單線隧道，Ⅴ～Ⅵ級圍巖雙線隧道開挖順序（圖1.5）：1.左側(cè)壁導(dǎo)坑開挖；2.左側(cè)壁導(dǎo)坑初期支護(hù)；1.右側(cè)壁導(dǎo)坑開挖；4.右側(cè)壁導(dǎo)坑初期支護(hù)；5.中部拱部開挖；6.中部拱部初期支護(hù)；7.中部下臺階開挖；8.中部下臺階初期支護(hù)；9.仰拱開挖，初支封閉；10.全斷面二次襯砌（左右側(cè)壁開挖順序可調(diào)換）圖1.5雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖示意圖施工要點(diǎn)：①側(cè)壁導(dǎo)坑形狀近似橢圓，導(dǎo)坑斷面寬度宜為整個(gè)斷面的1/3②導(dǎo)坑開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，并盡早封閉成環(huán)③臨時(shí)支護(hù)拆除完成后，及時(shí)施作仰拱并二次襯砌5.中隔壁法又名CD法，將隧道分為左右兩個(gè)部分進(jìn)行開挖，首先對隧道一側(cè)使用二（三）臺階法分層開挖，設(shè)立圍巖初期支護(hù)和中隔板臨時(shí)支護(hù)，再分臺階開挖隧道另一側(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)圍巖初期支護(hù)的隧道開挖。鐵路上一般適于隧道Ⅳ～Ⅴ級圍巖和淺埋地層隧道暗挖開挖順序（圖1.6）:1.超前支護(hù)；2.先行導(dǎo)坑上部開挖；1.先行上部初期支護(hù)；4.先行中部開挖；5.先行中部初期支護(hù)；6.先行下部開挖；7.先行下部初期支護(hù)；8.后行導(dǎo)坑上部開挖；9.后行上部初期支護(hù)；10.后行中部開挖；11.后行中部初期支護(hù)；12.后行下部開挖；11.后行下部初期支護(hù)；14.拆除中隔墻；15.仰拱噴射混凝土；16.拱墻二次襯砌圖1.6中隔壁法開挖示意圖施工要點(diǎn)：①臺階開挖高度由隧道斷面和地質(zhì)狀況確定②左右兩側(cè)洞體施工縱拉間距不應(yīng)大于15m③中隔壁設(shè)置為弧形臨時(shí)支護(hù)，隧道左右開挖面需平滑銜接初期支護(hù)④初期支護(hù)穩(wěn)定后拆除中隔壁臨時(shí)支護(hù)一次拆除長度不超過15m，并適當(dāng)考慮是否加強(qiáng)監(jiān)控量測⑤隧道仰拱和二次襯砌應(yīng)在臨時(shí)支護(hù)拆除后施工5.交叉中隔壁法又名CRD法，將隧道分塊分部開挖，先開挖隧道一側(cè)的一二部分施加封閉的初期支護(hù)和臨時(shí)支撐，再開挖隧道另一側(cè)的一二部分施加封閉初期支護(hù)和臨時(shí)支撐，最后分部獨(dú)立開挖隧道底部，形成隧道初期支護(hù)和臨時(shí)支撐封閉穩(wěn)定的隧道開挖施工法，一般適用于大斷面隧道，Ⅴ～Ⅵ級圍巖和淺埋隧道施工開挖順序（圖1.7）:1.超前支護(hù)；2.左導(dǎo)坑上部開挖；1.左上部初期支護(hù)；4.左中部開挖；5.左中部初期支護(hù)；6.左下部開挖；7.左下部初期支護(hù)；8.右導(dǎo)坑上部開挖；9.右上部初期支護(hù)；10.右中部開挖；11.右中部初期支護(hù)；12.右下部開挖；11.右下部初期支護(hù)；14.拆除中隔墻及臨時(shí)仰拱；15.仰拱噴射混凝土；16.拱墻二次襯砌圖1.7交叉中隔壁法開挖示意圖除中隔壁法施工要點(diǎn)外，交叉中隔壁法還有以下施工要點(diǎn)：①設(shè)置臨時(shí)仰拱，步步成環(huán)②自上而下，交叉進(jìn)行③中隔壁及交叉臨時(shí)支護(hù)，在灌注二次襯砌時(shí)，應(yīng)逐段拆除1.1.2開挖方案分析比選由大樟古隧道地質(zhì)條件與圍巖情況可知。隧道洞身通過圍巖主要為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，圍巖巖性多為白云巖、泥巖等硬質(zhì)巖，隧道埋深較深、長度較長且為雙線隧道。因此可以排除全斷面開挖法與環(huán)形開挖留核心土法。對中隔墻法和交叉中隔墻法，由于該兩種方法用于Ⅲ、Ⅳ級圍巖造價(jià)過高，且適用于隧道跨度大、隧道的長度較短并且埋深淺的施工，不采用。因此可由雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和臺階法結(jié)合資料設(shè)定開挖方案：方案一：雙側(cè)壁導(dǎo)坑法+臺階法。對于Ⅴ、Ⅳ級圍巖使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，Ⅲ級圍巖使用臺階法。在該方案中，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法可應(yīng)對圍巖條件差的地形，出現(xiàn)工程地質(zhì)問題時(shí)能及時(shí)有效處理；臺階法使用范圍較大，對于圍巖條件較好的Ⅴ、Ⅳ級圍巖可以使用臺階法代替雙側(cè)壁導(dǎo)坑法從而提高施工效率進(jìn)度，降低造價(jià)。按方案施工穩(wěn)定性高且安全，但耗費(fèi)時(shí)間長，造價(jià)相對該工程過高，適用于大斷面且環(huán)境惡劣的隧道方案二：臺階法。該隧道Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖均可使用臺階法，根據(jù)不同等級的圍巖，制定臺階長度，采用不同類型的臺階法，主要由以下兩個(gè)因素決定：（1）初期支護(hù)形成閉合斷面時(shí)間，圍巖越差，要求時(shí)間越短，臺階長度應(yīng)減短。（2）上臺階施工所用開挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備對施工場地大小的要求巖性較差的圍巖考慮第一個(gè)原則；巖性較好的圍巖考慮第二個(gè)原則1.1.3開挖方案確定該隧道圍巖主要為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，巖性較硬，隧道埋深較深、長度較長且為雙線隧道。由于本次施工對于工期要求較高，施工要求一般，結(jié)合隧道地質(zhì)條件，各開挖方案造價(jià)與施工效率，選擇全過程使用臺階法開挖方案。臺階法主要適用本次隧道所有地層圍巖等級，且可以根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件和施工隊(duì)伍、器械狀態(tài)制定臺階法變化方案，應(yīng)用靈活；使用的施工技術(shù)較簡單，工序簡潔，時(shí)間進(jìn)度比雙側(cè)壁導(dǎo)坑法快，且就經(jīng)濟(jì)性價(jià)比方面比雙側(cè)壁導(dǎo)坑法高1.4隧道開挖施工1.4.1開挖方式根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件，對不同圍巖地區(qū)應(yīng)采用不同的開挖，以確保開挖后隧道能保持穩(wěn)定防止變形坍塌。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，隧道按新奧法原理組織施工，全隧除進(jìn)口D1K72+565～D1K72+578及出門D1K72+818～D1K74+835明洞段采用明挖法施工，設(shè)置明洞襯砌外，其余段落均采用暗挖法施工，設(shè)置復(fù)合式襯砌。隧道暗挖段采用鉆爆法開挖，錨噴構(gòu)筑法支護(hù)，并對支護(hù)結(jié)構(gòu)體系變形進(jìn)行監(jiān)控量測，并分析評判其穩(wěn)定性。暗挖段根據(jù)圍巖類別不同分部采用，Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用臺階法，Ⅴ級圍巖采用臺階法（臨時(shí)仰拱）（見表1.3）表1.3隧道各部位采用開挖方法序號開挖方法圍巖級別部位1明挖法Ⅴ洞口2臺階法Ⅲ、Ⅳ洞身3臺階法（臨時(shí)仰拱）Ⅴ洞身1.4.2開挖施工流程大樟古隧道洞口段施工工序流程：施工準(zhǔn)備→處理碎石、地表清理→洞口截排水系統(tǒng)施工→分層開挖→噴錨支護(hù)邊仰坡→超前支護(hù)→按照正常工序進(jìn)度循環(huán)施工大樟古隧道洞身臺階法施工流程（以三臺階法為例）：圖1.8開挖施工流程圖1.拱部超前支護(hù)本隧D1K73+560～D1K73+650、D1K73+935～D1K73+960、D1K74+260～D1K74+310、D1K74+410～D1K74+480段洞身穿越斷層破碎帶及可熔巖與非可熔巖接觸帶，故隧道拱部設(shè)置超前支護(hù)。隧道入、出口拱部設(shè)一環(huán)15米長φ108管棚超前支護(hù)：采用熱軋無縫鋼管，壁厚6mm，長20m，直徑108mm，環(huán)向間距40cm，外插角1～3°，Ⅴ級圍巖段拱部采用φ89大管棚超前支護(hù)，單根長10m，6m一環(huán)，Ⅳ級圍巖段拱部采用φ76中管棚超前支護(hù)，單根長6m，3m一環(huán)。預(yù)設(shè)計(jì)采用超前周邊注漿和開挖后局部徑向注漿（厚度為洞周3～5m）措施進(jìn)行有效性地堵水2.監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測范圍：①地質(zhì)監(jiān)控：每循環(huán)施工對開挖面進(jìn)行地質(zhì)量測，獲取結(jié)果后與設(shè)計(jì)進(jìn)行對比確定圍巖類型②安全監(jiān)控：每循環(huán)開挖結(jié)束后派該工程監(jiān)理進(jìn)行報(bào)檢，觀察隧道開挖、初期支護(hù)、二次襯砌等有無缺失、出現(xiàn)裂隙、材料不達(dá)標(biāo)等現(xiàn)象，確保工程質(zhì)量③拱部下沉、周邊位移量測：實(shí)時(shí)掌握圍巖與支護(hù)間的收斂動態(tài)，力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度，判斷圍巖穩(wěn)定性，分析其彈塑性區(qū)域，圍巖變形量等。及時(shí)調(diào)整初支參數(shù)，完善信息1.仰拱施工①施工準(zhǔn)備：施工前對邊墻每5米間距布置測量控制點(diǎn)。仰拱、仰拱填充利用棧橋平臺進(jìn)行混凝土施工。混凝土由就近拌和站提供，待運(yùn)輸車到達(dá)施工點(diǎn)后及時(shí)澆筑②仰拱開挖：采用鉆爆法開挖，開挖時(shí)邊墻拱腳處兩側(cè)不鉆設(shè)炮眼，拱腳如有欠挖，采取人工開鑿避免影響鋼架，為避免超欠挖，對仰拱開挖標(biāo)高測量工作強(qiáng)化，嚴(yán)格控制加強(qiáng)裝藥量，出渣后及時(shí)清除表面浮渣1.4.3開挖方案本隧道主要由Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三種圍巖，采用臺階法、臺階法（臨時(shí)仰拱）兩種種工法開挖。其施工工藝流程見下：圖1.9施工工藝流程圖1.Ⅲ、Ⅳ圍巖施工Ⅲ、Ⅳ級圍巖深埋硬質(zhì)巖地段開挖,開挖時(shí)遵循“弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺、勤量測、襯砌緊跟”的原則，盡量減少對圍巖的擾動。臺階長度不宜過長，一般不超過5～10m，圍巖較好時(shí)也不應(yīng)超過1倍洞徑，以確保開挖、支護(hù)質(zhì)量及施工安全。開挖預(yù)留變形量III級5-8cm，IV級8～10cm。圖1.10臺階法開挖示意圖Ⅲ、IV級圍巖深埋硬質(zhì)巖地段使用二臺階法施工工序：1）弱爆破后開挖①部→①部臺階周邊施作初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，系統(tǒng)錨桿在噴射混凝土完成后及時(shí)施作，安裝時(shí)必須設(shè)置墊板，墊板應(yīng)與基面密貼→施作下一環(huán)超前支護(hù)（僅適用于有超前支護(hù)情況）；2）弱爆破開挖②－1部→施作②-１部初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，鉆設(shè)徑向錨桿。3）同②－1部施工工序→開挖及支護(hù)②－２部。4）弱爆破開挖③部→施作隧底噴射混凝土5）在滯后于③部一段距離后，灌筑Ⅳ部仰拱及邊墻基礎(chǔ)。6）仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充至設(shè)計(jì)高度。7）施工防排水工程→一次性灌筑拱部（拱墻）襯砌2.Ⅴ級圍巖施工本隧道Ⅴ級圍巖地段采用臺階法加臨時(shí)仰拱工法開挖,各部臺階由三臂鑿巖臺車實(shí)施鉆孔，光面爆破，非電毫秒雷管起爆，分次爆破開挖成型，臺階長度一般5m左右，開挖預(yù)留變形量為10～15cm。圖1.11臺階法加臨時(shí)仰拱開挖示意圖臺階法加臨時(shí)仰拱施工工序：弱爆破后開挖①部→①部臺階周邊施作初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，鉆設(shè)徑向系統(tǒng)錨桿。2）弱爆破開挖②-1部→施作②-1部初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，鉆設(shè)徑向桿。施做臨時(shí)仰拱：架設(shè)臨時(shí)橫撐（每2榀初支鋼架設(shè)一處），鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土封閉臨時(shí)仰拱。3）同②-1部施工工序，開挖及支護(hù)②-２部。4）弱爆破開挖③-1部→③-1部邊墻施作初期支護(hù)，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，鉆設(shè)徑向錨桿。5）同③-1部施工工序，開挖及支護(hù)③-2。6）弱爆破開挖④部，④部仰拱施作初期支護(hù)，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。7）灌注Ⅴ部仰拱與邊墻基礎(chǔ)；待仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充至設(shè)計(jì)高度。8）根據(jù)監(jiān)控量測分析，確定二次襯砌時(shí)間。鋪設(shè)防水板，利用襯砌模板臺車一次性灌注仰拱（拱墻）襯砌。施工控制工要點(diǎn)：1）開挖施工步驟明確。緊湊安排施工工序，圍巖暴露應(yīng)降低，避免長時(shí)間暴露引發(fā)圍巖失穩(wěn)。①初支后及時(shí)閉環(huán)。②超前施作仰拱，完成后及時(shí)進(jìn)行后續(xù)工作如設(shè)置防水板，二襯③二次襯砌距仰拱保持2倍以上襯砌循環(huán)作業(yè)長度，但不得大于30m。2）如果臺階穩(wěn)定，可縮短臺階長度至3m～5m。3）施工中開挖長度應(yīng)被嚴(yán)格控制，循環(huán)進(jìn)尺由圍巖情況制定，每循環(huán)開挖長度不超過1.0m～2.0m；開挖后及時(shí)進(jìn)行初噴，初噴厚度為3-5cm，減少圍巖暴露。4）超前支護(hù)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施作，外插角按規(guī)范把控，加固地層找施工工藝進(jìn)行，確保超前支護(hù)對開挖能起到保護(hù)作用。5）鋼架型號應(yīng)嚴(yán)格由加工場按設(shè)計(jì)要求統(tǒng)一加工。鋼架應(yīng)架設(shè)在堅(jiān)實(shí)基面上，并加墊塊，嚴(yán)禁拱（墻）腳懸空或采用虛土回填。施加鎖腳錨管時(shí)應(yīng)將其焊接牢固。6）超挖部位必須回填密實(shí)，不允許存在空洞。必要時(shí)注漿充填。7）做好洞內(nèi)防排水系統(tǒng)。當(dāng)隧道開挖地層含水量大時(shí)，需在開挖面附近設(shè)置橫向水溝，將水引出洞外。反坡施工時(shí)，設(shè)置集水坑將水集中抽排。8）確保洞內(nèi)通風(fēng)，工人安全及作業(yè)環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)。9）在施工過程中做好超前探孔，堅(jiān)持“預(yù)防為主”的原則，有準(zhǔn)備地作好各種預(yù)防的施工措施，保證安全。1.5爆破設(shè)計(jì)1.5.1爆破方案根據(jù)現(xiàn)場開挖實(shí)際情況，并綜合類似工程的經(jīng)驗(yàn)，擬采用淺孔臺階控制爆破法施工為主，施工方向?yàn)樽陨隙路峙_階進(jìn)行，隧道洞口開挖控制因素主要有飛石，爆破后應(yīng)重點(diǎn)注意飛石對附近建筑、車輛、工程器械的危害。選擇合理的單耗和爆破網(wǎng)絡(luò)控制危害、計(jì)算并設(shè)定最小抵抗線方向防止指向建筑。根據(jù)薩道夫斯基控制爆破震動速度公式：（3-1）反向推導(dǎo)一次齊爆最大裝藥量公式：（3-2）式中：V—允許最大震動速度cm/s，本工程最近建筑物為民房（磚房），根據(jù)表1.4分別取值計(jì)算。K、a—與地質(zhì)地形有關(guān)的系數(shù)，本次爆破K取200、a取1.8，見表1.5K′—分散裝藥衰減系數(shù)，K′取1R—最大一段齊爆藥量的幾何分布中心到鄰近被保護(hù)物的距離，m表1.4不同距離時(shí)的安全允許裝藥量表Q(Kg)建筑物至爆源中心距離R(m)允許振動速度V(cm/s)2.32.0安全允許裝藥量Q(Kg)151.57204.693015.824037.505071.2460126.56100.2670200.97159.2180299.99237.65100585.91464.161201012.45802.071401607.731271.65結(jié)果表明，采用淺孔臺階控制爆破可以防止爆破飛石造成的危害，該方法符合安全規(guī)程，但淺孔爆破要嚴(yán)格按上表控制一次齊爆爆破藥量，合理設(shè)計(jì)臺階高度及孔網(wǎng)參數(shù)。表1.5爆區(qū)不同巖性的K、α值爆區(qū)不同巖性的K、α值巖性Kα堅(jiān)硬巖石50～1501.3～1.5中硬巖石150～2501.5～1.8軟巖石250～3501.8～2.0表1.6爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)序號保護(hù)對象類別安全允許振速(cm/s)＜10Hz10Hz～50Hz50Hz～100Hz1土坯房、毛石房屋a0.5～1.00.7～1.21.1～1.52一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物a2.0～2.52.3～2.82.7～1.03鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋a1.0～4.01.5～4.54.2～5.04一般古建筑與古跡b0.1～0.30.2～0.40.3～0.55水工隧道c7～156交通隧道c10～207礦山巷道c15～308水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備0.59新澆大體積混凝土d：齡期：初凝～3d齡期：3d～7d齡期：7d～28d2.0～1.01.0～7.07.0～12注1：表列頻率為主振頻率，指最大振幅所對應(yīng)波的頻率。注2：頻率范圍可根據(jù)類似工程或現(xiàn)場實(shí)測波形。選取頻率時(shí)可參考下列數(shù)據(jù)：硐室爆破＜20Hz；深孔爆破10Hz～60Hz；淺孔爆破40Hz～100Hz。a選取建筑物安全允許振速時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。b選取隧道、巷道安全允許振速時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)、圍巖狀況、斷面大小、埋深等因素。c非擋水新澆大體積混凝土的安全允許振速，可按本表給出的上限值選取。為了最大限度地?fù)碛械募夹g(shù)優(yōu)勢，確保施工安全，特制定整體方案要點(diǎn)如下：1）優(yōu)化爆破技術(shù)參數(shù)，合理選擇起爆網(wǎng)絡(luò)、起爆方向、積極主動地采用綜合性安全防護(hù)措施、科學(xué)地進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，杜絕飛石對建筑、車輛的危害。2）爆破結(jié)束后碎巖、石應(yīng)滿足出碴運(yùn)輸。3）為確保其他設(shè)施安全，爆破有害效應(yīng)控制在安全允許范圍內(nèi)。4）爆破工作在白天且視線較好的條件下進(jìn)行，爆破專業(yè)負(fù)責(zé)人指揮組織工作。爆破期間聯(lián)系高速公路有關(guān)部門進(jìn)行交通管制，爆破前對現(xiàn)場進(jìn)行示警鳴哨。5）成立應(yīng)急排險(xiǎn)小組，對施工情況變動進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急措施。1.5.2淺孔臺階控制爆破參數(shù)1）鉆空直徑D:D=42mm2）底盤抵抗線W1：W1=（25～30）D或W1=（0.4～1.0）H3）臺階高度H：根據(jù)現(xiàn)場情況選取。4）孔間距a:a=m1W1=(1.0～1.5)w15）排間距b:b=(0.8～1)a6）超深Δh:Δh=(0.15～0.35)W17）單耗q:根據(jù)地質(zhì)條件取q=0.3kg/m38）單孔裝藥量Q:Q前=qaW1HQ后=qabH9）裝藥長度L1:L1=Q/qx，qx:炮孔裝藥線密度qx=1kg/m10）填塞長度L2:L2=L-L1應(yīng)滿足L2≥1.2W111）根據(jù)現(xiàn)場爆破效果對孔距、排距、單耗做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，不同臺階高度計(jì)算得到淺孔臺階爆破參數(shù)見下表。表1.7不同臺階高度計(jì)算得到淺孔臺階爆破參數(shù)淺孔臺階爆破參數(shù)表（D=40mmq=0.30kg/m3）臺階高度H(m)抵抗線w1(m)超深Δh(m)孔距a(m)排距b(m)裝藥長度L1(m)單孔裝藥Q(kg)1.00.70.20.80.70.170.171.51.00.21.11.00.450.452.01.00.21.21.00.720.722.51.20.21.41.21.261.261.01.20.21.41.21.511.514.01.20.21.41.22.022.025.01.20.21.41.22.522.5212）布孔方式：梅花形布孔；圖1.12炮孔布置示意圖13）裝藥結(jié)構(gòu)：線性連續(xù)裝藥；圖1.13裝藥結(jié)構(gòu)示意圖14）起爆方式：非電毫秒微差起爆，每個(gè)炮孔內(nèi)裝2個(gè)起爆藥包。非電毫秒雷管孔和或孔外延時(shí)，導(dǎo)爆管四通和毫秒雷管復(fù)式連接圖1.14起爆網(wǎng)路圖起爆網(wǎng)絡(luò)：為確保起爆網(wǎng)絡(luò)的安全傳爆，結(jié)合施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，本次工程的爆破起爆網(wǎng)絡(luò)擬采用復(fù)式微差起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)采用塑料導(dǎo)爆管和四通連接，起爆器起爆。為控制爆破有害效應(yīng)，一次爆破最大裝藥量為150kg。為了確保起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工的有效銜接，方便爆破施工，避免雷管的分發(fā)錯誤，采取了標(biāo)識措施。對每個(gè)孔都用竹片進(jìn)行標(biāo)識，表明孔號、孔深、雷管段位。1.5.3爆破飛石防護(hù)措施為保證現(xiàn)場施工安全，設(shè)置以下防護(hù)措施：在洞口靠近高速路側(cè)搭建防護(hù)排腳，高10m，長20m。排架使用φ42無縫鋼管搭建，橫、縱間距2m，排架靠洞口側(cè)鋪20*20cm鋼筋網(wǎng)片，雙層錯開鋪設(shè)，網(wǎng)片上再懸掛雙層土工布形成緩沖。1.6出碴設(shè)計(jì)隧道開挖洞室渣以及洞口土石方全部由路線統(tǒng)一調(diào)配，杜絕隨意堆放。全隧共棄碴32.14萬方，其中20萬方調(diào)至DK69+800處用于鋪架基地填料，其余棄于D1K76+500左側(cè)1450m處洼地，運(yùn)距約1.9km，由大樟古隧道出口臨建施工道路下坡至247縣道沿路運(yùn)至碴場1.6.1碴場布置大樟古隧道棄碴場位于D1K76+500前進(jìn)方向左側(cè)1450m，總?cè)萘考s為19萬方，碴場占地約99畝圖1.15渣場平面圖1.6.2運(yùn)輸方式運(yùn)輸方式分有軌式和無軌式，應(yīng)根據(jù)隧道長度、開挖方法、機(jī)具設(shè)備、運(yùn)量大小等選擇本次開挖隧道出碴采用無軌運(yùn)輸。使用挖掘機(jī)和側(cè)卸式裝載機(jī)合作進(jìn)行洞內(nèi)出碴，后續(xù)自卸車裝碴運(yùn)輸，運(yùn)至布置棄渣場，車輛在洞內(nèi)外分別行駛放置。卸碴時(shí)為保證安全，棄碴場卸碴碼頭端頭須設(shè)置車擋。棄碴場在棄碴前做好防護(hù)和排水設(shè)計(jì)工作。無軌裝碴—無軌運(yùn)輸方式對運(yùn)輸要求簡單，裝運(yùn)效率高，受施工干擾小。1.6.3臺階法局部出碴措施1.上臺階出碴受臺階高度的限制，上臺階出碴須采用挖掘機(jī)將碴扒至中或下臺階再用轉(zhuǎn)載機(jī)裝碴，如果拱腳部分無法扒清則采取人工清理2.中、下臺階出碴中、下臺階可直接采用挖掘機(jī)在本臺階清理再用裝載機(jī)裝碴1.6.4每循環(huán)工作面出碴量（3-3）式中K—土石松脹系數(shù)，取1.65△—超挖系數(shù)，取1.2d—每循環(huán)開挖進(jìn)尺，1.2mS—圍巖開挖斷面積，146m2計(jì)算得：1.6.5出碴設(shè)備及車輛布置情況出碴所用車輛為2臺挖掘機(jī)，2臺裝載機(jī)，8輛自卸汽車。裝碴運(yùn)碴通過挖掘機(jī)、裝載機(jī)和自卸汽車共同完成洞內(nèi)出碴期間，出碴運(yùn)輸過程中先安排1臺車挖掘機(jī)先入洞松碴，挖掘機(jī)退出后安排1臺裝載機(jī)入洞鏟碴，洞內(nèi)容設(shè)置自卸汽車1臺與裝載機(jī)銜接裝碴運(yùn)至棄碴場，1臺等待后續(xù)裝碴，洞外自卸汽車準(zhǔn)備2臺在洞口循環(huán)進(jìn)行。1.6.6出碴運(yùn)輸質(zhì)量洞身開挖每循環(huán)進(jìn)尺取1.2m/循環(huán)，其單循環(huán)出碴量約為347m3，自卸車容量按20m3/車計(jì)算，約需運(yùn)18車.按1臺裝載機(jī)裝4臺自卸車計(jì)，約需5趟棄完一個(gè)循環(huán)開挖量，按每循環(huán)車輛運(yùn)行需15～20分鐘計(jì)算，出碴共需75～100分鐘，考慮施工流程，器械狀態(tài)和每次爆破后出碴量等情況，裝碴運(yùn)輸循環(huán)時(shí)間平均按120分鐘計(jì)算1.6.7技術(shù)措施及安全措施隧道出碴采用無軌運(yùn)輸方式，挖掘機(jī)和側(cè)卸式裝載機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)碴至棄碴場。其出碴運(yùn)輸技術(shù)措施及安全措施如下：1.爆破二十分鐘后，經(jīng)炮工、電工、排險(xiǎn)工處理現(xiàn)場并確認(rèn)安全通風(fēng)后開始出碴。運(yùn)輸洞渣時(shí)，指定行車路線，防止交通混亂影響出碴2.行車速度在施工作業(yè)地段和錯車時(shí)不超過15km/h，成洞地段不宜大于20km/h1.定時(shí)護(hù)理運(yùn)輸?shù)缆罚ＷC道路平坦防止車輛顛簸4.嚴(yán)格規(guī)定司機(jī)工作輪班時(shí)間，防止疲勞駕駛5.雙車道凈寬不得小于2倍車寬加2.5m；會車視距宜為40m6.出碴運(yùn)輸隊(duì)負(fù)責(zé)運(yùn)輸后勤保障工作，保證司機(jī)隨時(shí)待命，定時(shí)對線路養(yǎng)護(hù)人員機(jī)和械設(shè)備維修人員進(jìn)行安全培訓(xùn)1.7防排水設(shè)計(jì)1.7.1洞口防排水1.洞口防水雙耳墻明洞襯砌外抹1cm厚水泥砂漿找平，外鋪設(shè)EVA防水板（厚度1.5mm，幅寬4m）+無紡布（重量≥300g/m2），并敷設(shè)6cm厚磚砌保護(hù)層，明洞襯砌拱腳外設(shè)置φ100縱向盲管，每隔3～5m采用φ50豎向盲管引入襯砌側(cè)溝，拱腳設(shè)置50cm厚砂卵石反濾層，夯填土表面設(shè)置50cm厚黏土隔水層2.洞口排水在洞口仰坡開挖線外5m施作Ⅲ型洞頂截水溝截水天溝順接至仰坡外沖溝，截水溝用C25混凝土澆筑，澆筑平滑，完成后保證洞口不滲、積水，地表水能被堵截引導(dǎo)不影響施工，穩(wěn)定坡面，截水溝斷面見下圖。同時(shí)于進(jìn)口仰坡頂端設(shè)置被動防護(hù)網(wǎng)1道，防止仰坡落石干擾正常施工。圖1.16洞口截水天溝斷面圖1.7.2洞身防排水1.洞身防水全隧二次襯砌拱部、邊墻及仰拱混凝土抗?jié)B等級不得低于P12，