隧道工程洞口開(kāi)挖施工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)指南

洞身開(kāi)挖應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度、斷面大小、結(jié)構(gòu)形式、工期要求、機(jī)械設(shè)備、地質(zhì)條件等，選擇適宜的開(kāi)挖方案（包括開(kāi)挖順序、爆破、施工照明、通風(fēng)、排水、支護(hù)、出渣等）。為了最大限度地利用圍巖自承能力，必須采用有利于減少超挖、減少圍巖擾動(dòng)的開(kāi)挖方法進(jìn)行洞身開(kāi)挖。一般規(guī)定1、洞身開(kāi)挖應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小、機(jī)械設(shè)備等，選擇適宜的開(kāi)挖方案（包括開(kāi)挖順序、爆破、施工照明、通風(fēng)、排水、支護(hù)、出渣等）。為了最大限度地利用圍巖自承能力，必須采用有利于減少超挖、減少圍巖擾動(dòng)的開(kāi)挖方法進(jìn)行洞身開(kāi)挖。2、隧道爆破應(yīng)采用光面爆破，必要時(shí)采用預(yù)裂爆破技術(shù)；施工中應(yīng)優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)、提高鉆眼效率和爆破效果，降低工料消耗。對(duì)不宜爆破、挖掘機(jī)又難以挖動(dòng)的軟弱圍巖以及黃土地段，鼓勵(lì)采用銑挖機(jī)配合裝載機(jī)進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工。3、應(yīng)有良好的通風(fēng)、照明、調(diào)度、高壓風(fēng)、給排水、供電系統(tǒng)。說(shuō)明良好的通風(fēng)系統(tǒng)、良好的調(diào)度系統(tǒng)、良好的高壓風(fēng)系統(tǒng)、良好的給排水系統(tǒng)、良好的供電系和照明系統(tǒng)是隧道快速施工的關(guān)鍵保障。4、雙向開(kāi)挖隧道的貫通宜選擇在圍巖較好的地段。雙向開(kāi)挖距離接近時(shí)，兩端施工應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)系、統(tǒng)一指揮，并采取淺眼低藥量，控制爆破震動(dòng)；當(dāng)兩開(kāi)挖面間的距離為15-30m時(shí)，應(yīng)改為單向開(kāi)挖，一端必須停止開(kāi)挖、將人員機(jī)具撤走，并在安全距離處設(shè)立警告標(biāo)志。對(duì)采用單向開(kāi)挖的隧道，出洞前應(yīng)反向開(kāi)挖不少于30m或不小于洞口超前管棚長(zhǎng)度，嚴(yán)禁在隧道洞口處貫通。隧道選擇在洞口位置貫通，造成洞口沉降變形5、雙洞開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)根據(jù)兩洞的軸線間距、洞口里程距離、地質(zhì)條件及其他自然條件，選擇適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方法，確定好兩洞開(kāi)挖的時(shí)間差和距離差，并采取措施防止后行洞開(kāi)挖對(duì)先行洞周壁產(chǎn)生不良影響。施工工序1、淺埋段開(kāi)挖超過(guò)50m必須進(jìn)行淺埋段二襯及明洞模筑襯砌施工。2、初支緊隨開(kāi)挖面及時(shí)施作，減少圍巖暴露時(shí)間，抑制圍巖形，并及時(shí)進(jìn)行復(fù)噴，硬巖地段復(fù)噴作業(yè)距掌子面不得超過(guò)60m。3、仰拱應(yīng)及時(shí)封閉成環(huán)，鋪底距掌子面距離不大于60m。4、洞口及洞內(nèi)軟巖段二次襯砌盡早施工，其他段落根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果適時(shí)施工，一般情況下二襯距掌子面距離不超過(guò)200m。說(shuō)明1、強(qiáng)調(diào)了洞口淺埋段和洞口邊仰坡穩(wěn)定安全重要性，要求二襯和明洞必須及時(shí)施作。2、強(qiáng)調(diào)了軟弱圍巖及不良地質(zhì)施工要點(diǎn)及安全要求，初期支護(hù)要緊跟，仰拱要及時(shí)封閉成環(huán)，二襯襯砌要及時(shí)施作。福建省要求仰拱封閉位置距離掌子面一般情況下不應(yīng)大于35m，一般不超過(guò)70m，大家可參考。3、硬巖地段初噴要及時(shí)，復(fù)噴距離掌子面不超過(guò)60m，鋪地不超過(guò)60m，二襯一般不超過(guò)200m。1開(kāi)挖方法隧道開(kāi)挖必須與支護(hù)、襯砌施工相協(xié)調(diào)。如需變更設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求外，還需滿足以下原則：兩車道土質(zhì)和類土質(zhì)、含水量大、承載力低的隧道宜采用中隔壁法（CD法）或交叉中隔壁法（CRD法）施工。三車道土質(zhì)圍巖和石夾土或土夾石的松散石質(zhì)圍巖、地下水豐富的隧道應(yīng)按中隔壁法、交叉中隔壁法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。淺埋大跨度隧道及地表下沉量要求嚴(yán)格而圍巖條件很差時(shí)應(yīng)選用交叉中隔壁法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。說(shuō)明兩車道土質(zhì)和類土質(zhì)、含水量大、承載力低和三車道土質(zhì)圍巖和石夾土或土夾石的松散石質(zhì)圍巖、地下水豐富的隧道采取臺(tái)階法施工存在較大安全隱患，沉降往往難以控制，極其容易造成侵限或塌方等質(zhì)量安全問(wèn)題。V級(jí)圍巖和淺埋段的Ⅳ級(jí)圍巖每循環(huán)進(jìn)尺控制在2榀鋼拱架間距以內(nèi)。采用環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法施工的隧道要嚴(yán)格按該施工工序組織施工，尤其是要加強(qiáng)鋼拱架的鎖腳，減少下沉；對(duì)土質(zhì)的隧道應(yīng)以核心土為基礎(chǔ)設(shè)立2根臨時(shí)鋼架撐以支撐拱頂，核心土應(yīng)根據(jù)圍巖量測(cè)結(jié)果適當(dāng)滯后開(kāi)挖。采用上下臺(tái)階法施工的隧道，臺(tái)階分界線不得超過(guò)起拱線；上臺(tái)階長(zhǎng)度不得過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)盡量采用短臺(tái)階，以便及時(shí)成環(huán)封閉。上臺(tái)階長(zhǎng)度應(yīng)不大于30m；下臺(tái)階馬口落底長(zhǎng)度不大于2榀鋼拱架的間距，應(yīng)一次落底，并盡快封閉成環(huán)。說(shuō)明臺(tái)階長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)往往造成封閉不及時(shí)；下臺(tái)階馬口開(kāi)挖和拱架落底過(guò)程是臺(tái)階法施工最危險(xiǎn)時(shí)間，一次開(kāi)挖和落底長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，往往會(huì)造成支護(hù)變形加大甚至失穩(wěn)塌方，指南規(guī)定落底長(zhǎng)度不大于2榀鋼拱架。2超欠挖控制應(yīng)嚴(yán)格控制欠挖。拱、墻腳以上1m內(nèi)斷面嚴(yán)禁欠挖。應(yīng)盡量減少超挖，不同圍巖地質(zhì)條件下的允許超挖值應(yīng)符合規(guī)范要求。應(yīng)采用光面爆破、提高鉆眼精度、嚴(yán)格控制單響藥量等措施，并提高作業(yè)人員的技術(shù)水平。開(kāi)挖后應(yīng)采用斷面儀或激光投影儀直接測(cè)定開(kāi)挖斷面尺寸，并繪制斷面圖。隧道的開(kāi)挖輪廓應(yīng)按設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范要求預(yù)留變形量，并根據(jù)監(jiān)控量測(cè)信息進(jìn)行調(diào)整。隧道斷面尺寸：開(kāi)挖斷面、初期支護(hù)斷面、二次襯砌斷面3鉆爆設(shè)計(jì)隧道掘進(jìn)施工前，應(yīng)進(jìn)行專門鉆爆設(shè)計(jì)，并進(jìn)行試爆，根據(jù)試爆結(jié)果合理調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)。說(shuō)明光面爆破工作是隧道施工的基礎(chǔ)性工作，施工、監(jiān)理單位要加強(qiáng)檢查，確保光爆質(zhì)量。周邊眼應(yīng)根據(jù)圍巖情況合理布置，保證開(kāi)挖斷面符合設(shè)計(jì)要求，硬巖開(kāi)眼位置在開(kāi)挖輪廓線上，軟巖可向內(nèi)偏5～10cm。鋪底和仰拱底面采用預(yù)留光爆層爆破，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖段的水溝應(yīng)與隧底光爆層同時(shí)爆破成形。4鉆爆作業(yè)機(jī)械設(shè)備選型配套（1）機(jī)械設(shè)備應(yīng)本著“性能先進(jìn)、配套合理、著重工效”的原則，按大斷面（長(zhǎng)）隧道機(jī)械化施工技術(shù)要求選型配套。一般要求一是開(kāi)挖能力大于施組要求能力；二是裝碴能力大于開(kāi)挖能力；三是運(yùn)輸能力大于裝碴能力；四是設(shè)備配置的富余系數(shù)不宜過(guò)大（一般>1.2）,以避免造成部分設(shè)備能力的浪費(fèi)。（2）一般隧道大斷面開(kāi)挖可采用多層鉆孔平臺(tái)配12～18臺(tái)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔。對(duì)于長(zhǎng)度大于5km或獨(dú)頭掘進(jìn)超過(guò)2km的長(zhǎng)大隧道應(yīng)優(yōu)先采用性能先進(jìn)的多臂液壓鉆孔臺(tái)車進(jìn)行施工。采用多層鉆孔臺(tái)架全斷面掘進(jìn)（3）出渣運(yùn)輸設(shè)備的選型配套應(yīng)保證機(jī)械設(shè)備充分發(fā)揮其功能，并應(yīng)使出渣能力、運(yùn)輸能力與開(kāi)挖能力相適應(yīng)，宜配備大功率、大容量、性能先進(jìn)的裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備，加快施工進(jìn)度。獨(dú)頭掘進(jìn)2km以內(nèi)的隧道一般采用無(wú)軌運(yùn)輸出渣；獨(dú)頭掘進(jìn)超過(guò)2km，應(yīng)根據(jù)通風(fēng)方案、輔助坑道來(lái)確定出渣方式。（4）掘進(jìn)150m以上，隧道施工必須實(shí)施管道通風(fēng)（5）裝藥：加強(qiáng)炮眼堵塞，提高爆破效果，周邊眼的堵塞長(zhǎng)度不宜小于400mm。宜配備專用炮泥機(jī)加工炮泥，提高炮孔堵塞質(zhì)量。鼓勵(lì)承包人采用水壓控制爆破法（ABM）等爆破效果較好的裝藥形式，減少炸藥消耗量。提醒裝藥與鉆孔作業(yè)不得在同一開(kāi)挖工作面進(jìn)行?！簟糸_(kāi)挖方法◆◆1全斷面開(kāi)挖法主要應(yīng)用于兩車道Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ級(jí)較好圍巖和三車道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖段的施工。說(shuō)明隧道采用全斷面開(kāi)挖，爆破用藥量大，應(yīng)控制一次起爆的炸藥量和循環(huán)進(jìn)尺，降低爆破震動(dòng)對(duì)圍巖的影響和確保開(kāi)挖工作面的穩(wěn)定。IV、V級(jí)圍巖在采取有效支護(hù)措施穩(wěn)定開(kāi)挖工作面后，也可采用全斷面發(fā)開(kāi)挖。2臺(tái)階法施工（1）臺(tái)階不宜多分層，上下臺(tái)階之間的距離盡可能滿足機(jī)具正常作業(yè)，并減少翻渣工作量；當(dāng)頂部圍巖破碎，需支護(hù)緊跟時(shí)，可適當(dāng)延長(zhǎng)臺(tái)階長(zhǎng)度。（2）施工亦應(yīng)先護(hù)后挖，宜采用超前錨桿或超前小鋼管輔助施工措施。開(kāi)挖應(yīng)盡量采用微震光面爆破技術(shù)。（3）初期支護(hù)應(yīng)緊跟開(kāi)挖面；上臺(tái)階施工時(shí)，鋼架底腳宜設(shè)鎖腳錨桿和縱向槽鋼托梁以利下臺(tái)階開(kāi)挖安全。下臺(tái)階在上臺(tái)階噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后開(kāi)挖。（4）隧道兩側(cè)的溝槽及鋪底部分應(yīng)和下臺(tái)階一次開(kāi)挖成型。（5）臺(tái)階分界線不得超過(guò)起拱線，上臺(tái)階長(zhǎng)度不得大于30m，下臺(tái)階馬口落底長(zhǎng)度不大于2榀鋼拱架的長(zhǎng)度，應(yīng)一次落底，并盡快封閉成環(huán)。說(shuō)明臺(tái)階開(kāi)挖臺(tái)階長(zhǎng)度要考慮初期支護(hù)閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖穩(wěn)定性愈差，閉合時(shí)間愈短。三臺(tái)階法施工，臺(tái)階步距、高度較合理3環(huán)形開(kāi)挖留核心土法先開(kāi)挖上部導(dǎo)坑成環(huán)形，并進(jìn)行初期支護(hù)，再分部開(kāi)挖剩余部分的施工方法。其施工步驟(1）環(huán)形開(kāi)挖留核心土法，將開(kāi)挖斷面分為上、中、下及底部四個(gè)部分逐級(jí)掘進(jìn)施工，核心土面積應(yīng)不小于整個(gè)斷面面積的50%。上部宜超前中部3～5m，中部超前下部3～5m，下部超前底部10m左右。(2）核心土與下臺(tái)階開(kāi)挖應(yīng)在上臺(tái)階支護(hù)完成后、噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后進(jìn)行。為防止上臺(tái)階初期支護(hù)下沉、變形，其底部宜加設(shè)槽鋼托梁，托梁與鋼架連為一體，鋼架底部應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置鎖腳錨桿，并與縱向槽鋼焊接，錨桿布設(shè)俯角宜為30°(3）每一臺(tái)階開(kāi)挖完成后，及時(shí)噴射4cm厚混凝土對(duì)圍巖進(jìn)行封閉，設(shè)立型鋼鋼架及鎖腳錨桿，分層復(fù)噴混凝土到設(shè)計(jì)厚度，必要時(shí)各臺(tái)階設(shè)臨時(shí)仰拱加強(qiáng)支護(hù)，完成一個(gè)開(kāi)挖循環(huán)。(4）對(duì)土質(zhì)的隧道應(yīng)以核心土為基礎(chǔ)設(shè)立3根臨時(shí)鋼架豎撐以支撐拱頂和拱腰，核心土應(yīng)根據(jù)圍巖量測(cè)結(jié)果適當(dāng)滯后開(kāi)挖。4中隔壁法（CD法）是將隧道分為左右兩部分進(jìn)行開(kāi)挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開(kāi)挖，施作初期支護(hù)和中隔墻臨時(shí)支護(hù)，再分臺(tái)階開(kāi)挖隧道另一側(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的初期支護(hù)的施工方法。其施工步驟：CD法，側(cè)壁按兩臺(tái)階的，適合于圍巖條件較好的（1）上部導(dǎo)坑的開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺控制為1榀鋼架間距（0.75～0.8m），下部導(dǎo)坑的開(kāi)挖進(jìn)尺可依據(jù)地質(zhì)情況適當(dāng)加大。（2）中隔壁法或交叉中隔壁法施工時(shí)，初期支護(hù)完成后方可進(jìn)行下一分部開(kāi)挖，地質(zhì)較差時(shí)，每個(gè)臺(tái)階底部均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)臨時(shí)鋼架或臨時(shí)仰拱；各部開(kāi)挖時(shí)，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順；應(yīng)在先開(kāi)挖側(cè)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行另一側(cè)開(kāi)挖；左右兩側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖工作面的縱向間距不宜小于15m；當(dāng)開(kāi)挖形成全斷面時(shí)，應(yīng)及時(shí)完成全斷面初期支護(hù)閉合。說(shuō)明：左右導(dǎo)坑施工工序銜接較清晰、步序合理，仰供施作及時(shí)左、右兩側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖工作面的縱向間距不符合要求（3）導(dǎo)坑開(kāi)挖孔徑及臺(tái)階高度可根據(jù)施工機(jī)具、人員等安排進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。應(yīng)配備適合導(dǎo)坑開(kāi)挖的小型機(jī)械設(shè)備，提高導(dǎo)坑開(kāi)挖效率。（4）中隔壁的拆除工藝是關(guān)鍵技術(shù)，中隔壁拆除時(shí)間的判定要以拱頂下沉和凈空收斂為依據(jù)，一般在拱頂下沉7天內(nèi)增量在2mm以下作為拆除中壁的基準(zhǔn)。同時(shí)，要求中隔壁的拆除應(yīng)滯后于仰拱，一次拆除長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)慎重確定，拆除后應(yīng)立即施作二次襯砌。5交叉中隔壁法（CRD法）1）CRD法是在軟弱圍巖大跨度隧道中，先分部開(kāi)挖隧道一側(cè)，施作中隔壁和橫隔板，再分部開(kāi)挖隧道另一側(cè)并完成橫隔板施工的施工方法。6雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是先開(kāi)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)，然后再根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小，對(duì)剩余部分采用二部或三部開(kāi)挖的方法。其施工步驟：說(shuō)明：雙側(cè)壁導(dǎo)坑關(guān)鍵在于各工序的施工質(zhì)量，特別是支撐鋼架的連接一定要緊密，要加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，確保安全。

（1）圍巖開(kāi)挖應(yīng)盡量采用挖掘機(jī)和人工配合無(wú)爆破施工，局部需爆破施工時(shí)，宜弱爆破施工，以盡量減少對(duì)地層的擾動(dòng)。（2）側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖后，應(yīng)及時(shí)施工初期支護(hù)并盡早形成封閉環(huán)；側(cè)壁導(dǎo)坑形狀應(yīng)近于橢圓形斷面，導(dǎo)坑跨度宜為整個(gè)隧道跨度的三分之一；左右導(dǎo)坑施工時(shí)，前后拉開(kāi)距離不宜小于15m；導(dǎo)坑與中間土體同時(shí)施工時(shí)，導(dǎo)坑應(yīng)超前30～50m。雙側(cè)壁法開(kāi)挖。但左、右導(dǎo)坑前后拉開(kāi)的間距不足，且導(dǎo)坑與中間土體拉開(kāi)的間距也不足連拱隧道（1）一般情況下，連拱隧道施工不宜左右兩洞齊頭并進(jìn)，同時(shí)開(kāi)挖、襯砌，宜先左(右)洞，后右(左)洞；再左(右)洞、繼而右(左)洞的逐步推進(jìn)，如此往復(fù)循環(huán)依次進(jìn)行；先行洞應(yīng)選擇在偏壓側(cè)及地質(zhì)較為軟弱的一側(cè)；先行洞開(kāi)挖超前另側(cè)主洞30～50m，先行洞二次襯砌斷面落后后行洞開(kāi)挖面，距離現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，一般不小于2倍洞徑。（2