隧道开挖

隧道开挖技术标准

1 洞口开挖
1.1 隧道洞口边坡、仰坡的开挖范围及尺寸应符合设计要求，开挖前要进行放线，严禁随意开挖。
1.2 隧道洞口边坡、仰坡开挖及地表恢复应符合环境保护规定，采取有效的环境保护和水土保持措施。
1.3 边坡、仰坡开挖不得采用大爆破，开挖后应及时进行防护施工，山坡危石应清除干净，不留后患。天沟和吊沟等排水系统应及早施作，以免冲刷洞门，影响洞门施工。
1.4路基及仰坡应自上而下开挖，当地质条件良好时，宜一次将土石方工程做完；当地质条件不良时，应采取稳定边坡和仰坡的措施。
1.5 洞口段施工，应根据地质条件及保障施工安全等因素，选择开挖方法和支护方法，并符合下列规定：
（1）不良地质地段应在进洞前对地表、仰坡进行防护，并施作超前支护。
（ 2）洞口邻近建筑物时，应采取微震动控制爆破，并对建筑物下沉、倾斜、裂缝以及振动等情况作必要的监测，确保隧道施工和建筑物的安全；
（3）洞口段开挖应加强支护，开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑等，并尽早施作衬砌；
（4）加强对地表下沉、拱顶下沉的监控量测，适当增加量测频率。
2 明洞开挖
2.1 明洞地段的土石方开挖应符合下列要求：
（1）开挖方式以及边坡和仰坡的坡度应根据地形、地质条件、边仰坡稳定程度和采用的施工方法确定；
（2）石质地段开挖时，应防止爆破影响边坡和仰坡的稳定；
（3）松软地层开挖时，宜边支护边开挖；
（4）开挖的土石方应弃置在不影响边坡及其他建筑物稳定的地点；
（5）不宜在雨季施工，当必须在雨季施工时，应加强防护，随时监测、检查山坡稳定情况。
3 洞身开挖
3.1 隧道施工方法应根据地质、覆盖层厚度、结构断面及地面环境条件等，经过经济、技术比较后确定。
3.2隧道开挖应根据采用的施工方法、施工机械，选择开挖方式和步骤，确定和理循环进尺及施工速度，保持各工序相互协调，确保施工安全和工程质量满足施工进度要求。
3.3 隧道开挖断面应以衬砌设计轮廓线为基准，考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素作适当加大。
3.3.1其中线和高程必须符合设计要求，每一开挖循环必须检查一次，所用的仪器可以是激光断面仪、全站仪、经纬仪、水准仪等仪器。
3.3.2 隧道开挖预留变形量应根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等采用工程类比法确定。当无法类比时，可按表3－1采用。
表3－1预留变形量

围岩级别 单线隧道 双线隧道
Ⅱ － 1～3
Ⅲ 1～3 3～5
Ⅳ 3～5 5～7
Ⅴ 5～7 7～10
Ⅵ 7～10 特殊设计
注：1 深埋、软岩隧道取最大值，硬岩隧道取小值；
2有明显流变、原岩应力较大和膨胀性围岩应根据量测数据反馈分析确定。
3.3.3 隧道的允许施工误差宜为±5cm。
3.3.4测量贯通误差符合《新建铁路工程测量规范》（TB10101）的规定。
3.4施工期间应作好量测、地质核对和描述，并根据实际情况提出变更意见，修改开挖方法和参数。
3.5开挖作业必须保证安全。采用钻爆法开挖时宜减少对围岩的扰动，开挖面及未衬砌地段随时检查，险情应及时处理。开挖工作面与衬砌之间的距离应在确保施工安全并力求减少施工干扰的原则下合理选定。
3.6 开挖不得危及衬砌、初期支护及施工设备的安全。
3.7 当两相对开挖工作面接近贯通时，两端施工应加强联系，统一指挥。当两开挖工作面间的距离剩下10～15m时，应从一端开挖贯通。
3.8 洞内开挖土石方的弃置不应影响既有建筑物的安全，尽量减少对自然环境的影响。
3.9 隧道开挖后应及时进行初期支护。采用分部开挖时，应在初期支护喷射混凝土强度达到设计强度的70％及以上时，方可进行下一步开挖。
3.10 隧道不应有欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，方允许岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1 m2）侵入衬砌，整体式衬砌应小于10cm，其他衬砌不应大于5cm。拱脚和墙脚以上1m内严禁欠挖。
3.11 隧道开挖断面允许超挖值和检验方法应符合表3－2的规定。
表3－2 隧道开挖断面允许超挖值（cm）和检验方法

围岩级别
开挖部位 Ⅰ Ⅱ～Ⅳ Ⅴ、Ⅵ 检验数量 检验方法
拱部 平均线性超挖10 平均线性超挖15 平均线性超挖10 每一开挖循环检查一个断面 激光断面仪、全站仪测量周边轮廓线，绘断面图与设计断面图核对
最大超挖值20 最大超挖值25 最大超挖值15
边墙 平均10 平均10 平均10
3.12炮眼痕迹保存率（残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数100％，硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布。
3.13 开挖方法
隧道修建方法的选择应根据地质条件、隧道长度、断面大小、设备条件、结构类型、工期要求以及经济效益等综合确定。根据我们承建隧道的实际情况，采用钻爆法施工。
3.13.1采用钻爆法开挖时，应根据地质条件、断面大小等具体情况选择下列主要施工方法：
(1) 全断面开挖法；
（2）台阶法；
（3）分部开挖法（主要包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法）。
3.13.2全断面开挖法可适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩隧道施工，Ⅳ级围岩隧道在采用了有效的措施后，亦可采用台阶法施工。施工时应配备钻孔台车和台架及高效率装运机械设备。
3.13.3 台阶法可适用于Ⅲ～Ⅴ级围岩隧道施工，Ⅵ级围岩单线隧道，在采用了有效的措施后，亦可采用台阶法施工。台阶长度宜为隧道开挖宽度的1～2倍。
3.13.4 台阶法施工时应符合下列规定：
（1）当拱部围岩条件发生较大变化时，可适当延长或缩短台阶长度，确保开挖、支护质量及施工安全；
（2）上台阶的底部位置应根据地质情况确定，一般情况下，可在起拱线以下；
（3）上台阶使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆等措施，防止拱部下沉变形；
（4）二次衬砌施工宜采用全断面一次性衬砌或先墙后拱法。
3.13.5 环形开挖预留核心土法可适用于Ⅴ～Ⅵ级围岩的双线隧道，施工时应符合下列规定：
（1）环形开挖每循环开挖长度宜为0.5～1m；
（2）开挖后应及时施作喷锚支护、安装钢架支撑，每两榀钢架之间宜采用连接钢筋连接，并应加锁脚锚杆；
（3）核心土面积不应小于整个断面的50％；
（4）当围岩地质条件差，自稳时间较短时，开挖前应在拱部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护；
（5）二次衬砌应采用先墙后拱法施作。
3.13.6双侧壁导坑法可适用于Ⅳ～Ⅴ级围岩双线或多线隧道。采用先开挖隧道两侧导坑，并及时施作导坑四周初期支护及边墙衬砌，再根据地质条件、断面大小，对剩余部分断面进行一次或二次开挖。施工时应符合下列规定：
（1）侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑断面宜为整个断面的1/3;
(2)侧壁导坑领先长度应根据现场具体情况确定，一般情况下宜为30～50m；
（3）导坑开挖后应及时进行初期支护，并尽早封闭成环。
3.13.7 中洞法可适用于双连拱隧道，采用先施作中墙混凝土，后开挖两侧的施工方法。施工时应符合下列规定：
（1） 中洞开挖高度应大于中墙高度1m，开挖宽度应大于5m；
（2）中洞开挖长度可根据隧道长度、宽度以及地质情况综合考虑；短隧道可先贯通中洞，后开挖两侧；
（3）中洞开挖后，应及时施作初期支护，再分段灌注中墙混凝土，每一纵向段长度宜为4～6m；在中墙混凝土达到设计强调后方可拆模，并应及时进行临时支撑；
（4）施工中应注意力的转换，两侧应均衡开挖，并应设置临时横行支撑；
（5）中隔墙顶部应作好防排水工作。
3.13.8中隔墙法（CD）可适用于Ⅳ～Ⅴ级围岩的浅埋双线隧道。施工时应符合下列规定：
（1）中隔墙开挖时，应沿一侧自上而下分为二或三部进行，每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁，底部应设临时仰拱，中隔壁墙依次分步联结而成，之后再开挖中隔墙的另一侧，其分步次数及支护形式与先开挖的一侧相同；
（2）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中；
（3）各部的底部高程应与钢架接头处一致；
（4）每一步的开挖高度，宜为3.5m；
（5）后一侧开挖应全断面及时封闭；
（6）左右两侧纵向间距，应拉开一定的距离，一般情况下为30～50m；
（7）中隔壁应设置为弧形或圆弧形；
（8）中隔壁在灌注二次衬砌时，应逐段拆除。
3.13.9交叉中隔壁法（CRD）可适用于Ⅳ～Ⅵ级围岩浅埋的双线隧道或多线隧道。采用自上而下分二至三步开挖中隔墙的一侧。并及时支护，形成左右两侧开挖及支护相互交叉的情形。采用交叉中隔壁法施工，除应满足中隔壁法施工的要求外，尚应满足下列要求：
（1）设置临时仰拱，步步成环；
（2）自上而下，交叉进行；
（3）中隔壁及交叉临时支护，在灌注二次衬砌时，应逐段拆除。
4 隧道底开挖
4.1 隧底开挖底部高程应符合设计要求。隧底范围围岩石局部突出每平方米内不应大于0.1m2，侵入断面不大于5cm。每一开挖循环检查一次。
4.2 边墙基础及隧底地质情况应满足设计要求，基底内无积水浮渣。
4.3 当隧道底需要进行加固处理时，应符合设计要求。
4.4 水沟应与边墙基础同时开挖，且一次成型。边墙基础高程应符合设计要求，每一开挖循环用仪器检查一次。
4.5隧底轮廓符合设计要求，隧底允许最大平均超挖值为10cm，每一开挖循环用仪器检查一次。
5 钻爆开挖
5.1隧道开挖应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆炸材料等进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果调整爆破参数。
钻爆设计的内容应包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、数目、深度和角度，钻爆器材、装药量和装药结构，起爆方法和起爆顺序，钻眼机具和钻眼要求等。
钻爆设计图应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的说明。
5.2炮眼布置应符合下列规定：
（1）掏槽炮眼可采用直眼掏槽或斜眼掏槽；
（2）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；
（3）辅助炮眼交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出石块块度适合装碴的需要；
（4）周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼应加深10cm；
5.3岩石隧道的爆破作业，应采用光面爆破或预裂爆破，光面爆破和预裂爆破参数应通过试验确定，当无试验条件时，有关参数可参照表5－1和表5－2。
表5－1 光面爆破参数

岩石类别 周边眼间距E（cm） 周边眼抵抗线W（cm） 相对距离E/W 装药集中度q（kg/m）
级硬岩 55~70 60~80 0.7~1.0 0.30~0.35
硬岩 45~65 60~80 0.7~1.0 0.20~0.30
软质岩 35~50 45~60 0.5~0.8 0.07~0.12
表5－2 预裂爆破参数

岩石类别 周边眼间距E（cm） 至内排崩落眼间距（cm） 装药集中度q（kg/m）
级硬岩 40~50 40 0.30~0.40
硬岩 40~45 40 0.20~0.25
软质岩 35~40 35 0.07~0.12
5.4 隧道爆破应选用适当的炸药品种和型号，并应采用导爆管或电力起爆，不宜采用火花起爆。在漏水和涌水的工作面以及有杂散电流、感应电流、高压静电等危险因素不能彻底清除时，应采用导爆管起爆。光面爆破宜采用低密度、低爆速、低猛度或高爆力的炸药。
5.5常用的周边眼装药结构有小直径连续装药、间隔装药、导爆索装药和空气柱状装药，一般情况下宜采用小直径连续装药或间隔装药结构；当岩石很软时，可采用导爆索装药结构；当眼深不大于2m时，可采用空气柱状装药结构。
5.6钻爆作业必须按照钻爆设计进行钻眼、装药、接线和起爆。
5.7钻眼前应画出开挖断面中线、水平和断面轮廓，并根据钻爆设计图标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。钻眼作业应符合下列规定：
（1）炮眼的深度和角度应符合设计。掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼眼口排距、行距误差不大于10cm；周边眼眼口位置误差不得大于5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm。
（2）当开挖面凸凹较大时，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。
（3）钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。
（4）当采用凿岩台车开挖时，对钻眼的要求，可根据台车的构造性能结合实际情况另形规定。
（5）装药前应将炮眼内的泥浆、岩屑清除干净，所有装药炮眼应堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度不宜小于20cm。采用预裂爆破时，应从药包顶端堵塞，不得只堵塞炮眼，
5.8起爆宜采用非电毫秒雷管、导爆管和导爆索。当采用电力起爆时，除应符合现行国家标准《土方与爆破工程施工及验收规范》（GBJ201）有关规定外，应遵守下列规定：
（1）装药前电灯及电线应撤离工作面，到达安全距离。装药时可用探照灯或矿灯；
（2）起爆主导线应敷设在电线和管道的对侧，当设在同侧时与钢轨、管道、电线灯导电体的间距必须大于1.0m并应悬空架设；
（3）多工序掘进依次爆破时，对主导线的连接必须检查；确认起爆顺序正确后可起爆；
（4）所有爆破材料应能防水或采用放水措施，连接导线应采用塑料导线。敷设爆破网络时应避免接头侵在水中，并应加强接头的绝缘；
（5）起爆电源应使用直流电或低电压大电流起爆器，起爆器应保持干燥，并不得用湿手操作。
5.9爆破作业时，所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于200m，当采用全断面开挖时，应根据起爆方法与装药量计算确定。
5.10爆破后检查其效果，爆破效果应符合下列要求：
（1）超欠挖符合表3－2规定；
（2）开挖轮廓圆顺，开挖面平整；
（3）爆破进尺达到设计要求，爆出的石块块度满足装碴要求；
（4）炮眼痕迹保存率[（残留有痕迹的炮眼数）/（周边眼总数）×100％]，硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布；
（5）两次爆破的衔接台阶尺寸不大于15cm（大型钻孔台车开挖时另行规定）。
（6）当在浅埋、软岩、邻近建筑物等特殊情况地段爆破时，应采用仪器检测围岩爆破扰动范围和垂直振速，并采用措施控制爆破对围岩的扰动程度。
6 装碴运输
6.1隧道施工中的装碴运输根据隧道的断面大小、施工方法、机械设备及施工进度等要求综合研究、制定可行方案。
6.2装碴运输设备的选型配套应使装碴能力、运输能力与开挖能力相适应，并保证装运能力大于开挖能力。
6.3施工中宜建立工程运输调度，根据施工进度编制运输计划，统一指挥，提高运输效率。
6.4施工中宜采用仰拱先行的方法，改善洞内环境，提高运输效率。
6.5双线隧道，独头坑道掘进长度在3000m以下时可采用无轨运输。单线隧道，长度在1000m以下时，宜采用无轨运输；长度大于1500m时宜采用有轨运输。
6.6有轨运输时，洞内应根据需要设调车、编组、卸碴、进料、设备维修等线路。线路铺设标准应符合下列规定：
（1）钢轨类型：不宜小于38kg/m；
（2）道岔型号：应选择不小于6号的道岔，并安装转撤器；
（3）轨枕：间距不应大于0.7m；
（4）道床：厚度不应小于20cm；
（5）使用大型轨行式机械时，线路铺设标准应符合机械规格、性能的要求，并保证安全；
（6）有轨运输设单道时，每间隔300m应设一个回车道；
（7）采用轨行式或机械装碴时，应使轨道紧跟开挖面；调车设备应及时向前移动以缩短调车距离，加速调车。
6.7运输线路应设专人按标准要求进行维修和养护，使其经常处于良好状态，线路两侧的废碴和杂物应随时清除。
6.8机动车牵引的列车，在洞内施工地段、视线不良的曲线上，以及通过道岔和洞口平交道等处时，其运行速度不得大于10km/h，其他地段在采取有效的安全措施后，运输速度不应大于20km/h。
6.9有轨运输作业应符合下列规定：
（1）机动车牵引不得超载；
（2）车辆装载高度不得大于斗车顶面50cm，宽度不得大于车宽；
（3）列车连接良好，机车摘挂后调车、编组和停留时应备有刹车装置；
（4）车辆在同方向行驶时，两组列车的间距不得小于100m，人推斗车的不得小于20m；
（5）轨道旁临时堆放的材料，距钢轨外缘不得小于80cm，高度不得大于100cm；
（6）卸碴场线路应设安全线并设置1％～3％的上坡道，卸碴码头应搭设牢固，并设有挂钩、栏杆及车挡装置，注意防止溜车；
（7）车辆运行时，必须鸣笛和按喇叭，并注意了望，严禁非专职人员开车、调车和搭车，以及在运行中进行摘挂作业。
长隧道施工上下班的载人列车应制定保证安全的措施。
6.10应根据卸碴场地形条件、弃碴利用情况、车辆类型，妥善布置卸碴线和卸碴设备，提高卸碴速度。使用大斗车时，应有自动卸碴或机械卸碴设备。
6.11无轨运输作业应符合下列要求：
（1）运输道路应铺设路面，应与仰拱、底板混凝土结合施工，并做好排水及路面的维修工作；
（2）施工作业地段的行车速度不得大于15km/h，成洞地段不得大于25km/h；
（3）洞内应加强通风，洞内环境应符合劳动卫生标准。
6.12 单线隧道采用无轨运输时，应在每隔150～300m处设一会车道。
6.13 单线隧道采用无轨运输时，宜采用轮式正铲侧卸装载机等小型装碴设备。当隧道开挖长度大于500m时、采用立爪轨行式装岩机时，在距开挖工作面70～80m范围内应铺设轨道，轨枕可采用120型槽钢代替，并应与钢轨焊接成整体。
6.14隧道采用无轨运输时，严禁汽油车进洞，内燃机械宜采用尾气净化装置并加强通风。

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