隧道工程开挖作业指导书

隧道工程开挖作业指导书 1目的

明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道开挖施工，尽可能地减少超挖，保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量。

2 编制依据

⑴《客运专线铁路隧道工程施工指南》铁建设TZ214-2005; ⑵《客运专线铁路隧道工程施工质量验收标准》铁建设[2005]160号;

⑶新建铁路XXX高速铁路XXX段《隧道工程设计施工图》; ⑷《XXX高速铁路隧道施工实施细则》 3 适用范围

适用于XXX高速铁路土建工程X标段隧道正洞及其辅助坑道的开挖施工。

4 隧道开挖施工 4.1 方案设计

本线隧道按新奥法原理组织施工，并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。

石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的原则进行组织施工。

土质隧道施工应严格按照“严控水、强支护、短进尺、勤量测”的原则组织施工，并特别注意地表地表冲沟、陷穴对隧道的影响，加强调查和处理。

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，自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段防护一段。

洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做混凝土导向墙，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，接着进

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。

暗洞开挖根据围岩情况Ⅴ级地段采用双侧壁导坑法或三台阶七部开挖法施工，Ⅳ级采用三台阶临时仰拱法或台阶法施工，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用台阶法施工。

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自卸汽车无轨运输。

施工通风采用管道压入式通风。

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。

4.2 明洞开挖

明洞开挖时核对现场地质情况与设计是否相符，发现不符及时与设计单位及有关部门联系。

①施工测量

在开工之前做好施工测量工作，内容包括：导线、中线的复测、水准点的复测与增设，横断面的测量与绘制等。在结构物附近增设临时水准点，水准点间距不大于150m。测量精度符合规范的要求。

施工前，对施工图纸进行全面复核。依据测设线路中桩、设计图表、施工工艺和有关规定使用全站仪每20m一个断面放出明洞开挖开口线、边坡截水沟等的具体位置桩，标明桩号及开挖高度。

②开挖

明洞段施工应避开雨天。施工前应先施工好两侧刷坡线外5m的截水天沟,然后用挖掘机横向分层逐段开挖，边开挖边进行边坡防护。边坡每10m高设置一个2m宽平台。挖掘机从边坡开口线按照设计边坡坡比由上至下分层逐段进行开挖。开挖在接近设计标高时配以人工开挖清理。开挖至标高后在两侧边坡坡脚下修建两条临时排水沟，以排除积水。

4.3台阶法

适用于正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩地段及横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖施工，即先进行上半断面开挖，此时下半断面设为运输坡道，上半断面开挖一定距离后暂停施工，而后循环进行下半断面开挖施工。上台阶由人工配简易凿岩台架实施钻孔，下台阶采用凿岩台车钻孔，采用光面爆破，非电毫秒雷管起爆，分次爆破开挖成型。由于隧道断面的高度及宽度大。单循环出碴量多，掌子面由装载机装碴。自卸车运弃至洞外弃碴场。喷射混凝土用料由洞外搅拌站搅拌，混凝土运输车运送，喷射混凝土采用湿喷机施作。

台阶法施工作业程序详见下图。

台阶法施工工序说明：

第①部：开挖①部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷混凝土至设计厚度，形成较稳定的承载拱（即施行第②部）。

第③部：在滞后①部20米后，开挖第3部，并进行下导初期支护（即施行第④部）。

第⑤、⑥部：及时施作仰拱浇筑及仰拱回填浇筑 第⑦部：根据围岩测量结果，适时施作二次衬砌。 ⑴上台阶开挖

准备工作：测设中线，画出开挖轮廓，按设计标出炮眼位置。 钻孔：采用YT-28风钻钻眼，钻眼直径φ38mm。

装药：装药前将炮眼内泥浆、石粉吹干净，检查炮眼达到设计要求后装药，装药时严格按设计药量进行，装药后，所有炮眼均堵塞炮泥。

周边眼采用间隔装药，导爆管联接，掏槽眼采用集中装药，底部30%长度加强装药，其它眼采用集中装药。

起爆：爆破网络采用微差、非电毫秒雷管起爆，非电毫秒雷管插入药卷内，反向装入眼孔内，导爆管引线连接采用一把抓形式。

连接雷管采用低毫秒段，同组连接雷管采用同种毫秒段导爆管。 隧道正洞爆破设计图详见下图。

⑵下台阶开挖

人工装药，非电毫秒雷管微差控制爆破。

上台阶掘进20m后，进行下台阶的开挖爆破。采用凿岩台架钻孔，

4.4三台阶临时仰拱法施工

隧道Ⅳ级围岩地段采用三台阶临时仰拱法开挖,各部台阶由凿岩台架人工实施钻孔，光面爆破，非电毫秒雷管起爆，分次爆破开挖成型。隧道断面的高度及宽度大，单循环出碴量多，掌子面由装载机装碴，自卸车运弃至洞外弃碴场。喷射混凝土用料由洞外搅拌站提供，混凝土搅拌运输车运送混凝土，喷射混凝土采用湿喷机施作。

4.4.1施工工序

⑴.开挖上部台阶：施作上部台阶洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架。安设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部喷10cm混凝土封闭。

⑵.上台阶施工至适当距离后，开挖中部台阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护及封底，可参照工序⑴进行。

⑶.中台阶施工至适当距离后，开挖下部台阶，及时封闭初期支护。灌注该段内Ⅳ部仰拱，灌注该段内Ⅴ部隧底填充。

⑷.采用衬砌模板台车一次性灌注Ⅵ部二次衬砌。 详见下图“三台阶临时仰拱工法工序横断面示意”。

各工序的步距要求见下图。

4.4.2施工注意事项 的原则。

⑴.隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”⑵.先施工超前支护辅助措施,再施工循环架立的钢架施作，最后再施工开挖。

⑶开挖方式均采用弱爆破。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。 ⑷.设置锁脚小导管，以确保下台阶施工的安全。

⑸.各步台阶一次开挖长度宜在2～3m之间。第3部台阶开挖后仰拱紧跟。

⑹.施工中，及时进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌注二次衬砌的时机提供依据。

4.5三台阶七步开挖法

采用三台阶七步开挖法施工时在岩石特别破碎带使用风镐开挖，当不能使用风镐时使用小剂量炸药进行预裂爆破，人工进行清除。

三台阶七步开挖法施工作业程序见下图。

4.5.1施作①部

利用上一循环架立好的钢架施作隧道超前支护。

弱爆破分部开挖①部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷5cm厚混凝土封闭。

分部施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架。施作锁脚钢管,钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

4.5.2 施作②、③部

在滞后于①部一段距离后，弱爆破左右交错开挖②、③部；喷5cm厚混凝土封闭掌子面。

导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，施作钢架，并设锁脚钢管。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

4.5.3施作④、⑤部

在滞后于③部一段距离后，弱爆破左右交错开挖④、⑤部。 导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，施作钢架。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

4.5.4分台阶开挖⑥部。 4.5.5 施作（Ⅶ）部

开挖（Ⅶ）部。

隧底周边部分喷4cm混凝土，施作钢架。复喷混凝土至设计厚度。 4.5.6灌筑⑦部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作）。 4.5.7根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑（Ⅸ）部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

4.4 双侧壁导坑法

的方法。该方法主要应用于Ⅴ级围岩浅埋、偏压及洞口地段。

4.4.1 双侧壁导坑法施工工艺 施工工艺流程见下图。

先开挖隧道两侧的导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分

4.4.2 双侧壁导坑法施工工序施工工序见下图。

4.4.2.1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Ф22水平锚杆超前支护。机械开挖①部，人工配合整修。必要时喷5cm

厚混凝土封闭掌子面。施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷

图7 双侧壁导坑施工工艺流程图

4cm厚混凝土，架立型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18钢架横撑。安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

4.4.2.2在滞后于①部一段距离后，机械开挖②部，人工配合整修。必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。接长型钢钢架和I18临时钢架，安装锁脚锚杆，根据实际地质情况，必要时安设I18横撑。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

4.4.2.3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部。

4.4.2.4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部。

4.4.2.5利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф42小导管超前支护。机械开挖

⑤部，人工配合整修。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。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。

4.4.2.6在滞后于⑤部一段距离后，机械开挖⑥部，人工配合整修。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。

4.4.2.7在滞后于⑥部一段距离后，机械开挖⑦部，人工配合整修。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。

4.4.2.8在滞后于⑦部一段距离后，机械开挖⑧部，人工配合整修。隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。接长Ⅰ18临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。拆除下部横撑，安设型钢钢架仰拱单元，使之封闭成环。

4.4.2.9根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18临时钢架及上部临时横撑。利用仰拱栈桥灌筑Ⅸ部边墙基础与仰拱混凝土。

4.4.2.10灌筑仰拱填充Ⅹ部至设计高度。

4.4.2.11采用衬砌模板台车一次性灌注Ⅺ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）

5 综合超前地质预测预报

本线隧道地质情况复杂，需结合施工地质工作予以查明。为此，要求针对本线大断面隧道与辅助坑道设置的具体情况，开展综合超前地质预测预报，并将综合超前地质预测预报纳入施工工序。