铣挖法法开挖工艺

铣挖法法开挖工艺 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

铣挖法施工工艺细则

1.工程概况

工程概况

根据大连市动迁办、沈阳铁路局大连地区指挥部要求，为避免高压电力线拆迁，研究了金窑直通线局部改为隧道两个方案。

方案一，局部40m隧道方案

隧道起止里程为ZDK19+890至ZDK19+930，全长40m，全段暗挖施工。暗挖隧道洞口距离线塔基础的距离按隧道洞径倍考虑。

全段隧道拱部140度范围采用双层φ159大管棚+双层φ42超前小导管支护。大管棚环向布置每米3根，每循环长度为10m，搭接2米，管内用水泥砂浆填充，管棚之间打设φ42超前小导管，并注浆加固地层，浆液采用水泥水玻璃双浆液。

在ZDK19+895至ZDK19+925范围内，高压电塔与隧道边墙之间设置一排钻孔灌注隔离桩，桩径1m，桩间距1.5m，桩长20m，隔离桩深入隧道拱底2m。在该范围内隧道施工采用铣挖法施工，以避免扰动高压电塔塔基。

为解决路堑排水问题，在隧道洞外南侧设置与隧道平行的排水洞，隧道与排水洞净距10m。隧道进口外路堑两侧排水沟需将水汇集到南侧，与横向排水洞顺接，隧道出口处通过横向排水洞与路堑排水沟连接。排水洞净宽2.5m，净高2.5m，长60m。

方案二，长段落300m隧道方案

隧道起止里程为ZDK19+750至ZDK20+050，长300m，全段暗挖施工。

全段隧道拱部140度范围采用双层φ159大管棚+双层φ42超前小导管支护。大管棚环向布置每米3根，每循环长度为10m，搭接2米，管内用水泥砂浆填充，管棚之间打设φ42超前小导管，并注浆加固地层，浆液采用水泥水玻璃双浆液。

在ZDK19+895至ZDK19+925范围内，高压电塔与隧道边墙之间设置一排钻孔灌注隔离桩，桩径1m，桩间距1.5m，桩长20m，隔离桩深入隧道拱底2m。在该范围内隧道施工采用铣挖法施工，以避免扰动高压电塔塔基。

为解决路堑排水问题，在隧道洞外南侧设置与隧道平行的排水洞，隧道与排水洞净距10m。隧道进口外路堑两侧排水沟需将水汇集到南侧，与横向排水洞顺接，隧道出口处通过横向排水洞与路堑排水沟连接。排水洞净宽2.5m，净高2.5m，净高2.5m，长320m。

隧道结构设计有明挖拱型断面、暗挖拱型断面及U型明槽等几种形式。隧道主要穿越地层为泥岩，泥质砂岩及砂质泥岩，通过K2弱风化软岩岩体，岩体较完整，隧道围岩基本分级一般为Ⅳ级，隧道下穿高速公路段降低为V级。浏阳河隧道（北段）从DⅡK1562+870～DⅡK1565+755段，长2885m，在隧道穿越高速公路及城区建筑物密集地段采用铣挖法施工。

.铣挖法施工工艺简介

铣挖法在小松330液压挖掘机上，利用液压破碎锤或液压钳的液压回路进行安装一台ER1500铣挖机，利用铣挖机的铣挖头高速旋转切削岩石，人工配合修整开挖轮廓线达到设计要求，可以有效的减少开挖对围岩的扰动，控制超欠挖，提高开挖质量和安全度，降低作业人员的劳动强度。

上台阶首先采用铣挖机进行环形开挖，考虑到作业空间要求，开挖宽度～1.8m；施工拱部初期支护，然后以破碎锤清除核心土；中、下台阶采用铣挖机开中槽挖马口，再采用破碎锤清除核心土的方法施工。

根据工艺试验结果表明，铣挖法适用于岩石强度在10MPa以内的软岩掘进，对10～20MPa之间的岩石工作效率较低，可辅以弱爆破法进行开挖。

铣挖法施工详见图 1-1《三台阶临时仰拱法工序横断面示意图》、图 1-2《三台阶临时仰拱法工序纵断面示意图》。

1-1 三台阶临时仰拱法开挖施工步骤图

图1-2

三台阶临时仰拱法工序纵断面示意图

2.工艺流程及工艺要求

. 工艺流程

施工工艺流程：上台环形开挖→上台阶初支→核心土开挖（必要时上台阶施作临时仰拱）→中台阶左侧开挖（中台阶右侧开挖，左右侧错开不大于1.8m）→中台阶左侧初支（中台阶右侧初支）→开挖中台阶核心土→下台阶左侧开挖（下台阶右侧开挖，左右侧错开不大于1.8m）→下台阶左侧初支（下台阶右侧初支）→开挖下台阶核心土→开挖隧底→施作隧底持护→施作永久性仰拱及边墙基础施工→拆除临时仰拱→施作防水及二次衬砌。

.施工步骤

详见《1-1 三台阶临时仰拱法工序横断面示意图》、《1-2 三台阶临时仰拱法施工工序纵断面图》

.施工流程图

在使用铣挖机开挖后，挖掘机退出掌子面，停靠在隧道的侧壁，然后用反铲或装载机开始出碴，出碴结束后马上进行支护结构安装、喷砼工作，然后进行下一个循环，开挖循环见图2-1开挖流程图。

图2-1开挖流程图

.开挖施工原则

2.4.1.总体实施掘进、支护（超前支护、锚、网、喷）、衬砌（拌、运、灌、振捣）三条机械化作业线，把“超前地质预报”纳入工序管理，把“加强支护、量测监控、强化通风”作为施工管理重点。

2.4.2.软弱围岩和不良地质地段认真贯彻“先加固、后开挖、非爆破、强支护、快成环、严防水、勤量测”的施工方针。

2.4.

3.本着“方便施工，有利管理，满足使用，注意环境保护和水土保持”的原则，做好施工场地布置。

2.4.4.Ⅴ级围岩一般地段采用环形留核心土法施工。硬土及较破碎岩体采用挖掘机或人工手持风稿开挖。上台阶出碴利用挖掘机扒碴至中下断面，下台阶利用装载机装碴，自卸汽车运碴至指定的弃碴场地。喷砼采用湿喷机作业，风钻或台车钻锚杆孔，机械配合人工安装锚杆、拱架和钢筋网。为确保施工安全量测及时进行。

2.4.5.施工用电以接引地方电为主，自发电为辅。为保证施工正常，在每一施工洞口配备发电机作为备用电源。

2.4.6.施工中若遇地下水，应取样化验，了解是否有侵蚀性，以便决定是否变更水泥品种，调整水灰比或采取其它措施，以防侵蚀。

施工工序

2.5.1上中下三台阶铣挖

针对隧道围岩衬砌段所处的地质条件，IV级围岩地段开挖及初期支护施工可采用三台阶临时仰拱法。铣挖机开挖，自卸汽车出碴。初期支护紧跟掌子面，按“短进尺、快循环、勤支护”的原则组织施工，上台阶开挖高度4.1m，中台阶开挖高度4.1m，下台阶开挖高度为4.6m，每循环进尺1.6m。上、中台阶长控制在3～5m，施工顺序如下：

2.5.1.1开挖上台阶，上台阶高4.1m，按五寸台尺寸对上台阶进行开挖，开挖断面考虑设置临时仰拱，进尺控制在1.6m范围内。

2.5.1.2找顶后初喷3～4cm砼，安装格栅钢架或钢拱架，采取人工出碴，施作系统锚杆、贴钢筋网，然后再复喷砼至设计厚度。

2.5.1.3继续开挖上台阶，使之与中台阶距离一般不超过5m。

2.5.1.4开挖上台阶核心土，中台阶两侧边墙采取马口跳挖方法，对边墙部分格栅钢架及钢拱架进行接长，中台阶与下台阶距离控制在15～20m。

2.5.1.5开挖中台阶核心土，下台阶两侧边墙采取跳挖方法，对边墙部分格栅钢架及钢拱架进行接长至边墙脚。

2.5.1.6开挖下台阶核心土及隧底，施作格栅钢架或钢拱架进行封闭成环。

2.5.1.7施作永久性仰拱及边墙基础施工，并施作部分填充。

2.5.1.8拆除临时仰拱，最后施作防水及二次衬砌。

防尘

由于隧道内作业环境复杂，铣挖机的铣挖头在工作时可能产生大量的粉尘，施工时采用水幕降尘和个人防护相结合，工作面通风采取1台风量为2920m3/min、功率为2×110KW的对旋式低噪音轴流通风机压入式通风，确保工作面空气清新。.安全保证措施

2.7.1开挖人员到达工作地点时,应首先检查工作面是否处于安全状态,如支护、顶板及两帮是否牢固，如有松动的岩石应立即加以支护或清除。

2.7.2在隧道开挖过程中,设地质核查组和专职地质工程师,做好地质描述超前地质预报,提出对策和措施,确保各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。开挖过程中，配备有经验的地质工程师，及时发现地质变化，监控指导现场施工。

2.7.3隧道施工通过断层带实行正台阶短循环作业,采用小导管注浆作超前支护。

2.7.4对于软岩变形地段开挖后及时施作系统注浆锚杆及格栅钢架，网喷砼进行封闭支护，减弱其变形量。

2.7.5富水地段采用地质超前预报仪法和超前钻孔进行隧道向前方地质超前预报，超前发现前方不良地质位置，制定通过措施，防止涌水、突泥事故发生。

2.7.6建立安全保证体系，分级负责，加强施工作业现场控制。开展安全技术教育，确立职工“安全第一”的思想，开展定期安全教育活动，实现施工人员持证上岗。认真建立安全教育台帐，实行“一人一卡”，使安全教育不留死角。

2.7.7开展安全标准化工地活动，现场张贴安全生产标语和警示牌，建立安全管理台帐。同时，建立定期和不定期检查制度，发现不安全因素及时整改，消灭安全隐患。

2.7.8各分项工程开工前，做好安全技术交底，履行交底签字手续，使施工人员熟悉安全措施和增强自我保护意识。

2.7.9所有施工人员进入施工现场必须佩戴安全帽。

2.7.10施工用电，电工作业人员必须持证上岗，配电箱和开关箱必须防水设门配锁，并安装漏电保护器，通电前，要检查电线是否漏电和破损现象，一经发现及时处理和更换。所用电线不得与墙壁或钢架直接接触，应用木条或绝缘垫隔开。

2.7.11施工运输车辆必须严格遵守交通规则，文明行驶，不开英雄车。严禁酒后和疲劳驾驶。

.质量保证措施

2.8.1客运专线隧道开挖的一般规定

2.8.1.1 隧道洞身开挖方式和开挖方法应根据地质条件、覆盖层厚度、结构断面、隧道长度及工期要求等，经过经济、技术比较后确定。洞身开挖进度应与支护、衬砌等后续工序协调。

2.8.1.2 隧道开挖轮廓线应以衬砌设计轮廓线为基准，考虑围岩变形量、施工误差和测量贯通误差等因素适当加大。施工中应严格控制超挖。

2.8.1.3 洞身开挖轮廓线预留围岩变形量，应根据围岩级别、隧道宽度、隧道埋深、施工方法和支护情况采用工程类比法确定。

2.8.1.4 开挖前应按设计要求进行超前地质预报，爆破开挖后应及时进行水文地质和工程地质状况的观察、描述，判断围岩稳定性；应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息，做好施工方法的调整以指导施工。

2.8.1.5 隧道施工采用钻爆法开挖时，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破前应根据地质条件、断面尺寸、开挖方法、循环进尺、钻眼机具和爆炸材料等进行钻爆设计，施工中应根据爆破效果调整爆破参数。

2.8.1.6 在浅埋条件下有邻近建筑物、既有线隧道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振速，并采取措施控制爆破对围岩和临近建筑物的扰动程度。

2.8.1.7 边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须符合设计要求。软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。隧底开挖前应进行施工工艺设计。

2.8.1.8 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等级的70%及以上时进行下一部分的开挖。隧道通过膨胀性围岩时，支护应紧跟开挖，尽快对围岩施加约束。分部开挖施工过程中应加强对临时支护的保护。

2.8.1.9 洞内开挖土石方的弃置，应符合设计要求和环境保护、水土保持等有关规定，不得影响既有建筑物的安全，并应采取挡护措施防止弃碴流失对自然环境造成不良影响。所采取的挡护措施和坡面绿化措施等应报地方有关行政主管部门审批。

2.8.1.10 施工过程中应根据不同岩性和不同地下水环境单元取水化验，并将化验结果及时反馈给设计单位。

2.8.1.11 不良地质地段隧道开挖应根据实际情况采取短进尺、弱爆破、强支护、勤量测的施工方法。

2.8.2 客运专线隧道洞身开挖验收标准

2.8.2.1 隧道开挖断面的中线、高程必须符合设计要求。

2.8.2.2 隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。

2.8.2.3 洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对地质情况、判断围岩稳定性。

2.8.2.4 光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置。钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm。外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖断面轮廓线15cm。

2.8.2.5 光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

2.8.3 客运专线隧底开挖验收标准

2.8.

3.1 隧底开挖后底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

2.8.

3.2 隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时，应符合设计要求。

2.8.

3.3 水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙水沟应与边墙基础同时开挖，且一次成型。

2.8.4 浏阳河隧道(北段)开挖质量控制要点

2.8.4.1 中线与标高控制

浏阳河隧道为客运专线特长隧道，其施工测量精度要求非常高。我集团拟采用以下措施确保隧道中线及标高施工测量准确。

①测量采用“三级复核制”，即集团公司测量总队、子公司精测队、工区测量组三级复核。

②开工前对测量人员进行工程情况、技术要求、测量规范、测量操作规程、测量方案、测量基本知识、测量重要意义的培训。

③定期把测量仪器送到有检定资格的单位检校，确保测量结果的有效性。

④与其他标段进行中线和标高的联测，联测结果在测量误差允许范围内方可据此施工，如超出误差允许范围应查明原因，并经调整或改正后，方可据此施工。

⑤积极和监理方测量工程师联系、沟通、配合，满足测量监理工程师提出的测量技术要求及意见。重要部位的测量，请测量监理工程师旁站监理，并把测量结果和资料及时报监理公司，测量监理工程师经过内业资料复核和外业实测确定无误后，方可进行下步工序的施工。

⑥所有测量的内业资料计算，以及外业实测资料的整理和交底，都必须有计算人，复核人，确保资料的准确无误。现场施工测量要有检校条件，形成闭合或附合导线及水准路线形式。或者换人走不同的路线、不同的测量方法重复测量来达到检核目的。

⑦在拨角测量放线时，为防方位角达不到设计计算的精度，在放线过程中，直线段每隔100m左右与基本导线联测，用坐标成果表中标出的点坐标值进行校验，如有偏差，修正直线方位角。直线方位、线路长度、高程的测量精度控制，严格按工程测量规范进行。施工中各种建筑物放样时与测量控制单位密切配合，避免出现不必要的偏差。

⑧控制点宜选在稳定、通视良好、不受施工扰动的地方。导线点要有明显的十字标志，水准点表面为圆球状。测量标志旁有明显持久的标记或说明，并详细记录在草图上，避免外业观测中用错点。测量标志如有损坏，立即恢复。

⑨对地面导线点、地面高程点定期进行复测，保证在测量工作中，随时发现点位变化，随时进行测量改正，严格遵守各项测量工作制度和工作程序，确保测量结果万无一失。

2.8.4.2 开挖轮廓线的确定

首先根据地质条件、覆盖层厚度、结构断面、隧道长度及工期要求等，经过经济、技术比较后确定隧道洞身开挖方法，洞身开挖进度与支护、衬砌等后续工序协调。洞身开挖轮廓线预留围岩变形量，应根据围岩级别、隧道宽度、隧道埋深、施工方法和支护情况采用工程类比法确定。隧道开挖轮廓线以衬砌设计轮廓线为基准，考虑围岩变形量、施工误差等因素适当加大，如下表所示。

隧道开挖轮廓线比设计轮廓线扩大值

.保证工期的主要措施

2.9.1.严格按施工组织、工期要求组织施工，并在施工中不断优化施组，确保工程在可控状态下进行。

2.9.2.充分做好各项准备工作，加大储料力度，确保不因雨天缺料而影响工程进度。上足劳动力，确保工程不间断施工。

2.9.

3.加强技术交底工作，严肃施工纪律，严格执行施组和各项施工措施及进度计划。

2.9.4.配足各种性能良好的机械设备，保证机械的正常运转，重要的易损配件要有备用，提高机械的使用率。

2.9.5.根据施工计划，各种机械及时进场，满足生产需要。

2.9.6.加强与地方政府的联系，创造良好的施工外部环境，为顺利施工、确保工期创造有利条件。

.文明施工、环境保护措施

2. 10.1.文明施工措施

2. 10.1.1.按照文明工地建设的有关要求，建立良好的工作生活环境，树立铁路施工企业的良好形象。

2.10.1.2.临时设施因地制宜，布局合理，整齐有序，安全卫生，禁止随意搭设。

2. 10.1.

3.各项建筑材料及周转料分类别、分规格、分品种堆放，放置整齐，标识齐全。

2. 10.1.4.施工场地要清洁卫生，排水畅通。施工运输车辆要文明行驶，礼貌开车。

2.10.1.5.施工要有计划有步骤地进行，做到有序开展，工完料尽，及时恢复平整场地。

2.10.1.6.设置必须的安全警示牌。

2.10.1.7.尊重当地人民的风俗习惯，遵守当地政府的有关规定，加强对职工的管理教育，与当地政府携手共建文明工地。

2.10.2.环境保护措施

2.10.2.1.凡对环境有污染的废物，如生产垃圾、废弃材料等，必须征得建设单位和当地环保部门的同意后，在指定的地点排放、堆放、掩埋或销毁，不得污染当地水源和环境。

2.10.2.2.注意夜间施工噪音对居民的影响，必须在夜间从事有噪音污染的施

工，应先发安民告示，取得当地居民的同意后，方可进行施工。

2.10.2.

3.工程完工后，认真组织清理施工现场，拆除临时建筑，临时租用的土地立即归还复耕，做到完工时料尽场清。

2.10.2.4.施工时，若遇到地下管线及文物时，应及时与当地有关部门联系，采取一定措施后方可进行施工。

.职业健康安全保障措施

2.11.1组织管理措施

项目队成立职业健康安全保障领导小组，各项目分队设立工地医务所，配备必需的现场检测、检验、治疗设备及药品。主治医生承担临床病人的诊治，卫生防疫专业人员负责工地日常卫生防疫工作，做好工地食堂、饮食、饮水卫生管理、传染病防治及工地劳动卫生监督检测，组织人员定期进行健康体检，协助处理公共卫生突发事件，对发生的传染病及时报告。

2.11.2保障措施

2.11.2.1劳动保护是为了保障劳动者在劳动过程中的安全和健康而采取的各种保护措施，在施工中，加强行政管理，搞好劳动保护工作;利用工地板报、宣传栏、班前点名等形式加强劳动卫生防护知识教育，提高个人防护意识。施工管理者加强监督，有毒有害作业人员坚持佩带个人劳动防护用品上岗作业，并建立奖惩制度;建立工作时间的限制和休息时间，规定休假制度，从时间角度保护劳动者的安全和健康;采取各项劳动安全与卫生措施，从作业场所、环境条件保护劳动者的安全和健康;施工前与施工技术人员密切联系，使施工组织措施符合劳动卫生保障要求。合理组织劳动力，严格按照劳动定额组织施工。在实际施工中，由劳动卫生保障中心负责劳动卫生保障工作的监督与落实，必须强化管理，保证施工人员的身体健康，保障施工顺利完成。

2.11.2.2视施工需要、施工场所中危害因素和劳动安全与卫生要求，合理配备足够、齐全的劳保防护用品;选择齐全防护用品，如安全帽、安全带、雨衣、雨靴、手套、防护口罩、面罩等，既要使用方便，又要对危害和危险具有较好的防护效果;选购防护用品符合国家标准，并且保证质量，选购时应审核其产品的生产许可证，产品合格证，安全鉴定证。在使用前用简易方法进行质量检察，发现不合格，及时更换;劳保用品必须提前采购，配置充足，统一发放。

.应急救援措施

隧道重大危险源为坍塌、高处坠落、突泥突水、物体打击、触电、机械伤害等。

当隧道发生突发伤亡事故时，采用如下应急预案：

2.12.1.当班负责人应及时将隧道内的作业人员有序地撤离到洞外或洞内的安全地带，确保人员生命安全。

2.12.2.安检员应及时到达现场，尽快探明事故原因、性质、范围，遇险人数和事故位置，同时向救援领导小组汇报灾情，以便救援小组人员采取措施进行抢险，尽力减少人员及财产损失。

2.12.

3.隧道内加装应急照明灯，以备洞内电力线路发生故障时提供照明之用。加强隧道内的通风，为救援领导小组组织抢险人员实施抢救方案创造条件。

2.12.4.当洞内人员无法及时撤出，救援领导小组应及时组织抢险人员全力救援，调动所有能调动的物资机械和人员进行抢险。由综合办公室及时通知救护车（联系电话：120、04）、生产经理通知小车携带急救药品在洞口待命，若有人员受伤时，随车医生立即用急救药品全力抢救。当医疗条件无法满足更进一步的处理时，应保证及时将伤员运送到医疗条件较好的医院救治，确保伤员的生命安全。

2.12.5.当灾害得到有效控制时，在保证员工生命安全的前提下，经救援领导小组研究决定，并得到上级领导同意，重新组织施工生产。

3.机械配备

4.人员配备

表4-1 人员配备表

5.验收标准

洞身开挖