铁路隧道洞身开挖施工技术详解

铁路隧道洞身开挖施工技术详解

洞身Ⅳ级围岩采用台阶法施工，Ⅴ级围岩短台阶法或四步CD法施工。

1台阶法

详见图10.4.2.1-1及图10.4.2.1-2。

施工工序：

第一步：（1）弱爆破分部开挖①部，同时，每循环进尺一次，（2）分部施作①部台阶周边的初期支护，喷混凝土至设计厚度。

第二步：（1）在滞后于①部一段距离后，弱爆破开挖②部。（2）周边喷混凝土至设计厚度。

第三步：开挖③部。

第四步：灌筑Ⅰ部仰拱、墙底及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作）。

第五步：根据监控量测结果分析，待初期支护变形收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅱ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

2三台阶法

三台阶法开挖采用人工配合小型挖掘机施工，楔形掏槽，部分地段采用控制爆破。

开挖施工工艺流程见图10.4.2.2-1，开挖施工步骤见图10.4.2.2-2。

施工工序：

第一步：（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。（2）弱爆破分部开挖①部，同时每循环进尺一次，（3）分部施作①部导坑周边的初期支护，即初喷100px厚混凝土，架立钢架，施作锁脚锚管。

部分初

喷100px厚混凝土，施作钢架，并设锁脚锚管。

第三步：（1）在滞后于②部一段距离后，弱爆破开挖③部。（2）周边部分初喷100px厚混凝土，施作钢架，喷混凝土至设计厚度。

第四步：（1）开挖④部。（2）隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。

第五步：灌筑Ⅰ部仰拱、墙底及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作）。

第六步：根据监控量测结果分析，待初期支护变形收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅱ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

3三台阶七步法

深埋Ⅴ级采用三台阶七步法施工，施工必须坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则，开挖方式采用弱爆破或人工开挖。

开挖施工步骤见图10.4.2.3-1。

施工工序：

第一步：（1）利用上一循环架立的钢架施作超前支护。（2）弱爆破分部开挖①部，同时，每循环进尺一次。（3）分部施作①部导坑周边的初期支护，即初喷100px厚混凝土，架立钢架。（4）施作锁脚锚管。（5）钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（2）台阶周边部分初喷100px厚混凝土，施作钢架，并设锁脚锚管。（3）钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

第三步：（1）在滞后于③部一段距离后，弱爆破左右交错开挖④、⑤部。（2）周边部分初喷100px厚混凝土，施作钢架。（3）钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

第四步：分台阶开挖⑥部。

第五步：（1）开挖⑦部。（2）隧底周边部分喷100px厚混凝土，施作钢架。（3）复喷混凝土至设计厚度。

第六步：灌筑Ⅰ部仰拱、墙底及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作）。

第七步：根据监控量测结果分析，待初期支护变形收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅱ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

4四步CD法

开挖施工步骤见图10.4.2.4-1。

此工法着重按以下要求施工：

①隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则。

②开挖方式均采用弱爆破或人工开挖。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。

③主体结构初期支护钢架应根据工法的设置情况对其分布进行适当调整。

④工序变化处之钢架(或临时钢架）应设锁脚钢管，且必须对锁脚钢管进行注浆，注浆须填充饱满，以确保钢架基础稳定。

⑤钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固。

⑥右部导洞开挖，应滞后于左部导洞，距离为15m左右。

⑦临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕稳定后，方可进行。

⑧施工中，应按有关规范及标准图的要求，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、灌注二次衬砌提供依据。

施工步骤：

第一步：（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护。（2）分台阶开挖①、②部。同时，逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护，即初喷混凝土，架立隧道钢架和接长临时钢架，钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。同时，①部掌子面及时喷射200px混凝土封闭台阶底部及时喷射250px混凝土封闭，并设锁脚钢管。

第二步：分台阶开挖③、④部。除中隔壁部分临时钢架已经施工完毕，其余步骤均参见第1步工序。

第三步：拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱6~8m范围内临时中隔壁钢架，灌筑该段内Ⅴ部仰拱。

第四步：灌筑该段内Ⅵ部隧底填充。接长中隔壁临时钢架，使得钢架底支撑于仰拱填充面。

第五步：上述步骤逐步循环。并根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，逐段拆除临时钢架，利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅶ部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

情况地段：在Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋土质地层地段时，①与②、③与④部台阶之间设置横向临时钢支撑。

5爆破设计

（1）设计原则

采用光面爆破，根据地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件编制爆破设计。根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深500px。

严格控制周边眼装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。根据岩石特性选择炸药，本工程采用乳化炸药。塑料导爆管非电毫秒雷管起爆。采用毫秒

（3）掏槽方式

台车开挖采用中空直眼掏槽，手风钻开挖采用斜眼掏槽。

（4）装药结构及堵塞方式

周边眼用小直径药卷间隔装药，辅助眼和掏槽眼均采用连续装药结构。所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于1250px。

（5）爆破效果监测及爆破设计优化

爆破效果检查内容包括：a.超欠挖检查；b.开挖轮廓是否圆顺，开挖面是否平整检查；c.爆破进尺是否达到爆破设计要求；d.爆出石渣块是否适合装渣要求。

e.炮眼痕迹保存率，硬岩≥80％，中硬岩≥60％,并在开挖轮廓面上均匀分布；

f.两次爆破衔接台阶不大于375px。

每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。爆破设计优化内容：a.根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、用药量，特别是周边眼；b.根据爆破后石渣的块度修正参数；c.根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数；d.根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一断面上。

（6）检验标准

超欠挖：爆破后的围岩面应圆顺平整无欠挖，超挖量应控制在规范允许以内；

炮眼残留率：硬岩达到80%以上，中硬岩达到60%以上；

对围岩的破坏程度：爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石，炮眼利用率大于90%。

6开挖质量检验标准

超欠挖：爆破后的围岩面应圆顺平整无欠挖，超挖量应控制在规范允许以内；炮眼残留率：硬岩达到80%以上，中硬岩达到60%以上；

对围岩的破坏程度：爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石，炮眼利用率大于90%。