小湾隧道洞身开挖首件工程施工总结

小湾隧道左线ZK58+734～ZK58+765段为S-Va级衬砌类型，开挖时采用环形开挖预留核心土法施工。隧道的洞身开挖属于隐蔽工程，由于影响洞身开挖施工质量的因素很多，对其施工过程每一环节都必须要严格按施工规范实施，本段作为我标段整个隧道工程洞身开挖的首件工程,更对以后的洞身开挖施工起着样板引路的作用,因此对各种影响因素都必须有详细的考虑，施工前周密计划、合理安排,施工过程中严加控制,施工后及时总结，最终达到首件工程资料真实完整、工程实体美、工程成品优良。

一、工程概况

小湾隧道左线ZK193＋230～ZK193＋271段为Ⅴ级围岩，水文地质情况为：可塑状含碎石粉质粘土及薄～中厚层状强中风化泥质粉砂岩，岩体节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂状松散结构。

二、施工时间

2013 年8月27日开工，2013年10月10日完工。

三、劳力与机械配备

人员：项目部设专职技术员两名，施工队有现场队长及技术员各一名。施工分为三班组，昼夜作业，每班组：凿岩工10 名，爆破工3 名，装载机司机1名，挖掘机司机1 名，汽车司机2名，安全员1名，还配有三个综合班组，电工1名，空压机司机1 名，抽水泵站司机1名，普工2 名。

设备：挖掘机1 台、装载机1 台、空压机4 台、自卸汽车2 台、多功能台架2 台。

四、施工准备

1 .收集完整的施工资料

在正式施工前具备了下列工程资料：

1) 构筑物场地工程地质和水位地质资料；

2) 隧道工程施工图及图纸会审纪要；

3) 构筑场地和邻近区域的地下管线（管道、电缆）资料；

4) 主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；

5) 隧道洞身开挖的施工组织设计；

6) 隧道洞身开挖的开工报告。

2.编制了施工计划

1) 制定了施工作业计划和劳动力组织计划；

2) 制定了机械设备、工具、材料供应计划；

3.现场施工准备

1) 修筑便道，根据施工现场的实际情况进行施工便道的选址及施工；

2) 截水沟砌筑，根据设计给出的位置及现场实际情况进行修筑；

3) 洞口开挖，根据设计图纸所给定的桩号里程开挖出大致的洞口轮廓线和隧道洞口边坡；

4) 边仰坡防护，施工时，对锚杆的根数、长度以及喷射混凝土的厚度严格控制；

5) 洞口超前支护，小湾隧道左线洞口超前支护为长管棚（40米），在长管棚施工完毕后，方可进行隧道的洞身开挖。

五、施工概述

1.工艺流程

放样——炮孔布置——钻炮孔——装药——爆破

2.施工步骤

开挖导坑上半断面

1) 放样，用全站仪放出洞口开挖轮廓线，并依照开挖轮廓线布置出炮孔的位置；

2) 炮孔布置，用红漆画出周边眼、辅助眼以及掏心眼的位置。

3) 钻炮孔，为了控制超欠挖现象，爆破工要严格控制钻孔的深度以及钻杆的角度；

4) 装药，严格控制每个炮孔的装药量；

开挖导坑其他半断面（与上相同）

六、主要施工工艺

1、钻爆设计总体说明

开挖掘进采用光面爆破，减少超挖，避免欠挖和减弱对围岩扰动，提高开挖质量，确保施工安全。

工程地质状况对光面爆破的效果影响极大，在施工过程中，认真研究工程地质情况，合理确定出爆破参数，并根据实际情况，不断合理优化。光爆药卷有水地段采用φ20 光爆专用药卷。掏槽布置采用钻孔台车，以直眼掏槽为主。单位炸药消耗量的确定以满足较高的炮眼利用率和降低大块率，便于机械装碴为原则。非瓦斯地段起爆采用非电导爆管起爆，起爆的时差间隔50～75ms，瓦斯地层地段根据煤炭工业部制定的有关规定细则执行。

2、光面爆破参数设计

光面爆破不偶合系数：

式中：D——不偶合系数；

dk——炮眼直径 cm；

di——炸药直径 cm；

α——爆生气体分子余容系数；

ρ0——爆生气体的初始压力，Pa；

[σc]——岩石的三轴抗压强度，Pa；

r——绝热指数；= / = (1− (ρ [σ ]1/ r ) +α

光面爆破周边眼间距：

式中：Kp——岩石抗破坏屈服系数；

di——炸药直径，cm；

最小抵抗线:光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取0.8 左右，即

E/W=0.8。

W=1.25E

表   岩石抗破坏屈服系数 Kp

W——最小抵抗线，cm。

光面爆破炮眼装填系数：

式中：β——光面爆破炮眼装填系数；

[τ]——岩石抗剪强度，Pa；

[σe]——岩石抗拉强度，Pa；

L——炮眼深度，cm。

其它代号同前。

3、光面爆破参数选择

为控制超欠挖，降低洞壁粗糙率，减少隧道通风阻力，对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩采用光面控制爆破技术。

决定光面爆破效果的主要因素是周边眼的光爆参数，上场后试验确定的光面爆破参数，现拟定光面爆破参数见下表。

表 光面爆破参数表

表 爆破器材选择表

周边眼采用φ20 小直径药卷间隔装药，采用导爆索装药结构，用竹片和导爆索连接，在炮孔底装半卷或1 卷φ32 药卷做加强药包。其它炮孔均采用φ32 药卷，连续装药。

装药后用黄泥对炮孔进行堵塞，炮眼堵塞长度不少于 30cm，炮泥采用炮泥机生产。

6、起爆方法

起爆采用非电毫秒雷管起爆，周边眼采用导爆索装药结构时，采用导爆索起爆。

7、起爆顺序

掏槽眼→辅助眼→侧壁周边眼→拱部周边眼→底板眼。

8、装药量计算

装药量：光面爆破周边眼装药量严格控制，以求达到光爆效果。

单孔光面爆破经验装药量计算公式：

式中：g——单孔装药量；

E——孔距；

W——抵抗线；

Rb——岩石抗压强度Mpa。

装药集中度：

计算后与“隧道施工规范”中光爆装药集中度（q）参考值进行对比。

9、钻孔设备选择

上下台阶采用简易台架风钻孔。

10、炮眼布置原则

掏槽眼：隧道爆破采用中空直眼掏槽形式，为保证掏槽钻眼精度，掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。

周边眼：根据光面爆破选定的周边眼间距，严格控制外插角以减少超挖。

内圈眼：内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘，内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线（w）。

扩大眼：掘进炮眼，其炮孔间距，视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定，一般取0.65～1.2m，岩石坚硬取小值，反之取大值。

底板眼：底板眼沿开挖轮廓线布置，并适当增加药量起翻碴作用，使爆落的岩碴翻松，便于装载设备装碴。

11、Ⅴ级围岩炮眼布置图

图 Ⅴ级围岩环形开挖预留核心土法施工炮眼布置

12、Ⅴ级围岩炮眼布置参数表

Ⅴ级围岩开挖爆破参数表

(四)施工工艺流程

1、钻爆作业施工工艺框图(见图)

周边轮廓基本符合设计要求，岩石壁面平整。

爆破后岩面保留有半眼孔痕，坚硬整体性好的岩石半眼率大于80%，中等强度岩石大于60%。

爆破后，在保留的半壁面上无粉碎和明显新生裂隙，对围岩破坏轻微。危石、浮石较少

2、爆破试验

对于不同的围岩地段，在开始施工前，根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验，通过试验，一方面检验爆破设计是否合理，检验爆破振动对已支护段是否危害，二是对爆破效果进行检验，对达不到爆破效果的，对爆破参数进行优化，并将试验形成报告，送监理工程师核批，作为正式钻爆的开挖依据，同时检验机号配备、劳力、组织循环作业安排是否合理，对施组进行优化。

3、施工工艺要点

(1)钻孔作业

定位：采用多功能台架钻孔，划定每台风作业区域，规定作业时间，规定周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角，钻孔时严格按规定作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。

钻孔标准：达到准、平、直、齐。

准：钻孔按设计布眼钻孔，当受节理、裂隙影响时稍稍移动孔位，但顶眼只能左右移动，帮眼只能上下移动，周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm，眼口开眼误差：Ⅴ级围岩深眼可从轮廓线偏内5cm，周边眼外插角的角度以0.03 的斜度外插，方向与轮廓线法线方向一致。

直：边墙直线段炮眼先钻上方标准孔，插上炮杆，使边墙孔在同一条垂线上。

平：周边炮眼要相互平行。

齐：各炮眼底落在垂直隧道轴线的同一平面上，掏槽眼加深10～20cm，钻孔深度根据掌子面的起伏“凸”加，“凹”减。

(2)装药作业

清孔：装药前用高压风清孔，吹干净孔内积水及碴粒。

装药：装药前核对雷管段数，使之与设计相符，同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。装药时，药装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入，防止拉雷管或破损导爆管。

装药检查：装药时，由检查人员对雷管段数进行复核，确保准确无误，同时核对药卷规格及装药长度，使每孔装药符合设计要求，检查后做好记录。

堵塞：所有炮眼装药后，用炮泥进行堵塞，其长度为 30cm。炮泥用机械加工，用炮棍顶进，堵塞做到封孔严密。

(3)爆破作业

连结网络：在所有非必须的机具、设备撤离爆破面之后，开始连结网路。连结时尽可能靠近眼孔，孔路尽量短，使连结整齐，便于直观检查网路。连结系统尽量短，但不拉细、打结，避免导爆管、连结块受损坏等。

网路连结好后，认真检查连结是否正确，保证每个眼孔的起爆药卷都包括进去，每个簇联或连结块内都有引爆雷管。

爆破及瞎炮处理：网络连结检查合格后，撤离受爆破影响范围内所有设备和非爆破作业人员，设好防护哨、发出起爆信号后即点燃导火索，爆破人员快速撤离进行爆破。

爆破完成后检查人员带防毒器材进入检查。发现瞎炮时，先查明原因，因孔外导爆管损坏引起的瞎炮，切去损坏部分，重新连接导爆管，再行起爆。此时，接头尽量靠近孔眼位置。因孔内导爆管损坏或是导爆管本身问题引起的瞎炮处理办法按照国家标准《爆破安全规定》中有关规定进行。

 (4)钻爆效果检验

每次掘进爆破通风排烟后，值班技术和质检员即进入对钻爆效果进行检查记录。检查记录光爆效果，炮孔利用率，平均掘进长度，碴体的破碎程度，抛掷距离，围岩的损坏程度等，作为不断优化钻爆设计的依据。

(5)控制超欠挖措施

根据不同地段情况，选择合理的钻爆参数：采用一炮一分析制度，每次钻爆循环后，根据爆破震动速度，炮痕保存率、装药量、残眼深度及数量、抛碴距离、堆碴高度、岩碴块度等多方面的测量和数据对比分析，选择合理的钻爆参数，不断优化钻爆设计。

控制打眼精度：在台车就位前用全站仪在隧道底测出与隧道中线平行的台车轴线位置，将台车按测设位置准确定位，开孔位置不能超过±2cm，炮眼轴线以激光指向导向，钻周边眼时插上炮杆,使侧墙孔在一条垂线上。施工时使用合格的司钻人员来领钻，禁止司钻用目测量。钻孔时，专人校核，测量工程师跟踪服务。

降低爆破对围岩的震动影响：上半断面一次爆破使用1～15 段毫秒雷管作为掏槽眼与扩槽眼的起爆雷管，其它炮眼配装秒差为50ms 的3～10 段等差雷管，可获得较理想的效果，由于毫秒雷管1 段、3 段…间，延期秒差小于50ms，所以除掏槽眼外一般跳段使用。

提高装药质量和炮眼口堵塞质量：在装药前，事先用竹片，导爆管和雷管按设计装药量和间隔距离绑扎成药串，各段钻孔装药量严格控制，不能超装，雷管不能混装和错装。炮眼装药后，认真堵塞炮泥，边堵边用炮棍捣实。

加强地质预报工作：配备一名有专业特长的地质工程师进行掌子面地质描述，对岩性、地层结构、裂隙节理发育情况及水文地质情况作出描述，并配合有关设备或仪器作出开挖前方的地质预报，协助爆破人员进行修正和改善装药参数，达到提高爆破效果，控制超欠挖的目的。

坚持断面检测及信息反馈：开挖放炮后，及时了解断面超欠挖情况、爆破效果等，以便制定下一个循环的改进措施。用激光断面仪检测爆破断面的误差程度，将其测得的断面与设计开挖断面进行比较，得到这个循环的最大超挖、最大欠挖、平均线性超挖等数据，并准确标出超欠挖部位的位置，提醒司钻人员纠正偏差，根据信息反馈及时调整钻爆参数，优化钻爆设计。

七、主要问题处理及施工方法改进

1．光面爆破效果不够理想

在施工时，由于对岩层结构不够了解，在前几个循环的掘进中虽然超前挖已基本控制住，但光面爆破效果不够理想。

2．施工方法改进

在洞身开挖施工中，光面爆破的效果主要由周边眼的间距、钻孔时的角度、装药量以及进尺的深度决定。

因此，在以后的施工中，要注意以下几点。

1) 周边眼间距不能大于50cm；

2) 严格控制钻孔的角度；

3) 严格控制装药量；

4) Ⅴ级围岩每次进尺不能大于0.6m。

八、施工中安全保证措施、质量保证措施、环保措施及文明施工

1. 洞身开挖应采取下列安全措施：

1) 洞内施工人员必须佩戴安全帽。

2) 每日开工前隧道内的有毒有害气体。当进尺深度超过80m 时，配有专门的送风设备进行通风除尘。

3) 爆破期间安全员必须在场。

4) 爆破前后要吹哨，且哨音要有区别。

5) 施工现场的采用了一机一闸，一切电源、电路的安装和拆除由持证电工操作；电器严格接地、接零和使用漏电保护器、照明应采用了防爆灯泡。

2.洞身开挖的质量控制措施:

1) 施工前，由技术人员将有关施工工艺和技术要求向工班进行技术交底。

2) 准确放样后按要求用红漆画出炮眼的位置。

3) 施工中，每工班要对炮眼的布置、钻眼时钻杆的角度、装药量进行检查控制并对照钻爆效果进行对比记录，若钻爆效果不理想要及时对以上数据进行调整。

3. 环境保护

(1).生态环境保护目标

保护林木，不发生乱砍乱伐事件；注意防火，保证不发生林区火灾事故；保护野生动物，不发生偷猎野生动物事件；严格取弃土，不发生乱挖乱弃甚至侵占河道弃土事件，保证工程完成后恢复地形地貌，还田于民。

(2).水环境保护目标

保证施工废水和生活污水及有害物质集中处理，不发生污染工区水环境事件，保持水环境清洁。

(3).大气环境保护目标

采取洒水等措施降尘，选用清洁能源，保证不造成对大气环境的污染。

(4).声环境保护目标

选用底减震效果好，低噪声的设备，特殊机械设消音装置，尽可能减少噪声对周围居民的干扰。

(5).水土保持目标

不发生随意砍伐树木和破坏植被事件，不发生严重水土流失事件。

5. 文明施工

(1).严格按经批准的施工组织设计进行施工现场布设，做到布置合理，道路畅通，排水良好，场地平整洁净。

(2).执行现场管理责任制，竖标牌公布，欢迎各界公开监督和指导，做到现场材料堆放整齐，并将各类材料标识清楚。机械设备停放有序，场内清洁干净，实施现场标准化管理。

(3).加强文明施工教育，使参与施工的职工遵纪守法，上岗作业，着装整齐，佩带标志，防护到位，下班休班遵守村规民约。

(4).加强机械、车辆和司机人员的管理，做到遵章行车，不带病开车。