45隧道三台阶七步开挖作业指导书讲解

隧道三台阶七步开挖法作业指导书1 适用范围本标段隧道软岩比例较大，地质情况复杂。

根据各隧道工程岩性和地质构造，围岩等级主要分布有Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级三个级别。

其中三台阶七步开挖法适用于Ⅴ级围岩，三台阶临时仰拱法适用于Ⅴ级、Ⅳ级围岩，三台阶法适用于Ⅳ级围岩，台阶法适用于Ⅲ级围岩。

三台阶七步开挖法工序简单，各工序衔接灵活。

施工空间大，主要采用机械开挖，人工辅助配合的施工方法，可大大提高开挖作业效率。

在开挖过程中，根据围岩量测数据，可及时、灵活地调整施工工序，从而能保证隧道开挖作业快速、稳定、高效地进行，将大大加快隧道的掘进进度。

三台阶七步开挖法施工，不存在拆除临时支护的工序，不产生围岩的二次扰动。

目前已在贵广客运专线上广泛采用台阶长度必须根据隧道断面跨度、围岩地质条件、初期支护形成闭合断面的时间要求、上部施工所需空间大小等因素来确定，如围岩较差，台阶长度可缩短，宜为3~5m 左右。

2 作业准备2.1 内业技术准备1、认真学习设计图纸，了解设计意图，深入工地做好施工调查、核对设计文件。

2、结合设计图纸和施工方案进行测量放线，确定洞门、明洞的平面位置、几何尺寸和地面高程等。

3、进行钻爆设计，内容包括炮眼的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方式和爆破顺序，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、主要经济技术指标及必要的说明。

4、制定施工安全保证措施，提出应急预案。

5、对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。

2.2 外业技术准备施工作业层中所设计的各种外部技术数据收集。

修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。

3 技术要求1、超前地质预报：采用地质超前预测预报系统对前方围岩进行超前探测，分析围岩的各种性能指标，以确定合理的施工方案。

2、施工测量放样：开挖前将控制开挖的中线、水平引至开挖部位掌子面，确定开挖轮廓。

根据钻爆设计布置好炮眼。

3、线平控制桩与现场放样桩点相对应。

铁路隧道施工为避免侵限，一般需将净空放大5cm，所以在绘制开挖草图时将开挖轮廓尺寸放大5cm（底部不再扩大）。

而且还要根据实际，结合规范要求，预留初期支护变形量10~15cm，即开挖轮廓线还要放大10~15cm。

4、开挖作业照明安装，钻眼机具到位，高压风、水管的连接。

5、做好洞内、外排水系统，保证排水畅通。

6、规划弃碴位置，布置出碴路线，出碴设备准备。

4工艺流程三台阶七步开挖法开挖施工工艺及质量控制流程见图4-1。

5 施工要求5.1 施工准备5.1.1配置钢架加工及试拼设备1)格栅及钢架加工所用的原材料必须满足设计及规范要求。

2)钢格栅、钢架应按分部开挖情况分段、分节制作加工，在加工场地按1∶1放样，型钢钢架宜采用冷弯成型，格栅钢架采用胎模焊接。

钢格栅、钢架不得在拱顶等剪应力较大或弯矩最大的地方分段、分节，钢架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。

3)首榀格栅、钢架加工完成后应放在平整的水泥地面上进行试拼，检查各部尺寸均符合设计要求时才可进行批量生产。

周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。

4)格栅、钢架应在开挖或喷混凝土后及时架设。

架设前应由测量人员将待架格栅或钢架的位置（里程、中线和水平）测放在岩面或喷射混凝土面上。

5)格栅及钢架在运输过程中应避免磕碰变形。

三台阶七步开挖法施工工艺流程图图4-1 三台阶七步开挖法施工工艺流程图5.1.2其他准备工作一、编制施工工艺设计、工序质量控制设计和作业指导书；二、确定却渣场的位置和范围；汽车运输道路的引入和其他运输设施的布置；三、施工用风、用水和用电设施布置。

（一）施工用风1、空压机功率要求隧道施工用风应采用固定或移动空压机供风，空压机最大功率应能满足同时工作的各种风动机具的最大用风量和足够风压的要求。

2、空压机位置要求固定式空压机站应设在洞口附近，并靠近变电站，当有多个洞口需集中供风时，可选在适中位置，但应靠近用风量较大的洞口。

空压机站应有具体的防水、降温和保温设施。

移动式空压机可根据工作面掘进距离布置在洞口或洞内，但需要做好防护措施。

3、工作风压隧道工作面风压不应小于0.5MPa ，高压风管的直径应根据最大送风量、风管长度、闸阀等条件计算确定。

4、风管的安装和使用( 1 ）高压风管及接头装置的材质必须符合相关标准规定；( 2 ）高压风管应敷设平顺，接头严密，不漏风；( 3 ）在洞外地段，当风管长度大于100m 以内和温度变化较大时宜安装伸缩器，靠近空压机150m 以内，风管的法兰盘接头宜用石棉衬垫；( 4 ）长度大于100om 时，应在高压风管最低处设置油水分离器，定时放出管中的积油和水；( 5 ）洞内高压风管应敷设在电缆电线相对的一侧，风管的前端至开挖面距离宜保持30~40m ，并用分风器（可自制）连接高压软风管；( 6 ）各种闸阀在安装前应拆开清洗，阀门应进行水压强度试验，合格后方可使用；( 7 ）高压风管在安装前应进行检查，当有裂纹、创伤、凹陷等现象不得使用，管内不得保留有残余物和其他脏物；( 8 ）高压风管使用应有专人负责检查、养护。

（二）施工用水1．隧道施工供水方案的选择及设备的配置水压0.03MPA(l）水源的水量应能满足工程和生活用水的需要。

有高山自然水源时，应蓄水利用。

水池高度应通过计算，并能满足洞内最大水压的要求；(2）水池的容量应计算并有一定的储备量，满足洞内外集中用水的需要；(3）采用机械抽水站供水时，应有备用的抽水机；(4）工程和生活用水使用前必须经过水质鉴定。

2．工作面水压隧道工作面的水压不应小于0.3MPa ，水管的直径应根据最大供水量、管路长度、弯头、闸阀等条件计算确定。

3．高压水管的安装和使用(1）管路应敷设平顺，接头严密，不漏水；(2）水池的总输出管路上必须安装总闸阀；主管路上每隔300 ~500m 应分装闸阀；(3）洞内水管前端至开挖面宜保持30m 距离，并用高压软管连接分水器。

洞内软管的长度，一般情况下不宜大于50m ;(4）洞内水管管路应敷设在电缆、电线相对的一侧，不得妨碍运输；当与水沟同侧时，不得影响排水；(5）钢管在安装前应进行检查，有裂纹、创伤、凹陷等现象时不得使用，管内不得保留有残余物和其他脏物；(6）管路使用中应有专人负责检查、养护。

冬期应注意管道保温。

（三）施工用电1．施工用电方案施工用电应进行施工用电量设计，并采用三级配电二级保护方式。

2．隧道供电电压应符合下列要求：(1）长大隧道施工，电源采用10kv 供电，经过变压后对用电设备供电；(2）低压供电采用380v/22Ov 三相五线系统；(3）照明电压，作业地段宜36v ，成洞和不作业地段可采用220v ;(4）低压线路末端的电压降不得大于10％。

3．变压器容量变压器容量应按电气设备用电总容量确定。

当单台电动设备容量超过变压器容量1/3 时，应适当考虑增加起动附加容量。

4．变压器位置洞外变电站宜设在靠近负荷集中地点和设在电源来线一侧，沿海地区工程，应考虑防雷击和防咫风措施。

变电站电源线当需跨越施工地区时，其最低点距人行道和运输线路的最小高度应满足：电压35kV 时7.0m , l0kV 时7.0m , 400V 时6.0m 。

5．洞内供电线路布置和安装(l）成洞地段固定的电线路，应用绝缘良好的塑料绝缘导线架设。

施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆。

竖井、斜井宜使用恺装电缆；(2）照明和动力电线路安装在同一侧时，必须分层架设。

电线悬挂高度应满足：400V 以下不小于2.5m , 1OkV不小于3.5sm ;(3）涌水隧道的电动排水设备，瓦斯隧道的通风设备以及斜井、竖井内的电气装置应采用双回路输电，并有可靠的切换装置和防爆措施；(4) 36V 低压变压器应设在安全、干燥处，机壳接地，输电线路长度不得大于100m ;(5）动力干线上的每一分支线，必须装设开关及保险装置，严禁在动力线路上加挂照明设施。

5.2 施工工艺5.2.1 主要施工方法三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶ⅠⅢ326-26-345ⅦⅥⅠ-超前支护；1-上部弧形导坑开挖；Ⅱ-上部初期支护；2、3-中部两侧开挖；Ⅲ、Ⅳ-中部两侧初期支护；4、5-下部两侧开挖；Ⅴ.Ⅵ-下部两侧初期支护；6-1、6-2、6-3-上、中、下部核心土开挖；7-仰拱开挖；Ⅶ-仰拱初期支护；Ⅷ-仰拱及填充混凝土；Ⅸ-拱墙二次衬砌16-1711ⅧⅨⅤⅡⅣ七个开挖面，各部位的开挖于支护沿隧道纵向错开，平行推进得施工方法。

在施工中应以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分步平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。

仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳固的支护体系。

上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

其施工方法见“隧道三台阶七步开挖法施工方法示意图”。

三台阶七步开挖法施工工艺见“ 三台阶七步开挖法施工工艺流程图”。

隧道三台阶七步开挖法施工方法示意图三台阶七步开挖法施工工艺流程图5.2.2 钻爆法开挖1、一般规定（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。

（2）钻爆设计的内容应包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，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。

（3）凿孔应根据工程规模、工期和施工质量要求选用凿岩设备，有条件时优先采用凿岩台车，以提高凿孔精度（包括炮眼的开孔位置、角度、深度）。

（4）掏槽炮眼可采用直眼掏槽或斜眼掏槽。

2、炮眼布置原则（1）周边眼根据围岩情况合理布置，保证开挖断面符合设计要求。

（2）辅助炮眼交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出的石块度适合装碴的需要。

（3）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10～20cm。

3、爆破参数选择（1）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，有关参数可参照下表选用。

光面爆破参数预裂爆破参数（2）隧道爆破应根据地质、水文条件选择适当的炸药品种和型号；宜采用导爆管毫秒雷管起爆，光面爆破宜选用低密度、低爆速、低猛度或高爆力的炸药。

常用炸药、雷管参见《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》。

（3）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。

一般情况下宜选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。