南山隧道及连接道（茶园路）一期工程隧道标（K0+405-K3+440）工程项目BT融资建设
南山隧道工程
洞身开挖及初期支护施工方案
编 制： 复 核： 审 批:
中铁十五局集团有限公司 南山隧道一期工程项目经理部
2011年08月20日
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目 录
一、编制依据················································································································ 1 二、南山隧道工程概括································································································ 1 三、隧道总体施工方案································································································ 1 四、隧道洞身开挖施工方案························································································ 2
1、普通段洞身开挖······························································································· 2 2、人行、车行横洞、人行、车行横洞主洞加强段、紧急停车带施工··········· 3 五、初期支护施工方案································································································ 4
1、超前小导管预注浆支护··················································································· 5 2、湿喷砼施工······································································································· 6 3、锚杆支护施工··································································································· 7 4、钢筋网施工······································································································· 8 5、钢架施工··········································································································· 8 六、隧道施工测量及监控量测···················································································· 9
1、施工测量··········································································································· 9 2、监控量测··········································································································· 9 七、超前地质预报······································································································ 11
1、地质预报内容································································································· 11 2、地质预报方法································································································· 12 3、信息收集与整理····························································································· 13 八、洞身开挖爆破设计······························································································ 13
1、开挖方法及循环进尺····················································································· 13 2、钻眼、爆破方式与材料选择········································································· 13 3、爆破参数确定································································································· 13 4、钻爆设计········································································································· 13 5、 爆破效果监测······························································································· 17 6、爆破安全距离选择························································································· 17 7、装药、填塞和起爆网路设计········································································· 17 8、爆破施工········································································································· 17 9、爆破设计参数································································································· 19 10、爆破效果监测及爆破设计优化··································································· 21 九、安全质量保证措施······························································································ 21
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南山隧道洞身开挖及初期支护施工方案
一、编制依据
1、“南山隧道及连接道（茶园路）一期工程隧道标段（K0+405-K3+440）工程项目BT融资建设”招标文件及施工图设计文件。
2、工地现场的实际情况和我单位的履约能力。
3、现行的公路工程施工规范、质量评定标准及相关工程施工的技术资料。 4、工程所涉及的国家和重庆市地方有关政策和法规，特别是安全质量、职业健康、环境保护、水土保持方面的政策和法规。 二、南山隧道工程概括
隧道位于主线里程桩号K0+405～K3+238M处，分为左右两线，各长2833M（双向四车道），隧道出口道路约200米（双向四车道），为城市公路长隧道。南山隧道西洞口位于南岸区上新街，东洞口位于瓦房子社。
南山隧道净空标准按两车道布置，采用曲墙三心圆断面形式，隧道净宽10.8m，净高6.8m，隧道内轮廓线净空面积分别为72.19m2（带仰拱）及60.47m2（不带仰拱）。
南山隧道穿越南温泉背斜，无活动性断层，区域地质整体稳定性较好，围岩以灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩、白云岩、砂岩为主，少量软质泥岩、炭质页岩、泥岩，岩体较完整，围岩稳定性较好，但局部岩溶发育、煤层段岩体完整性较差。围岩为Ⅴ～Ⅲ级，且以Ⅲ级为主，Ⅳ、Ⅴ级较少。南山隧道围岩分级见下表；
表1 南山隧道围岩分级表(按衬砌类型统计)
围岩级别 项目 环框段 长度（m） 比例(%) 1.27 1.26 长度（m） 211 211 Ⅴ 比例(%) 7.47 7.43 长度（m） Ⅳ 比例(%) Ⅲ 长度（m） 比例(%) 左洞（2824.86m） 35.9 右洞（2838.8m） 35.9 334.78 11.85 2243.18 79.41 357.08 12.58 2234.82 78.73 三、隧道总体施工方案
调配专业作业队进行南山隧道的施工，配备多功能作业台架、挖掘机、装载机、衬砌模板台车、大型自卸汽车为主的大型无轨运输机械设备，配套组成钻爆、
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装运、喷锚支护、衬砌等机械化施工作业线，实现隧道快速作业。
隧道在穿越破碎带、岩溶富水段、煤层瓦斯段带等不良地层时，施工中把超前地质预报纳入施工工序，建立以地质工作内容为先导、以监控量测为依据的信息化施工管理体系，根据预报结果采取相应的施工方案和技术措施，确保施工安全和质量。
隧道开挖方法采用新奥法，开挖爆破采用光面爆破。Ⅴ、ⅣA级围岩采用台阶法开挖，开挖循环进尺1m，上、下台阶步距大于20m；Ⅲ、ⅣB级围岩采用全断面开挖，开挖循环进尺3m。开挖过程中坚持“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则，并及时进行监控量测，根据地质情况的变化调整施工方法步骤，确保施工安全。 四、隧道洞身开挖施工方案
隧道开挖前根据设计文件要求完成超前支护措施，本隧道洞身段超前支护主要为Φ42超前注浆小导管，主要适用于Ⅴ、ⅣA级围岩和Ⅲ、Ⅳ级洞身围岩中的局部破碎带（Ⅴ级支护）。
1、普通段洞身开挖
Ⅴ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，钻爆法光面爆破，上半部采用简易工作台架、YT28风钻钻孔；下半部各断面均采用多功能台架配合风钻钻孔。上、下台阶步距大于20m，台阶法开挖部序见图1。
图1 台阶法开挖施工部序图
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Ⅲ级围岩采用全断面开挖。 施工方法及技术要求：
(1)采用光面爆破，周边眼间距应在50~70cm，最小抵抗线应为60~85cm。周边眼采用间隔装药，装药集中度应在0.2~0.35Kg/m。
(2)开挖轮廓见附图所示，开挖钻眼深度应控制在3m~3.5m。施工中根据炮眼利用率，选用合适的掏槽形式。
(3)爆破后及时检查光面爆破效果及超欠挖情况，必须严格控制欠挖。拱、墙脚以上内断面内严禁欠挖。
(4)严格控制超欠挖，钻眼前画出开挖轮廓线，标出炮眼位置，保证测量精度，严格控制周边眼外插角和装药量。
(5)做好爆破设计，根据围岩变化及时调整钻爆参数，实现光面爆破的最佳效果。
(6)台阶法施工需立钢拱架时，下台阶左右错开开挖，防止上台阶拱架拱脚同时悬空。
(7)以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为进洞施工和软弱破碎围岩的施工原则。
2、人行、车行横洞、人行、车行横洞主洞加强段、紧急停车带施工 (1)横洞施工 ①横洞施工总体安排
人行和车行横洞开挖对主洞的受力有一定的影响。为了保证工程质量和施工安全，开挖到横洞与主洞交接断面时，暂不开挖横洞，而继续主洞的开挖。在横洞与主洞交接断面上加强监控量测，待围岩变形基本稳定，混凝土强度基本形成后，再对横洞进行开挖。开挖后及时进行监控量测，必要时调整支护参数。
②横洞开挖
人行横洞、车行横洞开挖尺寸较小，采用全断面法光面爆破一次成型。在与主洞交接处开挖前详细观察地质情况，必要时采用超前支护，分步开挖法施工。人行横洞采用人工出碴，车行横洞采用ZLC50C装载机出碴。
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(2)紧急停车带施工
开挖至紧急停车带时，施工断面高、跨度大，为保证施工安全，按V级围岩施工工艺采用台阶法施工，首先在5米内由标准断面过渡至扩大断面，然后按大断面完成应急停车带开挖和初期支护，最后再回头反向扩挖5米过渡段。应急停车带两堵头墙处采用径向爆破切割，保证接头墙处轮廓平整、线性顺畅美观。 五、初期支护施工方案
隧道采用复合式衬砌。初期支护以锚杆、钢筋网、湿喷砼、工字钢拱架等为主要手段，并采用超前小导管注浆预支护措施。南山隧道支护设计表见表2。
表2 南山隧道支护设计表
支护 类型 初期支护 应用范围 湿喷砼 锚杆 钢架 辅助措施 间距 拱墙、仰拱为110cm厚的C30共设三环0.6m 防水钢筋砼，加帷幕注浆 入水泥用量5%的砼防腐气密剂 超前小导拱墙、仰拱为管，L=4.5m，0.6m 50cm厚的C25防@500mm并注水钢筋砼 浆 40m长管棚并注浆，拱墙、仰拱为@40cm；4.5m0.8m 45cm厚的C25防长超前小导水钢筋砼 管注浆，@50cm 拱墙、仰拱为40cm厚的C25防水砼 二次衬砌 Ⅴ Ⅴ级围岩穿越煤线地带 C30砼20cm厚，加入水泥用量CD25中空锚杆的8%的硅微L=4m，@80*80cm分；Φ6.5钢筋梅花型布置 网@25*25cm CD25中空锚杆C25砼20cm厚；L=3.5m，Φ6.5钢筋网@80*80cm梅花型@25*25cm 布置 Ⅴ Ⅴ级围岩段及破碎带 ⅣA Ⅳ级围岩段洞口加强段 CD25中空锚杆C25砼20cm厚；L=3.5m，Φ6.5钢筋网@80*80cm梅花型@25*25cm 布置 CD25中空锚杆C25砼15cm厚；L=3.0m，Φ6.5钢筋网@100*100cm梅花@25*25cm 型布置 Φ22全粘结药卷C25砼12cm厚；锚杆L=2.5m，Φ6.5钢筋网@120*120cm梅花@25*25cm 型布置 ⅣB Ⅳ级围岩段洞身一般段 1.0m 无 ⅢA Ⅲ级围岩段洞身一般段 无 无 拱墙为35cm厚的C25防水砼 4
ⅢB Ⅲ级围岩段紧急停车带 Φ22全粘结药卷C25砼15cm厚；锚杆L=3.0m，Φ6.5钢筋网@100*100cm梅花@25*25cm 型布置 1.5m 无 拱墙为50cm厚的C25防水砼(侧墙与车型横洞轴线交点两侧沿隧道纵向10m内拱墙采用钢筋砼) 车行横洞 C25砼8cm厚；车行横洞 Φ6.5钢筋网@25*25cm Φ22全粘结药卷锚杆L=2.5m，@100*100cm梅花型布置 无 无 拱墙为30cm厚C25防水砼 人行横洞 人行横洞 C25砼5cm厚 Φ22全粘结药卷锚杆L=2.0m，@120*120cm梅花型布置 无 无 普通段拱墙为25cm厚C25防水砼，加强段拱墙为30cmC25防水砼 1、超前小导管预注浆支护 (1)小导管的制作
小导管采用外径Φ42mm，壁厚4mm的无缝钢管。长4.5m，环向间距40cm。先将导管一端做成尖形，尖端长度为5cm，保证顺利进入钻孔中，钢管另一端焊上Φ6加劲箍，在距小导管端头50cm开始按设计钻进浆孔。进浆孔直径为6mm，间距15cm，采用梅花形布置。超前小导管施工工艺流程见图2。
施 工 准 备 钻 孔 安设小导管 封闭工作面 检查维修机具 制作小导管
否 连接管路及孔口密封 调节水压达到设计要求 注 浆 否 压力、流量达设计要求 结 束 拌 浆 否
浆液配合比设计 图2 超前小导管施工工艺流程图
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(2)钻孔、安装小导管
导管钻孔前，要进行孔位测量放样，孔位测量做到位置准确，钻孔要按放样进行，并设方向架控制钻孔方位，使孔位外插角度符合设计要求，防止孔位不对，造成串孔，影响注浆效果。钻孔完成后，要用高压风、水清洗。所有钻孔完成后均须进行检验。
(3)注浆
隧道设计采用注水泥-水玻璃双液浆进行围岩加固，注浆压力0.5～1.0Mpa。当每孔注浆终压达到1.0MPa时可结束注浆。
注浆管的止浆和固定：在注浆管预定的位置，用沾有胶泥的麻丝缠绕成不小于钻孔直径的纺锤形柱塞，把管子插入孔内，再用锤击把管顶入孔底。使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧，然后在麻丝与孔口空余部分填充胶泥。
注浆前，要认真做好机具设备的检修工作，并用清水进行试运转，发现问题及时排除和修复，使其处于良好工作状态。对注浆管路系统，包括接头、阀门等，都要认真检查，如有破损，应予以更换，不好用的接头、阀门，不得使用，以免注浆时在较高压力下发生脱扣的危险事故。
在注浆时，为防止管路堵塞，结束注浆后，应尽快卸开孔口接头，开清水泵冲洗管路，以免造成管路中的剩余浆液凝结、堵塞管路。
在注浆过程中，所有拆卸下来的接头、阀门，都必须有专业人员清洗干净，以备轮换使用。在注浆过程中，随时注意检测所注浆液的凝胶时间，是否与要求相一致。否则，要及时检查，找出原因，予以排除，以符合要求。注浆作业前后配合，统一指挥，保证注浆计划的实现。施工时配备专业电工，防止电路、电器设备发生问题，中途停电，造成意外事故。
注浆作业完毕后，所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等，都要认真清洗干净，收好后撤出洞外，并定期进行检查、保养，保证其处于良好状态，以备下段注浆使用。
2、湿喷砼施工
喷射混凝土采用湿喷工艺，人工作业，混凝土由洞外拌和站集中拌料，混凝
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土运输车运到工作面。喷射前先处理危石，检查开挖断面净空尺寸，将岩面粉尘和杂物清理干净。采用C25混凝土，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上、分段、分片、分层喷射至设计厚度。
技术措施：
(1)喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，喷射线路采用“S”形或螺旋形，每段长度不超过6米。
(2)一次喷射厚度为5～10cm，最终喷到设计厚度。后一层喷射应在前一层砼终凝后进行，若终凝后间隔1小时以上再喷射时，受喷面应用风、水清洗。
(3)喷射中严格控制回弹量，喷头要垂直岩面，距离岩面0.6～1.0m左右，拱部不得超过15%，边墙不得超过10%。
(4)喷射时要保证喷头处的风压，且喷头应不停地缓慢地作横向、环向移动，保证喷层厚度均匀密实。
(5)若遇到断料时，喷头应迅速移离受喷面，严禁用高压风冲击尚没终凝的砼。
(6)喷射砼终凝2h后，喷水养护，养护时间不少于7d。 爆破距喷射混凝土完成时间的间隔不得小于4h。
(7)遇有渗水点，先用混凝土封闭渗水点周围，然后集中封堵。若水较大，安设排水管引水。
3、锚杆支护施工
初期支护系统锚杆类型为CD25中空锚杆和Φ22全粘接药卷锚杆。 系统锚杆在初喷砼后及时施作。施作时先按设计间距要求在初喷面上准确画出锚杆孔位，按孔位钻孔，锚杆规格符合设计要求，杆体除锈除油。锚杆布置形式及误差符合设计和规范要求，锚杆与岩面垂直或与组合状岩层节理面垂直，锚杆注浆饱满，满足设计及规范要求。
中空锚杆施工工艺流程为：钻孔→清孔→插入杆体→安装托盘、螺母→注浆；药包锚杆施工工艺流程为：钻孔→清孔→插入药包→插入杆体→安装托盘、螺母。
技术措施：
隧道开挖下次
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(1)锚杆孔位与孔深与设计及规范要求相符(孔位允许偏差为±150mm，钻孔深度不应小于锚杆杆体有效长度，但深度超长值不应大于100mm)；
(2)杆体在使用前必须除去油污和铁锈，以保证锚杆施工质量；
(3)中空注浆锚杆应保证中空通畅，注浆作业严格按照注浆要求进行操作，确保注浆效果达到设计要求效果。
(4)药卷插入的药包应充足，保证整个杆体全长粘接。 (5)锚杆托盘必须紧贴岩面。 4、钢筋网施工
钢筋网设计为φ6.5钢筋编制安装，网格间距25×25cm。 钢筋网在洞外加工成片，生锈的钢筋按要求进行除锈。
在初喷2cm混凝土、系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网根据岩面的实际起伏状况紧贴岩面穿梭铺设，纵向预留下循环搭接长度≮50cm，钢筋网采用绑扎连接，搭接长度≮25cm，钢筋网过锚杆处将钢筋设于锚杆托盘与岩面之间，旋紧锚杆螺栓将钢筋网压紧，钢筋网与锚杆交汇点用细铁丝绑扎或点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。
技术措施：
(1)钢筋网使用前应除锈。
(2)钢筋网应随受喷面的起伏铺设，钢筋网的喷砼保护层厚度不得小于2cm。 (3)钢筋网应于锚杆或连接筋连接牢固，喷射时不得晃动。 (4)钢筋网片搭接长度不小于25cm。 5、钢架施工
本隧道工字钢架支护均采用I16工字钢，工字钢架在洞外按设计半径增大5cm，用型钢弯曲机弯制，焊接接头板、垫板加工成单元后，运到使用地点在洞内初喷混凝土之后组拼，按设计位置架设，经测量检查其位置无误后，用Φ22纵向连接筋按1m环向间距在背部焊接作好榀间连接后，再将系统锚杆尾部连接筋焊接，钢架间用喷混凝土填平。钢架拱脚必须放置在牢固的基础上，与隧道方向、纵坡垂直架立，钢架与围岩之间空隙先用C20混凝土预制垫块楔紧调整好相
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对位置后，再用喷混凝土喷填密实，严防钢架和喷砼侵入二次模筑混凝土范围。
主洞架设钢架时，注意预留出横通道交叉口和各预留洞位置，交叉口横通道两侧各紧靠架立两榀完整支架，并架好横通道支架或根据横通道初期支护设计高度在横通道两侧设主洞钢架腿上焊横梁，以横梁或横通道支架作主洞钢架过交叉口的支点，确保交叉口结构稳定。
技术措施：
(1)支撑接头由螺栓连接牢靠。
(2)为保证钢拱架置于稳固的地基上，施工中在钢拱架基脚部位预留15～20cm原地基；架立钢拱架时再用风镐挖槽就位，架好后与定位、锁脚锚杆焊接牢固。
(3)钢拱架与隧道中线、纵坡垂直，倾斜度不大于2°，偏离设计位置不大于5cm。
(4)钢拱架与初喷层之间的间隙用预制的混凝土骑马垫块契紧，钢拱架与围岩（或垫块）接触间距不应大于50mm，超过部分在安装钢拱架前用喷砼充填。
(5)为增强初期支护的整体稳定性，钢拱架背按环向间距1.0m焊接φ22纵向连接钢筋，钢拱架侧、径向连接钢筋下面与径向锚杆交汇点焊接牢固。
(6)钢拱架架立调校就位后立即喷混凝土并将钢拱架全部覆盖，使钢拱架与喷射混凝土共同受力，喷射混凝土分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚或墙脚处向上喷射，防止上部喷射料回弹虚掩拱脚（墙脚）致拱脚（墙脚）失稳。 六、隧道施工测量及监控量测
1、施工测量
控制测量采用高等级测量控制网，洞内采用高精度全站仪双导线进洞，每季度进行一次高精度复核测量。，坚持“测量双检”、“换手测量”、“三级复核制” 等行之有效的测量制度，确保隧道净空尺寸，控制超欠挖。
2、监控量测 (1)监控量测的目的
“监控量测”是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一。为了掌握围
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岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，严格按设计要求进行地表下沉、拱顶下沉和周边收敛位移的量测，通过监控量测的信息反馈及时处理，及时调整支护参数，保证衬砌结构的安全，达到节约投资的目的。
(2)监控量测项目
施工主要监测项目见表3。
表3 隧道现场监控量测项目级量测方法
量测间隔时间 项目名称 方法及工具 布置 1～15天 16天～1月 1～3个月 >3个月 岩性，结构面产状地质及支护状态观察 及支护裂缝观察或描述，地质罗盘及规尺等 Ⅴ级围岩每15～20m1个断周边位移 各种类型收敛计 面，Ⅳ级围岩每20～40m1个断面，每断面2～3对测点 高精度全站仪、水拱顶下沉 平仪、水准尺、钢尺或测杆等 锚杆轴力 锚杆测力计 Ⅴ级围岩每15～20m1个断面，Ⅳ级围岩每20～40m1个断面 每级围岩段1组，每组3～5根锚杆 浅埋、洞口段每10～20m一个断面，每断面宽度3B范围内至少3个测点 每段钢支撑中每20-30榀钢支撑中选一榀止。 每级围岩段选1组，每组3～5个测点 每级围岩段选1组，每组3～5个测点 距爆破点岩柱间距小于50m的构筑物 1～2次/天 1次/2天 1～2次/周 1～2次/月 1～2次/天 1次/2天 1～2次/天 1次/2天 1～2次/周 1～2次/周 1～2次/天 1次/2天 1～2次/周 1～2次/月 开挖后及初期支护后进行 每次爆破后进行 必测项目 1～2次/月 1～2次/月 地表下沉 高精度全站仪、精密水平仪、水准尺 应变片及支柱压力计 表面应力解除法 钢支撑内力 选测项目 及外力 喷砼应力量测 二次衬砌内应力量测 洞内爆破对邻近构筑物震动影响 二次衬砌施作前进行 1～2次/周 各类型压力盒 1～2次/天 1次/2天 1～2次/月 地震波测试仪 每次爆破时进行 当水平位移收敛为0.1～0.2mm/天时，拱顶位移速度为0.1mm/天以下时可认为围岩已基本稳定，此时可施作二次衬砌。
(3)量测数据处理与反馈
及时对现场量测数据处理绘制位移——时间曲线和位移——空间关系曲线。
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当位移——时间曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。
当位移——时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时密切注意围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。
根据实测隧道周边实测位移值用回归分析推算其总相对位移值，满足规范的要求。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或者喷层表面出现明显裂缝时，应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或施工方法。
建立管理基准。当围岩的预计变形量确定后，即可按规范的要求建立管理基准，并根据管理基准，判断围岩的稳定状态，决定是否采取补强加固措施。
技术措施：
(1)为取得开挖后围岩上期状态变化数据，各项测点及早靠近开挖面布置（不大于2m）并标定初始位置，读取初始值。在爆破后4h内或下次爆破前，读取第一次读数，以保证量测数据的准确及时。
(2)周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项测点应尽量集中断面布设，以便量测成果协调分析，综合运用。
(3)量测时把钢尺拉出停放20min，以便钢尺温度与环境气温达到基本一致；同一洞内连续量测若干断面，如果洞内温差相差不大，可连续量测，每次量测时同时量测温度，以便对量测数据修正。
(4)用台阶法开挖时，当下断面开挖靠近上半断面时，量测频率应适当增加。 七、超前地质预报
1、地质预报内容
成立专职地质预报组和专职地质管理人员负责隧道的地质工作，利用超前地质预报和超前钻孔等手段进行预报工作。施工中配备有经验的地质工程师轮流值班，进行24小时全过程监控指导，确保各种措施的落实。
超前地质预报方法见表4。
表4 超前地质预报主要方法一览表
仪器名称 型号 用途 全液压钻机 MKD-5S 施做勘探孔或注浆孔 11
地质罗盘 高压流量计 温度计 数码相机 DQY-1 量测岩层产状 量测地下水的水量 监测地下水开挖环境的温度变化 在施工过程中记录地质变化情况 2、地质预报方法 (1)超前钻孔
掘进工作面距煤层10m以外时，向煤层打至少3个超前钻孔，探清前方煤层位置、与隧道相交情况；在距煤层垂直5m时，工作面打3个以上穿透煤层全厚并进入岩层不小于0.5m的钻孔，测定煤层瓦斯压力、浓度等参数，探测煤层顶(底)岩层岩性，判断揭煤安全性；打钻过程中注意观察孔内排出的浆液、煤屑、瓦斯动力现象等，并做好记录，为施工揭煤提供依据。
为节省钻孔施工量，考虑一孔多用原则，超前钻孔可利用为帷幕注浆检查孔和注浆孔。
当超前钻孔等综合资料确定前方煤层为非突出煤层后，即可实行超前全封闭帷幕注浆；若存在突出危险，可先利用注浆孔排放瓦斯，钻孔所在掌子面位置距煤层垂距不小于3m，钻孔应穿越煤层，并进入顶（底）板岩层不小于0.5m，使注浆孔控制范围内的瓦斯浓度和压力降低至安全，再实施帷幕注浆。
打孔过程若出现顶钻、夹钻、喷孔等瓦斯动力现象，或发现煤层存储条件急剧变化或有明显危险预兆，应暂停施工，并及时汇报有关人员。
超前探孔布置见图3。
图3 超前探孔布置示意图
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(2)利用工作面地质素描预报
开挖后对工作面进行地质素描，必要时照相摄影，并绘制地质素描图。地质素描内容主要包括地下水状态，地层岩性及产状等。
根据地质素描(图)的内容，作出开挖面前方较短距离内的岩体稳定性分析判断，提出地质预测报告。
3、信息收集与整理
地质预报由地质专业工程师负责，其它相关人员予以配合，进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，以指导施工。 八、洞身开挖爆破设计
1、开挖方法及循环进尺
根据南山隧道地质条件及围岩特点，爆破采用新奥法原理光面爆破。Ⅴ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，Ⅴ级围岩开挖循环进尺1m，Ⅳ级围开挖循环进尺2m,上、下台阶步距大于20m；Ⅲ级围岩采用全断面开挖，开挖循环进尺3m。开挖过程中坚持“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭”的施工原则。
2、钻眼、爆破方式与材料选择
采用人工手持YT-28凿岩机与配套的φ42一字合金钻头湿式钻眼，炮眼直径Φ48，掏槽采用楔形掏槽、发爆器起爆，采用塑料导爆管非电毫秒雷管和2#岩石硝铵炸药和乳化炸药(有水地段使用)爆破。
3、爆破参数确定
通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照表5“光面爆破参数表”。
表5 光面爆破参数表
岩石种类 周边眼间距E(cm) 硬岩 中硬岩 软岩 55～70 45～65 35～50 周边眼最小抵抗线 W（cm） 60～80 60～80 60～80 相对距E/W 0.8～1.0 0.8～1.0 0.5～0.8 周边眼装药参数 （kg/m） 0.25～0.3 0.2～0.25 0.07～0.12 4、钻爆设计
南山隧道围岩开挖爆破设计图见图4～6。
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5、 爆破效果监测
超欠挖检查:开挖轮廓圆顺，开挖面平整检查;爆破进尺是否达到爆破设计要求;爆出石渣块是否适合装渣要求；炮眼痕迹保存率，硬岩≥85％，中硬岩≥75％并在开挖轮廓面上均匀分布。
6、爆破安全距离选择
根据《GB6722-2003爆破安全规程》、《JTJ076-95公路工程施工安全技术规程》爆破安全距离为：
（1）独头巷道不少于200m；
（2）相邻的上下坑道内不少于100m；
（3）相邻的平行坑道，横通道及横洞间不少于50m；
（4）全断面开挖进行深孔爆破（孔深3～5m）时，不少于500m。 7、装药、填塞和起爆网路设计
掘进眼、掏槽眼、底板眼采用连续装药结构，周边眼采用直径药卷间隔装药。所有装药炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞长度不小于40cm。起爆网路采用隧道爆破复式联接法。爆破复式连接示意图见图7。
图7 爆破复式连接示意图
8、爆破施工 (1)钻爆作业
①打眼前必须先放好断面中线，水平，并在开挖面划好轮廓线，按钻爆参数
导爆管电雷管导火索起爆时火雷管聚能穴方向与传爆方向相反 17
图布置炮眼位置。
②炮眼的深度、角度、间距按钻爆参数要求确定。掏槽眼间距误差和眼底间距误差不得大于5cm，辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm，周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。
③）掏槽眼布置在开挖断面的中央稍靠下部，以使底部岩石破碎，减少飞石。周边炮眼应沿设计开挖轮廓线布置，辅助眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面打眼，力求爆下的石碴块体大小适合装碴的要求。开挖断面底面两隅处，应合理布置辅助眼，适当增加药量，消除爆破死角。断面顶部应控制装药量，防止出现超挖量。
④装药前应将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。已装药的炮眼应及时用炮泥堵塞密封。周边眼的堵塞长度不宜小于20cm，采用预裂爆破时，应从药卷顶端进行堵塞，不得只堵塞在眼口。
⑤钻爆施工中严格控制超欠挖。当岩层完整、岩石抗压强度大于30Mpa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分（每1m2内大于0.1m2）欠挖，当隆起量不得大于5cm。拱、墙脚以上1m范围内断面严禁欠挖。
(2)炮眼钻进施工中推断前方围岩变化的方法
①钻进速度明显加快，持钻手感平稳，回弹无力，钻声沉闷，表明前方围岩变软，反之变硬。
②如冲洗液与原岩所产生的冲洗液颜色明显不同，常见的有黄色、黄色夹铁锈、黑色等。则说明为软弱夹层，根据冲洗液中碎屑，辨明软弱夹层的大概组成成分。
③如从炮眼中有突泥、涌砂、涌水现象发生则表明前方有重大不良地质出现要停止钻眼、放炮。
(3) 装药方法
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①在围岩较为破碎地段周边眼采用双导爆索。软岩类围岩段周边眼采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔绑扎装药结构、底部药量适当加强。在较为完整的软岩类，可采用专用小直径光爆炸药的连续装药结构。
②除周边眼以外，其他炮眼均采用连续装药，装药后将炮泥堵在与装药相接的部位。
③采用炮棍装药，炮棍材料为木料或塑料。炮棍要直顺，顶端齐平，直径比炮眼直径小些以保证装药时不损坏导爆管或雷管的脚线。
④填塞炮眼的炮泥应具有可塑料性、易于密实，不易冲破漏气，不得采用小岩块、碎石来作堵塞。
⑤填塞炮泥时必须捣紧。炮泥填塞时应拉住雷管脚线，脚线紧贴炮孔的向下侧壁，防止捣坏后难以处理。
9、爆破设计参数
(1)Ⅲ级围岩爆破参数见表6。
表6 Ⅲ级围岩爆破参数表(1.11kg/m3)
序号 1 2 3 4 孔类 段别 孔深炮孔数(m) （个） 单孔药量（kg） 3.6 3.4 3.2 3.2 14 37 81 22 154 2.5 0.85 1.92 1.92 装药量 装药集中度（kg/m） 炮泥长度 (m) 0.5 0.5 0.5 0.5 总药量 （kg） 35 31.45 155.52 42.24 264.21 0.7 0.25 0.6 0.6 掏槽眼 周边眼 掘进眼 底板眼 合计 1、3 11 5～9 13 (2)Ⅳ级围岩爆破参数见表7。
表7 Ⅳ级围岩爆破参数表(1.07kg/m3)
开挖部序 Ⅰ 孔类 装药量 孔深炮孔数段别 总药量 (m) （个） 单孔药量（kg） （kg） 1、3 2.6 14 1.69 23.66 装药集中度（kg/m） 0.65 炮泥长度 (m) 0.5 掏槽眼 19
周边眼 掘进眼 底板眼 周边眼 Ⅱ 掘进眼 底板眼 周边眼 Ⅲ 掘进眼 底板眼 合计 11 5～9 13 7 1～5 9 7 1～5 9 2.4 2.2 2.2 2.4 2.2 2.2 2.4 2.2 2.2 31 56 19 3 20 12 3 13 10 181 0.48 1.21 1.32 0.48 1.21 1.32 0.48 1.21 1.32 14.88 67.76 25.08 1.44 24.2 15.84 1.44 15.73 13.2 203.23 0.2 0.55 0.5 0.2 0.55 0.5 0.2 0.55 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 (3)Ⅴ级围岩爆破参数见表8。
开挖部序 孔深炮孔数(m) （个） 装药量 单孔药量（kg） 1.04 0.2 0.6 0.6 0.2 0.6 0.6 0.2 0.6 0.6 装药集中度（kg/m） 炮泥长度 (m) 孔类 段别 总药量 （kg） 14.56 6.2 34.8 11.4 0.6 12 7.2 0.6 7.8 6 101.16 0.65 0.15 0.5 0.5 0.15 0.5 0.5 0.15 0.5 0.5 掏槽眼 周边眼 Ⅰ 掘进眼 底板眼 周边眼 Ⅱ 掘进眼 底板眼 周边眼 Ⅲ 掘进眼 底板眼 合计 1、3 11 5～9 13 7 1～5 9 7 1～5 9 1.6 1.4 1.2 1.2 1.4 1.2 1.2 1.4 1.2 1.2 14 31 58 19 3 20 12 3 13 10 183 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 20
10、爆破效果监测及爆破设计优化 (1)爆破效果检查 ①超欠挖检查。
②开挖轮廓圆顺，开挖面平整度检查。 ③爆破进尺是否达到爆破设计要求。 ④爆出石碴块度是否适合装碴要求。
⑤周边炮眼痕迹保存率，硬岩≥80％，中硬岩≥60％并在开挖轮廓面上均匀分布。
⑥两次爆破衔接台阶不大于15cm。 (2)爆破设计优化
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。
①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。
②根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。
③根据爆破振速监测，调整单响起爆炸药量及雷管段数。
④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。 九、安全质量保证措施
1、爆破后15分钟后方可进入爆破面检查，检查有无瞎炮及可疑现象，瞎炮未经处理，不得进行下道工序作业，每班必须有专职人员在放炮后进行找顶撬帮工作，放炮后每一次找顶必须有监护人，使用的工具轻便。
2、爆破器材加工和爆破作业严格执行国标《爆破安全规程》。
3、严格按照技术室下发的钻爆设计进行钻眼、装药和引爆，并及时反馈信息，以便修正钻爆参数。
4、钻眼前定出开挖断面中线、水平线和断面轮廓，标出炮眼位置。 5、经检查符合设计要求后方可钻眼，炮眼的深度、角度、间距按设计要求
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确定，并符合下列精度要求：掏槽眼：眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼：眼口排距、行距误差不得大于5cm；周边眼：沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm；内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm。
6、当开挖面凹凸较大时，按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼眼底在同一垂直面上。
7、装药前将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。所有装药的炮眼均堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度不小于20cm。
8、加强对爆破作业的安全管理。制定严格的安全检查制度（尤其是对装药量的控制检查），设立专职的安全检查人员。爆破作业经安检员签认后方可进行。
9、施工人员在爆破后经通风排烟，才能进入工作面，且排烟时间不少于15min。
10、当发现瞎炮时，由原爆破人员按规定处理。 11、钻眼与爆破不得平行作业。 12、必须用起爆器起爆，禁止明火点炮。
13、加强监控量测，及时反馈信息，通过量测指导施工，确保安全。
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