隧道工程常见开挖方法及安全控制（附图说明）

一、施工方法
本标段工程各隧道洞身段开挖，单线隧道Ⅲ级围岩采用全断面法，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法或CRD法，Ⅵ级围岩采用环形开挖预留核心土法；双线隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法，Ⅴ级围岩采用三台阶七步作业法或大拱脚台阶法施工。
二、开挖工艺
详见“图4-4-2隧道断面开挖施工工艺流程图”。

图4-4-2隧道断面开挖施工工艺流程图
三、开挖方法（1）全断面开挖法
全断面法开挖施工程序见图4-4-3。

图4-4-3全断面法开挖顺序图
（2）台阶开挖法
根据围岩状况，确定上台阶领进长度L，台阶法施工程序见图4-4-4。
台阶法施工程序：开挖1，施作Ⅱ拱部初期支护；开挖3，施作Ⅳ曲墙部分初期支护；施作Ⅴ及Ⅵ步仰拱及填充；适时进行Ⅶ步施工，施作防排水系统及二次衬砌。

图4-4-4台阶法开挖顺序图
（3）三台阶七步开挖作业法
开挖法施工程序及步骤见图4-4-5。
1、上部环形土开挖，进行初期支护；2、左侧导坑开挖，进行初期支护；3、右侧导坑开挖，进行初期支护；4、左侧导坑开挖，进行初期支护；5、右侧导坑开挖，进行初期支护；6、预留核心土开挖；7、仰拱开挖；Ⅷ、仰拱部支护；Ⅸ、仰拱回填浇筑；Ⅹ、拱墙防水板及二次衬砌。

图4-4-5三台阶七步开挖法施工程序及步骤图
（4）大拱脚台阶开挖法
大拱脚台阶开挖法施工程序及步骤见图4-4-6。
1、上部左侧开挖，回填大拱脚、进行初期支护；2、上部右侧开挖，回填大拱脚、进行初期支护；3、下部左侧开挖，进行初期支护；4、下部右侧开挖，进行初期支护；5、仰拱开挖；Ⅵ、仰拱部支护衬砌；Ⅶ、仰拱回填浇筑；Ⅷ、拱墙防水板及二次衬砌。

图4-4-6大拱脚台阶开挖法施工程序及步骤图
（5）CRD开挖法
CRD开挖法施工程序及步骤见图4-4-7。
1、左侧拱部开挖，进行初期、临时支护；2、左侧拱墙开挖，进行初期、临时支护；3、右侧拱部开挖，进行初期支护；4、右侧拱墙开挖，进行初期支护；5、仰拱开挖、支护；Ⅵ、仰拱回填浇筑；Ⅶ、拱墙防水板及二次衬砌。

图4-4-7CRD开挖法施工程序及步骤图

（6）双侧壁导坑法

双侧壁导坑法开挖支护程序见图4-4-6。

超前地质预报；Ⅰ、超前支护注浆；2、开挖两侧导坑；Ⅲ、施作两侧上导坑初期支护临时支护；4、开挖两侧下导坑；Ⅴ、施作两侧下导坑初期支护临时支护；6、开挖中间上部核心土；Ⅷ、施作中上部初期支护；8、开挖中心下台阶；Ⅸ、施工作中心底部的初期支护；Ⅹ、拆除临时支护铺设防水层；Ⅺ、模筑二衬混凝土施作内部结构。

图4-4-8双侧壁导坑法开挖法施工程序及步骤图

四、开挖施工

按光面爆破设计布眼，采用YT28型凿岩机钻孔，塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破。

（1）测量放线

钻孔前测量放样，准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设置临时水准点。每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理，及时调整爆破参数，以达到最佳开挖断面效果。

（2）钻孔作业

钻眼前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。

定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。准确定位凿岩机钻杆，使钻孔位置误差不大于5cm，保持钻孔方向平行，严禁相互交错。

周边眼钻孔外插角度控制：眼深3m时外插角<3°，眼深5cm时外插角<2°，使两茬炮接口处台阶不大于15cm。
同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。

（3）周边眼的装药结构

周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般控制在1.4～2.0范围内。

（4）装药及起爆

根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用φ25×200小药卷，不耦合装药；其余炮眼用φ40×200药卷，连续装药。采用塑料导爆管复式起爆网路非电起爆。

装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行，导爆管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。

（5）爆破作业管理控制

按“一标准、二要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。

“一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。

“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。

装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作。

严格按设计的联接网络实施，控制导爆索连接方向和连接点牢固性。

（6）微震爆破

隧道周边采用光面爆破，不良地质、浅埋地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作业段最大一段允许装药量：

Qmax＝R3×（Vkp／K）3／a式中：

Qmax—最大一段爆破药量，kg；

Vkp—安全速度，cm/s；取Vkp＝2cm/s；

R—爆破安全距离，m；

K—地形、地质影响系数；

a—衰减系数。

K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。

根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用的措施一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量，将药量大的炮眼，分段进行起爆。

（7）钻爆设计

钻爆设计以Ⅲ级围岩台阶法施工为例，见图4-4-9。

图4-4-9Ⅲ级围岩台阶法开挖爆破设计图

其它各级围岩参照其设计进行适当调整，并在实际施工中不断优化爆破参数，以取得最佳爆破效果。

采用CD开挖法开挖的Ⅳ级围岩、CRD法或大拱脚台阶法开挖的Ⅴ级围岩，采用微震爆破及机械式开挖，以减小对围岩的扰动。

（8）施工注意事项

隧道施工坚持“管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”的原则。

在隧道开挖时，根据超前地质预测预报结果，及时反馈信息，核对围岩级别及地下水状态，及时调整施工方案、施工方法，调整超前支护，确保施工安全。

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