隧道开挖作业指导书

1.适用范围

适用于300～350km/h的双线隧道正洞的开挖施工。

2.作业准备

⑴施工前应充分掌握隧道设计图纸及相关文件内容。对设计文件揭示的施工风险做好应急预案。

⑵开挖前做好隧道超前地质预报工作。

⑶进行施工技术交底，作业人员应进行岗前培训和安全教育，特殊工种的作业人员应持证上岗。

⑷施工机械配备应满足正常施工需求。

⑸开挖前应完成喷射砼配合比设计报批、初期支护所用钢材进场并检测等工作。

3.技术要求

3.1技术指标

隧道开挖后断面尺寸以达到设计轮廓线为基准，考虑围岩变形量、施工误差和测量贯通误差等因素适当加大。施工中应严格控制超挖。

3.2技术标准

⑴隧道施工采用钻爆法开挖时，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破前应根据地质条件、断面尺寸、开挖方法、循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计，施工中应根据爆破效果调整爆破参数。

⑵在浅埋条件下有临近建筑物等特殊情况地段爆破时，应采用仪器检测围岩爆破扰动范围和振速，并采取措施控制爆破对围岩和临近建筑物的扰动程度。

⑶边墙、仰拱和底板等的地基承载力必须符合设计要求。软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。隧底开挖前应进行施工工艺

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设计。

4.施工程序与工艺流程

施工程序与工艺流程详见“图4-1”。

超前地质预报 确定开挖方法 是否需要超前预支护 是 超前预支护 否 钻爆设计 钻爆作业 通风、排危 初期支护 出碴运输 进入下一循环 开挖断面检测 图4-1 隧道开挖程序框图

5.施工要求

5.1施工准备

⑴施工前应充分掌握图纸设计要求及现场实际情况，修建生活房屋，配齐生活、办公、施工机械等设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。

⑵隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。

5.2施工工艺

本线隧道主要采用开挖方法有：台阶法、三台阶七步法、弧形导坑预留核心土法、三台阶临时仰拱法和CRD法。各围岩段落采用那种开挖方法依据设计。

5.2.1台阶法

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台阶法是指先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上下半断面同时并进的一种开挖方法。其适用于隧道正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩和橫洞施工。 ⑴施工步骤 施工顺序：超前支护→上半断面开挖→上半断面支护→下半断面开挖→下半断面支护→施做仰拱及填充→二次衬砌。 约600径向系统锚杆拱墙二次衬砌初期支护喷砼边墙基座Ⅴ约600 Ⅴ仰拱填充ⅤⅣ①隧道中线②①30m Ⅴ②Ⅴ拱墙二次衬砌边墙基座初期支护喷砼Ⅳ台阶法施工工序横断面台阶法施工工序平面图5.2-1台阶法施工工艺流程图 ⑵控制要点 ①开挖前严格按设计施做超前支护，控制超前支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工； ②采用光面爆破技术，每循环进尺宜控制在2.5～3.0m，上下台阶距离不宜过长，一般控制在30m左右； ③钢架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固； ④应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低。

5.2.2三台阶七步法

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三台阶七步法是指以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。适用于具备一定自稳条件的Ⅳ、Ⅴ级围岩地段。

超前支护1116-136-256-3栈桥仰拱衬砌2430m~40m4m~6m7图5.2-2 三台阶七步开挖法施工立体示意图

⑴施工步骤

①第1步上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土。上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后应及时进行锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

②第2、3步，左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土，及时进行锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按30°下倾角打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

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③第4、5步，左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土，及时进行锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至涉及厚度。

④第6步，上、中、下台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

⑤第7步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为2～3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4～6m。

⑵控制要点

①开挖前严格按设计施做超前支护，控制超前支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工；

②弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；

③其他分布平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环；

④中、下台阶左、右侧开挖应错开，严禁对开；

⑤钢架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固；

⑥应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低；

⑦以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破。 5.2.3弧形导坑预留核心土法

- 5 - 隧道开挖施工作业指导书

弧形导坑预留核心土法是指将隧道整个断面分成上、中、下以及底部四个部分，先开挖上部导坑成环形，并进行初期支护，再分别开挖剩余部分，分台阶错台开挖的施工方法。适用于Ⅳ级围岩，岩质较好地段的施工。

⑴施工步骤

超前支护→开挖拱部弧形导坑并预留上部核心土→施作拱部初期支护→交错开挖中台阶左右边墙并预留核心土→施作中台阶初期支护→交错开挖下台阶左右边墙并预留核心土→施作下台阶初期支护→依次开挖上、中、下台阶预留的核心土→施做仰拱及填充→二次衬砌。

Ⅴ开挖界线开挖界线1a开挖界线喷混凝土系统径向锚杆拱部超前支护（系统锚杆未示） 2b1b开挖界线隧道中线2a1c钢架未示全Ⅴ二次衬砌①开挖界线Ⅴ2a③2c③ⅣⅣ隧底填充仰拱二次衬砌初期支护2b或2cⅣ边墙墙脚线 环形开挖留核心土法工序横断面示意图5.2-3 弧形导坑预留核心土法施工工艺流程图 ⑵控制要点

①开挖前严格按设计施做超前支护，控制超前支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工；

②上部核心土沿隧道纵向长 度为3-5m，宽度为隧道开挖跨度的1/3-1/2，高度为1.5-2.5m；

③中、下台阶开挖时，左右侧保持左右错开2-3m。

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④钢架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固；

⑤应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低。

5.2.4三台阶临时仰拱法

三台阶临时仰拱法（大拱脚法）是指将隧道整个断面分为上、中、下三个台阶，其中上、中台阶开挖时加临时仰拱的一种施工方法。适用于Ⅴ级围岩浅埋段施工。

⑴施工步骤

施做超前支护（A）→上台阶开挖并预留核心土并施做初期支护（B）→施做临时仰拱（C）→中台阶开挖并施做初期支护（D）→施做临时仰拱（E）→下台阶开挖并施做初期支护（F）→施做仰拱及填充（G、H）→二次衬砌（I）。

图5.2-4 三台阶临时仰拱法施工示意图

⑵控制要点

①开挖前严格按设计施做超前支护，控制超前支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工；

②上中台阶长度一般应控制在10～15m，下台阶长度为5～10m，

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- 7 - 核心土

各台阶长度可根据施工机械、人员安排、围岩稳定情况适当调整，在监控量测结果分析能保证结构稳定的情况下，应控制掌子面至仰拱封闭距离不小于40m，以使初期支护尽早封闭成环。

③钢架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固；

④应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低。

5.2.5双壁侧导坑法

双侧壁导坑法是指先开挖隧道两侧的导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工方法。适用于Ⅴ级围岩浅埋、偏压及洞口地段。

⑴施工步骤

①施做隧道侧壁超前支护； ②机械开挖①部，人工配合整修； ③必要时喷3～5cm厚混凝土封闭掌子面； ④施作①部导坑周边的初期支护和临时支护； ⑤安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

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- 8 - 图6 双侧壁导坑法施工工序图

系统纵向锚杆拱部超前小导管环向间距40cm约360约450约450隧道开挖施工作业指导书

约360

超前小导管 （L＝5m）喷混凝土5二次衬砌约30031260

导坑拱部超前支护，环向间距40cmφ22水平锚杆①Ⅺ②Ⅰ18临时钢架6约300喷5cm厚混凝土封闭掌子面喷砼封闭掌子面

Ⅺ此段未示初期支护之钢架及临时支护7ⅩⅨ隧底填充仰 拱初期支护双侧壁导坑法施工工序纵断面示意图边墙基座喷砼封闭掌子面②①约30084约300喷混凝土封闭掌子面

必要时喷混凝土封闭掌子面约300钢架，纵向间距0.6m(图中未示临时钢架）Ⅰ25a钢架300⑥300临时支护喷混凝土⑤临时支护喷砼喷砼封闭掌300子面④③喷砼封闭掌子面说明：本图尺寸除钢筋尺寸以mm计外，余均以cm计。边墙基座Ⅺ隧⑤道中⑥线

φ22水平锚杆③Ⅰ18横撑

系统径向锚杆

必要时喷5cm厚C20混凝土封闭掌子面

④⑦必要时设Ⅰ18横撑⑧Ⅹ⑧Ⅸ⑧ⅨⅨ约550约550双侧壁导坑法施工工序横断面拱墙二次衬砌初期支护之喷混凝土ⅨⅪⅩⅨ⑧⑦喷砼封闭掌子面Ⅸ拱墙二次衬砌仰拱隧底填充初期支护之喷混凝土- 9 - 双侧壁导坑法施工工序平面示意图

图5.2-5 双侧壁导坑施工工序图

⑵控制要点

①开挖前严格按设计施做超前支护，控制超前支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工；

②各台阶长度可根据施工机械、人员安排、围岩稳定情况适当调整，在监控量测结果分析能保证结构稳定的情况下，应控制掌子面至仰拱封闭距离不小于40m，以使初期支护尽早封闭成环。

③钢架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固；

④应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低。

5.2.6CRD法

CRD法是指在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横隔板施工的施工方法。适用于Ⅳ级围岩深埋软质岩、浅埋、偏压地段以及Ⅴ级围岩深埋地段的施工。

⑴施工步骤

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左侧上部、上部中隔壁 初期支护、横支撑施工 同时进行左侧下部开 挖、出碴 左侧下部初期支护,必 要时架设底部横撑 围岩监控量测 右侧上部、上部中隔壁初期支护、横支撑施工 同时进行右侧下部开挖、出碴 右侧下部初期支护,必要时架设底部横撑 左侧拱部超前支护 右侧拱部超前支护 测量放线 超前地质预报 左侧上部开挖、出碴 右侧上部开挖、出碴 围岩监控量测 基底加固 拆除底部临时横撑，底部开挖、出碴，接长临时钢架 仰拱初期支护 围岩监控量测 拆除临时钢架、仰拱衬砌 仰拱填充施工 下一工序 图5.2-6 CRD法施工工艺流程图

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- 11 - 图4 CRD法施工工序图系统径向锚杆

系统径向锚杆喷混凝土φ50小导管（L＝5.0m）拱部ф50超前小导管（L=5.0m），环向间距40cm约600 二次衬砌Ⅷ ③① 约450隧道开挖施工作业指导书

隧平锚杆道Ⅷ水L=3.5m中①Ⅰ18临时钢架线约750Ⅷ②Ⅰ18横撑(必要时)钢架Ⅵ隧底填充仰 拱初期支护Ⅶ中壁交叉（CRD）法施工工序横断面示意图隧底填充初期支护喷混凝土必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面②　　　003约　 约300必要时喷混凝土300封闭掌子面凝土④必要时喷5cm厚混型钢钢架②封闭掌子面（图中未示临时钢架）ф22纵向连接钢筋，环向间距1.0m⑤中壁（CRD）法施工工序纵断面示意图说明：本图尺寸除钢筋尺寸以mm计外，余均以cm计。①约300临时支护喷混凝土④必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面③ Ⅵ⑤Ⅶ Ⅷφ22砂浆锚杆（L=2.5m）③Ⅰ18横撑Ⅷ④Ⅰ18横撑(必要时)Ⅵ

拱墙二次衬砌仰拱边墙基座ⅥⅧⅦ⑤ⅥⅥ- 12 - 拱墙二次衬砌隧底填充边墙基座初期支护之喷混凝土中壁交叉（CRD）法施工工序平面示意图

图5.2-7 CRD法施工工艺工序图

⑵控制要点

①开挖前严格按设计施做超前支护，控制超前支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工；

②为确保施工安全，上导坑①、③部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距（0.6～0.75m），下部②、④部的开挖可依据地质情况适当加大，⑤部仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定，一般不宜大于6m。

③中间支护系统的拆除

中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响，通过围岩监控量测进行确定。当围岩变形达到设计允许的范围之内，并在严格考证拆除的安全性之后，方可拆除。同时要注意后续作业的及时跟进。

如围岩稳定条件满足设计要求，临时支撑可在仰拱混凝土浇筑前一次性拆除，一次拆除长度依据仰拱浇筑长度确定（一般为4～6m）。

中隔壁混凝土拆除时，要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土，以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土，临时钢构件采用气焊烧断。

③钢架应架设在坚实基面上，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固；

④应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低。

6.劳力组织

人员、机械设备应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。

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根据客运专线大断面的特点，每工班开挖作业人员不宜少于20人。

7.材料要求

隧道施工所需材料规格、尺寸及数量等参照图纸设计要求执行，并保证用于施工的材料符合国家质量标准。

8.设备机具配置

隧道单口施工，根据开挖方法配置1台大型挖掘机或2台小型挖掘机平行作业，另备1台装载机进行装碴施工，大型自卸汽车不宜少于4辆， 20m3/min空压机一般不应少于3台。

具体数量结合施工需求和沪昆公司机械化要求进行配备。

9.质量控制及检验

9.1主控项目

9.1.1隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次；监理单位按施工单位检查数量的10%平行检验。

检验方法：采用仪器测量。

9.1.2隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。

检验数量：每一开挖循环检查一次。

检验方法：采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。

9.1.3洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。

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检验数量：每一开挖循环检查一次。 检验方法：进行工程地质观察和描述。

9.1.4光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。

检验数量：每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼 检查方法：测量。

9.1.5隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

检验数量：每一开挖循环检查一次。

检验方法：用仪器测量底部高程，绘断面图与设计断面核对。 9.1.6隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时，应符合设计要求。

检验数量：每处检查一次。

检验方法：进行地质描述；监理单位见证检查。 9.2一般项目

9.2.1光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

检验数量：每一开挖循环检查一次。

检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。 9.2.2水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。

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检验数量：每一开挖循环检查一次。 检验方法：观察、仪器测量。

10.安全及环保要求

10.1安全要求

10.1.1加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。

10.1.2隧道施工严格按照“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工。

10.1.3严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工，否则应按照变更程序申请改变施工方案。

10.1.4在隧道开挖前，对隧道地表中线附近范围进行勘察，对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计，并按里程桩号逐一登记、拍照，施工中应加强监控量测工作，严格按设计方案施工，确保隧道安全、顺利通过。

10.1.5每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。

10.1.6边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。隧底开挖前应进行施工工艺设计。

10.1.7开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。

10.1.8隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。

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10.1.9土质隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁超挖。土质隧道拱墙脚严禁被水浸泡。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。

10.1.10制定安全施工应急预案，日常做好应急物资储备。 10.1.11洞口工程施工，宜避开雨季和严寒季节。

10.1.12洞口施工前，应先检查边、仰坡以上山坡稳定情况，清除悬石，处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。

10.1.13隧道施工应做好洞顶、洞门及洞口防排水系统。洞门及洞内排水沟应进行铺砌，砂浆抹面，防止地表水及施工用水下渗，影响结构安全。

地层含水量大时，上台阶掌子面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部纵向排水沟排出洞外，以免浸泡拱脚。必要时应配合井点降水等措施将地下水位降至隧道二次衬砌底部以下，确保施工顺利进行。

10.1.14隧道明洞段施工时，边仰坡应分层分段开挖，并按设计及时做好防护。临时边仰坡应进行适当放坡。

10.1.15明洞段因地基加固等施工的振动可能造成边坡失稳时，应预先在边坡上设置观测桩进行监测，并派专人检查边坡的稳定情况。发现边坡有开裂、变形现象时，应立即对边坡体进行加固处理，确保安全后方可继续进行施工。

10.1.16爆破作业时，所有人员应撤离至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于200m，当采用全断面开挖时，应根据爆破方法与装药量计

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算确定安全距离。

当相对开挖工作面相距40m时，两端施工应加强联系，统一指挥。当两开挖工作面相距10～15m时，应从一端开挖贯通。

设置放炮前的安全检查员，及时检查现场的安全情况，以确定是否可以起爆，爆破后经专职安全员检查，排除瞎炮等安全隐患后，其他人员方可进入施工现场。

10.2环保及水保

10.2.1为了减少对自然环境破坏，隧道进洞采用早进晚出方式，以减少洞口边、仰坡刷方，并对洞口边、仰坡采用绿色防护设计。

10.2.2隧道施工期间的污水，经处理后排放，防止污染地表水。 10.2.3为了防止水土流失，隧道弃砟设在专用弃砟场，并采用挡砟墙防护，弃砟场进行绿化处理。

10.2.4弃砟场设置砟顶排水沟，排水沟引至弃砟挡墙外沟谷排泄，以防形成水土流失。

10.2.5对隧道排水可能影响生态环境或居民生产，生活用水的段落，采用“以堵为主，限量排放”的工程治水措施，对这些段落采取注浆堵水措施。

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