緊鄰既有線高風(fēng)險(xiǎn)隧道開(kāi)挖施工技術(shù)

【摘 要】結(jié)合新桐子林隧道緊鄰既有線段的開(kāi)挖施工，從微震爆破和機(jī)械開(kāi)挖相結(jié)合的開(kāi)挖施工方法、安全保證措施二方面歸納了緊鄰既有線高風(fēng)險(xiǎn)隧道的開(kāi)挖施工技術(shù)，重點(diǎn)闡述了微震爆破開(kāi)挖施工技術(shù)，實(shí)踐證明，該開(kāi)挖施工技術(shù)取得了很好的成效。

【關(guān)鍵詞】緊鄰既有線；隧道；微震爆破；機(jī)械開(kāi)挖；安全保證

一、工程概況

遂渝鐵路二線新桐子林隧道全長(zhǎng)1184.59米，進(jìn)口里程為YDK124+266，設(shè)計(jì)終點(diǎn)里程為YDK125+450.59。YDK125+450.59～YDK125+510.59段60m為上桐子林隧道預(yù)留工程，YDK125+510.59～YDK125+690.59段180m為上桐子林隧道大跨結(jié)構(gòu)，YDK125+690.59至出口為既有雙線隧道工程。上桐子林隧道于YDK125+690.59處接入襄渝二線。新桐子林隧道左側(cè)有既有遂渝線桐子林隧道通過(guò)，線間距26～40m。右側(cè)有襄渝上行客車(chē)聯(lián)絡(luò)線上桐子林隧道，線間距大于100m逐漸減小。出口段YDK125+330～YDK125+450.59新建隧道開(kāi)挖輪廓距既有線結(jié)構(gòu)凈距為10m～6m，圍巖為Ⅴ級(jí)圍巖。如何既確保既有線運(yùn)營(yíng)的絕對(duì)安全，又能確保新建隧道的施工安全，成為該隧道施工的關(guān)鍵。下面以出口YDK125+330～YDK125+450.59段為例與大家探討一下緊鄰既有線高風(fēng)險(xiǎn)隧道開(kāi)挖施工技術(shù)。

二、總體要求

依據(jù)2012年4月17日，由建設(shè)指揮部主持，監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位參加，對(duì)新桐子林隧道出口YDK125+330～YDK125+450.59段進(jìn)行施工方案會(huì)審形成的紀(jì)要，總體要求如下：

1、YDK125+330～YDK125+445段115m新建隧道開(kāi)挖輪廓距既有線結(jié)構(gòu)凈距為10m～7m，在原泄水洞基礎(chǔ)上擴(kuò)挖時(shí)，對(duì)靠近既有隧道側(cè)巖體部開(kāi)挖采取機(jī)械開(kāi)挖方式，待部開(kāi)挖完成后，部已形成臨空面，可按控制爆破開(kāi)挖，爆破振速不大于5cm/s，循環(huán)進(jìn)尺按1m控制；

2、YDK125+445～YDK125+450.59段5.59m新建隧道開(kāi)挖輪廓距既有線結(jié)構(gòu)凈距為7m～6m，全斷面擴(kuò)挖均采取機(jī)械開(kāi)挖方式，從而確保既有線結(jié)構(gòu)安全。

三、開(kāi)挖施工方法

（一）YDK125+330～YDK125+445段施工

1、施工方法

采用履帶式液壓巖石破碎機(jī)（炮機(jī)）對(duì)靠近既有隧道側(cè)巖體部開(kāi)挖采取機(jī)械開(kāi)挖方式施工，一次進(jìn)尺控制在1m。由CAT200挖掘機(jī)扒碴，采用挖掘機(jī)配合裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)碴。

待部開(kāi)挖完成后，部已形成臨空面，可按控制爆破開(kāi)挖，爆破振速不大于5cm/s，循環(huán)進(jìn)尺按1m控制。采用5臺(tái)YT-28鑿巖機(jī)鉆眼，光面爆破。由CAT200挖掘機(jī)扒碴，采用挖掘機(jī)配合裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)碴。開(kāi)挖后及初支后仰拱施工緊跟。具體見(jiàn)圖一。

2、爆破設(shè)計(jì)

⑴爆破器材的選用

選用2號(hào)巖石乳化炸藥，起爆雷管選取非電毫秒雷管。

⑵選擇合理的段間隔時(shí)差

為避免爆破震動(dòng)疊加作用，雷管跳段使用，其時(shí)差控制在100ms左右。

⑶爆破循環(huán)進(jìn)尺

為減小新建隧道對(duì)既有隧道的爆破震動(dòng)影響，需對(duì)爆破進(jìn)尺進(jìn)行控制。根據(jù)本隧道Ⅴ級(jí)圍巖和拱墻鋼架間距參數(shù)，確定爆破循環(huán)進(jìn)尺為1m。

⑷起爆網(wǎng)路

采用導(dǎo)爆管網(wǎng)路與導(dǎo)爆索混合網(wǎng)路。首先起爆輔助眼，其次起爆三圈眼、二圈眼，再次起爆周邊眼，最后起爆底板眼。塑料導(dǎo)爆管網(wǎng)路采用并簇聯(lián)方式。

⑸爆破參數(shù)的選取

1）最大一段允許用藥量

由允許安全振動(dòng)速度通過(guò)以下公式計(jì)算最大一段允許炸藥用量

Qm=R3（Vkp/K）3/α

式中 Qm—最大一段允許用藥量，kg；

Vkp—振動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)，cm/s；

R—爆源中心至振速控制點(diǎn)距離，m；

K—與爆破技術(shù)、地質(zhì)地形有關(guān)的系數(shù)；

α—爆破振動(dòng)衰減指數(shù)。

爆源中心至振速控制點(diǎn)距離R取最小值14.2m，振動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)Vkp為5cm/s，根據(jù)類似工程數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)可初選K，α值為K=121，α=1.7。將R、Vkp、K、α代入上式得：Qm=4.89kg即最小凈距時(shí)的最大一段允許用藥量為4.89kg。

2）爆破參數(shù)

①輔助眼、三圈眼、二圈眼、底板眼布置

輔助眼、三圈眼、二圈眼、底板眼的布置主要是確定炮孔間距和最小抵抗線。這兩個(gè)參數(shù)應(yīng)根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和孔深來(lái)確定。根據(jù)圍巖的具體情況，炮孔的不同分區(qū)，取孔深為1m，孔間距為0.75～1m。

②周邊眼布置。為達(dá)到光爆效果，周邊眼間距E一般取小值，考慮圍巖為Ⅴ級(jí)，E取0.5m。周邊眼最小抵抗線W=（1～1.5）E，取W=0.5～0.7m，裝藥集中度：q=0.04～0.19Kg/m。

③炮眼裝藥量計(jì)算。隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用是不同的，所以各部位炮眼的裝藥量是不同的，周邊眼參照光面爆破及過(guò)去施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。其它各部炮眼的裝藥量可按照公式計(jì)算：

④裝藥結(jié)構(gòu)及炮眼堵塞

周邊眼采用間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。其它炮眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。炮眼堵塞作用使炸藥在受約束條件下作充分爆炸應(yīng)力提高能量利用率，因此堵塞長(zhǎng)度不小于20cm，堵塞材料采用炮泥（組分：砂：粘土：水=3：1：1）。堵塞質(zhì)量要求密實(shí)，不能有空隙或間斷。

（二）YDK125+445～YDK125+450.59段施工

1、施工方法

采用履帶式液壓巖石破碎機(jī)（炮機(jī)）對(duì)全斷面進(jìn)行擴(kuò)挖方式施工，進(jìn)尺0.8m后及時(shí)支護(hù)。由CAT200挖掘機(jī)扒碴，采用挖掘機(jī)配合裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)碴。

四、緊鄰既有線隧道爆破安全保證措施

1、爆破前進(jìn)行全面仔細(xì)的技術(shù)交底工作以做到任務(wù)明確，專人負(fù)責(zé)，裝藥人員嚴(yán)格按控爆設(shè)計(jì)藥量和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝藥，嚴(yán)禁多裝藥；通過(guò)多打眼、少裝藥進(jìn)行控爆，確保行車(chē)安全。

2、每道爆破工序嚴(yán)格按方案進(jìn)行，堅(jiān)持短進(jìn)尺弱爆破，常利用振動(dòng)波檢測(cè)儀檢測(cè)爆破時(shí)掌子面振動(dòng)波對(duì)既有隧道的影響，確保爆破振動(dòng)波不大于5cm/s。

3、隧道爆破施工采用在線路封鎖時(shí)間內(nèi)控爆，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置防護(hù)員，區(qū)間兩端車(chē)站設(shè)駐站聯(lián)絡(luò)員。爆破作業(yè)統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一信號(hào)，并采用有效的無(wú)線對(duì)講機(jī)進(jìn)行相互的聯(lián)絡(luò)。

4、隧道施工鉆眼作業(yè)、裝藥作業(yè)、爆破網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線作業(yè)、起爆作業(yè)都通知監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程旁站確認(rèn)，項(xiàng)目部并安排專人負(fù)責(zé)。

5、既有隧道內(nèi)（桐子林隧道、上桐子林隧道）設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)置于其對(duì)應(yīng)新建隧道開(kāi)挖掌子面前后20m范圍內(nèi)，靠近新線側(cè)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，但不低于5個(gè)，遠(yuǎn)離一側(cè)不少于3個(gè)，靠近一側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)縱向間距不大于10m。施工中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，掌握既有隧道水平及豎向位移，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，分析對(duì)既有線影響，調(diào)整爆破參數(shù)，優(yōu)化施工方法，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，立即停止施工，報(bào)相關(guān)單位，針對(duì)既有線出現(xiàn)的具體問(wèn)題仔細(xì)研究，采取及時(shí)有效的措施解決。

6、每天晚上安排專人負(fù)責(zé)會(huì)同工務(wù)段、監(jiān)理人員進(jìn)洞檢查一次，若發(fā)現(xiàn)對(duì)既有隧道有異常情況及時(shí)進(jìn)行處理調(diào)整。

五、隧道貫通安全保證措施

YDK125+450.59～YDK125+510.59段60m為上桐子林隧道預(yù)留工程，新桐子林隧道與此段預(yù)留工程在YDK125+450.59處貫通。

1、利用在封鎖點(diǎn)時(shí)間內(nèi)組織人員、設(shè)備認(rèn)真核對(duì)襄渝上行客車(chē)聯(lián)絡(luò)線桐子林隧道對(duì)應(yīng)遂渝二線新桐子林隧道YDK125+320.59～YDK125+450.59段靠近遂渝二線側(cè)橫向洞室位置、現(xiàn)狀和預(yù)留遂渝二線桐子林隧道段中線、高程等情況是否與設(shè)計(jì)提供資料一致。如果不一致，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位來(lái)現(xiàn)場(chǎng)勘察，以便及時(shí)調(diào)整，確保貫通測(cè)量安全。

2、最后5.59m采用機(jī)械開(kāi)挖施工。機(jī)械開(kāi)挖至離貫通處0.5m時(shí)，采用機(jī)械在上半斷面處開(kāi)挖一個(gè)探孔，然后逐步向兩側(cè)擴(kuò)大，最終全面貫通。

3、隧道全面貫通后，應(yīng)立即對(duì)新建隧道和預(yù)留段隧道中線、標(biāo)高進(jìn)行貫通測(cè)量，以便與預(yù)留隧道順利銜接。

六、結(jié)束語(yǔ)

新桐子林隧道緊鄰既有線段通過(guò)選擇微振爆破和機(jī)械開(kāi)挖相結(jié)合的施工方法，安全順利貫通，取得了很好的成效。

參考文獻(xiàn)：

齊景岳，等.隧道爆破現(xiàn)代技術(shù)〔M〕.北京：中國(guó)鐵道出版社，1999.

蔡杰.泉廈高速公路擴(kuò)建隧道施工技術(shù)研究.福建交通科技，2009.