小凈距隧道后行洞三臺(tái)階法開(kāi)挖方法可行性淺析

湯春雷　丁愛(ài)楓(中交一公局廈門(mén)工程有限公司（溫州繞城高速西南線工程第4標(biāo)項(xiàng)目），浙江　溫州　325018）

小凈距隧道后行洞三臺(tái)階法開(kāi)挖方法可行性淺析

湯春雷丁愛(ài)楓(中交一公局廈門(mén)工程有限公司（溫州繞城高速西南線工程第4標(biāo)項(xiàng)目），浙江溫州325018）

本文通過(guò)控制爆破方式進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)對(duì)小凈距隧道后行洞三臺(tái)階爆破開(kāi)挖不同臺(tái)階爆破對(duì)自身和先行洞的影響進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)收集爆破振速及相關(guān)參數(shù)論證小凈距隧道后行洞V圍巖一般段、Ⅳ圍巖三臺(tái)階法開(kāi)挖施工的可行性這一觀點(diǎn)。

中隔壁法；三臺(tái)階法；爆破開(kāi)挖

1　基本情況

本文以溫州繞城高速西南線工程橫山隧道、屏山隧道為例。該兩座隧道為雙向六車道小凈距隧道，其中橫山隧道左洞全長(zhǎng)338m，右洞全長(zhǎng)330m，左右洞中夾巖柱最小距離8m左右；屏山隧道左洞全長(zhǎng)307m，右洞全長(zhǎng)290，左右洞中夾巖柱最小距離10m左右。兩隧道均以右線為先行洞，左線為后行洞。兩座隧道都按照單洞施工的資源配置，單向雙洞錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖施工，其中橫山隧道由出口向進(jìn)口掘進(jìn)，屏山由進(jìn)口向出口掘進(jìn)。

2　原設(shè)計(jì)情況

2.1小凈距后行洞隧道原設(shè)計(jì)主要要點(diǎn)：針對(duì)小凈距隧道，設(shè)計(jì)文件為保證后行洞自身的開(kāi)挖安全以及降低后行洞開(kāi)挖對(duì)先行洞的爆破振動(dòng)的影響，從后行洞的開(kāi)挖方法、爆破振速控制以及先后洞的安全控制距離都提出要求和建議。其中后行洞Ⅴ級(jí)圍巖一般段、Ⅳ級(jí)圍巖建議采用中隔壁導(dǎo)坑開(kāi)挖，后行洞襯砌處振動(dòng)速度控制在10cm/s以內(nèi)，先行洞襯砌處的振動(dòng)速度控制在15cm/s以內(nèi)。

2.2設(shè)計(jì)建議的中隔壁開(kāi)挖方法簡(jiǎn)述：Ⅳ級(jí)圍巖開(kāi)挖最大寬度17.04m，開(kāi)挖高度11.25m，全斷面開(kāi)挖面積153㎡。采用中隔壁法施工全斷面分為左右兩個(gè)斷面上下四個(gè)臺(tái)階，上臺(tái)階超前下臺(tái)階5～10m。

3　擬調(diào)整方案及可行性

小凈距隧道的后行洞施工，洞口Ⅴ級(jí)加強(qiáng)段已經(jīng)按照雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖完成，正準(zhǔn)備進(jìn)入Ⅳ級(jí)圍巖和V級(jí)圍巖一般段，從當(dāng)前后行洞開(kāi)挖的掌子面的圍巖條件來(lái)看，全部為巖質(zhì)，巖質(zhì)強(qiáng)度高，約60MPa～80MPa左右，完整性也相對(duì)較好，同時(shí)結(jié)合先行洞已經(jīng)開(kāi)挖的170m的圍巖條件判斷，后行洞設(shè)計(jì)的Ⅳ級(jí)、V級(jí)圍巖一般段圍巖總體情況較好，自穩(wěn)能力較強(qiáng)。在圍巖具備可以調(diào)整開(kāi)挖方案的前提下，我部從施工安全、進(jìn)度以及費(fèi)用綜合考慮，擬將小凈距后行洞Ⅳ級(jí)圍巖以及V級(jí)圍巖的一般段由中隔壁開(kāi)挖調(diào)整為臺(tái)階法開(kāi)挖。

4　臺(tái)階法施工方案

4.1臺(tái)階法施工參數(shù)：

⑴臺(tái)階高度：分三臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)，上臺(tái)階高度3.5m，中臺(tái)階高度3.7m，下臺(tái)階高度4.0m。分臺(tái)階高度的確定按照格柵拱架的單元高度確定，其中上臺(tái)階開(kāi)挖至鋼格柵①單元拱腳，中臺(tái)階開(kāi)挖至鋼格柵②單元拱腳，下臺(tái)階開(kāi)挖至仰拱底。

⑵臺(tái)階長(zhǎng)度：上臺(tái)階5～6m，中臺(tái)階20～25m，下臺(tái)階5～10m。臺(tái)階劃分的長(zhǎng)度主要考慮機(jī)械出渣的能力、機(jī)械出渣的工作面長(zhǎng)度以及Ⅳ級(jí)圍巖條件下仰拱跟進(jìn)掌子面的安全距離（35～40m）。

⑶爆破振速：根據(jù)宏大民爆公司爆破設(shè)計(jì)，臺(tái)階法開(kāi)挖每循環(huán)進(jìn)尺2.5m，炸藥單耗量0.7 kg/m3，最大單段爆破用量為上臺(tái)階周邊眼裝藥量17.4 Kg，一次爆破最大藥用量為中臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)106.575 Kg，在這種情況下，考慮到所選用的毫秒雷管時(shí)差小，爆破振動(dòng)疊加最不利的影響，爆破振速的藥量取值按最大單段爆破用量計(jì)算，同時(shí)考慮到小凈距隧道中夾巖柱最小距離為8m左右，若先行洞二襯超前后行洞掌子面則后行洞爆破點(diǎn)距離二襯太近，爆破振動(dòng)勢(shì)必對(duì)二襯結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，因此按照設(shè)計(jì)文件爆破振速10cm/s的要求反算出后行洞與二襯的安全距離。根據(jù)薩道夫斯基控制爆破振動(dòng)速度公式計(jì)算爆破振動(dòng)速度R=29.1m。

5　后行洞三臺(tái)階法開(kāi)挖對(duì)自身及先行洞結(jié)構(gòu)的影響

未進(jìn)行實(shí)體爆破，理論上驗(yàn)證了最不利開(kāi)挖條件下爆破振動(dòng)對(duì)先行洞已施工二襯的影響。為綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況對(duì)后行洞的影響，經(jīng)上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站對(duì)橫山、屏山隧道后行洞進(jìn)行爆破振速監(jiān)測(cè)，通過(guò)爆破測(cè)振儀收集數(shù)據(jù)并出具的《隧道監(jiān)控量測(cè)報(bào)告》進(jìn)行分析。橫山隧道、屏山隧道后行洞在三臺(tái)階爆破開(kāi)挖時(shí)，最不利開(kāi)挖條件下，先行洞結(jié)構(gòu)物的各斷面圍巖壓力盒采集的數(shù)據(jù)有較小的波動(dòng)，初支內(nèi)應(yīng)力儀器采集數(shù)據(jù)略有波動(dòng)，應(yīng)力曲線趨于穩(wěn)定，對(duì)先行洞的結(jié)構(gòu)物影響較小，不影響先行洞結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性，通過(guò)爆破振動(dòng)儀測(cè)量得到，后行洞二襯處振動(dòng)速度為6cm/s左右，在設(shè)計(jì)要求及《爆破安全規(guī)程》允許值10cm/s內(nèi)，能夠保證先行洞結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定和自身結(jié)構(gòu)的安全，三臺(tái)階法爆破開(kāi)挖方法可行。

6　結(jié)語(yǔ)

在小凈距隧道后行洞開(kāi)挖的施工中，開(kāi)挖方法的選定直接影響到隧道的安全與穩(wěn)定，同樣影響到隧道的施工工期。所以，作為項(xiàng)目的技術(shù)管理人員一定要根據(jù)隧道的圍巖情況及時(shí)收集施工過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，掌握不同圍巖可采用不同的開(kāi)挖方法進(jìn)行施工。突破在某種圍巖上開(kāi)挖方法的局限性和可行性，讓我們?cè)谒淼朗┕ぶ锌茖W(xué)的選用安全、高效的開(kāi)挖方法，取得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60～2009）》北京：人民交通出版社，2009年.

［2］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG d70～2004）》北京：人民交通出版社，2004年.

［3］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程（GB6722～2003）》中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.