王昌林
(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550008)
納雍至晴隆高速公路箐腳特長(zhǎng)隧道右側(cè)下方緊鄰水黃公路和村寨,左側(cè)毗鄰烏蒙山國家地質(zhì)公園。由于地形地貌等因素限制,隧道出口不具備運(yùn)輸便道施工條件,加之受合同、工期等客觀因素影響,選擇在路線右側(cè)陡峭半坡上增加斜井作為本隧道施工通道,確保工期、進(jìn)度滿足合同要求。斜井與主洞交叉口樁號(hào)為YK94+923.936,交叉口至隧道出口約310m。斜井參照車行橫洞斷面進(jìn)行設(shè)計(jì),長(zhǎng)度為85m,其中Ⅳ級(jí)圍巖50m,Ⅴ級(jí)圍巖35m,洞口設(shè)置4m 明洞,其余地段均采用復(fù)合襯砌。圍巖分級(jí)見表1。
表1 箐腳隧道(出口端)斜井圍巖分級(jí)統(tǒng)計(jì)表
斜井施工的總體思路是洞身Ⅴ級(jí)圍巖地段采用短臺(tái)階法施工,臺(tái)階長(zhǎng)度5~15m,具體采用挖掘機(jī)冷開;洞身Ⅳ級(jí)圍巖襯砌范圍采用中長(zhǎng)臺(tái)階法,臺(tái)階長(zhǎng)度可根據(jù)施工實(shí)際情況適當(dāng)加長(zhǎng)為15~40m,可采用控制爆破技術(shù)。相關(guān)單位主張洞口端Ⅴ級(jí)圍巖全部采用挖掘機(jī)冷開方案,主要是擔(dān)心爆破飛石危及洞口下方公路行車(行人)和下方村寨安全。后經(jīng)過多部位、多頻次鉆取巖芯進(jìn)行檢測(cè),圍巖硬度在80~120MPa 之間,結(jié)合超前預(yù)報(bào),并報(bào)公安機(jī)關(guān)批準(zhǔn)后,決定采用箱型窗簾式防護(hù)系統(tǒng)對(duì)洞口進(jìn)行防護(hù),然后以控制爆破方法進(jìn)行開挖。
做好相關(guān)崗前教育和培訓(xùn)。安裝10kV 專線并布置臨時(shí)用電,組織常規(guī)機(jī)具設(shè)備入場(chǎng)。對(duì)洞口區(qū)域加密測(cè)量三維坐標(biāo)點(diǎn),突出原地貌各個(gè)特征點(diǎn),對(duì)洞口場(chǎng)區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì),邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)<覍?duì)洞口區(qū)域水黃公路高路塹邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行論證。在高邊坡及其平臺(tái)上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)管理。高邊坡開口線及各個(gè)平臺(tái)設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和“型鋼+竹跳板”組合剛性防護(hù),并開挖防護(hù)土溝。修建洞口場(chǎng)區(qū)擋土墻,墻后分層填筑并壓實(shí)到頂,實(shí)施場(chǎng)地硬化。洞口仰坡頂安裝被動(dòng)防護(hù)網(wǎng),施工洞頂截水溝。開挖仰坡并防護(hù),進(jìn)行施工套拱、施工管棚等作業(yè)。架設(shè)“鋼支架+模板+竹跳板+斜撐+纜風(fēng)繩”組合的剛性防護(hù)設(shè)施,在剛性防護(hù)頂部與洞口仰坡之間安裝“鋼絲繩+多層鐵絲網(wǎng)+鋼絲繩網(wǎng)格”組成高松弛柔性防護(hù)網(wǎng)形成防爆卷簾,即箱型窗簾式防護(hù)系統(tǒng)。
圖1 水黃公路高邊坡防護(hù)
圖2 箐腳特長(zhǎng)隧道出口端斜井洞口場(chǎng)區(qū)
圖3 洞口剛性防護(hù)和柔性防護(hù)組合—箱型窗簾式防護(hù)系統(tǒng)
斜井采用上下臺(tái)階法施工(見圖4、圖5),施工過程中加強(qiáng)隧道的地質(zhì)、水文、沉降觀測(cè)及地質(zhì)超前預(yù)報(bào)等工作。隧道的進(jìn)洞方式采用鉆爆法、噴錨構(gòu)筑法原理組織施工。開挖爆破技術(shù)設(shè)計(jì)如下:
圖4 上臺(tái)階炮眼布置示意圖(單位:cm)
圖5 下臺(tái)階炮眼布置示意圖(單位:cm)
1.2.1 鉆孔機(jī)具
根據(jù)本項(xiàng)目配備的機(jī)械設(shè)備及類似工程施工經(jīng)驗(yàn),本工程淺孔爆破采用手持式氣腿鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔,鉆孔孔徑40mm。
1.2.2 爆破器材
使用直徑為32mm 的2#巖石乳化炸藥,制作起爆藥包,采用數(shù)碼電子雷管起爆。
1.2.3 上下臺(tái)階爆破法
爆破參數(shù)詳見表2、表3。上臺(tái)階爆破采用楔形掏槽,周邊眼采用不耦合裝藥,裝藥結(jié)構(gòu)見圖6。
圖6 裝藥結(jié)構(gòu)圖(單位:cm)
表2 上臺(tái)階爆破參數(shù)表
表3 下臺(tái)階爆破參數(shù)表
電子數(shù)碼雷管起爆網(wǎng)路起爆方式:采用并聯(lián)起爆網(wǎng)路(將一次起爆的所有電雷管逐個(gè)連接至起爆主線上,再與電源連接),采用專用起爆器進(jìn)行起爆。起爆順序:掏槽孔→輔助孔→周邊孔→底孔。
本斜井爆破的有害效應(yīng)主要有地震波、飛石、沖擊波、有毒有害氣體、噪聲和粉塵等,工程地處半坡上,本設(shè)計(jì)主要對(duì)爆破地震波、爆破飛石及爆破沖擊波進(jìn)行安全校核,確保安全可控。
爆破振動(dòng)效應(yīng),應(yīng)不大于相應(yīng)建、構(gòu)筑物爆破振動(dòng)安全控制標(biāo)準(zhǔn),見表4。
表4 爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)表
爆破地震波安全校核H按下式進(jìn)行:
式(1)中:L為爆破振動(dòng)安全允許距離(m),見表5;A為炸藥量(kg),齊發(fā)爆破為總藥量(kg),延時(shí)爆破為最大一段藥量(kg),考慮無論周邊眼、掏槽眼、輔助眼都不是單孔,雖是延時(shí)爆破,但每段之間用時(shí)短,有齊發(fā)爆破趨勢(shì),故按照最不利狀態(tài)選取一個(gè)開挖斷面最大總藥量;H為保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度(cm/s);M、N分別為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)系數(shù)和衰減指數(shù),可參照表4 選取。本工程開挖巖體以中硬巖石為主,取M為250,N為1.8。
表5 爆破振動(dòng)允許距離計(jì)算表
根據(jù)表4 爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn):既有公路高路塹邊坡爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均取5.0cm/s;既有公路隧道(阿志河1 號(hào)隧道)爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均取10cm/s;既有橋梁(阿志河大橋)含大體積混凝土,橋基、懸索基礎(chǔ)爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均取7.0cm/s。對(duì)爆破振動(dòng)核算,本次爆破對(duì)周邊建筑物、構(gòu)筑物影響均控制在爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi),見表5。
爆破個(gè)別爆破飛石最小安全距離A:
式(2)中:A為個(gè)別飛石最小距離(m);D為炮孔直徑(cm)。經(jīng)計(jì)算A=63m。洞口正下方是公路,須做攔擋設(shè)施,同時(shí)使用炮被覆蓋炮孔。
在洞內(nèi)進(jìn)行松動(dòng)爆破,同時(shí)結(jié)構(gòu)物或構(gòu)筑物均在洞口下方,且有一定距離,受沖擊波影響較小,因此對(duì)地面建筑物的安全距離,不考慮空氣沖擊波的安全距離。
(1)爆破振動(dòng)在安全允許的范圍內(nèi),未采取特殊防護(hù)及控制措施。
(2)爆破飛石防護(hù)及控制措施:①嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)施工;②控制爆破方向和飛石距離,并使被保護(hù)對(duì)象避開飛石主方向;③多排臺(tái)階爆破中,合理設(shè)置裝藥結(jié)構(gòu),合理控制孔、排間起爆時(shí)間,做好爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì);④最小抵抗線過小,也可采用改變爆破傾角的辦法;底盤抵抗線過大,采用臺(tái)階底部補(bǔ)孔辦法,提前處理根底;⑤采用箱型窗簾式防護(hù)系統(tǒng)。
本隧道出口地勢(shì)險(xiǎn)峻,溝壑縱深,無法從主洞口進(jìn)入隧道施工,故選擇在右側(cè)半山上通過斜井進(jìn)入正洞。斜井洞口地形地貌依然復(fù)雜,地面橫坡較陡,洞口正前下方是水黃公路,公路下方又是人員較密集的村寨,除了隧道開挖期間可能發(fā)生涌水、突泥、車輛傷害、物體打擊、高處墜落、觸電、機(jī)械傷害、坍塌、火災(zāi)、爆炸等常規(guī)事故外,爆破振動(dòng)波和沖擊波對(duì)高邊坡的穩(wěn)定性以及附近的樹木、設(shè)備、機(jī)械都可能有影響,因此洞口Ⅴ級(jí)圍巖須嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)來控制藥量;爆破飛石則通過剛性防護(hù)與柔性防護(hù)組合的箱型窗簾式防護(hù)體系來克服,確保施工過程中安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本可控。