屈莊隧道三臺階七步開挖法施工分析

【摘 要】 本文根據鄭武客運專線屈莊隧道工程，對隧道三臺階七步開挖法施工進行了分析，包括上部弧形導坑開挖、左右側臺階開挖、左右側臺階開挖、上中下臺階預留核心土開挖、隧底開挖及光面爆破參數分析，為廣大施工人員提供一定參考。

【關鍵詞】 隧道 光面爆破 施工工藝

1 工程概況

鄭武客運專線屈莊隧道全長543m，進出口里程分別為DK953+245、DK953+788；隧線分界里程分別為DK953+245、DK953+788.隧道設計速度目標值為350km/h，線間距為5m，隧道內鋪設CRTS Ⅱ型板式無砟軌道，全隧道均位于直線上，軌道結構高度為679mm。

2 施工方法分析

DK953+320- DK953+700段采用三臺階七步開挖法施工，三臺階七步開挖法是以弧形導坑開挖留核心土為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位開挖與支護沿隧道縱向錯開，平行推進隧道施工方法.施工方案斷面圖見圖1所示。

3 施工工藝

3.1 上部弧形導坑開挖

拱部超前支護后進行，環向開挖上部弧形導坑，預留核心土，核心土長度為5 m，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3。開挖循環進尺1.2m，開挖后立即初噴3-5cm混凝土.及時架設鋼架、錨網系統，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30°打設鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。

3.2 左、右側臺階開挖

開挖進尺1.2m，左、右側臺階錯開2-3m，開挖后立即初噴3-5cm混凝土，及時接長鋼架并進行噴、錨、網系統支護，在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30°打設鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度.

3.3 左、右側臺階開挖

開挖進尺1.2m，左、右側臺階錯開2-3m，開挖后立即初噴3-5cm混凝土，及時接長鋼架并進行噴、錨、網系統支護，接長鋼架，在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30°打設鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。

3.4 上、中下臺階預留核心土開挖

各臺階分別開挖進尺與各臺階循環進尺相一致。

3.5 隧底開挖

每循環開挖長度宜為2-3m，開挖后及時施做仰拱初期支護，完成兩個隧底開挖、支護循環后，及時施做仰拱，仰拱分段長度為6m。

4 光面爆破

光面爆破、控制爆破振動對圍巖擾動是保證施工質量、節省施工成本關鍵環節。在充分考慮相關因素影響后確定光面爆破技術參數。

鉆爆采用平行直眼掏槽方法，炮孔直徑Φ42mm，中部設大直徑中空孔，中空孔直徑為100mm.炸藥選用防水型2＃巖石乳化炸藥，掏槽孔和輔助孔采用Φ35mm藥卷，周邊孔采用Φ25mm藥卷，非電毫秒差導爆雷管網路。本隧道Ⅲ類圍巖為硬砂巖，擬采用光面爆破參數如下：

4.1 周邊眼孔距E選擇

周邊孔間距是影響光面爆破效果的主要因素，根據圍巖地質條件不同，一般為0.4-0.65m，Ⅲ類圍巖E=0.5m。

4.2 最小抵抗線W的選擇

W=E/M，M為周邊孔密集系數，一般控制在0.7-0.9間，本隧道根據Ⅲ類圍巖類別，W控制在0.4-0.5m.

4.3 選擇合理炮孔深度L

循環進尺越大，一次性使用炸藥用量越大，炮孔深度對軟巖光面爆破效果影響較為明顯，對硬巖影響不明顯.因此Ⅲ類圍巖循環進尺控制在1.25m以內。

4.4 炮孔裝藥不偶合系數

根據施工經驗不耦合系數大于1.5，可取得較好光面效果。本隧炮孔直徑Φ42mm，周邊孔藥卷直徑Φ25mm，不耦合系數1.68。

4.5 周邊孔線裝藥密度

根據施工經驗，Ⅲ類圍巖硬巖不大于0.20kg/m。視光面爆破實際效果，必要時采用小直徑低爆速光面爆破專用炸藥.除采用炮孔徑向空氣不耦合裝藥外，考慮采用傳爆線和竹片，沿炮孔間隔裝藥使炮孔內炸藥分部均勻，防止炮孔局部段出現破壞孔壁、掛口處出現掛簾、底板出現門檻現象，同時加強炮孔堵塞。

5 施工控制要點分析

三臺階七步開挖法施工做好工序銜接。工序安排緊湊，盡量減少圍巖暴露時間，避免因長時間暴露引起圍巖失穩；初期支護應及時封閉成環，全斷面初期支護閉合時間宜控制在15d左右，有條件時盡量縮短閉合時間；仰拱應超前施做，仰拱距上臺階開挖工作面控制在35m，鋪設防水板、二次襯砌等后續工作應及時進行；二次襯砌距仰拱宜保持2倍以上襯砌循環作業長度但不得大于50m；三臺階七步開挖法施工應控制開挖長度，根據圍巖地質情況，合理確定循環進尺，每次開挖長度不得超過1.5m；開挖后立即初噴3-5m混凝土以減少圍巖暴露時間；嚴格按設計要求施做超前支護，控制好超前支護外插角，嚴格注漿工藝加固地層，保證隧道開挖在超前支護的保護下施工；中、下臺階左、右側開挖應錯開，嚴禁對開，左右側錯開距離宜為2-3m；隧道超挖部位必須回填密實，嚴禁初期支護背后存在空洞.必要時初期支護背后應進行充填注漿，保證初期支護與圍巖密貼。

6 結論

通過對鄭武客運專線屈莊隧道工程，對隧道三臺階七步開挖法施工進行了分析，在隧道施工過程中只有合理確定隧道圍巖等級，根據圍巖等級來確定施工工藝，保證隧道施工安全及質量保證。

參考文獻

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