小凈距隧道后行洞三臺階法開挖方法可行性淺析

湯春雷　丁愛楓(中交一公局廈門工程有限公司（溫州繞城高速西南線工程第4標項目），浙江　溫州　325018）

小凈距隧道后行洞三臺階法開挖方法可行性淺析

湯春雷丁愛楓(中交一公局廈門工程有限公司（溫州繞城高速西南線工程第4標項目），浙江溫州325018）

本文通過控制爆破方式進行試驗檢測與數據統計，通過對小凈距隧道后行洞三臺階爆破開挖不同臺階爆破對自身和先行洞的影響進行試驗。根據收集爆破振速及相關參數論證小凈距隧道后行洞V圍巖一般段、Ⅳ圍巖三臺階法開挖施工的可行性這一觀點。

中隔壁法；三臺階法；爆破開挖

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338m，右洞全長330m，左右洞中夾巖柱最小距離8m左右；屏山隧道左洞全長307m，右洞全長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，單向雙洞錯開開挖施工，其中橫山隧道由出口向進口掘進，屏山由進口向出口掘進。

2　原設計情況

2.1小凈距后行洞隧道原設計主要要點：針對小凈距隧道，設計文件為保證后行洞自身的開挖安全以及降低后行洞開挖對先行洞的爆破振動的影響，從后行洞的開挖方法、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級圍巖一般段、Ⅳ級圍巖建議采用中隔壁導坑開挖，后行洞襯砌處振動速度控制在10cm/s以內，先行洞襯砌處的振動速度控制在15cm/s以內。

2.2設計建議的中隔壁開挖方法簡述：Ⅳ級圍巖開挖最大寬度17.04m，開挖高度11.25m，全斷面開挖面積153㎡。采用中隔壁法施工全斷面分為左右兩個斷面上下四個臺階，上臺階超前下臺階5～10m。

3　擬調整方案及可行性

小凈距隧道的后行洞施工，洞口Ⅴ級加強段已經按照雙側壁導坑開挖完成，正準備進入Ⅳ級圍巖和V級圍巖一般段，從當前后行洞開挖的掌子面的圍巖條件來看，全部為巖質，巖質強度高，約60MPa～80MPa左右，完整性也相對較好，同時結合先行洞已經開挖的170m的圍巖條件判斷，后行洞設計的Ⅳ級、V級圍巖一般段圍巖總體情況較好，自穩能力較強。在圍巖具備可以調整開挖方案的前提下，我部從施工安全、進度以及費用綜合考慮，擬將小凈距后行洞Ⅳ級圍巖以及V級圍巖的一般段由中隔壁開挖調整為臺階法開挖。

4　臺階法施工方案

4.1臺階法施工參數：

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

⑵臺階長度：上臺階5～6m，中臺階20～25m，下臺階5～10m。臺階劃分的長度主要考慮機械出渣的能力、機械出渣的工作面長度以及Ⅳ級圍巖條件下仰拱跟進掌子面的安全距離（35～40m）。

⑶爆破振速：根據宏大民爆公司爆破設計，臺階法開挖每循環進尺2.5m，炸藥單耗量0.7 kg/m3，最大單段爆破用量為上臺階周邊眼裝藥量17.4 Kg，一次爆破最大藥用量為中臺階開挖時106.575 Kg，在這種情況下，考慮到所選用的毫秒雷管時差小，爆破振動疊加最不利的影響，爆破振速的藥量取值按最大單段爆破用量計算，同時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距離二襯太近，爆破振動勢必對二襯結構產生不利影響，因此按照設計文件爆破振速10cm/s的要求反算出后行洞與二襯的安全距離。根據薩道夫斯基控制爆破振動速度公式計算爆破振動速度R=29.1m。

5　后行洞三臺階法開挖對自身及先行洞結構的影響

未進行實體爆破，理論上驗證了最不利開挖條件下爆破振動對先行洞已施工二襯的影響。為綜合考慮現場施工實際情況對后行洞的影響，經上海同濟建設工程質量檢測站對橫山、屏山隧道后行洞進行爆破振速監測，通過爆破測振儀收集數據并出具的《隧道監控量測報告》進行分析。橫山隧道、屏山隧道后行洞在三臺階爆破開挖時，最不利開挖條件下，先行洞結構物的各斷面圍巖壓力盒采集的數據有較小的波動，初支內應力儀器采集數據略有波動，應力曲線趨于穩定，對先行洞的結構物影響較小，不影響先行洞結構物的整體穩定性，通過爆破振動儀測量得到，后行洞二襯處振動速度為6cm/s左右，在設計要求及《爆破安全規程》允許值10cm/s內，能夠保證先行洞結構物的穩定和自身結構的安全，三臺階法爆破開挖方法可行。

6　結語

在小凈距隧道后行洞開挖的施工中，開挖方法的選定直接影響到隧道的安全與穩定，同樣影響到隧道的施工工期。所以，作為項目的技術管理人員一定要根據隧道的圍巖情況及時收集施工過程中的各項參數，掌握不同圍巖可采用不同的開挖方法進行施工。突破在某種圍巖上開挖方法的局限性和可行性，讓我們在隧道施工中科學的選用安全、高效的開挖方法，取得相應的經濟效益。

［1］中華人民共和國行業標準《公路隧道施工技術規范（JTG F60～2009）》北京：人民交通出版社，2009年.

［2］中華人民共和國行業標準《公路隧道設計規范（JTG d70～2004）》北京：人民交通出版社，2004年.

［3］中華人民共和國國家標準《爆破安全規程（GB6722～2003）》中國標準出版社，2004.