新劉塘一號(hào)隧道上跨段施工技術(shù)方案對(duì)比分析

黃瑋國(guó)

摘要：新建廈門(mén)北動(dòng)車(chē)所新劉塘一號(hào)隧道上跨既有杭深鐵路高鐵劉搪隧道，交角31°26′13″，影響段長(zhǎng)度約135m，最小凈距僅為6.3m。面臨如此下凈距，采取何種施工工法按期、保質(zhì)保量、最經(jīng)濟(jì)完成此段隧道開(kāi)挖，是本工程的難點(diǎn)。本文對(duì)應(yīng)用于本隧道的中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修邊、上臺(tái)階控爆下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖兩種施工方法進(jìn)行通過(guò)工期、安全、經(jīng)濟(jì)效益等三個(gè)方面進(jìn)行綜合對(duì)比，最選擇出最優(yōu)方案，為今后再碰到類(lèi)似工程提供參考借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高鐵隧道；開(kāi)槽；修邊；

1工程概況

新劉塘一號(hào)隧道位于廈門(mén)北動(dòng)車(chē)所動(dòng)走2線，進(jìn)口里程X2DK0+900，出口里程X2DKI+800。進(jìn)口端與高速公路的“大帽山隧道”并行，于X2DK1+479-+490上跨杭深鐵路既有劉塘雙線隧道，相交處杭深鐵路劉塘隧道里程DK240+840，交角31°26′13″，新建隧道底板距劉塘隧道拱頂最小凈距6.3m。

工程地質(zhì)情況：洞頂覆蓋層厚≥50m，洞身范圍內(nèi)地質(zhì)巖性為花崗巖r52（3）e弱風(fēng)化帶W2，灰白、灰紅色，中粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，構(gòu)造節(jié)理和風(fēng)化節(jié)理均不發(fā)育。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具侵蝕性C02的侵蝕，環(huán)境作業(yè)等級(jí)為H1。未見(jiàn)不良地質(zhì)及特殊巖土。

2擬采用的兩種施工方案概述

2.1第一種方案：綜合分區(qū)，上臺(tái)階控爆下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖

按新建隧道與既有劉塘高鐵隧道凈距，通過(guò)爆破振動(dòng)分析和爆破模擬，將135m上跨影響段分為25m相鄰段+80m正跨段+30m相鄰段等三個(gè)區(qū)段；相鄰段采取上下臺(tái)階控制爆破、正跨段采取上臺(tái)階控爆、下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖方案。

2.2第二種方案：中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修邊

本方案將掘進(jìn)掌子面分為上、下兩個(gè)臺(tái)階，兩臺(tái)階間隔8-12m。每個(gè)掌子面上進(jìn)行中部機(jī)械開(kāi)挖、弱爆破修邊施工。主要分為兩個(gè)階段。第一階段，上臺(tái)階分成4部分開(kāi)挖，I部采用機(jī)械掏槽破碎；II、III、IV部小藥量弱爆破修邊；第二階段分成5部分開(kāi)挖，I部采用機(jī)械掏槽破碎；II、III、IV、V部小藥量弱爆破修邊；周邊炮孔孔距為25-50cm，采用42ram鉆孔，孔深0.8m。（見(jiàn)圖1）

3方案比選

3.1工期方面

第一種方案：控爆必須按照高鐵營(yíng)業(yè)線管理辦法，受每月天窗點(diǎn)限制；必須進(jìn)行24小時(shí)進(jìn)洞巡視檢查，需辦理限速手續(xù)。進(jìn)出口段各67.5延米，上臺(tái)階進(jìn)度0.8m/d（按每天爆破一次，天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行），開(kāi)挖時(shí)間168天；下臺(tái)階0.2m/d，開(kāi)挖時(shí)間675天考慮上下臺(tái)階工作面，開(kāi)挖時(shí)間需要682天（受天窗點(diǎn)影響及既有隧道安全巡查、限速等影響）。

第二種方案：中部機(jī)械掏槽，可進(jìn)行24小時(shí)作業(yè)，不受安全巡檢和天窗影響；中部掏槽需根據(jù)圍巖情況選擇合適機(jī)械設(shè)備，更換設(shè)備消耗時(shí)間；天窗時(shí)間內(nèi)進(jìn)行修邊弱爆破，工序銜接緊。按進(jìn)出口段各67.5延米，進(jìn)尺0.59延米/天，共計(jì)需要時(shí)間230天。

從上可見(jiàn)，第二種方案滿(mǎn)足工期要求，優(yōu)于第一種方案。

3.2安全方面

第一種方案：上臺(tái)階采用控制爆破，掏槽區(qū)爆破振動(dòng)大，對(duì)既有劉塘隧道影響大，安全系數(shù)低；

第二種方案：上下臺(tái)階修邊采用弱爆破施工，爆破厚度僅0.4-0.6m，臨空面大，爆破振動(dòng)小，對(duì)既有隧道影響小；

從上可見(jiàn)，第二種方案符合營(yíng)業(yè)線安全管理要求，優(yōu)于第一種方案。

3.3經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)兩種施工方案的不同對(duì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比。

3.3.1造價(jià)基本參數(shù)

開(kāi)挖量：上跨段圍巖類(lèi)別為JV、V級(jí)圍巖（其中V級(jí)圍巖為130延米），全長(zhǎng)135延米，開(kāi)挖共計(jì)11464m3。

人工單價(jià)：人工費(fèi)：220元/工日（隧道施工勞務(wù)人員保底月工資在5000-6000元之間，日工資200-240元，平均值按220元/天）；

材料單價(jià)：乳化炸藥：11.2元/kg；非電雷管1段：4.5元/發(fā)；非電雷管6段：4.8元/發(fā)；非電雷管11段：5.1元/發(fā)；水2.3元/t，電0.65元/度。

機(jī)械單價(jià)：氣腿式鑿巖機(jī)臺(tái)班費(fèi)：9.39元/臺(tái)班；氣動(dòng)鍛釬機(jī)臺(tái)班費(fèi)：370.84元/臺(tái)班；鉆頭磨床臺(tái)班費(fèi)：74.45元/臺(tái)班；電動(dòng)空壓機(jī)≤9m3/min臺(tái)班費(fèi)：338.53元/臺(tái)班；電動(dòng)空壓機(jī)≤20m3/min臺(tái)班費(fèi)：560.79元/臺(tái)班；軸流通風(fēng)機(jī)≤40KW-480m3/min臺(tái)班費(fèi)：159.8元/臺(tái)班費(fèi)；破碎錘（1_6m3履帶式挖掘機(jī)）臺(tái)班費(fèi)：1600元/臺(tái)班費(fèi)。

3.3.2第一種方案上臺(tái)階爆破下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖的直接工程費(fèi)分析

采用上臺(tái)階爆破下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖方案，單隧道口掘進(jìn)需要工期682天，雙隧道口掘進(jìn)341天，中間由于天窗點(diǎn)審批因素，預(yù)計(jì)工期將延長(zhǎng)。本次分析不考慮天窗點(diǎn)審批因素；直接工程費(fèi)用分析按雙口掘進(jìn)為基礎(chǔ)進(jìn)行，人工機(jī)械均按雙隧道口施工配置：人工28人/雙隧道口；氣腿式鑿巖機(jī)26臺(tái)；氣動(dòng)鍛釬機(jī)2臺(tái)；鉆頭磨床2臺(tái)；電動(dòng)空壓機(jī)≤9m3/min4臺(tái)；電動(dòng)空壓機(jī)≤20m3/min4臺(tái)；軸流通風(fēng)機(jī)≤40KW-480m3/min2臺(tái)；破碎錘（1.6m3履帶式挖掘機(jī)）2臺(tái)。具體分析詳見(jiàn)下表：

由下表可以得知，采用上臺(tái)階爆破下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖，直接費(fèi)用為447.25元/m3，完成上跨段施工，需要直接工程費(fèi)512.7萬(wàn)元。

3.3.3中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修邊直接工程費(fèi)分析

采用中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修邊方案，單口掘進(jìn)需要工期230天，雙口掘進(jìn)115天（按每個(gè)隧道口每天開(kāi)挖進(jìn)度一致計(jì)）。直接工程費(fèi)用分析按雙口掘進(jìn)為基礎(chǔ)進(jìn)行，人工機(jī)械均按雙口施工配置：人工30人/雙隧道口；氣腿式鑿巖機(jī)26臺(tái)；氣動(dòng)鍛釬機(jī)2臺(tái)；鉆頭磨床2臺(tái)；電動(dòng)空壓機(jī)≤9m3/min4臺(tái)；電動(dòng)空壓機(jī)≤20m3/min4臺(tái)；軸流通風(fēng)機(jī)≤40KW-480m3/min2臺(tái)；破碎錘（1.6m3履帶式挖掘機(jī)）2臺(tái)。具體分析見(jiàn)表1：

由下表可以得知，采用中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修邊方案開(kāi)挖，直接費(fèi)用為184.13元/m3，完成上跨段施工，需要直接工程費(fèi)211.1萬(wàn)元。

上臺(tái)階爆破下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖和中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修開(kāi)挖直接費(fèi)用對(duì)比表1。

從上述兩種方案的直接費(fèi)對(duì)比可得知，中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修邊方案比上臺(tái)階爆破下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖方案費(fèi)用更低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4綜合結(jié)論

通過(guò)上述兩種方案在工期、安全、經(jīng)濟(jì)效益三方面的對(duì)比，可以得出中部機(jī)械掏（擴(kuò)）槽弱爆破修邊方案比上臺(tái)階爆破下臺(tái)階機(jī)械開(kāi)挖方案更適合新劉塘一號(hào)隧道上跨段，不但在工期、安全方面得以保證，而且經(jīng)濟(jì)效益明顯。