高速公路建設中的分離式隧道開挖施工工藝

滕明

一、工程概況

黃瓜山隧道為分離式隧道，左線起止里程ZK2+690～ZK5+956，長3266m；右線起止里程K2+682～K5+950，長3268m。設計速度100km/h，主洞凈寬11m、凈高5m，車行道3.75m×2，側向寬度0.75m+1m，檢修道0.75m+1m。

二、隧道爆破施工工藝分析

1.布孔

以設計圖紙為準，測定開挖面的中線和輪廓線，做好標記，同時精準標出炮孔的布設位置。

2.鉆孔

鉆孔前做好技術交底，使鉆工對炮孔布置圖形成準確的認識，并掌握機械設備操作方法、鉆孔方法等關鍵要點。周邊眼施工難度較大，要求臺車下面有專人指揮，司鉆人員聽從指令，規范作業；嚴格控制周邊眼的外插角；合理協調各炮孔的位置，使兩茬炮交界處臺階小于15cm。

3.清孔

炮孔鉆進成型后，向孔內注入高壓風，用于清理石屑等雜物，使孔內保持相對潔凈的狀態，以便高效裝藥。

4.裝藥和填塞

（1）全面清點炮孔數量、藥包數量等，判斷是否滿足設計要求，有誤差則予以調整。

（2）裝藥時，從爆區的一端開始操作，逐步向另一端推進，有序完成各炮孔的裝藥作業。實際操作中，將起爆體和炸藥置于指定的孔口周邊位置，輕輕推送炸藥以使得其到達炮孔底部，每完成一次裝藥后，及時檢測裝藥的長度，實測結果與設計值存在差異時，暫停裝藥，分析原因并處理。

（3）起爆藥包裝入炮眼后，不允許強力振搗，否則易誘發早爆事故。裝藥時，由專員在現場做全方位的檢查與記錄。

（4）周邊眼選用的是φ25mm小直徑藥卷，采取間隔裝藥的方法，除此之外的其它各炮孔均選用的是φ32藥卷，遵循連續裝藥的原則。

（5）裝藥后，用適量的黃泥封堵炮孔，形成至少為30cm的堵塞長度，以保證炸藥在炮孔內充分爆炸，進而取得良好的爆破開挖效果。填塞時，不宜采用大粒徑的石屑，原因在于此類石屑組合后的密實性不足，彼此間存在較大的空隙，同時石屑易損傷雷管的腳線，不利于爆破作業的順利開展。若炮孔內有水，回填時將其清理干凈。

（6）炮孔填塞是一項精細化的工作，在填塞時需要加強對起爆網絡的防護，避免導線被砸傷。填塞長度視實際條件作靈活的調整，巖石的裂隙密度較大時，有必要適當加大填塞的長度。待填塞工作落實到位后，梳理各炮孔的連接線，避免混亂。

5.聯結起爆網路

起爆網絡采用的是復式網絡，各組雷管引爆導管數量不大于20根，具體如圖1所示。

圖1 起爆網路聯結示意圖

起爆網路的聯結作業細節較多，在連接前對各起爆體線路作全方位的檢查，確保其達到工程質量要求，否則不允許聯結；各炮孔的雷管連接次數應保持一致；只有在炮孔經過有效的堵塞處理后，方可聯結。按照規范聯結成起爆網絡后，做詳細的檢查，確認無漏聯、錯聯等問題后，加強現場安全管理，禁止非爆破人員進入現場，并安排專員做好警戒工作，以保證爆破施工安全。

6.爆破防護

起爆網絡成型后，界定具體的防護范圍，采取有效的防護措施。根據要求拉設警戒線，并從爆區由內向外清場，將任何與爆破作業無關的人員、機械設備等轉移到安全區域。經過一系列的安全防護后，全面檢查現場情況，若具備安全起爆條件，則發出起爆信號，由爆破員對爆破器進行充電，將主線連接至爆破器，正式起爆。爆破后的15min內禁止員工進入現場，15min以后且隧道內通風設備恢復正常時，由檢查人員進入爆區，對實際爆破情況做出判斷，確認安全后，解除警戒。

7.爆破檢查、總結

爆破后，現場負責人、爆破員及安全員共同參與現場檢查，主要在于判斷是否存在盲炮以及識別是否潛在各類不安全因素，若有則妥善處理。對于未用完的爆破器材，予以清點，按照流程安排退庫。

三、預留核心土開挖

1.施工流程

開挖采用弧形導坑預留核心土法，根據斷面尺寸，將其劃分為上、中、下及底部四處，錯臺階開挖。首先組織上部導坑的開挖作業，再采取初期支護措施，而后繼續開挖剩余的部分，具體施工示意圖，如圖2所示。

圖2 開挖順序圖

臺階分部開挖的關鍵要點有：

根據斷面尺寸劃分為多個部分，以弧形拱部為例，該處又可作進一步的細分，采取交替開挖的施工方法。弧形開挖進尺不宜過大，通常以0.5～1.0m較為合適，核心土面積需達到斷面面積的50%或適當增加。

首先同時開挖1a、1b、1c并對該處采取支護措施，隨后開挖核心土2a，此部分開挖量達到3～5m時，開挖下部核心土③，再交替開挖下邊墻2b或2c（及時采取支護措施），隨著施工進程的推進，后行邊墻開挖進尺約為10m時，開始開挖隧底，施作仰拱初期支護。

在長管棚超前預支護的前提下，采取以機械設備為主（挖掘機）、人工為輔的開挖方法，必要時根據開挖現場的圍巖特性安排松動爆破，用裝載機清理爆破施工中產生的渣土，用自卸車裝載外運。

在上部弧形導坑開挖時，同步組織中臺階或中下臺階的開挖作業，提高施工效率。開挖后，以噴射混凝土的方法封閉巖面。

2.施工注意事項

（1）嚴格控制核心土的面積，不小于隧道斷面面積的50%；合理協調好開挖斷面內各部分的關系，例如上部超前中部3.5m，中部超前下部3.5m，下部超前底部10m，具體視實際情況做靈活的調整，但禁止長臺階施工。為使機械設備高效運行，上部臺階、中部臺階、下部臺階的高度分別為4.5m、4.5m、3.5m，具體也應結合實際情況予以調整；對于核心土的寬度，無特定的限制，便于施工即可。

（2）上臺階支護完成并且噴射混凝土具有足夠的強度（達到設計強度的70%）后，方可開挖核心土與下臺階。開挖具有擾動性，易影響上臺階的穩定狀態，例如該處的初期支護有變形、下沉問題，潛在安全隱患，因此根據設計要求設鎖腳錨桿，同時以焊接的方法穩固在縱向連接鋼筋上。

（3）開挖施工中，每完成一臺階的開挖作業后，隨即噴射混凝土，用于封閉圍巖，厚度以4cm為宜；并設置型鋼以及鎖腳錨桿，進一步分層復噴，直至達到設計厚度要求為止。

四、結語

綜上所述，隨著社會經濟的發展，各界對公路建設水平提出更高的要求，在外部需求的促進作用下，公路建設規模正逐步擴大，在具體的施工中，分離式隧道為重要的施工對象。其中，開挖為重點環節，施工單位需注重開挖方法的選擇、支護措施的落實、監控量測的開展等各項工作，多途徑并行，全面保證隧道開挖安全以及開挖質量。