郭永軍

（晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600）

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展，與之相隨的長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道、隧道群相繼出現(xiàn)，公路特長(zhǎng)隧道中，為滿足運(yùn)營(yíng)的通風(fēng)要求，需修建大型風(fēng)機(jī)房，為了保護(hù)地面植被及日后運(yùn)營(yíng)維護(hù)，風(fēng)機(jī)房普遍設(shè)為地下。地下洞室群施工目前在國(guó)內(nèi)公路領(lǐng)域應(yīng)用較少，技術(shù)還不成熟，而在水電、國(guó)防工程中應(yīng)用較多，地下風(fēng)機(jī)房有斷面多、跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、洞室交叉多、群洞效應(yīng)明顯等特點(diǎn)，施工比較困難，如何通過(guò)加強(qiáng)洞室群施工技術(shù)，選擇合理的施工方法，來(lái)提高施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量具有重要的意義。

1 工程概況

和榆高速云山隧道全長(zhǎng)11 440 m，設(shè)計(jì)為分離式隧道，因隧道穿越孟信惱自然保護(hù)區(qū)，通風(fēng)1號(hào)豎井、3號(hào)斜井采用地下風(fēng)機(jī)房。地下風(fēng)機(jī)房洞室較多，洞室群斷面形式多，且形狀不規(guī)則。其埋深200～500 m，和榆高速云山隧道3號(hào)斜井地下風(fēng)機(jī)房，有聯(lián)絡(luò)排風(fēng)道、聯(lián)絡(luò)送風(fēng)道、地下風(fēng)機(jī)房、地下變電站、檢修通道、運(yùn)輸通道、逃生通道共10道，各通道間最小凈距為9.2 m。洞室相互交叉、斷面變化大，施工干擾大，開(kāi)挖技術(shù)難度突出。

2 洞室群開(kāi)挖

由于洞室斷面小，最小凈寬僅為2.5 m，最大凈寬12.5 m，無(wú)法用鑿巖臺(tái)車，只能使用YT-28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)配合施工臺(tái)車，洞室群錯(cuò)綜復(fù)雜,相鄰兩洞室間距較小，爆破擾動(dòng)大，為減小洞室間的相互干擾，主要從兩個(gè)方面加以控制：一是減少振源的爆炸能量,二是阻斷或減弱地震波的疊加。在施工中采用光面爆破。

2.1 減少振源的爆炸能量

從減少炸藥量的角度考慮，在隧道開(kāi)挖施工中能做到減少單次起爆炸藥量的措施有以下幾個(gè)方面：

a)選取低威力、低爆速的炸藥，減少炸藥能量，現(xiàn)場(chǎng)采用2號(hào)巖石乳化炸藥；b)控制開(kāi)挖進(jìn)尺，減小單次起爆藥量；c)采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，進(jìn)一步減少單次起爆藥量；d)采用水壓爆破，清孔后，先將炮孔內(nèi)放入1節(jié)水袋墊底（約15 cm），然后根據(jù)設(shè)計(jì)的單孔裝藥量裝填炸藥，炸藥裝好后，再裝填4節(jié)水袋（60 cm），最后裝填炮泥堵塞封口。

2.2 阻斷或減弱地震波的疊加

從干擾或者阻斷地震波傳播的方面考慮，在隧道開(kāi)挖施工采取以下措施：

a)選取合理的爆破間隔時(shí)間，避免爆破震動(dòng)波的疊加；b)采用光面爆破技術(shù)，采取不耦合裝藥，減弱地震波的疊加；c)在周邊眼的基礎(chǔ)上加打不裝藥的空眼，作為減震和光爆導(dǎo)向眼，減少對(duì)圍巖擾動(dòng)，阻斷地震波的傳播[1]。

3 洞室群出渣

小洞室出渣傳統(tǒng)一般采用小型裝載機(jī)出渣，在先期施工中同樣應(yīng)用廈工C30小型裝載機(jī)裝渣，時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低；隨著后續(xù)施工選用了日立EX33型斗方量為0.4 m3小挖掘機(jī)代替裝載機(jī)進(jìn)行裝巖。并對(duì)這兩種裝巖設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了比較，最終得出采用挖掘機(jī)裝巖，從效率和節(jié)約成本上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于裝載機(jī)，同時(shí)也為確保爆破斷面質(zhì)量，處理危石，方便后續(xù)初期支護(hù)的施工提供了保障。在每一循環(huán)爆破后必須將洞室斷面清理干凈，在小洞室施工中，清理斷面工作是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，受洞室作業(yè)面狹窄條件限制，一般使用人工配合清理，需安排6～8名作業(yè)人員，最短3 h才能完成。使用小型挖掘機(jī)處理后，清底工作只需安排2人輔助小型挖掘機(jī)裝巖，1 h即可完成，大大提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，挖掘機(jī)還承擔(dān)清理周拱頂危石工作，排除安全隱患，確保洞室下道工序施工安全。

4 洞室群支護(hù)

洞室凈空小，設(shè)計(jì)中初期支護(hù)無(wú)鋼支撐，初期支護(hù)為C25噴射混凝土18 cm，二次襯砌C30模筑混凝土20 cm。為減少工序、節(jié)約成本，經(jīng)論證，同意采用C30鋼纖維混凝土代替原設(shè)計(jì)初期支護(hù)和二次襯砌。該合同段使用噴射鋼纖維混凝土，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室拌合試驗(yàn)確定配合比為：水泥∶硅粉∶砂∶石∶水∶鋼纖維∶減水劑=396∶34∶852∶818∶215∶35∶5.6。其中速凝劑摻量為6%,25.8 kg/m3。本設(shè)計(jì)C30鋼纖維噴射混凝土是在噴射混凝土拌合物中摻入35 kg的優(yōu)質(zhì)鋼纖維，鋼纖維采用佳密克絲品牌，嚴(yán)格按照先加入粗骨料，再加入鋼纖維和粗骨料一同攪拌至少1 min，然后加入細(xì)集料、膠凝材料、減水劑和水一同攪拌至少2 min，總計(jì)攪拌時(shí)間不小于3 min，不超過(guò)4 min。經(jīng)過(guò)拌合后，鋼纖維均勻地分布于混凝土中，與混凝土形成較大的接觸面，從而增強(qiáng)了混凝土的抗拉、抗剪、抗彎強(qiáng)度及耐磨、抗沖擊、抗裂等特性，達(dá)到在地下工程中普通混凝土難以滿足的技術(shù)要求指標(biāo)[2]。

表1 濕噴鋼纖維混凝土室內(nèi)力學(xué)性能試驗(yàn)成果表

表2 現(xiàn)場(chǎng)取芯力學(xué)性能試驗(yàn)成果表

傳統(tǒng)的施工支護(hù)方式為先用噴射混凝土臨時(shí)支護(hù)，然后用混凝土或鋼筋形成二襯混凝土襯砌。這種支護(hù)方式不僅成本高而且施工時(shí)間長(zhǎng)，尤其是地質(zhì)條件復(fù)雜多變的斷面上，增強(qiáng)了安全施工保障系數(shù)。濕拌鋼纖維噴射混凝土很好地解決了早期噴射混凝土耐久性及襯砌承載能力差的問(wèn)題，特別是混凝土水灰比穩(wěn)定、可控，并在混凝土中摻入了適量的硅粉和鋼纖維，增強(qiáng)了耐久性、襯砌承載能力及與圍巖的黏結(jié)力。

經(jīng)過(guò)云山隧道3號(hào)斜井地下風(fēng)機(jī)房、送排風(fēng)通道、聯(lián)絡(luò)通道、逃生檢修通道實(shí)際應(yīng)用效果觀測(cè)分析，同類圍巖小洞室群施工永久支護(hù)采用鋼纖維噴射混凝土與整體襯砌比較，前者比后者開(kāi)挖數(shù)量減小，模筑混凝土數(shù)量減小，節(jié)省了襯砌臺(tái)車及模板的投入，變多工序作業(yè)為一次性作業(yè)，減少了人力、設(shè)備的投入，同時(shí)采用鋼纖維噴射混凝土可大幅度降低工程投資，加快了施工進(jìn)度，經(jīng)濟(jì)效益明顯，應(yīng)用于隧道內(nèi)小洞室的永久支護(hù)效果明顯。

5 效果評(píng)價(jià)

a)控制洞室群開(kāi)挖關(guān)鍵是掏槽，掏槽的效果直接影響到整個(gè)的爆破效果和洞室襯砌支護(hù)質(zhì)量，掏槽爆破的作用是形成槽腔，為爆破創(chuàng)造補(bǔ)償空間和自由面。掏槽爆破是在一個(gè)自由面的條件下發(fā)生的，受巖石的夾制作用比較大，并且單位藥量也較大，所以掏槽爆破產(chǎn)生的地震效應(yīng)也最明顯。掏槽形式主要分為：楔形掏槽、扇形掏槽和大直徑中空直眼掏槽，3種爆破掏槽方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同斷面和圍巖類型，本隧道洞室群根據(jù)圍巖變化和洞室斷面空間使用適合的掏槽爆破方法。掏槽形式及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表3。

表3 掏槽形式及其優(yōu)缺點(diǎn)

b)為了保證隧道洞室群的施工彼此不受影響，加快施工進(jìn)度。采用震動(dòng)測(cè)試儀，對(duì)洞室群周壁圍巖進(jìn)行測(cè)試，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表

由表4可以得出，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，3號(hào)斜井地下風(fēng)機(jī)房開(kāi)挖施工中先行洞室質(zhì)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)震動(dòng)速度小于震動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)。

由此可知，所采取的各項(xiàng)控制措施參數(shù)的選取滿足小凈距洞室爆破安全要求。

6 結(jié)論

隧道地下風(fēng)機(jī)房洞室群在施工過(guò)程中要選取合理的爆破參數(shù)，采用隔洞爆破，利用已施工完畢中間洞室抵消爆破產(chǎn)生的震動(dòng)，減小小凈距隧道洞室群應(yīng)力疊加，并進(jìn)行必要的監(jiān)控量測(cè)，可避免震動(dòng)疊加。在軟弱圍巖地段必須加固中間巖體，控制圍巖的變形和松弛，確保施工安全，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。