董國(guó)棟

（滄州市交通運(yùn)輸局公路工程質(zhì)量監(jiān)督處，河北 滄州061000）

0 引言

張涿高速公路保定段是河北省高速公路規(guī)劃網(wǎng)的重要組成部分。本項(xiàng)目起點(diǎn)接張涿高速公路張家口段，經(jīng)淶水縣九龍鎮(zhèn)、三坡鎮(zhèn)、婁村鄉(xiāng)、王村鄉(xiāng)，終于涿州市榆林村，路線總長(zhǎng)71.976km。全線共設(shè)置特大橋1160m/1 座，大橋6091m/18座，中橋973m/19 座，小橋29m/2 座，涵洞36 座，隧道共16 座（其中特長(zhǎng)隧道13977m/4 座，長(zhǎng)隧道8908m/5 座，中隧道2876m/4 座，短隧道605.5m/3座）。主線橋梁和隧道總長(zhǎng)度為35.104km，占路線總長(zhǎng)的48.77%，山區(qū)段山勢(shì)險(xiǎn)峻、地質(zhì)情況極為復(fù)雜，橋隧比高達(dá)72%。

1 工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件

張涿高速公路保定段高速公路隧道群地位于太行山東麓低山丘陵地帶，地形、地貌較復(fù)雜，各種溝谷、陡坎及沖溝較發(fā)育，海拔高度為325.00～485.00m。隧道穿越區(qū)地層主要為古生界寒武系上統(tǒng)長(zhǎng)山組及風(fēng)山組，巖性主要為中～厚層狀灰?guī)r，夾薄層泥巖、泥灰?guī)r及竹葉狀灰?guī)r，屬較堅(jiān)硬～堅(jiān)硬巖。另外，灰?guī)r呈灰色，微晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理、裂隙發(fā)育，溶隙及溶洞發(fā)育，巖體為破碎～完整。

隧道進(jìn)口位于山坡上，工程地質(zhì)條件差，巖洞發(fā)育，巖體穩(wěn)定性差，易發(fā)生巖體崩塌及冒頂災(zāi)害，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)措施。隧道出口位于山谷坡地，工程地質(zhì)條件較好。

依據(jù)野外工程地質(zhì)調(diào)繪、工程鉆探及物探分析，隧道圍巖級(jí)別劃分結(jié)果為：左線Ⅴ級(jí)圍巖41m，Ⅳ級(jí)圍巖1 035m，Ⅲ級(jí)圍巖340m；右線Ⅴ級(jí)圍巖46m，Ⅳ級(jí)圍巖1 115m，Ⅲ級(jí)圍巖290m。

隧道區(qū)普遍發(fā)育有較多的溶蝕裂隙和溶洞，這些裂隙和溶洞與地表風(fēng)化裂隙相互貫通，成為地下水流通和儲(chǔ)存的場(chǎng)所，施工中可造成隧道涌水和崩塌。

2 高速公路隧道群洞室安全控制指標(biāo)

2.1 洞周相對(duì)容許收斂量

通過對(duì)高速公路隧道群的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，得出該隧道的洞周相對(duì)容許收斂量，如表1所示。如果量測(cè)的相對(duì)位移超過表1 所示的臨界值，即意味著圍巖不穩(wěn)定，支護(hù)系統(tǒng)必須加強(qiáng)。

表1 高速公路隧道群洞周相對(duì)容許收斂量

2.2 拱頂最大沉降值

根據(jù)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 042—94）的規(guī)定，地下工程允許沉降量如表2 所示。初選變形量可參考此表，但更重要的是靠工程積累。

表2 允許最大拱頂沉降量

以西馬各莊隧道ZK85+990 斷面為例，斷面為Ⅴ級(jí)圍巖，埋深為30m，拱頂沉降最大值達(dá)到42.5mm，量測(cè)數(shù)據(jù)已基本穩(wěn)定，小于拱頂最大允許沉降值，隧道圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)，可進(jìn)行正常施工。

蘭德為此撰寫的報(bào)告于1995年發(fā)布，長(zhǎng)達(dá)近400頁(yè)。研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)，幾乎沒有證據(jù)表明選擇可用性阻礙了GPS的商業(yè)發(fā)展以及它仍然是一種軍事必需品。更重要的是，報(bào)告最后總結(jié)說，美國(guó)須明確聲明，它將繼續(xù)為GPS系統(tǒng)提供資金，并將其作為全球的黃金標(biāo)準(zhǔn)加以維護(hù)。

2.3 容許變形速率

按照《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 042—94）的規(guī)定，隧道周邊位移速率小于0.1～0.2mm/d或拱頂下沉速率小于0.07～0.15mm/d時(shí)，方可施作二次襯砌。

以西馬各莊隧道ZK85+990 斷面為例，斷面的拱頂下沉量現(xiàn)在每天變化值為0.01mm，水平凈空收斂值每天變化為零，基本已經(jīng)穩(wěn)定，符合《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 042—94）的規(guī)定，可施作二次襯砌，隧道圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4 爆破震動(dòng)

隧道爆破施工穿過Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖，灰色石灰?guī)r，層間結(jié)合較差，圍巖穩(wěn)定性較差，地下水集中，隧道上方多有溶洞，圍巖強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差。

Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工，隧道上半斷面拱部爆破時(shí)，采用弱震直眼掏槽形式，可明顯減少掏槽爆破的地震強(qiáng)度，有效地控制圍巖的變形，保持圍巖的穩(wěn)定。其減震原理為：掏槽時(shí)分段爆破，逐步擴(kuò)大形成槽腔。

爆破時(shí)，兩個(gè)中空眼起臨空作用，其比掏槽眼深20cm，掏槽眼比其他炮眼深15～25cm。掏槽爆破的炮眼布置較密，段數(shù)多，每段裝藥量比其他炮眼少，按此設(shè)計(jì)爆破夾制作用小，能充分保證掏槽效果和減輕震動(dòng)強(qiáng)度。采用弱震掏槽形式，則不會(huì)產(chǎn)生最大質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2003）中采用的不同類型隧洞的爆破震動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)可知：交通隧道的爆破震動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)為10～20cm/s。本文選取控制最大臨界爆破震動(dòng)速度為V≤15cm/s。

采用雙重復(fù)式楔形掏槽，周邊眼光面爆破。全斷面分成7 部分開挖。按式（1）計(jì)算最大一段裝藥量，炮眼深為1.5～2.0m。

測(cè)試得到：K=150,α=1.6,Qmax＜3kg。

在隧道拱頂和周邊共布置了10 個(gè)觀測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)34次，其中94.3%（21次）的數(shù)據(jù)顯示Vmax均小于15cm/s。

西馬各莊隧道兩條隧道線間距為34m，凈間距為15m。施工時(shí)左線先進(jìn)，右線滯后。為確保兩洞開挖面爆破時(shí)合理的安全距離，進(jìn)行了兩洞開挖面不同距離左線爆破右線洞內(nèi)的震動(dòng)測(cè)量，結(jié)果如表3所示。

表3 震動(dòng)測(cè)量結(jié)果

由表3知，采用微震動(dòng)爆破方法施工的左線隧道，兩洞開挖面間距在10m以上即可保證兩個(gè)隧道同時(shí)安全掘進(jìn)施工。

2.5 容許涌水量

按鉆孔單位涌水量q，隧道容許涌水量分為以下4級(jí)：

（1）滲水：q≤1.0L/（s·m）；

（2）少量水：1.0L/（s·m）＜q≤5.0L/（s·m）；

（3）中等程度：5.0L/（s·m）＜q≤20.0L/（s·m）；

（4）大涌水：q＞20.0L/（s·m）。

以鉆孔單位涌水量口徑91mm、抽水水位降深10m為準(zhǔn)，來評(píng)價(jià)含水層的富水性。若口徑、降深與上述不符時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算后再比較富水性。換算方法為：

（1）先根據(jù)抽水時(shí)涌水量Q和降深S，用最小二乘法或圖解法確定Q=f(S)曲線，根據(jù)Q-S曲線確定降深10m時(shí)抽水孔的涌水量；

（2）通過式（2）計(jì)算孔徑為91mm 時(shí)的涌水量，最后除以10m即為單位涌水量。

式中：Q91，R91，r91分別為孔徑為91 mm 的鉆孔的涌水量、影響半徑和鉆孔半徑；Q孔，R孔，r孔分別為孔徑為r的鉆孔的涌水量、影響半徑和鉆孔半徑。

通過式（2）計(jì)算可得西馬各莊隧道的涌水量（見表4）。由表4可知，在Ⅲ、Ⅳ級(jí)地段部分圍巖處涌水量較大，需做好防護(hù)突水的措施。

表4 西馬各莊隧道涌水量

2.6 巖石完整性

巖石完整性包含的內(nèi)容較多，其主要是指圍巖被各種結(jié)構(gòu)面切割成單元體的特征及其被切割后的塊度大小。它是評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定程度最直接、最重要的指標(biāo)。西馬各莊隧道圍巖完整性如表5所示。

表5 西馬各莊隧道圍巖特征

3 結(jié)語

本文通過對(duì)大量監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合現(xiàn)有隧道塌方監(jiān)測(cè)和預(yù)警方面的國(guó)內(nèi)外成果，歸納總結(jié)了現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外隧道洞室穩(wěn)定控制指標(biāo)種類，并結(jié)合張涿高速公路隧道，制定了該項(xiàng)目的預(yù)警建議標(biāo)準(zhǔn)。

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