段軍朝，吳賢國(guó)，李博文，王彥玉

（1.中建三局基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資有限公司，湖北 武漢 430064；2.華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074）

武漢東湖通道團(tuán)山隧道工程位于國(guó)家5A級(jí)東湖風(fēng)景區(qū)內(nèi)，是武漢市重點(diǎn)工程，對(duì)安全文明施工有著較高要求。團(tuán)山隧道是小凈距隧道。小凈距隧道是指并行雙洞中夾巖厚度較薄，其雙洞的中夾巖柱寬度介于連拱隧道的雙線隧道之間，一般為2～8 m，比同等條件下連拱隧道凈間距取值要大。由于隧道周邊塑性形態(tài)與范圍取決于圍巖級(jí)別、斷面形狀與大小、施工方法、支護(hù)形式與支護(hù)時(shí)機(jī)等眾多因素，當(dāng)兩洞間距小于各自的擾動(dòng)影響寬度之和，兩隧道施工可能會(huì)相互影響，塑性區(qū)可能產(chǎn)生連通，這就給隧道工程設(shè)計(jì)、施工提出了新的要求。

蘇培森進(jìn)行了“紅層”軟巖隧道進(jìn)口段CRD法數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[1]；谷拴成等研究了CRD法和臺(tái)階法施工對(duì)地鐵隧道圍巖變形的影響[2]；戚玉亮研究了大斷面淺埋暗挖海底隧道CRD法施工模擬分析[3]；陳國(guó)中等研究紅層軟巖隧道CRD法進(jìn)洞施工合理工序[4]；寧方端等研究土巖復(fù)合地層中CRD隧道施工的變形監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)控制[5]。作為一種新型的結(jié)構(gòu)型式，小凈距隧道圍巖的穩(wěn)定性及支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力比較復(fù)雜。迄今為止，圍繞分離式雙洞隧道的相關(guān)理論和設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)的研究不足夠、不及時(shí)、不系統(tǒng)，而不同的開(kāi)挖方式對(duì)隧道的影響不同，在一定程度上，開(kāi)挖方式的選擇正確與否可能決定隧道建設(shè)的成敗[6-7]。現(xiàn)探討不同開(kāi)挖方式下圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及力學(xué)特征，研究?jī)?yōu)化隧道施工方案進(jìn)行爆破施工動(dòng)力響應(yīng)分析，評(píng)價(jià)優(yōu)化施工方案條件下圍巖抗震動(dòng)的安全性。

1 工程概況及施工方案優(yōu)化

1.1 工程概況

團(tuán)山暗挖隧道設(shè)計(jì)為雙向6車(chē)道，兩隧道間距在10.6～16.7 m之間，為小凈距隧道形式，隧道最大埋深為50 m，采用新奧法施工，復(fù)合式襯砌，以錨桿、鋼筋網(wǎng)噴混凝土、鋼拱架為初期支護(hù)，鋼筋混凝土為二次支護(hù)，在兩次襯砌之間設(shè)復(fù)合防水板作為防水層。地質(zhì)勘探表明，隧道沿線地質(zhì)條件復(fù)雜多變，全線V級(jí)圍巖約占洞身總長(zhǎng)70%，場(chǎng)地內(nèi)分布的三疊系～石炭系各類可溶性碳酸鹽類巖石，分布有大小不等、充填物不同的溶洞，巖石裂隙較發(fā)育；隧道線路毗鄰東湖團(tuán)湖，地下水豐富，巖溶水水量較大，隧道開(kāi)挖容易出現(xiàn)塌方、突水等地質(zhì)災(zāi)害，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，為該項(xiàng)目控制性工程。

由于大斷面小凈距隧道結(jié)構(gòu)型式的特殊性和新穎性，且隧道斷面大、扁平率低，圍巖穩(wěn)定性差。因此，無(wú)論從設(shè)計(jì)角度還是施工角度，其結(jié)構(gòu)受力狀況都是十分復(fù)雜的，仍存在許多關(guān)鍵問(wèn)題需要解決。

1.2 施工方案優(yōu)化

傳統(tǒng)CRD法施工，由于四步CRD法以中隔墻為界，隧道左右各為一部分，每一部分分為兩步，每步通過(guò)中隔墻、初期支護(hù)、臨時(shí)仰拱形成一個(gè)洞室，洞室之間環(huán)環(huán)相扣，步步成環(huán)；對(duì)于軟弱危巖的開(kāi)挖支護(hù)，控制隧道變形效果良好，但由于每步通過(guò)臨時(shí)仰拱與中隔墻和初期支護(hù)成環(huán)，空間狹窄，大型施工機(jī)械施展不開(kāi)，造成作業(yè)效率低下，施工成本增加，施作臨時(shí)仰拱，增加了材料的成本。

隧道施工采用傳統(tǒng)CRD施工方法單向掘進(jìn)，顯著影響施工工期，現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部創(chuàng)造性地提出拆除臨時(shí)抑拱和中隔墻以利于大型挖機(jī)掘進(jìn)施工，提高隧道開(kāi)挖生產(chǎn)效率，保證工期和項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。臨時(shí)仰拱拆除會(huì)影響原上部拱形閉合支架的整體性，也對(duì)開(kāi)挖導(dǎo)洞周?chē)鷩鷰r土體產(chǎn)生擾動(dòng)。優(yōu)化后的施工方案對(duì)圍巖體與初襯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全提出了新的要求，需補(bǔ)充按優(yōu)化后方案的開(kāi)挖施工過(guò)程模擬計(jì)算。

2 隧道施工數(shù)值模擬

2.1 計(jì)算模型與參數(shù)

數(shù)值模擬采用理想彈塑性模型結(jié)合彈性模型進(jìn)行分析、通過(guò)對(duì)不同開(kāi)挖過(guò)程的施工模擬，以達(dá)到優(yōu)化施工方案、指導(dǎo)施工的目的。

計(jì)算模型中，將摩爾-庫(kù)侖等面積圓屈服準(zhǔn)則代替?zhèn)鹘y(tǒng)摩爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則，平面應(yīng)變用Plane42單元來(lái)模擬巖土體，用平面梁Beam3單元來(lái)模擬初襯和錨桿作用。隧道土體開(kāi)挖施工過(guò)程仿真有限元模型如圖1所示。

圖1 隧道土體開(kāi)挖施工前有限元模型

按隧道開(kāi)挖影響范圍的大小，根據(jù)理論分析和計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，5倍開(kāi)挖洞寬和洞高可以作為模型的截?cái)噙吔?，截?cái)噙吔缤獾膸r土體應(yīng)力與變形已經(jīng)處于原始狀態(tài)。分別約束模型的左右邊界水平位移和下邊界的垂直位移。模型中，x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向，隧道左右洞于y軸對(duì)稱。詳細(xì)的計(jì)算參數(shù)如表1、表2所列。

表1 實(shí)體單元計(jì)算參數(shù)表

表2 梁、桿單元計(jì)算參數(shù)表

2.2 開(kāi)挖施工過(guò)程模擬

現(xiàn)選取的模擬計(jì)算斷面為隧道左洞T1K8+220～ T1K8+260（對(duì)應(yīng)右洞 T2K8+240～ T2K8+280），根據(jù)地勘報(bào)告，這段位于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖7a-2與中風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖6a-2地層，屬V級(jí)圍巖；隧道上部覆蓋層平均厚10.64 m，覆蓋層偏?。蛔笥叶粗行木€平均間距30.26 m，沿全隧道線上間距偏小。綜合考慮以上因素，偏保守地取這部分圍巖體做淺埋小凈距隧道開(kāi)挖施工過(guò)程有限元模擬仿真。

2.2.1 優(yōu)化前的CRD工法開(kāi)挖施工過(guò)程模擬

隧道工程應(yīng)用交叉中隔壁法進(jìn)行施工，按原設(shè)計(jì)施工方案，需進(jìn)行如下施工工況模擬：

（1）初始地應(yīng)力計(jì)算。

（2）左洞施工：a.超前小導(dǎo)管施工；b.右上部導(dǎo)洞開(kāi)挖；c.右上部導(dǎo)洞噴射混凝土和鋼架初期支護(hù)；d.右下部導(dǎo)洞開(kāi)挖；e.右下部導(dǎo)洞噴射混凝土、鋼架和錨桿初期支護(hù)；f.左上部導(dǎo)洞開(kāi)挖；g.左上部導(dǎo)洞噴射混凝土和鋼架初期支護(hù)；h.左下部導(dǎo)洞開(kāi)挖；i.左下部導(dǎo)洞噴射混凝土、鋼架和錨桿初期支護(hù)。

（3）右洞施工：同左洞。

2.2.2 優(yōu)化后的CRD工法開(kāi)挖施工過(guò)程模擬

優(yōu)化方案主要區(qū)別為提出拆除臨時(shí)抑拱和中隔墻，以利于大型挖機(jī)掘進(jìn)施工，提高隧道開(kāi)挖生產(chǎn)效率，按優(yōu)化后方案的開(kāi)挖施工過(guò)程模擬計(jì)算：

（1）初始地應(yīng)力計(jì)算。

（2）左洞施工：a.超前小導(dǎo)管施工；b.右上部導(dǎo)洞開(kāi)挖；c.右上部導(dǎo)洞噴射混凝土和鋼架初期支護(hù)，右側(cè)臨時(shí)仰拱拆除；d.右下部導(dǎo)洞開(kāi)挖；e.右下部導(dǎo)洞噴射混凝土、鋼架和錨桿初期支護(hù)；f.左上部導(dǎo)洞開(kāi)挖；g.左上部導(dǎo)洞噴射混凝土和鋼架初期支護(hù)，左側(cè)臨時(shí)仰拱拆除；h.左下部導(dǎo)洞開(kāi)挖；i.左下部導(dǎo)洞噴射混凝土、鋼架和錨桿初期支護(hù)。

（3）右洞施工：同左洞。

（4)左洞中隔壁拆除。

（5）右洞中隔壁拆除。

3 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)淺埋暗挖小凈距隧道V級(jí)圍巖段采用交叉中隔壁法（CRD法）和優(yōu)化后的四部交叉中隔壁法（CRD）開(kāi)挖施工過(guò)程的模擬計(jì)算，得到圍巖位移和應(yīng)力，以及支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力在不同施工方法下的變化及其特點(diǎn)。圖2為拆除臨時(shí)仰拱和中隔壁后y向位移云圖。

圖2 拆除臨時(shí)仰拱和中隔壁后y向位移云圖

如圖2所示，臨時(shí)仰拱和中隔壁拆除后，y方向，除隧道頂扇形區(qū)域向下沉陷外，其它部分圍巖都呈隆起趨勢(shì)。最大下陷-14.9 mm發(fā)生在左洞拱頂，最大隆起60.3 mm發(fā)生在左洞仰拱中部圍巖，先行洞位移略大。

圖3、圖4為優(yōu)化前、后第1主應(yīng)力云圖；圖5、圖6為優(yōu)化前、后，CRD法施工等效塑性應(yīng)變?cè)茍D。

圖3 優(yōu)化前第1主應(yīng)力云圖（單位：Pa）

圖4 優(yōu)化后第1主應(yīng)力云圖（單位：Pa）

圖5 優(yōu)化前CRD法施工等效塑性應(yīng)變?cè)茍D

圖6 優(yōu)化后CRD法施工等效塑性應(yīng)變?cè)茍D

如圖4拆除臨時(shí)仰拱和中隔壁后隧道圍巖第1主應(yīng)力分布，與圖3正常施工過(guò)程最終第1主應(yīng)力分布比較，變化不大。圖6是按優(yōu)化后的CRD法施工完成后，隧道周?chē)鷩鷰r等效塑性應(yīng)變分布圖，將其與圖5比較，開(kāi)挖過(guò)程中拆除臨時(shí)仰拱對(duì)隧道圍巖塑性區(qū)分布影響明顯，原未出現(xiàn)塑性區(qū)的臨時(shí)仰拱拱腳處也分別出現(xiàn)小塊塑性區(qū)，而且仰拱下部圍巖塑性區(qū)存在加長(zhǎng)加厚連通的趨勢(shì)，最大等效塑性應(yīng)變?yōu)?.0047，中夾巖柱上部塑性區(qū)變化不明顯，但總體上講，按優(yōu)化后的CRD法施工，塑性變形區(qū)仍呈局部分散分布，隧道開(kāi)挖過(guò)程不會(huì)發(fā)生大面積的強(qiáng)度破壞，圍巖塑性區(qū)的最終狀態(tài)不會(huì)導(dǎo)致圍巖發(fā)生整體塑性流動(dòng)破壞。優(yōu)化前后初襯支護(hù)結(jié)構(gòu)最終內(nèi)力變化不大，優(yōu)化前后錨桿最終內(nèi)力變化不大。

4 優(yōu)化C R D四部爆破開(kāi)挖施工安全分析

4.1 隧道開(kāi)挖石方爆破方案

若拱頂范圍為土層，則根據(jù)巖石侵入掌子面的范圍進(jìn)行局部爆破。局部爆破法不用設(shè)置掏槽眼，炮眼直接打設(shè)垂直孔。若隧道范圍內(nèi)分布全部為巖石，開(kāi)挖采用上下臺(tái)階爆破開(kāi)挖的方法，爆破進(jìn)尺為1.0～1.5 m。局部爆破根據(jù)巖石侵入掌子面范圍，若巖石侵入拱腰以上1 m，則需布設(shè)周邊眼和排眼，排眼布設(shè)與下臺(tái)階布設(shè)參數(shù)相同，周邊眼按照臺(tái)階法周邊眼間距及孔深進(jìn)行布置。若巖石侵入拱腰以下則采用淺孔臺(tái)階爆破。

起爆破設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

（1）鉆空直徑 D:D=42 mm；（2）底盤(pán)抵抗線 W1：W1=（25～30）D 或 W1=（0.4～1.0）H；（3）臺(tái)階高度H：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選?。唬?）孔間距 a:a=（1.0～1.5）w1；（5）排間距 b:b=（0.8～1）a；（6）超深 Δh:Δh=（0.15～0.35）W1；（7）炸藥單耗 q:根據(jù)地質(zhì)條件 取q=0.3～0.7 kg/m3；（8）單孔裝藥量 Q:Q 前 =qaw1H，Q 后 =qabH；（9）填塞長(zhǎng)度 L:滿足 L≥1.2 W1；（10）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破效果再對(duì)孔距、排距、單耗作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；（11）布孔方式：采用梅花形布孔；（12）裝藥結(jié)構(gòu)：采用線性連續(xù)裝藥；（13）起爆網(wǎng)絡(luò)：采用非電毫秒微差起爆，每個(gè)炮孔內(nèi)裝1個(gè)起爆藥包，非電毫秒雷管孔內(nèi)或孔外延時(shí)，電雷管起爆。

4.2 爆破動(dòng)力響應(yīng)的二維彈塑性時(shí)程分析

4.2.1 動(dòng)力分析模型的建立

動(dòng)力分析必須選擇合適大小的單元，對(duì)幾何模型劃分網(wǎng)格，最大單元尺寸的控制原則為：輸入震動(dòng)波譜中的最短波長(zhǎng)，并且盡量使模型網(wǎng)格均勻化或連續(xù)漸變，以避免震動(dòng)波在模型中的假反射。據(jù)此建立的典型有限元離散模型如圖7所示。

圖7 隧道開(kāi)挖完成后模型局部之圖示

4.2.2 爆破荷載邊界條件

將爆破荷載施加在炮孔壁上的方法，較流固耦合算法而言，可節(jié)省大量的計(jì)算工作量和存儲(chǔ)量。但是，由于炮孔周?chē)木W(wǎng)格剖分工作仍然復(fù)雜，尤其是在炮孔數(shù)很多的情況下。因此，提出進(jìn)一步的等效荷載施加方法，可以省卻繁復(fù)的網(wǎng)格劃分工作，同時(shí)劃分后的單元數(shù)目也急劇減少。此種等效方法不需要在建模中體現(xiàn)出微小的炮孔形狀，可將同排炮孔連心線所在豎直面建成平面。基于力學(xué)上的圣維南原理，等效荷載在建模時(shí)不考慮炮孔形狀，即在模型中不予體現(xiàn)出來(lái)，然后對(duì)爆破荷載時(shí)程曲線進(jìn)行等效，施加在同排炮孔連心線與炮孔軸線所確定的平面。

綜上所述，將爆破荷載簡(jiǎn)化為具有線性上升段和指數(shù)下降段的分段函數(shù)荷載，假定作用在隧道開(kāi)挖邊界面上。根據(jù)大量實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)計(jì)算上升段時(shí)間取1 ms，下降段結(jié)束時(shí)間取5 ms，為了解荷載結(jié)束后質(zhì)點(diǎn)情況，計(jì)算總持續(xù)時(shí)間取為1s。

4.2.3 模擬步驟與靜動(dòng)力邊界條件

爆破動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程分析的模擬步驟如下：

（1）地應(yīng)力場(chǎng)生成；

（2）位移場(chǎng)歸零后，進(jìn)行靜力分步開(kāi)挖模擬，直到建立開(kāi)挖完成后的應(yīng)力場(chǎng)；

（3）位移場(chǎng)歸零后，從模型內(nèi)部開(kāi)挖邊界輸入爆破震動(dòng)，并施加動(dòng)力吸波邊界條件，采用逐步直接積分法顯式求解模型各物理量的完整時(shí)程反應(yīng)。

邊界條件的設(shè)置為：在靜力學(xué)分析初始狀態(tài)基礎(chǔ)上，動(dòng)力學(xué)模型的左右側(cè)邊界及底部設(shè)置為吸波邊界，以模擬洞室群周邊的半無(wú)限巖石介質(zhì)的自由場(chǎng)反應(yīng)特性，吸收來(lái)自洞室周邊的反射波；模型上表面為山體自由表面。

4.3 圍巖震動(dòng)速度響應(yīng)分析

圍巖速度響應(yīng)是最原始的動(dòng)力物理量計(jì)算值，通過(guò)監(jiān)測(cè)圍巖若干關(guān)鍵點(diǎn)的速度時(shí)程可以校核計(jì)算值的合理性并判斷圍巖震動(dòng)反應(yīng)的強(qiáng)烈程度。

在爆破震動(dòng)的作用下，圍巖會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力應(yīng)力響應(yīng)，有一個(gè)附加的震動(dòng)響應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)會(huì)疊加到原始的應(yīng)力場(chǎng)之上，原始應(yīng)力場(chǎng)受到的擾動(dòng)程度大小會(huì)影響圍巖的穩(wěn)定性，也反應(yīng)了圍巖的動(dòng)力響應(yīng)強(qiáng)烈程度。由于拱頂和拱底較容易出現(xiàn)拉破壞區(qū)，圖8給出了已開(kāi)挖隧道圍巖最大應(yīng)力-拱底中部第1主應(yīng)力動(dòng)力響應(yīng)。

如圖8所示，隧道圍巖關(guān)鍵點(diǎn)處單元的第1主應(yīng)力在靜力開(kāi)挖平衡初始應(yīng)力的上下發(fā)生范圍不大的波動(dòng)，這表明震動(dòng)對(duì)隧道拱頂和拱底圍巖的應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)不大。

圖8 隧道拱底中部圍巖第1主應(yīng)力動(dòng)力響應(yīng)曲線圖

4.4 圍巖塑性區(qū)特征分析

圖9為靜力分析塑性區(qū)分布結(jié)果，隧洞圍巖塑性區(qū)主要集中在拱頂兩側(cè)，向上擴(kuò)展較大，邊墻、拱底也產(chǎn)生了一定的塑性區(qū)。對(duì)比圖10給出的爆破動(dòng)力計(jì)算終止時(shí)刻的總塑性區(qū)分布，經(jīng)歷爆破震動(dòng)動(dòng)力作用后，圍巖拱頂和底拱的塑性區(qū)集中區(qū)進(jìn)一步向外擴(kuò)展，邊墻塑性區(qū)擴(kuò)展不是很顯著，爆破開(kāi)挖面以下塑性區(qū)發(fā)育較大。

圖9 靜力作用下塑性區(qū)分布圖示

在爆破震動(dòng)荷載的作用下，圍巖塑性區(qū)會(huì)在一定程度上進(jìn)一步擴(kuò)展，通過(guò)比較震動(dòng)前后塑性區(qū)面積的變化可以定量地評(píng)價(jià)圍巖的震動(dòng)穩(wěn)定性狀況。通過(guò)爆破計(jì)算的結(jié)果顯示，在爆破動(dòng)力荷載作用下，圍巖總體穩(wěn)定。

4.5 襯砌內(nèi)力動(dòng)力響應(yīng)分析

圖11～圖16分別給出了已開(kāi)挖隧道初襯關(guān)鍵部位最大軸力、剪力和彎矩的動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算結(jié)果。

圖11左側(cè)邊墻中部初襯軸力動(dòng)力響應(yīng)曲線圖

圖12右側(cè)邊墻中部初襯剪力動(dòng)力響應(yīng)曲線圖

圖13 左側(cè)邊墻中部初襯彎矩動(dòng)力響應(yīng)曲線圖

圖15 拱底中部初襯剪力動(dòng)力響應(yīng)曲線圖

圖16 拱底中部初襯彎矩動(dòng)力響應(yīng)曲線圖

根據(jù)襯砌截面內(nèi)力動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程圖可以發(fā)現(xiàn)，初襯內(nèi)力響應(yīng)也呈現(xiàn)沖擊波效應(yīng)，但變化幅度都不大，在安全允許范圍之內(nèi)。

4.6 震動(dòng)工況安全性總體評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)隧洞爆破開(kāi)挖的二維彈塑性時(shí)程分析，對(duì)隧洞在設(shè)計(jì)爆破震動(dòng)動(dòng)力作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。根據(jù)前述計(jì)算成果分析和測(cè)試，可以得到以下基本結(jié)論：

（1）圍巖附加第1主應(yīng)力響應(yīng)在±0.2 MPa范圍之內(nèi)，未達(dá)到巖體的抗拉強(qiáng)度，故洞室不會(huì)發(fā)生大面積的強(qiáng)度破壞。

（2）在震動(dòng)動(dòng)力作用下，塑性區(qū)發(fā)展的時(shí)程分析表明，震動(dòng)結(jié)束時(shí)圍巖塑性區(qū)的最終狀態(tài)不會(huì)導(dǎo)致圍巖發(fā)生整體塑性流動(dòng)破壞。

（3）在爆破震動(dòng)作用下，初期支護(hù)表面振速在安全余度之內(nèi)。襯砌內(nèi)力的沖擊效應(yīng)變化較小，承載力是安全的。

綜上所述，在爆破震動(dòng)波的作用下，隧洞初襯支護(hù)抗震穩(wěn)定性良好。

5 爆破施工實(shí)施及效果

5.1 爆破施工實(shí)施

根據(jù)爆破方案中的炸藥及參數(shù)進(jìn)行試爆，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)超挖嚴(yán)重，碎石及粉塵較多，易對(duì)周?chē)h(huán)境造成破壞且不利于現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工。針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行研究，鑒于團(tuán)山隧道地質(zhì)較為復(fù)雜，巖性也多種多樣，采用單一的爆破參數(shù)難以滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，經(jīng)方案比選，對(duì)不同巖性采用不同的爆破參數(shù)，以取得較好的控制爆破效果。此外，在炸藥的選擇上，將原設(shè)計(jì)的硝銨炸藥優(yōu)化為抗水性、爆炸性能好，機(jī)械感度低的乳化炸藥,保證爆破施工過(guò)程的安全性及控制爆破對(duì)初期支護(hù)的影響。

5.2 控制爆破實(shí)施效果

（1）循環(huán)進(jìn)尺理想，當(dāng)炮眼深度達(dá)1.2 m時(shí),每循環(huán)進(jìn)尺達(dá)到1 m以上。

（2）開(kāi)挖面規(guī)則成型，平均線超挖＜10 cm，最大線超挖＜20 cm，局部欠挖＜5 cm。

（3）炮眼痕跡保存率達(dá)90%，爆破后圍巖穩(wěn)定，基本無(wú)剝落現(xiàn)象。

（4）兩炮銜接臺(tái)階最大尺寸15 cm，炮眼利用率達(dá)95%以上。

圖17為爆破震動(dòng)實(shí)施效果圖。

圖17 爆破震動(dòng)實(shí)施效果圖

5.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

淺埋暗挖小凈距隧道凈空拱頂下沉量測(cè)結(jié)果如圖18所示。

圖18 拱頂下沉分析曲線圖

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的拱頂最大沉降值為25.2 mm，而數(shù)值模擬得出的最大拱頂沉降值為18 mm。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的變形值要大于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果。究其原因主要是因?yàn)閿?shù)值模擬分析是在理想狀態(tài)下得出的，實(shí)際中很難達(dá)到，現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)值和數(shù)值模擬有一定出入，但都相差不大，均在規(guī)范允許的范圍。說(shuō)明左右洞該斷面的圍巖-支護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，且支護(hù)措施能滿足實(shí)際安全施工需要。

6 結(jié) 論

（1）本文通過(guò)對(duì)某淺埋暗挖小凈距隧道施工工藝優(yōu)化前后進(jìn)行數(shù)值模擬對(duì)比分析，改交叉中隔壁法為優(yōu)化后的交叉中隔壁法，順利完成了施工。優(yōu)化后的CRD方法，在遵循傳統(tǒng)工藝原理的情況下，由于斷面分部較少，比傳統(tǒng)CRD法施工周期短，同時(shí)強(qiáng)化臨時(shí)支護(hù)，且隧道分部開(kāi)挖斷面較小，能確保隧道施工安全。

（2）將摩爾-庫(kù)侖等面積圓屈服準(zhǔn)則代替?zhèn)鹘y(tǒng)摩爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則，對(duì)不同施工工藝情況下，隧道開(kāi)挖過(guò)程中巖土體受力情況進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)的拱頂位移、水平收斂等數(shù)據(jù)基本相吻合。說(shuō)明此模擬計(jì)算方法能較準(zhǔn)確地模擬隧道開(kāi)挖的巖土體應(yīng)力和變形變化，為工程施工工藝優(yōu)化提供了有力的支撐。

（3）爆破震動(dòng)測(cè)試表明控制爆破對(duì)初期支護(hù)的影響在要求范圍內(nèi)，施工的安全性可以保證。通過(guò)對(duì)隧洞爆破開(kāi)挖的二維彈塑性時(shí)程分析，對(duì)隧洞在設(shè)計(jì)爆破震動(dòng)動(dòng)力作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明在爆破震動(dòng)波的作用下，隧洞初襯支護(hù)抗震穩(wěn)定性良好。

（4）針對(duì)團(tuán)山隧道地質(zhì)情況設(shè)計(jì)爆破方案，爆破實(shí)施表明控制爆破對(duì)初期支護(hù)的影響在要求范圍內(nèi)，施工安全效果良好。