趙利強

華麗高速公路五臺山2 號隧道設(shè)計為無中導(dǎo)洞施工工藝，其優(yōu)點為可以減少施工步驟和臨時支護，但存在工序銜接難度大，后行洞拱架搭接在先行洞鋼架上，未閉合成環(huán)，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，后行洞爆破對先行洞襯砌擾動較大，因此選擇合理的爆破方案對無中導(dǎo)洞連拱隧道的施工質(zhì)量具有重要意義。

目前連拱隧道多采用中導(dǎo)洞或三導(dǎo)洞的施工方法，然而導(dǎo)洞法工序繁多，臨時支護多，施工工期長。無中導(dǎo)洞法少了開挖導(dǎo)洞的工序，減少了臨時支護，工序干擾小，加快施工速度、提高施工質(zhì)量，但是，無中導(dǎo)洞連拱隧道施工時，后行洞爆破對先行洞的襯砌擾動大，爆破工藝要求高。本文以云南華麗高速公路第29 合同段五臺山2 號連拱隧道施工為例，探究后行洞爆破對先行洞襯砌影響規(guī)律，并優(yōu)化爆破方案，從先行洞預(yù)留空隙和后行洞采取三次爆破方式等方面談?wù)勅绾螠p小后行洞爆破對先行洞襯砌的震動影響。

一、工程簡介

1.工程概況

五臺山2 隧道是一座無中導(dǎo)洞連拱隧道，起止點樁號為K141+343～K141+860，全長517 米，隧道圍巖有Ⅳ級和Ⅴ級兩種，其中Ⅳ級圍巖占442 米（85.5%），Ⅴ級圍巖占75 米（14.5）。隧道區(qū)屬中低山巖溶化山地地貌區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

2.工程特點

地層巖性主要以粘土、中～強風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r為主，巖質(zhì)較硬，隧道區(qū)巖溶發(fā)育，隧道開挖有遇豎井狀溶洞的情況。五臺山2 號隧道采用進口端單向掘進，施工時先施工地質(zhì)較差、埋深較淺的一幅，結(jié)合實際地形、地質(zhì)將左洞定為先行洞，右洞定為后行洞，左右洞均采用臺階法開挖。后行洞拱架搭接在先行洞鋼架上，未閉合成環(huán)，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，須嚴格控制爆破施工工藝，防止后行洞爆破引起先行洞襯砌混凝土開裂甚至失穩(wěn)。

二、施工工藝

1.總體施工工藝

根據(jù)施工組織設(shè)計開挖方案，Ⅳ級圍巖左洞采用上下臺階法，右洞采用上下臺階法開挖。采用超前小導(dǎo)管注漿方式進行預(yù)支護，然后采用微差控制爆破技術(shù)進行開挖，掏槽采取楔形掏槽，每循環(huán)進尺2 榀，周邊眼采用光面爆破，開挖后利用噴混凝土、錨桿支護、掛鋼筋網(wǎng)、設(shè)型鋼鋼架支護，澆筑二襯鋼筋混凝土。Ⅴ級圍巖左洞采用三臺階預(yù)留核心開挖，右洞采用三臺階預(yù)留核心土臨時仰拱法，爆破采用微震控制爆破技術(shù)，掏槽采取楔形掏槽，每循環(huán)進尺1 榀，周邊眼采用光面爆破，開挖后利用噴混凝土、錨桿支護、掛鋼筋網(wǎng)、設(shè)型鋼鋼架支護，澆筑二襯鋼筋混凝土。要求爆破震動速度控制標準值應(yīng)小于15cm/s，施工過程中加強后行洞爆破對先行洞襯砌震動影響的監(jiān)測，實時動態(tài)調(diào)整爆破設(shè)計方案及參數(shù)。

2.后行洞Ⅳ級圍巖爆破設(shè)計

（1）爆破參數(shù)選擇

①炮眼直徑選擇

炮眼直徑選用：d=42mm。

②炮眼深度

循環(huán)進尺為：l=1.60m，取炮眼利用率n 為0.90

實際取炮眼深度為1.8m，實際循環(huán)進尺為：

l'=1.8×0.90=1.62m

掏槽眼的深度為：

L掏=1.8+0.2=2m

輔助眼及周邊眼的深度為：

L輔、周=1.8m

（2）每循環(huán)總炸藥用量

Q=qV

式中：Q——掘進每循環(huán)所需總炸藥量(kg)，Ⅳ級圍巖取0.95kg/3m；q——單位耗藥量，(kg/m3)；V——1 個循環(huán)進尺所爆落的巖石總體積(m3)，其值為

V=SLη

其中：S——右洞上臺階開挖斷面面積(m2)，S=62.642m；

L——炮眼平均深度(m)，L=1.8m;；

η——炮眼利用率，η=0.9。

故Q=0.95×62.64×1.80×0.90=96.40kg

（3）掏槽眼布置

①掏槽眼參數(shù)

采用兩層掏槽眼，內(nèi)掏槽眼與開挖面的夾角取40°，外掏槽眼與開挖面的夾角取50°，上下掏槽眼間的距離取60cm。

②掏槽眼長度

l內(nèi)掏=1/sin40=1.56m

l外掏=2/sin50=2.61

③掏槽眼裝藥量

掏槽眼的裝藥系數(shù)取0.7，則單孔裝藥量為：

每個內(nèi)掏槽眼，q內(nèi)掏=1.56*0.7*0.86=0.94

實際取0.9kg（3 卷）

每個外掏槽眼， q內(nèi)掏=2.61*0.7*0.86=1.57

實際取1.5kg（5 卷）

掏槽眼總裝藥量為：

Q掏=8*0.9+10*1.5=22.2 kg

（4）周邊眼布置

①周邊眼間距及最小抵抗線

根據(jù)圍巖情況和隧道斷面尺寸：

周邊眼間距取500mm，最小抵抗線取500mm，光爆孔密集系數(shù)為1.0。

②周邊眼數(shù)量

按照右洞上臺階開挖面的周長和選用的炮孔間距，可以計算出周邊眼個數(shù)取37 個。

③周邊眼單孔裝藥量

為了保證光面爆破效果，周邊眼裝藥系數(shù)取為0.4；為了保證開挖凈空，周邊眼向外傾斜，眼底超出輪廓線100mm。

則周邊眼的長度為：

L周=1.8m

則單孔裝藥量為：

q周=1.8*0.4*0.86=0.61 kg

實際取0.6kg(2 卷)。

④周邊眼總裝藥量

周邊眼的總裝藥量為：

Q周=0.6*37=22.2 kg

（5）輔助眼布置

考慮圍巖堅固系數(shù)，輔助眼裝藥系數(shù)取為0.55。

①輔助眼數(shù)量

N輔=（96.4-22.2-22.2）/（0.55*1.8*0.86）=61 個

實際取71 個。

②輔助眼單孔裝藥量

Q輔=0.55*1.8*0.86=0.85 kg

實際取0.90kg(3 卷)。

③輔助眼的總裝藥量為：

Q輔=71*0.9=63.9 kg

（6）中巖墻炮眼布置

后行洞距先行洞初支1m 布置炮眼，以松動爆破為主，采用不耦合裝藥。

在預(yù)留1m 中巖墻中部布置減震孔，間距0.3m，最后裝藥爆破，防止后行洞爆破對先行洞二襯造成破壞。

裝藥系數(shù)為40%，

q中=1.8*0.4*0.86*=0.619 kg

實際取0.6 kg（2 卷）

Q中=0.6*12=7.2 kg

Q=63.9+22.2+22.2+7.2=115.5 kg

此值與按體積公式計算的總裝藥量基本一致，所以按此值進行裝填炸藥。

3.監(jiān)控量測

因無中導(dǎo)洞連拱隧道爆破開挖擾動次數(shù)多特點，隧道初期支護受力形式和變形影響因素復(fù)雜，施工風(fēng)險高，監(jiān)控量測在埋深淺、偏壓大的連拱隧道中顯得非常重要。因此，連拱隧道施工過程中必須重視監(jiān)控量測工作，并及時進行監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)分析及信息反饋，以保證施工安全。

監(jiān)控量測斷面的布設(shè)要求：

（1）洞口淺埋段10-15m 范圍之內(nèi)，應(yīng)布置不少于

3-5 個測點進行位移監(jiān)測。

（2）水平收斂和拱頂下沉量測，V 級圍巖每10～20米一處，IV 級圍巖每20～30 米設(shè)置一處監(jiān)測斷面，監(jiān)測應(yīng)在爆破后12 小時內(nèi)和下一循環(huán)開挖前完成進行。

（3）中墻內(nèi)應(yīng)力、表面應(yīng)力及裂縫量測，結(jié)合周邊收斂位移監(jiān)測中墻位移。每個洞口淺埋段，應(yīng)不少于3 個斷面，每個斷面不少于3 個測點。

（4）在先行洞二襯拱腰2m 范圍內(nèi)布置震動測點，以后行洞掌子面對應(yīng)先行洞二襯位置為中點等間距對稱布置5 個測點（如圖1），先取D 為10m，后根據(jù)震速測試結(jié)果縮小測點間距，監(jiān)測不同位置襯砌的震動衰減規(guī)律。

圖1 測點布置圖

三、結(jié)語

五臺山2 號連拱隧道后行洞爆破施工過程中，采用以上方法優(yōu)化爆破方案，可以極大的減小后行洞爆破對先行洞襯砌的擾動，保證先行洞二襯質(zhì)量。從施工進度、工程質(zhì)量和安全都得到有效保障，對類似的高速公路連拱隧道施工具有一定參考價值。