小净距隧道后行洞三台阶法开挖方法可行性浅析

汤春雷　丁爱枫(中交一公局厦门工程有限公司（温州绕城高速西南线工程第4标项目），浙江　温州　325018）

小净距隧道后行洞三台阶法开挖方法可行性浅析

汤春雷丁爱枫(中交一公局厦门工程有限公司（温州绕城高速西南线工程第4标项目），浙江温州325018）

本文通过控制爆破方式进行试验检测与数据统计，通过对小净距隧道后行洞三台阶爆破开挖不同台阶爆破对自身和先行洞的影响进行试验。根据收集爆破振速及相关参数论证小净距隧道后行洞V围岩一般段、Ⅳ围岩三台阶法开挖施工的可行性这一观点。

中隔壁法；三台阶法；爆破开挖

1　基本情况

本文以温州绕城高速西南线工程横山隧道、屏山隧道为例。该两座隧道为双向六车道小净距隧道，其中横山隧道左洞全长338m，右洞全长330m，左右洞中夹岩柱最小距离8m左右；屏山隧道左洞全长307m，右洞全长290，左右洞中夹岩柱最小距离10m左右。两隧道均以右线为先行洞，左线为后行洞。两座隧道都按照单洞施工的资源配置，单向双洞错开开挖施工，其中横山隧道由出口向进口掘进，屏山由进口向出口掘进。

2　原设计情况

2.1小净距后行洞隧道原设计主要要点：针对小净距隧道，设计文件为保证后行洞自身的开挖安全以及降低后行洞开挖对先行洞的爆破振动的影响，从后行洞的开挖方法、爆破振速控制以及先后洞的安全控制距离都提出要求和建议。其中后行洞Ⅴ级围岩一般段、Ⅳ级围岩建议采用中隔壁导坑开挖，后行洞衬砌处振动速度控制在10cm/s以内，先行洞衬砌处的振动速度控制在15cm/s以内。

2.2设计建议的中隔壁开挖方法简述：Ⅳ级围岩开挖最大宽度17.04m，开挖高度11.25m，全断面开挖面积153㎡。采用中隔壁法施工全断面分为左右两个断面上下四个台阶，上台阶超前下台阶5～10m。

3　拟调整方案及可行性

小净距隧道的后行洞施工，洞口Ⅴ级加强段已经按照双侧壁导坑开挖完成，正准备进入Ⅳ级围岩和V级围岩一般段，从当前后行洞开挖的掌子面的围岩条件来看，全部为岩质，岩质强度高，约60MPa～80MPa左右，完整性也相对较好，同时结合先行洞已经开挖的170m的围岩条件判断，后行洞设计的Ⅳ级、V级围岩一般段围岩总体情况较好，自稳能力较强。在围岩具备可以调整开挖方案的前提下，我部从施工安全、进度以及费用综合考虑，拟将小净距后行洞Ⅳ级围岩以及V级围岩的一般段由中隔壁开挖调整为台阶法开挖。

4　台阶法施工方案

4.1台阶法施工参数：

⑴台阶高度：分三台阶开挖支护，上台阶高度3.5m，中台阶高度3.7m，下台阶高度4.0m。分台阶高度的确定按照格栅拱架的单元高度确定，其中上台阶开挖至钢格栅①单元拱脚，中台阶开挖至钢格栅②单元拱脚，下台阶开挖至仰拱底。

⑵台阶长度：上台阶5～6m，中台阶20～25m，下台阶5～10m。台阶划分的长度主要考虑机械出渣的能力、机械出渣的工作面长度以及Ⅳ级围岩条件下仰拱跟进掌子面的安全距离（35～40m）。

⑶爆破振速：根据宏大民爆公司爆破设计，台阶法开挖每循环进尺2.5m，炸药单耗量0.7 kg/m3，最大单段爆破用量为上台阶周边眼装药量17.4 Kg，一次爆破最大药用量为中台阶开挖时106.575 Kg，在这种情况下，考虑到所选用的毫秒雷管时差小，爆破振动叠加最不利的影响，爆破振速的药量取值按最大单段爆破用量计算，同时考虑到小净距隧道中夹岩柱最小距离为8m左右，若先行洞二衬超前后行洞掌子面则后行洞爆破点距离二衬太近，爆破振动势必对二衬结构产生不利影响，因此按照设计文件爆破振速10cm/s的要求反算出后行洞与二衬的安全距离。根据萨道夫斯基控制爆破振动速度公式计算爆破振动速度R=29.1m。

5　后行洞三台阶法开挖对自身及先行洞结构的影响

未进行实体爆破，理论上验证了最不利开挖条件下爆破振动对先行洞已施工二衬的影响。为综合考虑现场施工实际情况对后行洞的影响，经上海同济建设工程质量检测站对横山、屏山隧道后行洞进行爆破振速监测，通过爆破测振仪收集数据并出具的《隧道监控量测报告》进行分析。横山隧道、屏山隧道后行洞在三台阶爆破开挖时，最不利开挖条件下，先行洞结构物的各断面围岩压力盒采集的数据有较小的波动，初支内应力仪器采集数据略有波动，应力曲线趋于稳定，对先行洞的结构物影响较小，不影响先行洞结构物的整体稳定性，通过爆破振动仪测量得到，后行洞二衬处振动速度为6cm/s左右，在设计要求及《爆破安全规程》允许值10cm/s内，能够保证先行洞结构物的稳定和自身结构的安全，三台阶法爆破开挖方法可行。

6　结语

在小净距隧道后行洞开挖的施工中，开挖方法的选定直接影响到隧道的安全与稳定，同样影响到隧道的施工工期。所以，作为项目的技术管理人员一定要根据隧道的围岩情况及时收集施工过程中的各项参数，掌握不同围岩可采用不同的开挖方法进行施工。突破在某种围岩上开挖方法的局限性和可行性，让我们在隧道施工中科学的选用安全、高效的开挖方法，取得相应的经济效益。

［1］中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范（JTG F60～2009）》北京：人民交通出版社，2009年.

［2］中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范（JTG d70～2004）》北京：人民交通出版社，2004年.

［3］中华人民共和国国家标准《爆破安全规程（GB6722～2003）》中国标准出版社，2004.