連拱隧道無中導洞法後行洞多步多次爆破開挖施工工法

連拱隧道無中導洞法後行洞多步多次爆破開挖施工工法

1. 前  言

目前連拱隧道多采用三導洞或中導洞超前的施工方法，實踐表明三導洞施工法能確保施工的安全，並取得了較豐富的經驗。然而三導洞施工法工序多，需要拆除的臨時支護量大，防水效果差，施工工期長，制約了連拱隧道的應用。相比較而言，無中導洞法減少了開挖導洞的工序，減少了臨時支護數量，工序間干擾小，使施工速度加快，提高了經濟效益。但是連拱隧道無中導洞法施工中，後行洞爆破開挖會對先行洞二襯造成破壞，制約了無中導洞法的推廣。因此通過改進後行洞的爆破開挖方法從而使先行洞二襯避免破壞，是連拱隧道無中導洞法質量控制的關鍵要點。

本工法是我司根據雲南省紅河州新安所至雞街高速公路建設項目長凹子隧道的實際應用總結而成的一套後行洞爆破開挖方法，本工法對先行洞二襯有效的保護措施，為連拱隧道無中導洞法能順利的施工提供了質量的保證。

2. 工法特點

本工法相比正常爆破開挖增加了次數，縮小了爆破開挖面積，大大減小了對先行洞二襯結構的影響。

3. 適用範圍

適用於連拱隧道無中導洞法Ⅳ級、Ⅴ級圍巖。

4. 工藝原理

4.1  後行洞爆破開挖

後行洞多步多次爆破開挖共分八步。第一步：爆破掏槽眼部分；第二步：爆破外側輔助眼和周邊眼；第三步：爆破中牆兩排輔助眼；第四步：爆破中牆一排輔助眼，且藥量減半，中牆周邊眼間距加密，且不用裝藥。第一到第四步爆破開挖完成後，立即進行初期支護。第五步：爆破邊牆一側，爆破開挖完之後，進行初期支護；第六步：爆破中間部分；第七步：中牆預留2m橫向爆破；第八步：仰拱爆破。

4.2  隧道開挖爆破參數

4.2.1  暗洞隧道爆破參數設計

1. 炮眼直徑d=50mm，Ⅴ級圍巖炮眼深度L=0.8-1.8m，Ⅳ級圍巖炮眼深度L=3.0m。

2. Ⅴ級圍巖區段採用分部開挖，人工挖掘或弱爆破開挖，其炮眼佈置可根據開挖局部實際情況適當佈置。

4.2.2  炮眼佈置方式的選擇

隧道開挖爆破的炮眼分為掏槽眼、輔助眼、周邊眼。

1. 掏槽眼

每對掏槽眼間距為0.2～0.6m，眼底間距為0.1～0.2m。掏槽眼與工作面夾角為55°～75°。參考《工程爆破理論與技術》表8-2，本工程掏槽眼間距0.3m，超深0.2m,工作面夾角10～15°；

2. 輔助眼

輔助眼間距一般取0.6～0.9m，本隧道取0.8～0.9m，施工中可做適當調整；

3. 周邊眼

間距一般取炮眼直徑的8～15倍。在節理裂隙發育的巖石中，應取小值；在整體性教好的巖石中，應取大值，本隧道Ⅳ級圍巖取0.5m、Ⅴ級圍巖取0.6m。

4. 底眼

底眼間距一般為0.4～0.7m；底眼口應比隧道底板高出0.1～0.2m，但眼底應低於底板0.1～0.2m。

4.2.3  炮孔裝藥量

1. 掏槽眼

Q1=ηLr           （4.2.3-1）

式中：η—炮孔裝藥係數，取η=0.9；

L—炮眼深度，LⅣ=3.4m  LⅤ=2.0m；

r—每米長度炸藥量，r=0.5kg/m。

經計算QⅣ=1.53kg 取1.5kg；QⅤ=0.9kg 取0.9kg。

2. 輔助眼

Q2=ηLr           （4.2.3-2）

式中：η—炮孔裝藥係數，取η=0.8；

L—炮眼深度，LⅣ=3.0m  LⅤ=1.8m；

r—每米長度炸藥量，r=0.4kg/m。

經計算QⅣ=0.96kg 取0.9kg；QⅤ=0.58kg 取0.5kg。

3. 周邊眼

Q3=ηLr           （4.2.3-3）

式中：η—炮孔裝藥係數，取η=0.8；

L—炮眼深度，LⅣ=3.0m  LⅤ=1.8m；

r—每米長度炸藥量，r=0.15kg/m。

經計算QⅣ=0.96kg 取0.9kg；QⅤ=0.58kg 取0.5kg。

4.2.4  在實際施工中應根據不同地質變化情況，選擇合理的鑽爆參數，並依據最近一輪爆破中得到的經驗，對周邊爆破的各項參數進行調整，以獲得最佳效果，不斷提高爆破質量。

5. 施工工藝流程及操作要點

5.1   施工要求

1. 按照進尺嚴格控制鑽孔深度，後行洞分八步進行爆破開挖；

2. 當後行洞爆破時，用爆破震動檢測儀在先行洞相應的位置進行數據收集，通過對收集數據分析，及時調整爆破參數；

5.2 勞動力組織

勞動力組織計劃見表5.3。

                                        勞動力組織計劃表                       表5.3

6. 材料與設備

6.1  材料

本工法採用的主要材料見表6.1。

                                        主要材料表                         表6.1

6.2  設備

本工法採用的主要機具設備表見表6.2。

                                           主要機具設備表                     表6.2

7. 質量控制

7.1  工程質量控制標準

7.1.1按照國家標準《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2012）進行洞身開挖的要求檢查。

7.1.2按照國家標準《公路隧道施工技術規範》（JTG F60-2009）進行洞身開挖的要求檢查。

7.1.3按照國家標準《工程測量規範》（GB 50026-2007）進行洞身開挖的要求檢查。

7.2  質量保證措施

7.2.1  嚴格按照“先探測、嚴控水、強支護、勤量測、早襯砌”的原則組織施工，制定嚴格的施工質量保證措施。

7.2.2  後行洞爆破開挖要嚴格控制進尺。爆破過程中嚴格按後行洞八步進行爆破開挖，特別注意第四步中牆最後一排輔助眼爆破時藥量減半，中牆周邊眼間距加密，且不用裝藥。

7.2.3  開工前，首先進行隧道的控制測量，佈設單位工程測量專用控制網，採用雙導線進洞方式保證測量的精確性。

7.2.4  採用光面爆破、預裂爆破等控制爆破工藝，嚴格控制超欠挖，減少爆破對圍巖的擾動。進行圍巖監控量測，根據量測數據及時判定圍巖支護穩定狀態，確定二次襯砌施工時間。

8. 安全措施

8.1  對進洞工作的施工人員進行班前交底（正確佩戴安全帽、高處作業時要系安全帶，穿反光服等）。

8.2  現場進行封閉施工，進洞施工人員進行登記，並採用定位系統，實時掌握施工人員的位置。

8.3  所有進場施工機械，必須驗收合格後方可投入使用，操作人員必須持證上崗，現場設專人指揮。

8.4  從事鑽爆作業的施工人員必須持證上崗。

8.5  火工品的運輸、存放、保管、領取、退還等各環節要嚴格落實制定的有關火工品管理制度和方法，嚴禁違章作業。

8.6  鑿巖台架結構穩定且焊接牢固，施工工藝符合現行國家行業標準和規範要求，保證工作台上作業人員的安全。

8.7  從事鑽爆作業的工人在爆破後到達工作面時，首先應觀察開挖後圍巖的實際狀況，然後認真對開挖後的圍巖進行排險，確保無危石的存在。

8.8  掌子面必須有足夠的照明度；嚴禁非電工人員私自接電、開啟或關閉任何電器開關；用電設備應設置安全警示牌；洞內外的輸電線路和用電設備應由專人定期檢查，保證用電設備及電線路的絕緣良好，以防發生觸電或電擊事故。

9. 環保措施

9.1  遵循“預防為主，保護優先，建設和防護並重”的原則，嚴格按照環保及水土保持部門有關規定進行施工，控制水污染，減少粉塵及空氣、噪聲等污染，創造良好的生態環境。

9.2  將施工場地和作業限制在工程建設允許的範圍內，做到標牌清楚、齊全、醒目，施工場地整潔文明。

9.3  施工現場應經常灑水潤濕，防止揚塵。

9.4  運送洞渣的車輛應採取防遺撒措施。

9.5  清洗施工機械設備及工具的廢水，廢油等有害物質以及生活污水，不應直接排入河流，也不應瀉於飲用水源附近的土地上，以免污染水質和土地。污水應經二次沉澱後，才能排入污水排放系統內。

9.6  基礎施工過程中必須將廢水排入沉澱池沉澱後方能排入河道，以免污染河道水質。

10. 效益分析

通過實踐證明，本工法促進了連拱隧道無中導洞法施工技術的進步，具有一定的經濟效益和顯著的社會效益。

10.1  本工法雖然增加了爆破開挖的步驟，但是相比三台階開挖法減少了支護的步驟，能減少隧道整體施工循環中的步驟，縮短了隧道施工的時間，從而節約了時間成本。

10.2  本工法能避免對先行洞二襯的破壞，相比其他方法減少了對二襯修補而造成的經濟損失。

10.3  應用本工法施工，得到了建設單位、監理單位及設計單位的好評，也得到了雲南省隧道專家呂慶忠先生的肯定。

11. 應用實例

11.1  紅河州新安所至雞街高速公路建設項目應用實例

紅河州新安所至雞街高速公路建設項目長凹子隧道為一座連拱式隧道，其起止點樁號為K13+945～K14+390，IV級170米，V級245米，明洞30米，分界段全長445m，屬於短隧道。K13+945～K14+112.493位於R=1150m、i=3％的左轉圓曲線上，K14+112.493～K14+242.493位於R=1150m、Ls=130m的左轉緩和曲線上，K14+242.493～K14+390位於直線上；隧道所在路段縱坡為0.500％、-2.900％；隧道最大埋深約為44m。

連拱隧道無中導洞法後行洞多步多次爆破開挖施工工法有效的保護了先行洞二襯的質量，為連拱隧道無中導洞法能順利的施工提供了質量的保證。

11.2  宣威市西一環道路工程項目應用實例

11.3  昆明繞城高速公路東南段項目應用實例