交通公路工程論文：大跨超淺埋隧道施工技術(shù)淺析

交通公路工程論文：大跨超淺埋隧道施工技術(shù)淺析

摘要： 長城嶺隧道系大跨超淺埋隧道，通過地段圍巖變化多樣，斷層破碎帶多，地質(zhì)條件復(fù)雜，且下穿齊古長城，控制圍巖變形是工作的重點(diǎn)。本文系統(tǒng)闡述了長城嶺隧道的在爆破施工及初期支護(hù)方面的工藝及具體處置手段，以期對類似工程施工有所借鑒。
關(guān)鍵詞：單側(cè)壁導(dǎo)坑 爆破 初期支護(hù)
1 工程概況
長城嶺隧道位于低丘陵地區(qū)，山體巖性單一，地表覆蓋層薄，植被稀疏，下穿古長城，埋深為2~26m，；單洞行車道寬度為3*3.75=11.25米，有效凈寬為14.55米。為大跨超淺埋隧道。巖體完整性較差、呈塊狀，為松散結(jié)構(gòu)與塊石鑲嵌結(jié)構(gòu)，近地表處節(jié)理發(fā)育。根據(jù)已開挖的進(jìn)洞路塹地質(zhì)情況顯示巖層呈碎塊狀，并且發(fā)育有溶蝕裂隙，裂隙內(nèi)填充粘性土。隧道區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，地下水類型以碳酸鹽夾碎屑巖巖溶裂隙水為主。
2 進(jìn)洞施工
2.1確定方案
長城嶺隧道洞口段按照設(shè)計(jì)要求從上往下分層放坡，邊坡采用用潛孔鉆機(jī)自上而下鉆孔，光面爆破拉槽開挖至洞口位置。左線開挖拱頂距地表埋深僅僅2~3米，右線更是僅為1.5~2米，且圍巖破碎，巖石以20~30cm平板結(jié)構(gòu)為主，并存在部分裂隙泥橫穿作業(yè)面。且存在不同程度的偏壓作用，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，按照普通進(jìn)洞方法不能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求
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開挖面8米，直接開挖至仰拱底，開挖掘進(jìn)進(jìn)尺1米。開挖后立即施工初期支護(hù)，其施工步驟同前。鋼支撐與上臺階鋼支撐連接成一個(gè)整體，拱腳落在穩(wěn)定基巖上。
單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖方法示意圖

第七步：在隧道初期支護(hù)封閉成環(huán)后，開始拆除臨時(shí)鋼支撐。
3. 淺埋圍巖爆破施工
3.1 施工控制
長城嶺隧道埋深均很淺，為保證結(jié)構(gòu)安全，在隧道開挖施工過程中始終將“降低爆破振動，減少對圍巖擾動”作為開挖施工的重點(diǎn)，以往的研究結(jié)果表明：爆破振動強(qiáng)弱主要與爆破器材、被爆體的物理性質(zhì)、地形地貌、爆破方式、開挖方式、炸藥用量、爆心距等因素有關(guān)，因此降低爆破振動從以下幾方面入手。

a． 調(diào)整開挖方式，除進(jìn)洞段、特殊圍巖地段采用單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖，其他地段采用“臺階法”分上下部開挖，過古齊長城段地質(zhì)較差地段采用了先開挖周邊眼，預(yù)留核心土的開挖方式。分部開挖后，爆破所需藥量較少，上斷面開挖后為下半斷面爆破形成了有利臨空面，進(jìn)一步減少炸藥用量，對減小振動非常有利，
b． 選擇合理的炸藥品種，理論和實(shí)踐證明炸藥爆速對爆破振動速度有直接影響，爆速越高，爆破產(chǎn)生的振動越大，所以，目前根據(jù)隧道施工的特點(diǎn)，開挖使用乳化炸藥這一低爆速炸藥。
c． 選擇合理的起爆時(shí)差：實(shí)踐證明爆破振動速度的大小與同時(shí)起爆的炸藥量有關(guān)，設(shè)計(jì)中只要使每段雷管的起爆時(shí)差足夠大，使爆破振動波形不疊加，只與最大段裝藥量有關(guān)，但起爆時(shí)差過大，會影響爆破效果，故應(yīng)選擇合理的起爆時(shí)差。
d． 選擇合理的鉆爆參數(shù)和爆破方式：為了減少同段雷管裝藥量，采用短進(jìn)尺，少裝藥，在炮眼布置上突破了傳統(tǒng)的拱形布置，為減少拱形起爆對外抵抗力大的缺點(diǎn)，長城嶺隧道在拱頂處均未嚴(yán)格按照開挖弧形布眼，而是部分降低藥眼位置，充分利用破碎圍巖的自重作用，即保證了開挖輪廓線的準(zhǔn)確，又避免造成對拱頂巨大沖擊及超挖。
e． 加強(qiáng)爆破振動監(jiān)測：根據(jù)指定的詳細(xì)監(jiān)控量側(cè)方案，對爆破產(chǎn)生的振動，變形進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控，將數(shù)據(jù)及時(shí)反應(yīng)于施工，進(jìn)行有效調(diào)整。
3.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)
（1）孔深確定：隧道：Ⅳ、Ⅴ級圍巖取1~0.75m，Ⅲ級圍巖取1.5m，極度破碎根據(jù)實(shí)際條件取0.5m。
（2）周邊光爆孔或預(yù)裂孔孔網(wǎng)確定：根據(jù)a/w=0.7~1.0原則確定，一般a=45～60cm，取50cm；w=50～80cm，取60cm。
（3）周邊眼線裝藥密度確定： q線在硬巖段一般取200～350g/m；
（4）掘進(jìn)孔孔網(wǎng)參數(shù)確定：
掘進(jìn)孔孔網(wǎng)根據(jù)單孔裝藥量負(fù)擔(dān)面積確定： a.w=S=Q單/q.l 。
Q單一單孔裝藥量 q一單耗 l一孔深 a一孔距 w 一抵抗線 S一炮孔負(fù)擔(dān)面積
（5）掏槽孔確定：
①楔形掏槽采用六孔掏槽。
②直眼掏槽采用五孔掏槽。其中間孔為空孔，一般不裝藥，為確保掏槽拋碴，可在底部少量裝藥，最后起爆拋槽渣。
（6）單耗確定： 單耗根據(jù)類似經(jīng)驗(yàn)確定，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖周邊眼取0.25kg/m、斷面開挖取0.7～1.2kg/m3。
4 初期支護(hù)技術(shù)措施
因長城嶺隧道特殊地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)給予隧道重型初期支護(hù)，主要結(jié)構(gòu)為I20、I18鋼拱架、格柵拱架、超前小導(dǎo)管、超前錨桿、系統(tǒng)錨桿及網(wǎng)噴支護(hù)，就實(shí)際施工情況而言，在初期支護(hù)施工完畢后，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，質(zhì)量安全，不存在問題。但發(fā)生的幾次小規(guī)模掉塊情況，和塊石滑落全部出現(xiàn)在開挖后除渣結(jié)束后人工找頂前，此類圍巖的應(yīng)力極限釋放時(shí)間和變形最大化是就在開挖后2~3個(gè)小時(shí)。此時(shí)的支護(hù)形式僅有超前支護(hù)，如何保證隧道施工安全及質(zhì)量安全，筆者想就此著重?cái)⑹觥?br>4.1圍巖失穩(wěn)原因
長城嶺隧道圍巖以灰?guī)r、頁巖、和灰?guī)r頁巖互層為主，因地質(zhì)沉積時(shí)間不長，且受地表水，風(fēng)作用，圍巖厚度在20~50cm之間，呈平層結(jié)構(gòu)，裂隙由土或破碎石塊填充；偶爾存在大塊孤石被土包裹的情況。圍巖在開挖前屬三向平衡狀態(tài)，但在開挖完成后，巖層結(jié)構(gòu)被破壞，圍巖自動從新分布應(yīng)力，由于底層巖石與上部巖體沒有聯(lián)系能力，在自重的作用下及上部壓力共同作用下于隧道拱腰處形成剪力，拱頂形成壓力，造成掉塊與超挖。部分巖石僅僅靠摩擦力和部分內(nèi)應(yīng)力穩(wěn)定， 當(dāng)應(yīng)力完成重分布后，圍巖內(nèi)應(yīng)力不能平衡其重力及壓力作用，可能形成掉落。所以急需要支護(hù)結(jié)構(gòu)予以平衡。
4.2超前支護(hù)應(yīng)用
在開挖完成后，不能夠及時(shí)形成錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，為避免超挖和坍塌，按照設(shè)計(jì)在開挖前施工超前支護(hù)，超前支護(hù)分為超前小導(dǎo)管和超前錨桿，施工按照常規(guī)方法施作，但在施工過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題。
a． 因安裝好的鋼拱架對風(fēng)鉆鉆孔施工影響，按照設(shè)計(jì)角度無法施工 ……（未完，全文共4862字，當(dāng)前僅顯示2456字，請閱讀下面提示信息。收藏《交通公路工程論文：大跨超淺埋隧道施工技術(shù)淺析》）