连拱隧道无中导洞法后行洞多步多次爆破开挖施工工法

连拱隧道无中导洞法后行洞多步多次爆破开挖施工工法

1. 前  言

目前连拱隧道多采用三导洞或中导洞超前的施工方法，实践表明三导洞施工法能确保施工的安全，并取得了较丰富的经验。然而三导洞施工法工序多，需要拆除的临时支护量大，防水效果差，施工工期长，制约了连拱隧道的应用。相比较而言，无中导洞法减少了开挖导洞的工序，减少了临时支护数量，工序间干扰小，使施工速度加快，提高了经济效益。但是连拱隧道无中导洞法施工中，后行洞爆破开挖会对先行洞二衬造成破坏，制约了无中导洞法的推广。因此通过改进后行洞的爆破开挖方法从而使先行洞二衬避免破坏，是连拱隧道无中导洞法质量控制的关键要点。

本工法是我司根据云南省红河州新安所至鸡街高速公路建设项目长凹子隧道的实际应用总结而成的一套后行洞爆破开挖方法，本工法对先行洞二衬有效的保护措施，为连拱隧道无中导洞法能顺利的施工提供了质量的保证。

2. 工法特点

本工法相比正常爆破开挖增加了次数，缩小了爆破开挖面积，大大减小了对先行洞二衬结构的影响。

3. 适用范围

适用于连拱隧道无中导洞法Ⅳ级、Ⅴ级围岩。

4. 工艺原理

4.1  后行洞爆破开挖

后行洞多步多次爆破开挖共分八步。第一步：爆破掏槽眼部分；第二步：爆破外侧辅助眼和周边眼；第三步：爆破中墙两排辅助眼；第四步：爆破中墙一排辅助眼，且药量减半，中墙周边眼间距加密，且不用装药。第一到第四步爆破开挖完成后，立即进行初期支护。第五步：爆破边墙一侧，爆破开挖完之后，进行初期支护；第六步：爆破中间部分；第七步：中墙预留2m横向爆破；第八步：仰拱爆破。

4.2  隧道开挖爆破参数

4.2.1  暗洞隧道爆破参数设计

1. 炮眼直径d=50mm，Ⅴ级围岩炮眼深度L=0.8-1.8m，Ⅳ级围岩炮眼深度L=3.0m。

2. Ⅴ级围岩区段采用分部开挖，人工挖掘或弱爆破开挖，其炮眼布置可根据开挖局部实际情况适当布置。

4.2.2  炮眼布置方式的选择

隧道开挖爆破的炮眼分为掏槽眼、辅助眼、周边眼。

1. 掏槽眼

每对掏槽眼间距为0.2～0.6m，眼底间距为0.1～0.2m。掏槽眼与工作面夹角为55°～75°。参考《工程爆破理论与技术》表8-2，本工程掏槽眼间距0.3m，超深0.2m,工作面夹角10～15°；

2. 辅助眼

辅助眼间距一般取0.6～0.9m，本隧道取0.8～0.9m，施工中可做适当调整；

3. 周边眼

间距一般取炮眼直径的8～15倍。在节理裂隙发育的岩石中，应取小值；在整体性教好的岩石中，应取大值，本隧道Ⅳ级围岩取0.5m、Ⅴ级围岩取0.6m。

4. 底眼

底眼间距一般为0.4～0.7m；底眼口应比隧道底板高出0.1～0.2m，但眼底应低于底板0.1～0.2m。

4.2.3  炮孔装药量

1. 掏槽眼

Q1=ηLr           （4.2.3-1）

式中：η—炮孔装药系数，取η=0.9；

L—炮眼深度，LⅣ=3.4m  LⅤ=2.0m；

r—每米长度炸药量，r=0.5kg/m。

经计算QⅣ=1.53kg 取1.5kg；QⅤ=0.9kg 取0.9kg。

2. 辅助眼

Q2=ηLr           （4.2.3-2）

式中：η—炮孔装药系数，取η=0.8；

L—炮眼深度，LⅣ=3.0m  LⅤ=1.8m；

r—每米长度炸药量，r=0.4kg/m。

经计算QⅣ=0.96kg 取0.9kg；QⅤ=0.58kg 取0.5kg。

3. 周边眼

Q3=ηLr           （4.2.3-3）

式中：η—炮孔装药系数，取η=0.8；

L—炮眼深度，LⅣ=3.0m  LⅤ=1.8m；

r—每米长度炸药量，r=0.15kg/m。

经计算QⅣ=0.96kg 取0.9kg；QⅤ=0.58kg 取0.5kg。

4.2.4  在实际施工中应根据不同地质变化情况，选择合理的钻爆参数，并依据最近一轮爆破中得到的经验，对周边爆破的各项参数进行调整，以获得最佳效果，不断提高爆破质量。

5. 施工工艺流程及操作要点

5.1   施工要求

1. 按照进尺严格控制钻孔深度，后行洞分八步进行爆破开挖；

2. 当后行洞爆破时，用爆破震动检测仪在先行洞相应的位置进行数据收集，通过对收集数据分析，及时调整爆破参数；

5.2 劳动力组织

劳动力组织计划见表5.3。

                                        劳动力组织计划表                       表5.3

6. 材料与设备

6.1  材料

本工法采用的主要材料见表6.1。

                                        主要材料表                         表6.1

6.2  设备

本工法采用的主要机具设备表见表6.2。

                                           主要机具设备表                     表6.2

7. 质量控制

7.1  工程质量控制标准

7.1.1按照国家标准《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2012）进行洞身开挖的要求检查。

7.1.2按照国家标准《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）进行洞身开挖的要求检查。

7.1.3按照国家标准《工程测量规范》（GB 50026-2007）进行洞身开挖的要求检查。

7.2  质量保证措施

7.2.1  严格按照“先探测、严控水、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工，制定严格的施工质量保证措施。

7.2.2  后行洞爆破开挖要严格控制进尺。爆破过程中严格按后行洞八步进行爆破开挖，特别注意第四步中墙最后一排辅助眼爆破时药量减半，中墙周边眼间距加密，且不用装药。

7.2.3  开工前，首先进行隧道的控制测量，布设单位工程测量专用控制网，采用双导线进洞方式保证测量的精确性。

7.2.4  采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破工艺，严格控制超欠挖，减少爆破对围岩的扰动。进行围岩监控量测，根据量测数据及时判定围岩支护稳定状态，确定二次衬砌施工时间。

8. 安全措施

8.1  对进洞工作的施工人员进行班前交底（正确佩戴安全帽、高处作业时要系安全带，穿反光服等）。

8.2  现场进行封闭施工，进洞施工人员进行登记，并采用定位系统，实时掌握施工人员的位置。

8.3  所有进场施工机械，必须验收合格后方可投入使用，操作人员必须持证上岗，现场设专人指挥。

8.4  从事钻爆作业的施工人员必须持证上岗。

8.5  火工品的运输、存放、保管、领取、退还等各环节要严格落实制定的有关火工品管理制度和方法，严禁违章作业。

8.6  凿岩台架结构稳定且焊接牢固，施工工艺符合现行国家行业标准和规范要求，保证工作台上作业人员的安全。

8.7  从事钻爆作业的工人在爆破后到达工作面时，首先应观察开挖后围岩的实际状况，然后认真对开挖后的围岩进行排险，确保无危石的存在。

8.8  掌子面必须有足够的照明度；严禁非电工人员私自接电、开启或关闭任何电器开关；用电设备应设置安全警示牌；洞内外的输电线路和用电设备应由专人定期检查，保证用电设备及电线路的绝缘良好，以防发生触电或电击事故。

9. 环保措施

9.1  遵循“预防为主，保护优先，建设和防护并重”的原则，严格按照环保及水土保持部门有关规定进行施工，控制水污染，减少粉尘及空气、噪声等污染，创造良好的生态环境。

9.2  将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，做到标牌清楚、齐全、醒目，施工场地整洁文明。

9.3  施工现场应经常洒水润湿，防止扬尘。

9.4  运送洞渣的车辆应采取防遗撒措施。

9.5  清洗施工机械设备及工具的废水，废油等有害物质以及生活污水，不应直接排入河流，也不应泻于饮用水源附近的土地上，以免污染水质和土地。污水应经二次沉淀后，才能排入污水排放系统内。

9.6  基础施工过程中必须将废水排入沉淀池沉淀后方能排入河道，以免污染河道水质。

10. 效益分析

通过实践证明，本工法促进了连拱隧道无中导洞法施工技术的进步，具有一定的经济效益和显著的社会效益。

10.1  本工法虽然增加了爆破开挖的步骤，但是相比三台阶开挖法减少了支护的步骤，能减少隧道整体施工循环中的步骤，缩短了隧道施工的时间，从而节约了时间成本。

10.2  本工法能避免对先行洞二衬的破坏，相比其他方法减少了对二衬修补而造成的经济损失。

10.3  应用本工法施工，得到了建设单位、监理单位及设计单位的好评，也得到了云南省隧道专家吕庆忠先生的肯定。

11. 应用实例

11.1  红河州新安所至鸡街高速公路建设项目应用实例

红河州新安所至鸡街高速公路建设项目长凹子隧道为一座连拱式隧道，其起止点桩号为K13+945～K14+390，IV级170米，V级245米，明洞30米，分界段全长445m，属于短隧道。K13+945～K14+112.493位于R=1150m、i=3％的左转圆曲线上，K14+112.493～K14+242.493位于R=1150m、Ls=130m的左转缓和曲线上，K14+242.493～K14+390位于直线上；隧道所在路段纵坡为0.500％、-2.900％；隧道最大埋深约为44m。

连拱隧道无中导洞法后行洞多步多次爆破开挖施工工法有效的保护了先行洞二衬的质量，为连拱隧道无中导洞法能顺利的施工提供了质量的保证。

11.2  宣威市西一环道路工程项目应用实例

11.3  昆明绕城高速公路东南段项目应用实例