城市小间距隧道开挖施工技术

摘要：根据华村隧道的相关地质及设计文件，对华村隧道的开挖施工进行了认真的研究，对施工方法进行了设计。

关键词：设计；施工

Abstract: according to the China village tunnel geological and related design documents, the village of tunnel excavation construction in China has carried on the earnest study, has carried on the design to construction method.

Keywords: design; The construction

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、工程根况

华村I、J隧道是重庆市高九路与嘉华大桥工程连接段的一部份，隧道路总长500和382米，为浅埋隧道。隧道从已建成通车的大坪隧道上方穿过，与大坪隧道左右线共四次交叉穿越，结构间最小间距仅0.423米。且上覆土体厚，开挖断面大。

华村隧道施工技术较大难度的地段为四个26m长的交叉段。由于采用工人掘进进度太慢成本高，采用机械掘进成本较高，采用静态爆破效果不理想，成本亦太高；由于爆破地点距离嘉华隧道太近，0.423m的隧道交叉净距采用钻爆法施工国内应属首例，若采用常规的爆破方法，会造成爆破的振速超标，对嘉华隧道衬砌结构产生威胁，影响嘉华隧道的安全运营。

二、施工难点

华村隧道与大坪隧道垂直交叉，从大坪隧道的上主穿过。大坪隧道顶部衬砌结构处缘与华村隧道底部结构最小间距公0.423米。如何确保大坪隧道的运营安全，尽可能的降低华村隧道的施工和建设成本是本工程要解决的主要难题。

与大坪隧道在空间位置上形成交叉，最小残留岩体厚度仅0.423米，开挖施工难度极大。

三、施工方法

根据华村隧道的相关地质及设计文件，对华村隧道的开挖施工进行了认真的研究，对施工方法进行了设计。

1断面参数的确定

根据华村隧道与嘉华隧道的层距和间距，将每个交叉段的掘进断面分为上下台阶两个部分，分别采用不同的掘进进尺和爆破方法。

上台阶：掘进断面高度为4.5m，在嘉华隧道拱顶正上方10m范围，设置减震带，实施分次、分段控制爆破，每循环进尺0.5m，其余两边8m范围采用分次、分段控制爆破，每循环进尺为1.0m。

下台阶：掘断面高度为3.9m，在嘉华隧道拱顶上方11.76~13.94m范围，采用机械破碎辅以工人进行开挖。

2采用凸型断面掘进

隧道掘进采用台阶法微振动光面爆破,一是提高爆破效率；二是控制爆破振速。隧道的掘进爆破采用“V形”掏槽眼隧道的掘进。首先要进行掏槽，掏槽炮的作用是将掌子面先掏出一个小型号的槽口，以形成凸型断面和多个临空面，为后续辅炮增创更有利的临空面。而掏槽眼本身只有一个临空面，且受周围岩石的夹制作用，故常采用较大的装药量和多个掏槽眼同时起爆，以提高爆破效果。

爆破采用￡32mm、￡25mm2#防水的乳华炸药，周边眼采用￡25的小药卷，并采用导爆索绑小药卷的空气间隔装药结构，隧道爆破采用毫秒雷管或秒级雷管起爆系统。隧道爆破对既有嘉华隧道产生的破坏最危险截面为华村隧道I线与嘉华隧道右线交叉处，以其作为主要爆破控制参数（该段立体交叉净距为最小，同时该段也最先施工至交叉段）。

（1）控制爆破掏槽方式

采用V型掏槽眼与辅助眼、周边眼分次爆破。先实施掏槽眼的爆破，16个内、外掏槽眼采用斜型眼，分别采用1~15段毫秒雷管，跳段使用，每段延时控制在50ms以上，每两炮一联，每眼进尺0.5~1.0m，单段用药量为1.0kg；后实施辅助眼和周边眼的爆破，其余100~110个斜型辅助眼和周边眼在单独采用毫秒雷管段数不够的情况下，采用毫秒延期雷管和秒延期雷管结合使用分段爆破，每眼进尺0.5~1.0m，单段用药量为1.0kg。采用以上爆破方法，取得了较好的减振效果，经栓测将爆破振速控制到了5.0cm/s范围以内，没有对嘉华隧道的结构安全带来影响。

机械破碎掏槽方式

在上台阶嘉华隧洞顶正上方10m垂直距离4m范围，采用机械破碎形成掏槽眼的凸型断面，其余辅助眼、周边眼采用上述方法实施控制爆破。

3爆破参数的确定

按《爆破安全规程》GB6722-2003，爆破振动安全允许距离近下式计算：

R=（k/v）1/aQ1/3

通过计算可以得出结论，即使在采用分次、分段延时爆破作业将最大一段药量控制在1.5kg以下，爆破的安全允许距离为6.93~10.22m。这在嘉华隧道的正上方7~10 m的范围，若不采取减振措施，爆破振速也将超过5cm/s的控制指标。为了保证嘉华隧道的结构安全，同时上方隧道要采用爆破作业，我们采取了以下爆破作业控制措施：

（1）设立减振带：在隧道的底部设置三排减振孔，以阻断振动波的传递，减小爆破振动对下方隧道的影响。减振孔直径89毫米，深度不小于爆孔深度的5~10倍，水平分层设置三层，间距0.3米左右。

（2）对掏槽眼、辅助眼、周边眼实施分次装药分段起爆，将最大的段装药量控制在0.8~1.0kg之内。分段起爆采用毫秒延期雷管和秒延期雷管配合使用，分段后段装药量仍然超过1.0kg的，我们甚至采取了单孔起爆的方式。

（3）采用信息化管理和控制手段，及时收集每炮振速情况，及时进行控制和调整。爆破开挖时每次起爆前，在下穿隧道的拱顶、拱肩、边墙和距爆破点最近的位设置监控量测点，对爆破振动波的振速进行监控。并且每炮必检，及时将监控量测结果向参建各方通报。根下穿隧道相关参数和相互的交叉方式以及施工的经验，将爆破的振速控制指标确定为5cm/s以内，下穿隧道结构是安全的。由此，在爆破实施时，根由远而近的原则进行爆破振动波速的测试。通过实测值调整确定下一阶段施工参数和控制措施。

（4）采取单孔、浅眼密布分次起爆作业，减小抵抗线深度。

通过大量的监控量测数据分析得出，上穿隧道爆破施工引起下穿隧道二次衬砌表面的振速集中在1.0cm/s~5.0cm/s，保证了下穿隧道的安全和上穿隧道高效节药的进行爆破作业。

四、施工控制

1隧道爆破安全的允许振速的建议值

根据《爆破安全规程》GB6722-2003规定，交通隧道的安全允许振速为10~20 cm/s，而设计要求为2.5 cm/s。根据的交叉穿越方式和距离以及上下隧道的空间位置，本隧道穿越爆破施工振速控制采用《爆破安全规程》的要求肯定不安全，采用设计指标虽然安全，但从经济上不合理，现场施无法操作，为了确定一个准确的合理指标，我们根据现场施工情况进行调整：

(1) 根据华村隧道交叉段爆破施工在嘉华隧道测得的相关振动数据以及嘉华隧道二次衬砌施工缝的影响；当振速达到时8.5cm/s时，嘉华隧道二次衬砌较强的振动，其它结构没有发现任何问题。

（2）根据大量的资料分析，爆破的振动波传递与围岩的完层性、赋存情况、组织结构、致密情况等有着密切联系，它们对振动波的传递影响非常大。要用以往经验来控制十分困难，作用也非常有限。

（3）从隧道的空间位置情况和下方隧道的重要性宜慎重。

根据以上三点：建议在选取爆破安全允许振速值时，应综合考虑建筑物的重点要性、建筑物的质量、自振频率、完好情况，围岩的情况，交叉方式和距离，优化组合，本隧道选用5cm/s作为控制指标最为适宜，大了不安全，再小就不能进行爆破作业，也不经济。

2 爆破施工

在爆破施工中，每循环的爆破工程量宜控制在50~60m3左右，掘进断面高度控制在4.5m左右，在距下穿隧道边墙15米内的范围内采用加减振带、最大段装药量控制、浅眼等方法进行振速控制。对炮孔的布置、数量、深度、角度、装药量、装药结构、起爆方式和爆破顺序进行明确的规定和适时调整。但在施工过程中还是发生了以下几个问题，我们适时采取了针对性的措施：

在由远及近的施工过程中也发生了爆破振速超标的情况，振速的最大水平分量达到了5.056cm/s，我们及时进行了减振带的设置、控制最大段装药量、采取浅眼爆破等措施，控制住了爆破振速。

在其它三个交叉段施工中，我们也同样采取了相同的措施，施工爆破安全高效的完成，下穿隧道的运行安全和结构安全也得到了保障。

五、结束语

根据施工地质情况和设计文件优选施工方法；动态施工控制，根施工监测数据及时调整爆破参数；正确地确定监控量测点，保证监控量测数据的正确性和指导作用；根据现场实际确定爆破振动速度。华村隧道开挖施工安全顺利的完成，可以作为今后类似工程的施工提供借鉴。