淺埋輸水隧洞穿越高速公路施工技術

周 哲

沈陽市交通運輸事務服務與行政執(zhí)法中心 遼寧 沈陽 110000

1 概況

某大型輸水工程施工過程中輸水隧洞需穿越高速公路,隧洞斷面為平底馬蹄形,成洞洞徑為7.28m。線路與公路夾角51°。根據《中華人民共和國公路保護條例》的規(guī)定,高速公路用地外緣起控制區(qū)范圍的限值不得小于30 m,確定穿越長度125m。

該處隧洞穿越段地質條件極差,該段屬軟弱圍巖淺埋段,穿越結構物多。隧洞埋深在10.8～15.8m,其中凝灰質砂巖、凝灰?guī)r層厚度為2.9～8.5m,圍巖破碎,地下水豐富,全部為Ⅴ類圍巖。隧洞施工時控制隧洞變形、坍塌、地表沉降,確保地表公路運營安全是該段施工的重點和難點。

2 工程總體施工方案

隧洞采用Φ42小導管超前支護,小導管間距0.3m。隧洞開挖采用臺階分步法開挖,開挖的循環(huán)進尺0.6m。初期支護采用型鋼鋼架HW150,間距0.6m；錨桿采用25L4000＠1000×1000,鋼筋網采用φ8＠150×150,噴射混凝土C30厚度250mm。二次襯砌為鋼筋混凝土結構,混凝土襯砌采用C35厚0.7m,分縫長度為12m,縫間止水采用高性能橡膠止水帶。

根據地勘資料,施工時嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則組織施工。采用減震控制爆破技術,穿越段施工采用微臺階法,臺階長度控制在3～5m,采用YT28氣腿鑿巖機鉆孔,光面爆破,下臺階左右錯開接長鋼架,隨后進行初期支護施工。墊層緊跟下臺階施作,采用棧橋法施工,及早對初期支護進行封閉成環(huán)。出碴采用無軌運輸,采用濕噴工藝施工,施工通風采用壓入式通風方案；施工排水采用自然排水與定點抽排結合的方案。

3 爆破技術控制要點

此段特殊隧洞的爆破施工必須在確保高質量的隧洞開挖斷面和進尺的同時,將爆破震動控制在盡可能小,以保證爆破對自身、地表既有道路、地表建(構)筑物的安全。

3.1 鉆爆參數的確定

(1)爆破試驗。根據《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)對建構筑物質點振動速度的控制標準,根據薩道夫斯基控制爆破震動速度公式反推確定最大允許起爆藥量(齊發(fā)爆破時為爆破總藥量,微差爆破為最大一段裝藥量),經爆破試驗計算,控制最大一段藥量在0.54kg以內,爆破振動不會對距爆區(qū)10.8m以外的建筑物或設施造成危害；最大一段藥量在6.75kg以內可確保25m以外的建筑物安全；最大一段藥量在27.65kg以內可確保50m以外的建筑物安全。控制最大一段藥量在6.08kg以內,爆破振動不會對距爆區(qū)10.8m以外的公路設施造成危害；控制最大一段藥量在16.30kg以內,爆破振動不會對距爆區(qū)15m以外的公路設施造成危害。

(2)掏槽方式。采用楔形掏槽,根據實際進尺長度控制傾角大小。

(3)裝藥結構及堵塞方式。輔助眼、內圈眼、底板眼采用連續(xù)裝藥結構,周邊眼采用小直徑藥卷間隔裝藥。所有裝藥炮眼均采用炮泥堵塞,堵塞長度不小于30cm。

3.2 鉆爆作業(yè)施工工藝流程 鉆爆作業(yè)施工工藝流程：測量放線→鉆孔→清孔裝藥→聯網爆破→欠挖處理

其中,掏槽孔孔口和孔底的間距誤差不大于5cm,輔助孔孔口的排距和行距誤差不大于5cm,如采用人工鉆孔的周邊孔沿隧洞設計斷面輪廓線上的間距誤差不得大于5cm,外斜率不得大于規(guī)定5cm/m,孔底不超出開挖斷面輪廓線10cm,內圈炮孔至周邊孔的排距誤差不得大于5cm,并與周邊孔采用相同的斜率。

3.3 爆破設計優(yōu)化 每次爆破后檢查爆破效果,分析原因及時修正爆破參數,提高爆破效果,改善技術經濟指標。根據巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況,修正眼距,用藥量,特別是周邊眼；根據爆破后石渣的塊度修正參數。石渣塊度小,說明輔助眼布置偏密；塊度大說明炮眼偏少,用藥量過大。根據爆破振速監(jiān)測,調整單段起爆炸藥量及雷管段數；根據開挖面凹凸情況修正鉆眼深度,眼底基本上落在同一斷面上。

3.4 減震爆破控制 施工過程中采用綜合減震措施,降低振動速度,減小對地表建筑物的震動影響。

⑴由于采用上下臺階法施工,上臺階進行短進尺控制,臺階長度控制在3～5m,進行微臺階開挖,爆破順序依次是上、下臺階。下臺階采取左右分部交替爆破開挖方式進行施工,盡量減少單次起爆量。

⑵上臺階爆破時,采用雙掏槽型式,增加兩排掏槽眼,并減少掏槽眼單孔裝藥量,最大限度的削弱掏槽爆破產生的震動,以減輕對地表房屋產生的爆破影響。掏槽形式采用雙掏槽、合理布置掏槽孔位,能夠起到控制爆破震動的作用。

⑶光面爆破周邊眼間距40cm,眼深0.6～0.8m,裝藥集中度控制在0.2kg/m,采用半片藥卷＋竹片＋導爆索空氣間隔裝藥的結構。

3.5 減震爆破注意事項

A.選擇合理的雷管起爆時差。設計爆破網絡為孔內微差,孔外同段的非電微差起爆技術。導爆管一般跳段使用,使段間間隔時間大于50ms,防止地震波相疊加而產生較大的震動。

B.選擇合理的鉆爆參數。根據開挖斷面的大小、部位、工程地質情況、周邊環(huán)境條件等,選擇合理的炮眼深度、間距、裝藥量、起爆順序等鉆爆參數,炮眼采用線形布孔、線形起爆,注意提高裝藥質量和炮口堵塞質量,達到減震、提效的預期目的。

C.地表爆破震動量大時,可沿輪廓線周邊或斷面上部設置深約15m的Φ100mm減振孔,間距40～60cm。

4 結語

通過爆破震動監(jiān)測,沿爆破區(qū)域徑向或環(huán)向布置1條測線,測點放置在地表房屋基礎上。爆破即將開始時,啟動檢波器、測震儀,數據記錄后進行分析處理。采用薩道夫斯基公式及一元回歸分析法所測的數據進行回歸分析,得到與介質、地形有關的系數K、a,從而可得到質點振速的衰減規(guī)律,然后再根據建筑物允許最大震動速度、爆心距R,由公式反算出單段最大裝藥量Q,優(yōu)化爆破設計參數。爆破震動監(jiān)測結果表明,監(jiān)測數據均在預計范圍值內。