高速公路極小凈距隧道開挖及爆破施工控制技術分析

趙有龍

（張石高速公路張家口管理處，河北 張家口 075100）

一、極小凈距隧道概述

極小凈距隧道指隧道之間中間巖柱厚度小于相關標準建議值的一種特殊隧道布設形式，適用于長隧道及特長隧道洞口局部地段，也適用于洞口地形狹窄，或者具有特殊要求的中短隧道。依照現行《公路設計規范》的相關標準，分離式獨立雙洞隧道的最小凈距如表1所示。在對極小凈距隧道施工過程中，應該注意，常見的隧道施工方法包括先行洞和后行洞；做好隧道開挖爆破設計、控制好爆破產生的振動，以免引發隧道坍塌的問題；先行洞和后行洞的開挖和襯砌都應該錯開一定距離。

表1 分離式獨立雙洞的最小凈距（B表示隧道開挖斷面寬度）

二、工程概況

某高速公路隧道采用的是分叉式短隧道的形式，分為左右兩洞，長度均為392m，隧道最大埋深達到178m，為下坡隧道，縱坡坡度約為-1.3%，隧道內部圍巖等級包括Ⅳ級和Ⅴ級，長度分別為306m和86m。隧道線間與出口段的距離為5.1m，原本的設計是連拱隧道，但在結合現場地質勘察之后，發現連拱隧道的施工難度較大，之后改成了分離式極小凈距隧道，隧道進口段線間距為35m，襯砌內輪廓采用的是三心圓，直徑分別為7.2m、5.4m和1.5m。

三、隧道開挖施工控制技術

（一）中巖柱厚度6m～1.5m 隧道開挖

中巖柱厚度6m～1.5m對應的開挖段長度為57m，為了能夠最大限度地保障開挖質量，項目中使用了左右洞分離的獨立雙洞形式，圍巖級別包括兩個等級，分別是Ⅳ2和Ⅴ1，前一個等級采用上下臺階開挖的形式，后一個等級選擇三臺階七步法開挖的方式，相應的施工流程為：結合現場地質勘察，做好相應的施工準備工作（測量放樣、超前支護、上方弧形導坑斷面開挖、檢查開挖斷面），評估圍巖穩定性（結合圍巖穩定性的評估情況，對支護系數進行修正），做好初支工作，中臺階左右交錯開挖（初支，下臺階左右交錯開挖；初支，隧道底部分段開挖；初支，仰拱作業、填充。）

為了最大限度地保障隧道開挖作業的質量，施工時，需要確保每級臺階的長度在隧道開挖寬度的1.5倍以內，每一步開挖完成后，都需要做好噴錨支護、鋼架支撐及鎖腳錨桿施工工作。同時，必須在上級臺階噴錨混凝土初凝并且超過設計強度的70%時，才能進行下級臺階的施工作業，最大限度地保障施工質量。仰拱的施工必須對照設計方案的要求，全幅開挖，保證底面圓順，開挖后需要及時設置排水設施，避免出現積水問題。另外，為了避免爆破作業對左洞施工造成干擾，在隧道開挖過程中，需要設置好隔震減震措施。例如，通過在初支與中巖柱之間設置半圓形排水管，或者在初支和二襯間設置泡沫薄板的方式，有效減輕爆破振動對于隧道圍巖穩定性的影響。

（二）中巖柱厚度1.5m～0.62m 隧道開挖

中巖柱厚度1.5m～0.62m對應的開挖長度為15m，圍巖級別Ⅴ1，開挖時需要做到左洞和中巖柱同步開挖，利用C30鋼筋混凝土澆筑中巖柱時，左右洞之間的巖柱和處置都需要設置相應的隔震措施。為了最大限度地保障隧道開挖施工的質量，采用三臺階七步開挖的形式，在隧道開挖過程中需要嚴格依照施工設計圖紙選擇鋼拱架，確保其尺寸和型號滿足隧道施工要求。在對中巖柱鋼筋混凝土施工時，應該依照設計要求確定混凝土標號和坍落度，隧道開挖完成后，如果發現基底巖層破碎，可在中隔墻底部打入錨桿，或者設置中空注漿錨桿，對地基加固，提升中隔墻的抗傾覆能力。

四、隧道爆破施工控制技術

（一）炮孔施工

一是應該做好測量布孔工作，在開孔前使用激光準直儀找到正確的方向，配合經緯儀、鋼尺和水平儀等設備共同測量，將測量得到的開挖斷面中線和輪廓線使用紅色油漆標注出來，炮孔位置也應明確，并將誤差控制在5cm以內；二是定位開孔，要求施工作業人員利用風動鑿巖機鉆進，鉆進時，需要確保機械軸線與隧道軸線的平行，要求設備能夠提前就位和固定，依照炮眼設計圖紙的相關要求鉆孔；三是鉆孔，考慮到不同鉆孔所處的位置不同，需要在鉆孔前檢查確認，并檢查風槍工作狀況、風水管路連接狀況和施工設備狀態等，之后施工人員需要在掌子面中標注所有炮孔的位置及高程十字線，標注需要鉆孔的范圍，合理安排鉆孔順序，開口環節需要控制好施工速度，做到緩慢有序推進，確保鉆桿的角度和方向符合設計規定；四是移位鉆孔，當一個炮孔施工完成向下一個炮孔推進時，需要保證轉換工作的準確性、順暢性和平滑性，做到孔位正確、炮眼平行、斷面整齊。

（二）炮孔注水

首先將水灌入到塑料袋中密封，然后將裝有水的塑料袋放入炮孔的底部和中部。期間，灌水塑料袋使用的是聚乙烯塑料袋，長度在200mm～300mm，直徑約35mm～40mm，在灌水后，使用PSP-1型炮孔水袋自動封裝機封裝。水袋注水環節，應該確保注水容量不超過水袋最大容量的90%，封口后需要進行確認，避免出現漏水問題。

在施工過程中，必須滿足L=L1（水袋長度）+L2（炸藥長度）+L3（炮眼中間水袋長度）+L4（炮泥回填深度），其中，L1的值應該小于50%炮眼間距，L2采用的是常規爆破中炮眼裝填藥卷長度的89%，L3/L4=0.75。

（三）炮泥制作

以普通黏土為原材料，借助PNJ-A型炮泥機制作炮泥，從保障炮泥質量的角度，黏土的含砂率不能超過10%，含水率不能超過15%，炮泥攪拌均勻后，裝入炮泥機的進料倉中，依照200mm～300mm的長度分段切割。

（四）裝填作業

清理炮孔后，依照水袋、炸藥、水袋、炮泥的順序依次裝填，確保不同材料直接連接的緊密性。裝填水袋時，可以使用炮棍輕推，使水袋進入設定位置。炮泥回填環節，除了與水袋接觸部分，其余都需要使用炮棍振搗，保證炮泥的密實性。

（五）起爆網絡

參考類似工程的爆破施工控制技術，發現在項目內的起爆網絡屬于復式網絡，對比單一網絡結構，復式網絡能夠更好地保障起爆工作的順利完成。相關技術人員在對起爆網絡連接時，必須保證導爆索連接的緊密性和牢固性，并將導爆管擺放平整，保證所有炮眼都采用相同的雷管連接次數，在起爆網絡連接結束后，由專業人員做好檢測工作。

（六）爆破作業

確認炮孔填充和起爆網絡不存在問題后，所有作業人員都必須撤離到安全區域后才能爆破。如果在爆破過程中遇到啞炮的情況，需要第一時間通知相關人員找出問題的原因，并在保證安全的前提下，修改爆破方案。

五、結語

在高速公路極小凈距隧道施工過程中，隧道開挖和爆破是非常重要的環節，需要技術人員引起重視，采取有效的措施和方法降低隧道開挖和爆破振動對于隧道圍巖的影響，切實保障隧道施工的質量和安全，推動高速公路事業的穩定健康發展。