高速公路建設(shè)中的分離式隧道開挖施工工藝

滕明

一、工程概況

黃瓜山隧道為分離式隧道，左線起止里程ZK2+690～ZK5+956，長3266m；右線起止里程K2+682～K5+950，長3268m。設(shè)計速度100km/h，主洞凈寬11m、凈高5m，車行道3.75m×2，側(cè)向?qū)挾?.75m+1m，檢修道0.75m+1m。

二、隧道爆破施工工藝分析

1.布孔

以設(shè)計圖紙為準(zhǔn)，測定開挖面的中線和輪廓線，做好標(biāo)記，同時精準(zhǔn)標(biāo)出炮孔的布設(shè)位置。

2.鉆孔

鉆孔前做好技術(shù)交底，使鉆工對炮孔布置圖形成準(zhǔn)確的認(rèn)識，并掌握機(jī)械設(shè)備操作方法、鉆孔方法等關(guān)鍵要點(diǎn)。周邊眼施工難度較大，要求臺車下面有專人指揮，司鉆人員聽從指令，規(guī)范作業(yè)；嚴(yán)格控制周邊眼的外插角；合理協(xié)調(diào)各炮孔的位置，使兩茬炮交界處臺階小于15cm。

3.清孔

炮孔鉆進(jìn)成型后，向孔內(nèi)注入高壓風(fēng)，用于清理石屑等雜物，使孔內(nèi)保持相對潔凈的狀態(tài)，以便高效裝藥。

4.裝藥和填塞

（1）全面清點(diǎn)炮孔數(shù)量、藥包數(shù)量等，判斷是否滿足設(shè)計要求，有誤差則予以調(diào)整。

（2）裝藥時，從爆區(qū)的一端開始操作，逐步向另一端推進(jìn)，有序完成各炮孔的裝藥作業(yè)。實(shí)際操作中，將起爆體和炸藥置于指定的孔口周邊位置，輕輕推送炸藥以使得其到達(dá)炮孔底部，每完成一次裝藥后，及時檢測裝藥的長度，實(shí)測結(jié)果與設(shè)計值存在差異時，暫停裝藥，分析原因并處理。

（3）起爆藥包裝入炮眼后，不允許強(qiáng)力振搗，否則易誘發(fā)早爆事故。裝藥時，由專員在現(xiàn)場做全方位的檢查與記錄。

（4）周邊眼選用的是φ25mm小直徑藥卷，采取間隔裝藥的方法，除此之外的其它各炮孔均選用的是φ32藥卷，遵循連續(xù)裝藥的原則。

（5）裝藥后，用適量的黃泥封堵炮孔，形成至少為30cm的堵塞長度，以保證炸藥在炮孔內(nèi)充分爆炸，進(jìn)而取得良好的爆破開挖效果。填塞時，不宜采用大粒徑的石屑，原因在于此類石屑組合后的密實(shí)性不足，彼此間存在較大的空隙，同時石屑易損傷雷管的腳線，不利于爆破作業(yè)的順利開展。若炮孔內(nèi)有水，回填時將其清理干凈。

（6）炮孔填塞是一項(xiàng)精細(xì)化的工作，在填塞時需要加強(qiáng)對起爆網(wǎng)絡(luò)的防護(hù)，避免導(dǎo)線被砸傷。填塞長度視實(shí)際條件作靈活的調(diào)整，巖石的裂隙密度較大時，有必要適當(dāng)加大填塞的長度。待填塞工作落實(shí)到位后，梳理各炮孔的連接線，避免混亂。

5.聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)路

起爆網(wǎng)絡(luò)采用的是復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，各組雷管引爆導(dǎo)管數(shù)量不大于20根，具體如圖1所示。

圖1 起爆網(wǎng)路聯(lián)結(jié)示意圖

起爆網(wǎng)路的聯(lián)結(jié)作業(yè)細(xì)節(jié)較多，在連接前對各起爆體線路作全方位的檢查，確保其達(dá)到工程質(zhì)量要求，否則不允許聯(lián)結(jié)；各炮孔的雷管連接次數(shù)應(yīng)保持一致；只有在炮孔經(jīng)過有效的堵塞處理后，方可聯(lián)結(jié)。按照規(guī)范聯(lián)結(jié)成起爆網(wǎng)絡(luò)后，做詳細(xì)的檢查，確認(rèn)無漏聯(lián)、錯聯(lián)等問題后，加強(qiáng)現(xiàn)場安全管理，禁止非爆破人員進(jìn)入現(xiàn)場，并安排專員做好警戒工作，以保證爆破施工安全。

6.爆破防護(hù)

起爆網(wǎng)絡(luò)成型后，界定具體的防護(hù)范圍，采取有效的防護(hù)措施。根據(jù)要求拉設(shè)警戒線，并從爆區(qū)由內(nèi)向外清場，將任何與爆破作業(yè)無關(guān)的人員、機(jī)械設(shè)備等轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域。經(jīng)過一系列的安全防護(hù)后，全面檢查現(xiàn)場情況，若具備安全起爆條件，則發(fā)出起爆信號，由爆破員對爆破器進(jìn)行充電，將主線連接至爆破器，正式起爆。爆破后的15min內(nèi)禁止員工進(jìn)入現(xiàn)場，15min以后且隧道內(nèi)通風(fēng)設(shè)備恢復(fù)正常時，由檢查人員進(jìn)入爆區(qū)，對實(shí)際爆破情況做出判斷，確認(rèn)安全后，解除警戒。

7.爆破檢查、總結(jié)

爆破后，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、爆破員及安全員共同參與現(xiàn)場檢查，主要在于判斷是否存在盲炮以及識別是否潛在各類不安全因素，若有則妥善處理。對于未用完的爆破器材，予以清點(diǎn)，按照流程安排退庫。

三、預(yù)留核心土開挖

1.施工流程

開挖采用弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法，根據(jù)斷面尺寸，將其劃分為上、中、下及底部四處，錯臺階開挖。首先組織上部導(dǎo)坑的開挖作業(yè)，再采取初期支護(hù)措施，而后繼續(xù)開挖剩余的部分，具體施工示意圖，如圖2所示。

圖2 開挖順序圖

臺階分部開挖的關(guān)鍵要點(diǎn)有：

根據(jù)斷面尺寸劃分為多個部分，以弧形拱部為例，該處又可作進(jìn)一步的細(xì)分，采取交替開挖的施工方法。弧形開挖進(jìn)尺不宜過大，通常以0.5～1.0m較為合適，核心土面積需達(dá)到斷面面積的50%或適當(dāng)增加。

首先同時開挖1a、1b、1c并對該處采取支護(hù)措施，隨后開挖核心土2a，此部分開挖量達(dá)到3～5m時，開挖下部核心土③，再交替開挖下邊墻2b或2c（及時采取支護(hù)措施），隨著施工進(jìn)程的推進(jìn)，后行邊墻開挖進(jìn)尺約為10m時，開始開挖隧底，施作仰拱初期支護(hù)。

在長管棚超前預(yù)支護(hù)的前提下，采取以機(jī)械設(shè)備為主（挖掘機(jī)）、人工為輔的開挖方法，必要時根據(jù)開挖現(xiàn)場的圍巖特性安排松動爆破，用裝載機(jī)清理爆破施工中產(chǎn)生的渣土，用自卸車裝載外運(yùn)。

在上部弧形導(dǎo)坑開挖時，同步組織中臺階或中下臺階的開挖作業(yè)，提高施工效率。開挖后，以噴射混凝土的方法封閉巖面。

2.施工注意事項(xiàng)

（1）嚴(yán)格控制核心土的面積，不小于隧道斷面面積的50%；合理協(xié)調(diào)好開挖斷面內(nèi)各部分的關(guān)系，例如上部超前中部3.5m，中部超前下部3.5m，下部超前底部10m，具體視實(shí)際情況做靈活的調(diào)整，但禁止長臺階施工。為使機(jī)械設(shè)備高效運(yùn)行，上部臺階、中部臺階、下部臺階的高度分別為4.5m、4.5m、3.5m，具體也應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況予以調(diào)整；對于核心土的寬度，無特定的限制，便于施工即可。

（2）上臺階支護(hù)完成并且噴射混凝土具有足夠的強(qiáng)度（達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%）后，方可開挖核心土與下臺階。開挖具有擾動性，易影響上臺階的穩(wěn)定狀態(tài)，例如該處的初期支護(hù)有變形、下沉問題，潛在安全隱患，因此根據(jù)設(shè)計要求設(shè)鎖腳錨桿，同時以焊接的方法穩(wěn)固在縱向連接鋼筋上。

（3）開挖施工中，每完成一臺階的開挖作業(yè)后，隨即噴射混凝土，用于封閉圍巖，厚度以4cm為宜；并設(shè)置型鋼以及鎖腳錨桿，進(jìn)一步分層復(fù)噴，直至達(dá)到設(shè)計厚度要求為止。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各界對公路建設(shè)水平提出更高的要求，在外部需求的促進(jìn)作用下，公路建設(shè)規(guī)模正逐步擴(kuò)大，在具體的施工中，分離式隧道為重要的施工對象。其中，開挖為重點(diǎn)環(huán)節(jié)，施工單位需注重開挖方法的選擇、支護(hù)措施的落實(shí)、監(jiān)控量測的開展等各項(xiàng)工作，多途徑并行，全面保證隧道開挖安全以及開挖質(zhì)量。