特大跨度小净距隧道的施工技术
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中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1008-925X(2011)12-0096-02
摘要：通过福州市螺洲大桥南接线隧道的施工，探讨和总结了特大跨度小净距隧道的施工技术，为其他线路施工提供可供借鉴的参考。
关键词：小净距特大跨度隧道爆破施工技术
一、工程概况
本工程设计线路起点位于螺洲大桥工程南岸修建终点处，终点与国道324线及青口开发区道路相接。主路隧道为双向八车道，辅路隧道为双向二车道和非机动车、人行混合道。主路左右幅隧道进口端为小净距隧道形式，洞身及出口端为分离式隧道形式;辅路隧道与主路隧道间为小净距隧道形式，详见表1
表1 隧道设计概况表
1.本隧道结构按辛奥法原理进行设计，采用复合衬砌结构，以锚杆、湿喷混凝土（钢筋挂网）、钢拱架等为初期支护，其中V级围岩采用两次初支（第一次喷26cm,第二次喷16cm），并辅以进洞超前大管棚(进出洞口各40米)、超前注浆小导管（V级围岩洞身段）、超前锚杆（IV级围岩）等为施工辅助措施，充分调动和发挥围岩的自承能力，在监控量测信息的指导下施做初期支护和二次模筑衬砌。
2.主路左幅进口有75m，主路右幅进口有90m小净距，施工时先行洞与后行洞错开距离大于2倍隧道开挖宽度。
3.为加快施工进度，本工程设置两处平行导洞。平行导洞设置在辅线隧道位置，进洞口分别为辅助隧道左线进口和右线出口。开挖断面为辅线隧道CD法施工其中一个导坑，在远期辅线施工中可重复利用。左导洞在ZFK0+580（ZK5+410）处设横洞呈60°斜交进入左线隧道，左导洞长约310米。右导洞在YFK1+086（YK5+860）处设横洞呈60°斜交进入右线隧道，右导洞长约300米。
本隧道单洞的开挖断面达到19.55米（Ⅴ级围岩），隧道净距仅14.15米（主洞和辅洞），不能满足3.5倍最小净距要求，就是Ⅲ级围岩也达不到，因此全部按小净距隧道设计。我部通过特大跨度小净距隧道的施工，总结出了一套成熟的施工方案。
二、小净距隧道施工方案
本隧道进口段为小净距隧道，设计已综合考虑小净距隧道的衬砌结构设计。
1. 针对本隧道工程进口段小净距，拟定钻爆施工对策如下：
（1）严格控制每炮进尺，软弱围岩严格按松动爆破药量计算，从总装药量上进行控制；
（2）密打眼、少装药，按“微分”原理分散装药，实施微差爆破；
（3）控制左、右洞放炮时间，不得同时起爆；
（4）毫秒雷管跳段使用，合理安排段间隔时差（最好大于200ms），避免爆破震动波形叠加，降低爆破震动速度；
（5）软弱围岩采用减轻震动掏槽技术；硬岩采用预留光爆层、二层扩挖技术，将全断面一次爆破的抛掷式爆破改为崩解式爆破，降低爆破震动；
（6）根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆量，将药量大的炮眼分段起爆；
（7）采用周边光面（预裂）爆破技术。
2.小净距隧道爆破施工震速测试技术
（1）测试的目的及仪器
质点的振动速度是衡量爆破振动对建筑物破坏程度的一个关键尺度，测试目的是通过测定爆破震动速度和持续时间，确定合理的装药量和段间隔时间，进而控制爆破震动速度，以求施工安全，采用的仪器主要为震动测试仪及配套设备。
（2）小净距隧道施工允许安全震速标准
根据《爆破安全规程》GB6722-86规定，交通隧道安全震动速度标准为V≤15cm/s。因此，为确保开挖第二座隧道时第一座隧道衬砌的安全性，应将第一座隧道衬砌处震动速度控制在 15cm/s以内。以上标准还可根据施工现场震动测试结果进一步调整。
（3）测试方法
①震动速度V的测定
采用震速测试仪，对隧道周壁围岩震动进行测试，测试可分两步进行：
a.在先行开挖的隧道（下简称先行洞）进行测试；
b.在后行洞中开挖测试震动速度；
②爆破震动持续时间的测定
采用震动测试仪，在先行洞开挖时距起爆点R处（R尽可能两隧道间最小间距加一倍洞径以内）对独立的爆破震动进行记录，读取并记录从震动至震幅衰减到最大震幅的1/5时的时间长度，计为该药量爆破在该处地质条件下引起的震动的持续时间T。由于主震时间随药量增加而增加，因此，测试数据应按地质条件、药量大小进行分类。
（4）计算方法
①震动速度的计算
根据震动速度的衰减规律，可采用下列公式对震动速度进行预估计算：
V=K*（Q/3/R）*a，式中V―质点震动速度，单位为cm／s；
K―与爆破场地有关的系数；
Q―装药量（齐发爆破时总装药量，延发爆破时最大一段装药量），Kg；
R―从测点到爆破中心的距离，单位为m；
a―与地质条件有关的系数：式中K值可按下面不同条件近似采用：
场地为坚硬基岩：K=150，a=1.70
场地为基岩：K=220，a=1.67
场地为覆盖浅层表土时：K=300，a=1.6
②爆破时间间隔的计算
通过记录的爆破震动持续时间，可按下式确定两段爆破的时间间隔
t＝R t／Vs+TJi-Ri+l／Vs=（Ri－Ri+1）／Vs+Tyi
式中：Ri和Ri+1 分别为第i段和第i＋1段爆破中心距要求的控制震动点的距离；
Vs―不同的岩石中的波速值。详见表二
Tyi―第i段爆破的震动持续时间（通过同条件下的测试数据综合确定）；
注：表中VS可选P波速或S波速进行计算，以计算所得爆破时间间隔最大为准。
3.开挖支护
对于四车道的大断面隧道制定合理的开挖支护方案是隧道施工中的关键环节科学选择开挖方法，合理安排开挖步骤：其原则是“化大为小，避免扰动过大，利于及时封闭”，对于围岩软弱的小净距隧道更是如此。具体做到以下几点：
一是坚持先护后挖的原则，严禁盲目开挖；二是采用对围岩震动或扰动小的方法开挖，采用减轻地振动掏槽和微震光面爆破技术，控制对围岩的扰动；三是分块、分步开挖的步骤和顺序要有利于围岩自身支撑作用的发挥；四是一次开挖进尺要和支护参数相匹配，短进尺、多循环进行施工；五是台阶法施工时，台阶不宜过长，必须保证上台阶拱脚托梁和锁脚锚杆的施工质量，中、下台阶开挖视上台阶稳定情况进行；六是仰拱跳槽开挖，及时形成支护闭合环。
强调支护的时效性：一是初期支护必须紧跟掌子面，做到一掘一喷，及时封闭围岩，以充分发挥围岩的自承能力；二是及时落底，实现支护闭合，保证整体受力。
强调支护的刚度和强度，以抑制围岩的变形：除按设计进行初期支护外，视围岩变形情况，及时采取加强措施，同时，要及时二次衬砌施做，提高安全储备。
4.小净距隧道施工工序
各工序施工步骤控制参见图1，二衬滞后掘进的时间不得大于1个月。
三、结束语
特大跨度小净距隧道的施工的重难点体现在爆破和开挖支护，通过本文的总结和论述，总结出了一套相对成熟的施工工艺，随着我国交通事业的发展，特大跨度的小净距隧道施工技术及方法必将日趋成熟和完善。
参考文献：
[1]《公路隧道施工技术规范》，JTGF60-2009
[2]《公路隧道施工技术细则》，JTG/T F60-2009
[3]《公路隧道设计规范》，JTGD70-2004