小净距隧道施工技术研究 安 静 ’ （１．太原理工大学，山西太原０３００２４；２． 山西交通职业技术学院，山西太原０３００３１） 摘要：以某隧道为项目依托，对小净距隧道的施 施工能力和条件、施工机器设施配置以及工序等方面 工、爆破等问题进行了详细的阐述。 关键词：小净距隧道；爆破；振动；监测 中图分类号：Ｕ４５５．４ 文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｕｎｎｅｌ ＡＮ ， （１．Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｘｉ Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４ Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｎｘｉ ｆｒａｎｃ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｓｈａｎｘｉ Ｔａｉｙｕａｎ ０３￣３１ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ａ ｔｕｎｎｅｌ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｍａｌｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｄｙｎａｍｉｔｅ，ｅｔｃ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｌｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｕｎｎｅｌ；ｄｙｎａｍｉｔｅ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ； ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ １ 施工基本原则及施工方案的选择 小净距隧道一般处于软弱围岩段，除了按浅埋和 大跨径隧道施工外，还需要遵循原则：（１）应合理控制 两个隧洞里工作面之间的间距，要确保两个洞子里的 施工和爆破作业不影响另一个的施工和结构安全。 （２）为确保隧道结构安全，限制隧道及周边围岩变形， 应在初期支护背后进行回填注浆。（３）在小净距隧道 中，应设置仰拱并使其尽早闭合，可以减小和控制围 岩变形。（４）岩柱厚度需要得到有效控制，因为它对 结构支护、围岩受力和变形尤其是岩柱体自身的稳定 有重要影响…。 小净距隧道开挖方案选择首先应该在保证隧道 结构的安全下，然后再根据周边围岩的等级和特性、 收稿日期：２０ｌ４—Ｏ５—１３ 作者简介：安静（１９８３一），男，山西太原人，助教，研究方 向为路桥工程教学。 因素综合评价。小净距隧道施工方法同一般的分离 式隧道施工方法类似，其难点和重点就是合理选取开 挖顺序和控制爆破振动，从而确保在开挖过程中围岩 的稳定性，减少两隧道间因过小净距导致的爆破震 动、围岩变形等一系列不良影响。 ２工程概况 现有某分离式隧道，其设计路线穿越了ＩＩＩ级一Ｖ 级侏罗系中统上砂溪庙组砂岩、泥岩和砂质泥岩等地 质。该隧道左线长１ ３５５ ｍ，右线长１ ４２１ ｍ，其中在 隧道进口处Ｋ１８３＋１５０一Ｋ１８３＋６００的４５０ ｍ区段 内，左线与右线的中夹岩柱厚度在Ｋ１８３＋５９０为 ２４．８ ｍ（洞口为９．０ ｍ） 。因而为小净距隧道。 （１）在爆破施工中，先行隧洞开挖时，围岩进行 了一次应力重分布。当后行隧洞进行爆破时，先行隧 洞的周边围岩会出现应力二次重分布从而使得隧道 的稳定性受到影响。（２）在隧道开挖时，后行洞离先 行洞近的那一侧中夹岩柱呈悬浮状态，后行隧洞爆破 时会对中夹岩柱震动影响，致使中夹岩柱遭到破坏。 （３）隧道单洞的最大开挖断面面积为１０２．９ ｍ ，毛洞 的最大开挖跨度１２．４ ｍ，大断面使在施工中爆破难 度增大。（４）小净距段中，隧道处在浅埋偏压位置， 且其轴向与岩层的产状呈小角度交叉，增加了施工作 业难度 。 ３钻爆施工设计 小净距段隧道中，一般对于Ｖ类围岩，先行隧洞 的开挖断面应超前后行隧洞开挖断面３５～４５ ｍ；对于 ＩＶ类围岩，应该控制在３０～４０ ｍ；对于ＩＩＩ类围岩，应 控制在３０～３５ ｍ ４ Ｊ。爆破施工中，最大段装药量与间 隔时间是对先行隧洞影响最大的因素。如采用雷管 不出现延时现象，先行隧洞内的最大振速将出现在装 药量最大的位置。因此，需要进行综合必选后，进行 合理的进行布置炮眼和控制爆破时间。 ３．１爆破参数 由于隧道间间距较小，全断面开挖时的爆破规模较 大，因而不能有效控制爆破震动。结合已有爆破经验， 一１７— 安静：小净距隧道施工技术研究 ３．２．１测点的布置 对ＩＶ级围岩段选用台阶分部法，ＩＩＩ级围岩段选用台阶 法爆破的方案。（１）掏槽的形式。楔形掏槽具有较好 在先行隧洞的ＩＶ级围岩段的Ｋ１８３＋２０２、ＩＩＩ级 围岩段的Ｋ１８３＋２４４两个断面进行设置震动观测点 的掏槽效果，它可以为辅助眼爆破创造较好的临空面， 并减少辅助眼在爆破时的振动强度。根据该隧道的开 挖方法、地质条件等，选用楔形掏槽进行施工 Ｊ。（２） 炮眼的布置。由类似经验可知相关爆破参数：装药的不 进行监测。 ３．２．２监测结果 后行隧洞在爆破开挖时，所处断面处在Ｋ１８３＋ １８６、Ｋ１８３＋１９６等ｌ０个断面时，对先行隧洞的两个 监控断面进行数据采集 ，该区间最大振速见表１ 和表２。 耦合系数为Ｄ＝２．０，装药的集中度为ｑ＝０．１５ ｋｓ／ｍ，周 边眼间距为Ｅ＝４０ ｅｍ，相对距为Ｅ／Ｗ＝０．８，周边眼的 最小抵抗线为 ＝５０ ｅｍ。 ３．２爆破震动监测 表１ 后行隧洞爆破时先行洞Ｋ１８３＋２０２断面的最大振速（单位￣＿ｅｍ／ｓ） 表２后行隧洞爆破时先行洞Ｋ１８３＋２４４断面的最大振速（单位：ｅｎｖ＇ｓ） ３．２．３检测结果分析 由表１和表２可知：先行隧洞离爆破处近的一侧 边墙上的振速最大，其值为ｌ４．８ ｅｍ／ｓ（小于允许值 第二峰值区，约为最大振速的９１％；第三峰值区在拱 顶处，约是最大振速的８１％；第四峰值区为离爆破处 近一侧的底角和离爆破处远一侧的拱肩处，约是最大 ［ ］＝１５ ｅｍ／ｓ）；在离爆破处近的一侧拱肩处出现了 一振速的６４％ 。 （下转第２７页） １８一 山东交通科技 ２０１４年第４期 根据计算结果分析，所选矩形排水沟尺寸在前、后 复使用的产品，整体质保期可长达３０年。在１０～１５ 段的排水能力均能满足雨水设计流量的要求。根据桥 年后，桥面需要重新铺设或修补时，树脂混凝土排水 面铺装厚度的限制，排水沟净深不应大于１５０ １ＴＬｒｎ。 沟是不需要更换的，可以继续使用，从经济性能上考 ４预制式树脂混凝土成品排水沟使用性能 虑，更节省费用。 ４．１材料性能 ５ 结语 预制式树脂混凝土成品排水沟因其独特的材料， 通过对桥面排水不同设计方案进行比选，确定本 具有很多优异的性能。同尺寸树脂混凝土抗压强度 工程跨河流水面段采用预制式树脂混凝土排水沟形式； 是普通混凝土的４倍，抗弯强度是传统混凝土的２ 通过对桥梁所在区域雨水设计流量及排水沟排水能力 倍，可避免车轮碾压破坏。排水沟透水度为零，无冻 进行计算，选择满足桥梁排水需求的合理排水沟沟型。 融情况发生；材料抗化学腐蚀能力强，特别是融雪盐， 预制式树脂混凝土排水沟具有优越的材料性能，施工及 酸雨，硫酸等高腐蚀化学物质；成品预制排水沟内壁 后期养护也非常方便，适用于桥面排水设计。 光滑，光滑度接近于塑料，优化设计的过水断面可使 水力性能得到提升；因为排水沟是在工厂内按标准制 参考文献： 成的成品，所以可以保证产品质量的一致性和可控制 ［１］ＧＢ ５００１４—２００６，室外排水设计规范［ｓ］． 性；另外，该种排水沟还具有重量轻，强度高，抗多种 ［２］ 胡虎．公路桥面排水系统设计探讨［Ｊ］．湖南交通科 化学品侵蚀，使用年限长等优点。 技．２０ｏ７，３３（４）；６６—６７ ４．２施工及后期运营养护 ［３］ 张祚龙，邓煜，孙同波．东江特大桥环保设计探讨 排水沟的后期养护非常简单，并且养护成本极 ［Ｊ］．中国给水排水．２０１３，２９（２２）：３１． 低。成品排水沟都带有１２ ｍｍ缝隙的盖板，并且盖板 ［４］ 赵琴．高速公路桥梁桥面排水系统优化设计的探讨 带有锁扣，能紧紧扣住沟壁。由于盖板缝隙窄于普通 ［Ｊ］．公路交通科技，２０１２，９６（１２）：２８８—２８９． 篦子盖板，一般Ａ４纸张，广告纸，塑料袋，包装袋等无 ［５］ 万剑平，张亮，罗杰．我国目前桥面排水系统设计施工 现状［Ｊ］．中南公路工程．２００４，２９（２）：ｌ８． 法落入沟体。如果平时雨水充沛，则无需日常养护， ［６］ 张科，孙海滨，张华．高速公路跨水域桥梁排水收集 适当的雨水会自动清理沟体，达到清洁目的。如必须 系统方案设计［Ｊ］．公路．２０１０（９）：１４１—１４２． 进行日常养护时，养护工人仅需揭开盖板，直接清理 或用水清理即可。另外，树脂混凝土排水沟是可以重 （上接第１８页） 通过监测分析，小净距隧道后行隧洞开挖采用上 减少爆破炸药的消耗。（３）合理控制爆破间隔时间、 下台阶开挖法和台阶分部法有利于减少爆破振动速 预留适当的光爆层厚度，可有效减小振动能量的传 度。小净距隧道中后行隧洞爆破作业对先行隧洞具 递，降低爆破可能带来危害的范围和程度。（４）选用 有较大的影响。所受影响最大部位是先行隧洞离爆 小直径不耦合装药或威力低、爆速低的炸药，可达到 破处近的一侧边墙，其振速峰值是远离一侧峰值的１０ 降振效果，降振率可达２０％～３５％。 倍多。由工程实践经验可知，离爆破处近的一侧边墙 参考文献： 是爆破作业需要控制的重要部位，需进行实时监控并 ［１］ 徐靖，付斌．小净距隧道施工［Ｊ］．山西建筑，２０１２，３８ 及时处理反馈信息。在相同支护条件、相同净距、相 （２２）：２１４—２１５． 同药量情况下，上下台阶开挖法的最大振动速度明显 ［２］ 靳晓光，刘伟，秦峰等．高速公路小净距隧道施工方法 小于全断面开挖法，对于ＩＶ级围岩，采用台阶分部法 探讨［Ｊ］．铁道工程学报，２００４（２）：６３—６８． 进行开挖能明显减少先行隧洞的爆破振速。 ［３］ 晏启祥，何川，姚勇等．软岩小净距隧道施工力学效 ４ 结语 应研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００６，１（５）：６９３—６９７． ［４］ 杨转运，王羽，刘会．双洞小净距隧道施工控制要点 （１）小净距隧道中的爆破作业所产生的振动影响 ［Ｊ］．现代隧道技术，２００５，４２（２）：５３—５９． 与装药量的多少、规模、起爆顺序、爆破的间隔时间、 ［５］ 刘艳青，钟世航，卢汝绥等．小净距并行隧道力学状态的 掏槽的形式、周边眼的爆破方式等有关。选用爆破震 试验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２ＯＯＯ，１９（５）：５９０—５９４． 动控制技术，能有效的降低振动影响。（２）对于小净 ［６］ 夏才初，龚建伍，唐颖等．大断面小净距公路隧道现场 距和高要求的爆破作业，可进行分区开挖，采用短进 监测分析研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００７，２６（１）：４４ 尺多循环的方法可降低振动带来的影响，而且还可以 —５０． 一２７—