蒲俊吉
中铁十一局集团公司第五工程有限公司 重庆市 400000
摘要：复杂条件下的小间距岩石隧道施工不仅施工难度更高，而且容易在钻爆施工过程中发生危险。本文首先对小间距岩石隧道施工的复杂性进行分析，进而探讨钻爆施工技术在复杂条件下小间距岩石隧道施工中的应用策略，包括支护施工方案、开挖施工技术、隧道稳定性控制、隧道震动监测及数据分析等。
关键字：复杂条件；小间距岩石隧道；钻爆施工技术
前言：我国小间距隧道工程的出现时间较晚，目前仍处于实践研究阶段，相关施工技术方法和理论研究较少。针对小间距隧道工程施工的复杂性问题，在施工前需要做好分析计算工作，从而合理设计施工技术方案，在施工过程中也需要对各道工序进行动态监测和掌控。特别是在钻爆施工环节，由于爆破施工会对隧道结构产生影响，需要控制好爆破范围和强度，对隧道震动情况等进行监测。有必要对其具体施工技术进行研究，为相关工程提供参考。
一、小间距岩石隧道施工的复杂性分析
在隧道开挖施工过程中，洞室围岩应力场会随时发生变化，支护结构承受的围岩压力也会随之改变。因此，支护结构稳定性不仅受围岩性质的影响，还与开挖技术有密切联系。要实现对支护结构稳定性的有效控制，需要采用结构力学和岩土力学等分析方法，通过开展科学的计算分析，确保支护结构稳定性能够满足工程要求，同时避免围岩土体发生较大的变形和破坏。小间距岩石隧道一般属于浅埋偏压隧道，不仅工程地质条件复杂，支护结构和围岩的相互作用机制也较为复杂，许多物理力学指标难以确定，会对施工技术方法的选择造成一定影响。
国内某小间距岩石隧道工程采用钻爆施工技术，首先对岩石爆破机理和应力波等进行了研究，并分析可能造成的影响和破坏。采用GTS软件模拟小间距对隧道的左、右洞开挖方法，生成隧道位移和应力云图等，进而对开挖和支护施工技术进行优化。由于工程施工区域地表周围有许多已建成建筑物，地下管线情况等也较为复杂，存在较高的施工风险。采用钻爆施工技术的难点主要在于对爆破震动的控制，需要尽可能减少对隧道围岩产生的扰动和对上部建筑产生的影响。其次是要保证中间岩柱、上覆围岩稳定性。在该工程中，隧道小间距最小处仅为0.25m，需要谨慎选择开挖方案和支护结构，隧道平面图如图1所示。
图1某小间距岩石隧道工程平面图
二、钻爆施工技术在复杂条件下小间距岩石隧道施工中的应用
（一）支护施工方案
上述工程的左洞施工段隧道埋深在16~18m之间，洞顶有7~14m微风化基岩，多为砌体结构及块石镶嵌结构，围岩硬度和稳定性较好，透水性弱，围岩顶级为II级。但在部分分段存在碎裂结构岩体，局部有构造角砾夹泥，影响了围岩稳定性，该部分围岩等级仅为V级。右洞施工段岩性也较为复杂，临近构造断裂破碎带的围岩稳定性较差，隧道埋深在16~20m之间，存在多个分段岩体呈碎裂结构，围岩级别为IV级，局部为V级。在施工前，采用有限元分析方法，根据围岩地质参数建立模型，分析支护结构力学性质。其中，左洞围岩性质相对较好，开挖后可以在支护作用下使围岩应力区域稳定。但是继续开挖会导致右洞围岩应力受到破坏，在对右洞开挖时会产生一个临空面，进而引发压力偏移现象。因此，支护方案设计的重点是增加右洞径向抗压能力，可采用管棚支护方法，减小偏压现象可能给右洞围岩稳定性产生的影响。在左洞与右洞临近的一侧，则应增强切向抗剪力，阻止滑体倾移，可采用锚杆支护技术，提高其抗剪切力[1]。
（二）开挖施工技术
在开挖过程中，主线可采用台阶法施工，上台阶正常进行，下台阶分成左右两部分施工，在主线开挖30m后进行匝道开挖。预留中间岩柱需要等主线仰拱支护施工完成后进行，然后开挖匝道预留岩柱，方便后续的爆破作业。如果隧道的岩柱间距小于3m，需要采用CD法施工，其余部分采用台阶法施工即可。由于匝道右部的空间较小，难以满足机械施工要求，需要对匝道开挖技术进行优化。首先要对左线上台阶的开挖距离进行控制，同时控制开挖高度，充分考虑作业台架的需要，在整个开挖过程中严格控制进尺，每次循环应在1.5m以内。尽早使右洞初支护体系形成闭环，减小右洞施工可能对左洞支护结构产生的影响。此外，在右洞采用CD法施工时，应先开挖远离中间岩柱的一侧，将开挖宽度控制在7~8n左右，方便机械进入。然后在临近的一侧采用分层爆破施工方法，最后在临近岩柱时改为人工开挖[2]。
（三）爆破施工技术
爆破施工环节是最容易出现问题的环节，需要采取减震爆破技术，将爆破震动控制在合理范围内，从而确保隧道支护结构及地表建筑物的安全性。在施工过程中，需要采取爆破控制技术，尽可能减少震动和噪音。为了保证爆破成形效果，应采用光面爆破，按照震速等方面的要求，合理确定爆破参数。在此方面，可以参考《爆破安全规范》，将隧道震速控制在10cm/s以内，下穿房屋的爆破震速应控制在1.5~2.0cm/s。为了减轻震动影响，可采用微差毫秒雷管，合理设计每段间隔，防止地震波叠加。同时需要严格控制装药量，采用导爆索和竹片等间隔装药，确保药量沿着炮眼均匀分布，这对隧道周边的成型效果也有重要影响。应适当增加掏槽眼的深度，并合理布置辅助眼，达到节省材料的目的。
（四）隧道震动监测及数据分析
为提升工程施工安全性，需要对隧道爆破震动进行检测，将爆破震动的质点位移、速度和加速度等强度因子作为安全判据。其中质点振动速度关系到结构破坏力和结构失稳影响，可根据质点振动风速判断爆破震动效应。并将爆破地震波携带能量与引起的地应力结合起来，用质点振动加速度评估振动效应。质点振动加速度和爆破地震波产生的惯性力有密切联系，可以通过采取这种评估方法，较为方便的计算出振动和结构应力分布状况。此外，还需要进行地表震动监测，采用专业仪器对爆破震动数据进行实时采集，根据数据分析结构，调整爆破施工方案，包括药量和炮眼布置等，从而最大化的控制爆破震动可能对隧道结构产生的破坏。
结束语
综上所述，小间距隧道钻爆施工难度较高，通过结合具体工程情况，对其支护、开挖、爆破施工技术等进行分析，并采取有效的安全判定和控制措施，可以确保工程施工的顺利进行。通过在施工前全面认识工程施工的复杂性，合理设计各环节的施工方案，可以为施工安全性和施工效率提供保障。
参考文献
[1]凌西搏,李强.复杂条件下小间距岩石隧道的钻爆施工控制研究[J].民营科技,2018(11):123.
[2]张天天.隧道钻爆掘进震动对附近天然气管道的影响分析[D].重庆交通大学,2014.
论文作者:蒲俊吉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/11
标签：隧道论文; 围岩论文; 间距论文; 结构论文; 施工技术论文; 岩石论文; 稳定性论文; 《防护工程》2018年第30期论文;