中铁隧道集团一处有限公司 重庆市北碚区 400700
松林湾隧道位于北碚区复兴镇境内，全长1219米，全隧浅埋，最大埋深约37m。隧道DK142+310～DK142+390段下穿既有公路云汉大道以及周边匝道，下穿长度80m，交叉中心里程为DK142+345，拱顶距离路面埋深14～17m。下穿段云汉大道处于路基挖方段落。
一、 工程地质
隧区属丘陵地貌，丘坡基岩出露良好，沟内分布2～8m厚的洪坡积黏土层，洞身穿越侏罗系中统沙溪庙组泥岩，砂岩地层，地质构造简单，为单斜构造，岩层产状N20°～27°E/5°～12°NW，砂岩段节理裂隙较发育，进口及部分洞身段为厚层砂岩，地下水较发育，一般为滴侵为主，局部小股状出水，预测最大涌水量820m3/d，地下水无侵蚀性，拱顶基岩约3～5m。
二、 设计概况
DK142+290～DK142+425为穿越云汉大道段落及影响段，采用机械非爆开挖，衬砌类型全部为Ⅴ级特殊衬砌，台阶法+临时仰拱法施工。支护参数为：27cm厚C25喷射混凝土；φ8钢筋网，网格间距20×20cm；I20b工字钢拱架，纵向间距60cm；4米长锚杆，间距1.2m×1.0m（环×纵）; 70cm厚C35钢筋混凝土衬砌,有仰拱。
DK142+290～DK142+405段全长设置管棚，其中DK142+290～DK142+345为60m通长Φ108大管棚 ，DK142+345～DK142+405为65m通长Φ108大管棚。DK142+405～DK142+425为超前小导管注浆加强支护。下穿段前后左右各50m范围内，设置监测区域，断面测点间距5m，并应包括结构基础、路面及边坡等位置。
三 总体施工方案
隧道施工至DK142+270段掌子面围岩为砂岩，节理不发育，岩质坚硬，岩体整体性较好，地下水不发育。施工前进行TSP探测前方150m范围内围岩情况，同时经调查被下穿段落范围内的云汉大道为挖方段落，施工过程中揭示岩石整体性较好。本隧道设计下穿段开挖方法为非爆开挖，因该段围岩较为坚硬，机械开挖较为困难，在保证施工安全、进度的前提下，计划采用如下施工方法。
（1）DK142+290～DK142+425段开挖采用控爆开挖。
（2）加强监控量测。
（3）在施工DK142+310～DK142+390下穿段时对该段云汉大道采用临时交通管制措施，以进一步保证施工安全。
四具体施工方法
4.1.控制爆破施工
DK142+290～DK142+425段开挖采用控爆开挖，在爆破施工过程中，根据《铁路隧道监控量测技术规程》Q/CR9218-2015要求，埋设地表及洞内量测点，加强地表路面及洞内监控量测，确保施工安全。
4.1.2 控制爆破判据
根据《爆破安全规程》（GB6722-86）中的规定，控制爆破振速，通过爆破“振动速度”作为主控指标。爆破振速：《爆破安全规程》（GB6722-86）中的规定地下浅孔爆破振速控制在15～20cm/s内，本方案取值不大于15cm/s。
表4-1 药量计算取值对照表
注：①W=（10～20）d=420～820mm，本方案取W=60～75cm。
②周边眼装药集中度q可取0.04～0.40kg/m，根据施工经验值Ⅳ～Ⅴ级围岩可取q=0.10～0.20kg/m。
③周边眼采用不偶合间隔装药，不偶合系数一般取1.25～2，现在D=炮眼直径/药卷直径=42mm/32mm=1.31满足取值范围要求。为实现间隔装药，使药卷居中在孔内，采取预先加工周边眼药串的办法，按设计将药卷用传爆线串联在加工的PVC管上，让药串架空居中于钻孔中心。
（7）起爆网络设计及起爆网络图
①起爆网络采用串联连接法，按如下顺序连接：
孔内雷管分组→周边孔导爆索并接→同段非电毫秒管双发簇连→非电毫秒管起爆。
②起爆器材：孔内采用非电毫秒雷管和导爆索(周边孔)起爆，孔外采用非电毫秒雷管传爆，起爆采用毫秒雷管起爆器起爆。
4.1.4 最大单段控制药量计算
隧道爆破振动量值与起爆方式、装药参数尤其是主药包药量、地质情况、爆破点与测量点的距离及介质情况有关。但从有关隧道爆破开挖实测质点振动速度的波形图的观测以及以往经验中可发现：一般情况下，掏槽爆破的震动强度比其它部位炮眼爆破时的地震动强度都要大，即隧道爆破的最大震动量出现在单临空面即掏槽区爆破时刻，以后的掘进眼、内圈眼、周边眼等在具有增多一个临空面的情况下，其爆破震动峰值将会较大幅度地减少。故对于隧道爆破控制掏槽眼爆破时震动量非常重要，一般计算最大单段允许药量均是指掏槽区的爆破段别最大药量。
根据减震爆破理论：当边界条件相同时，爆破开挖的最大振动速度值不取决于一次起爆的总药量，而决定于某单段的最大用药量。
根据萨氏公式，最大单段装药量与爆破允许振速的计算公式如下：
由计算表可以看出离线路越远，爆破对正线震动影响越小。各段最大单段装药量根据不同段落不同开挖方式确定，确保对临近既有道路振速小于15cm/s。对于其它段装药量，根据多年隧道爆破及实测经验，其最大装药量可控制掏槽区最大单段允许药量2倍以下。
爆破设计应进行现场试验的振速效果进行调整，以寻求既满足振速要求又能提高工效的优化设计。当开挖工法或开挖进尺发生变化时，同样按照上述原则进行控制爆破，调整爆破参数，保证爆破振速小于15cm/s内。
4.1.5 台阶法开挖爆破设计
（1）孔深
钻孔深度控制在0.6m～0.8m。
（2）周边孔
周边炮孔间距取40cm，抵抗线取60cm。
（3）炮孔布置图及爆破参数
①炮孔布置图
②爆破参数表
开挖爆破参数见“表4-6正线V级围岩台阶法开挖爆破参数表”。
表4-6正线V级围岩台阶法开挖爆破参数表
根据以上计算，一次起爆总药量在82kg，共分为8个段别，其掏槽区最大单段起爆药量为4.8kg，小于所计算出的最大单段允许药量17.61Kg，在允许范围之内。
③爆破振速验算：
根据萨氏公式，再根据上表掏槽眼单段用药量，进行爆破振速验算
式中：V——爆破振速；
R——爆源中心到振速控制点的距离，取14米；
Q——掏槽最大单段药量，取4.8kg；
K——与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数，根据目前围岩情况取250；
α——爆破振动衰减指数．这里取1.65；
根据以上公式计算得出v=2.165cm/s，满足小于15cm/s的要求。
4.2监控量测方案
隧道埋深覆盖层较浅(既有公路路面距离隧道拱顶最小仅为14m)，为保证施工安全，确保既有公路路面稳定及行车安全，施工中加强监控量测，监测公路路面下沉及隧道结构下沉、收敛情况，通过对量测数据的分析及整理，掌握地层变化规律，反馈信息及时调整支护参数，及时修正施工方法，同时对施工过程中爆破振动速度进行监测，保证路面结构满足规范要求。
隧道洞内与既有高速公路路面监控测点布置采取洞内外测点布置在同一断面上，量测数据可以相互印证。便于及时采取相应措施。
施工期间、监测人员严格按照施工规范规定的量测频率、变形管理等级、监控结束标准进行观测，并及时进行数据统计分析。在每次监测后及时根据监测数据绘制出监控测点随时间变化曲线图、随测点距开挖面距离变化曲线图，及时了解变化规律，并对初期的时态曲线进行回归分析，预测可能出现的最大值及下沉、收敛率并根据开挖面揭露围岩状况，综合判断围岩和支护结构的稳定性并根据变形等级管理标准及时反馈于现场，指导现场安全施工。
（1）路面地表沉降监测：在下穿既有道路前，在云汉大道上路面上埋设沉降监控点，在沿隧道轴向每隔5m布设，共设53个断面。在横断面方向在隧道中心及两侧间距2～5m处设地表下沉测点，每个断面设5点，监测范围在隧道开挖影响范围以外，布点时间为开挖至该断面前10m时布设地表量测点。
（2）隧道内监控量测：拱顶下沉及收敛量测断面间距为5m，上台阶每个断面布设3个点，布设于隧道拱顶和两侧边墙，随开挖布置。
（3）施工监控测量要紧跟开挖、支护作业。按设计规范要求设置监测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。量测数据及时分析处理，实现动态管理、动态施工。
（4）地表下沉的量测与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。
（5）当收敛速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速率小于0.15mm/d时，可认为围岩基本稳定，可施作二次衬砌。
（6）每次开挖支护后进行测量。对下雨或重型车辆通过时，再进行补充测量。对隧道内拱顶进行监控，监控数据发生异常，围岩周边位移或地表下沉速率超过5mm/d，立即停止施工，立即封闭掌子面，施工人员撤出施工作业面，项目部总工程师主持召开专题分析会，重新修正施工方案，调整加强支护参数，有必要的情况下调整施工工法以确保施工安全。
4.3交通疏导措施
4.3.1 云汉大道设计情况
云汉大道为连接北碚水土与静观的快速通道，设计等级为城市主干路，设计速度为60km/h，该路标准路幅宽为32米，行车道宽度为23米，平曲线最小半径为1300米，路面类型为SMA沥青混凝土，车辆荷载等级为城市Ⅰ级，双向6车道。2015年6月29日通车。
4.3.2 交通量调查
根据调查数据调查显示项目车型比约0.1（大）：0.18（中）：0.72（小），交通量昼夜流量比为5:1。
经交通量调查显示云汉大道过往车辆小型车为主，昼间交通量明显高于夜间交通量。
4.3.3交通疏导方案
隧道施工过程中，既有公路不能中断车辆通行，只能采用并道布控方案，隧道开挖至对应车道时该车道及邻近车道不能通行，待该车道对应开挖初支施工完成后方可通行，隧道再继续向前开挖。为确保施工期间云汉大道安全顺利通车，应急突发事件，我项目拟定如下交通疏导方案：
（1）设专人在新建隧道左右两侧各50m范围，设为监控区域，监测断面间距5m，断面测点间距2～5m，并应包括结构基础、路面及边坡等位置，并保证地表监测点与隧道监测点在相同里程以达到相互印证的目的。量测人员发现量测数据超出规范要求时，及时向技术负责人或现场负责人汇报，采取应急措施并通知施工人员暂时撤离危险地段。并在该段地表设专人24小时不间断巡查，发现问题及时汇报，确保行车安全。
（2）与当地交通部门联系，对道路穿越段进行局部封闭，必要时在公路路面上铺设10mm厚钢板，减小车辆通过时对围岩的扰动。交通疏导分左幅右幅道路，半幅道路交通疏导分二个阶段。
①第一阶段：当松林湾隧道下穿云汉大道边坡及第一、二车道时，对云汉大道第一车道和第二车道进行交通封闭，开放第三车道。②第二阶段：当松林湾隧道下穿云汉大道第三车道时，对云汉大道第二、第三车道进行交通封闭，开封第一车道。施工区域前20m开始进行封闭，采用水马反光标志进行封闭。在另外半幅车道采用锥筒进行车流渠化。在锥筒前设置施工警戒标志及转向标志，夜间设置警戒灯，保证夜间车辆安全通过。
仰拱拱架封闭成环后方可允许小客车通过，重载车辆等大型车辆限制通行。
4.3.4交通疏导岗位设置
本标段施工区域内组织足够人员，负责施工现场通行的指挥工作，并在安全区内设立巡视员，保证标志设置齐全完好。
（1）成立以项目经理为组长、项目副经理及总工为副组长安全领导小组。组员由各部门、施工负责人、专职安全员及其它有关人员组成。领导小组负责对施工全过程的领导、指挥、组织、协调及对现场工作人员的安全教育、培训等工作。
（2）落实施工路段管理责任人及现场执勤人员，组成直接由项目安全负责人直管的交通协管小组，做到职责分明，责任到人。配备统一的反光服、值勤袖标和手旗。
4.3.5安全保障措施
（1）成立以项目经理为组长的交通安全管理领导小组，明确安全生产责任，并负责与路政、交通、交警等单位的协调工作。
（2）现场指挥人员、交通维护人员、施工技术人员、项目经理部管理人员保持手机24小时开机，并有专人与交管部门24小时联系，随时报告路况情况。
（3）施工前，在施工路段设置明显的施工、导流、安全标志。施工、导流、安全标志齐全、规范、清晰、视认性好、设置地点准确、设置牢固，能够有效的提示和引导驾驶人员通过施工路段。并根据工程进度及时调整设置地点和内容。
（4）不定期对现场工作人员进行安全培训和教育。安全教育要经常化、制度化。系统化。通过安全竞赛、现场安全标语、图片等宣传形式，增强全员安全生产的自觉性，时时处处注意安全，把安全生产工作真正落到实处。
（5）严格监督，完善安全检查制度。各级安全监督人员经常检查，发现问题及时纠正，将事故消灭在萌芽状态。
论文作者:秦正明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：隧道论文; 药量论文; 云汉论文; 围岩论文; 车道论文; 量测论文; 拱顶论文; 《防护工程》2018年第2期论文;