高速公路隧道减震爆破施工监控总报告

复杂地质条件下大跨度双联拱隧道

施工技术研究和施工监控总报告

1.工程概况

贵州省清镇至镇宁高速公路东苗冲双联拱隧道为上下行合建的六车道高速公路联拱隧道。起止里程K9+290～K9+710，全长420m。隧道进出口均为削竹式洞门，并设置了8m长明洞衬砌。隧道净宽28m，净高5.0m,由中隔墙分隔为左右两洞,内轮廓采用双心圆型式,外边墙为曲墙,中隔墙为直墙。净空面积左洞83.62m2,右洞88.51m2。隧道最大埋深约为77m，最浅埋深约为5m，进口较长地段偏斜严重。

本隧道处于剥蚀、溶蚀丘陵地貌类型，隧道垂直穿越一脊向南北的丘体，地质情况复杂多变，施工过程中判明的围岩类别同设计文件中地质描述相比，出入较大.围岩分类见下表：

具体地质情况及衬砌结构类型详见东苗冲隧道纵断面图1.1，横断面图1.2,1.3。

隧道无地表水系，地下水较贫乏，地下水主要为孔隙潜水及基岩裂隙水，均接受大气降水补给。隧道施工中只出现滴水或小股脉状涌水，但在K9+580～K9+640段60m范围内属岩溶强烈发育区，在雨季时涌水量相对较大，工程地质情况较差。

2.主要技术难点和课题研究内容

根据东苗冲双联拱隧道地质条件差、开挖跨度大、洞身采用三导洞法分部施工，施工工序转换频繁,多次扰动结构和围岩,受力状况复杂等技术难点确定了科研课题主要研究内容为：

1）联拱隧道三导洞施工技术

2）隧道施工监控及隧道结构稳定性判断

3）隧道控制爆破技术

3.主要项目的研究和实施

3.1.软弱围岩联拱隧道技术方案研究

东苗冲Ⅰ～Ⅲ类软弱围岩联拱隧道采用中导洞—双侧壁三导坑先墙后拱，侧导坑全部贯通的施工方法。在施工中严格按照弱爆破、短进尺、少扰动、早锚喷、勤量测、紧封闭的技术措施组织实施，三导洞分部施工如图3.1.1所示,具体施工顺序见3.1.2工序流程图.

Ⅰ②-1

②-2

③-1③-2

Ⅱ-1Ⅱ-2

④-1

Ⅲ-1

Ⅲ-2

④-2

①

Ⅴ-1

Ⅴ-2　

⑤-2　⑤-1 图3.1.1 双联拱隧道施工工序图

图3.1.1 双联拱隧道施工工序图

图3.1.2:双联拱隧道中导洞_双侧导坑三导洞法工序流程图

3.1.1 施工步距

由于联拱隧道的特殊性，分部开挖易使围岩受到多次扰动，围岩压力再分布复杂，因此各工序的合理间隔距离非常重要，距离太远不能及时形成有效的支护体系，使围岩松弛变形过大而失稳；距离太近易造成各工序相互干扰，窝工大，近似单工序作业，不能形成有效的生产能力，而且易导致二次衬砌的开裂。东苗冲联拱隧道合理的施工步距控制在：三导坑均采用上、下台阶法施工，其中：Ⅰ类围岩采用超短台阶法施工，台阶长度（3－5）m，上台阶采用预留核心土环型开挖法，循环进尺（0.5-0.8）m；Ⅱ、Ⅲ类围岩采用短台阶法，台阶长度（5－10）m,循环进尺（0.8-1.5）m。中导坑先行开挖支护贯通,两侧导坑等到中隔墙顶部回填完成并达到设计强度后相继进行，左、右导坑错开约一倍洞径距离(30-40)m 。

在侧导坑边墙部二次衬砌强度达到设计强度后进行相应地段主洞开挖。正线隧道主洞开挖采用上、下台阶法施工, Ⅰ、Ⅱ类围岩地段拱部开挖采用环型开挖法.正线隧道拱部开挖支护一次成型，初支完成后，架立圆木中立柱进行临时支撑，二次衬砌前拆除。一侧正洞先行开挖支护，

另一侧正洞滞后约（30-40）m ；一侧主洞开挖地段，另一侧主洞已施工衬砌混凝土强度在80％以上。二次衬砌紧跟，一般和掌子面距离不超过30m ，仰供铺底混凝土适当超前，一般和衬砌面保持20m 以上的距离。

I-I 断面

注：尺寸单位：cm 。

图3.1.3 主洞拱部施工超前小导管布置图

注：尺寸单位：cm 。

I-I 断面

I

图3.1.5侧导坑超前小导管布置图

φ42×3.5mm 热轧无缝钢管，图3.1.4 中导坑超前小导管布置图

I-I 断面

注：尺寸单位：cm 。

3.1.2、超前支护体系

由于东苗冲联拱隧道施工跨度大、工程地质条件差，施工中必须设置超前支护。本隧道在进出口Ⅰ、Ⅱ类围岩浅埋段设置了长度28m的Ф108×6mm无缝钢管超前大管棚，管棚钻机钻孔，双液注浆机注水泥—水玻璃浆液；洞内Ⅰ、Ⅱ类围岩地段设置了Ф42钢管超前小导管，采用风钻钻孔，注浆机注水泥砂浆。洞内溶洞极发育地段设置了8m长Ф32超前自进式锚杆。超前支护的设置不仅对围岩进行注浆加固地层，改善围岩的自承载能力，而且增加了支护结构的刚度，增大了支护结构的整体性，提高了承载能力，对隧道施工的安全性起到了较好的效果。

3.1.3、初期支护

东苗冲联拱隧道初期支护采用常规的钢支撑与锚杆、钢筋网、喷射混凝土联合支护形式。

永久支护Ⅰ类围岩地段下部设喷射混凝土刚性仰拱，Ⅱ、Ⅲ类围岩地段下部设钢筋混凝土仰拱。

3.1.4、二次衬砌

按照新奥法原理，初期支护完成后，一般应待围岩变形收敛后，方可进行二次衬砌。在东苗冲联拱隧道施工中，对此采取了灵活的措施。考虑到围岩变形的发展意味着围岩松弛的加剧，地压力在增加，隧道的危险性也在增加，隧道开挖掘进施工中及时跟进二次衬砌，使初支和二衬形成共同作用的支护体系，实现闭合结构承受荷载，抑制围岩变形的继续发展。

衬砌纵向距离每10m一轮，采用3015组合钢模， I18工字钢作模板背带，门式钢管脚手架作支撑。混凝土均采用集中拌合，6m3混凝土运输车水平运输，HBT60型混凝土输送泵垂直运输入模。

3.2减震控制爆破技术研究

为使既有工作面爆破不对邻近围岩、已施作的初支或二衬产生破坏，东苗冲隧道施工中对出口左洞进行了爆破震动测试，以研究爆破震动衰减规律，测量和比较不同爆破方法的实际减振效果，得到适合本工程的最佳爆破方案，确保邻近结构特别是中隔墙或围岩受到的影响最小。

爆破震动测试采用测震系统来完成，测点布置四个位置，具体位置见下图3.2.1。

图3.2.1爆破振动测点布置图

取抗震能力最差的初支或二衬钢筋混凝土结构为测试对象，作如下设定：