浅谈引汉济渭二期工程隧洞洞身开挖施工

苏焱

摘 要：本文结合作者在引汉济渭二期工程的具体实践，就隧洞洞身开挖施工关键工序和技术控制进行简要阐述。

关键词：隧洞工程 关键工序 技术控制

由中铁十九局集团第六工程有限公司施工的引汉济渭二期工程施工准备项目Ⅱ标位于陕西省西安市及周边地区，主要包括施工隧洞、房建工程、道路施工、桥涵施工等。隧洞工程在南干线黄午隧洞支洞20#～28#支洞，依次经过鄠邑区、高新区、长安区三个区县。本文简要介绍了隧洞洞身开挖施工的关键工序和技术控制。

1.开挖方法

1.1全断面法开挖

全断面光面爆破开挖，采用手风钻钻孔，非电毫秒雷管起爆，全断面一次成型。锚喷初期支护。出渣采用装载机或挖掘机装渣，采用带废气净化装置的自卸汽车运渣。全断面液压衬砌钢模台车衬砌。

全断面开挖支护作业流程为：超前地质预报→台架（车）、机具就位→全断面测量画线布眼→钻炮眼→装药爆破→清危排险→出渣→打锚杆→喷混凝土→稳定安全检查及监控量测→下一循环。

1.2台阶法开挖

台阶法（临时横撑）施工在上台阶开挖后，及时封闭掌子面，初期支护后，施作临时横撑。拱脚、下台阶墙角增设锁脚锚杆，初期支护及时成环。台阶长度一般不超过1倍洞直径，上台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，以2～2.5m为宜。

上台阶，采取控制围岩和初期支护变形。下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度的70%以上时开挖。

下台阶左、右边墙开挖必须交错施工，严禁两侧同时对挖。二个台阶平行作业，施工实行短开挖、早支护、快封闭、勤量测，及时施作钢架支护。加强洞内施工抽排水，防止边墙失稳。

台阶法（临时横撑）施工工艺流程为：超前支护→上台阶开控→拱顶施作初期支护→施作临时横撑→下台阶开挖→边墙初护支护→初期支护质量检查→拆除临时底板（仰拱）→监控量侧→防水层、二次衬砌→底板及水沟施工→固结、回填灌浆施工。

2.开挖质量要求

按照炮眼布置图正确钻孔；掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm；辅助眼深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不得大于10cm；周边眼位置在设计断面轮廓线上，允许沿轮廓线调整，其误差不大于5cm，眼底不超出开挖面轮廓线10cm；内圈炮眼至周边眼的排距误差不大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈眼与周边眼以相同的斜率钻眼；当开挖面凸凹面较大时，按实际情况，调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼和底眼外）眼底在同一垂直面上；钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后，装药起爆。

装药分片分组，按爆破技术参数及炮孔布置规定的单孔装药量、雷管段别“对号入座”。周边眼采用不耦合装药方式。装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净。所有装药的炮眼均堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度大于20cm，仔细连线并检查有无漏连现象。

3.爆破设计

3.1爆破参数确定

3.1.1光面爆破参数选择

根据合同要求，隧洞开挖采用光面爆破技术。根据提供的参考资料、参照有关资料和以往施工经验选择本工程爆破参数，实际开挖前根据实验进行调整。光面爆破参数见下表。

光面爆破参数计算表

岩石类别	周边孔间距（cm）	辅助孔间距（cm）	周边孔抵抗线（cm）	线装药密度（g/m）
硬岩	60	70	80	350
中硬岩	50	90	65	300
软岩	45	100	50	100

3.1.2爆破使用的炸药和雷管的类型

本工程炸药主要选用乳化粉状炸药（2#岩石铵梯炸药）和乳化胶状炸药（2#岩石铵梯炸药），药卷直径分别为32mm和25mm。炸药爆破参数见下表。采用电子雷管起爆，塑料导爆管引爆炸药。

炸药爆破参数表

炸药名称	密度（g/cm3）	猛度（mm）	爆力（cm3）	殉爆浸水前cm	殉爆浸水后（cm）	爆速（m/s）
2#抗水岩石硝铵炸药	0.95～1.1	12	320	≥5	≥3	3750
2#光爆炸药	0.95～1.1	10～14	320～350	5～12	5～12	2800

3.1.3装药方式、炮孔堵塞及起爆网络

辅助孔装药采用反向连续装药方式，周边孔采用反向不藕合装药。装药采用人工装药，药卷放进炮孔后用木棍推送，然后用炮泥堵塞炮孔，堵塞长度不低于20cm。起爆采用火花起爆，辅助孔采用塑料导爆管传爆、毫秒雷管引爆炸药；周边孔采用导爆索传爆，毫秒雷管引爆炸药引爆炸药方式。按起爆顺序分别将相同段的导爆管联在一起，各段别导爆管用导爆管联结在一起，俗称“一把抓”。

3.1.4爆破设计原则爆破材料的选择

在钻爆施工前，首先进行爆破设计。根据钻爆法施工的隧洞的地质条件及采用的施工方法，对钻孔深度（循环进尺）、掏槽方式、炮孔布置、光爆参数、装药量、起爆网络等进行初步设计，并进行爆破试验，根据试验效果对爆破参数进行适当调整。

A、爆破设计原则

Ⅰ炮孔布置应有利于人工钻孔作业；

Ⅱ充分提高炸药能量的利用率，减少炸药的使用量；

Ⅲ采用光面爆破，控制周边孔的装药量，控制好开挖轮廓线；

Ⅳ控制好起爆顺序，提高爆破效果；

Ⅴ控制好爆破石渣的块度及堆积度，提高装运效率。

B、爆破材料的选择

引爆采用电子雷管。

炸药选用乳化粉状炸药（2#岩石铵梯炸药）和乳化胶状炸药（2#岩石铵梯炸药）。药卷直径分为φ32和φ25两种，其中φ32药卷用于辅助孔和掏槽孔，周边孔采用φ25的光爆药卷。

C、掏槽方式的选择

根据本工程地质资料，隧洞开挖掏槽采用楔形掏槽方式。

3.2钻爆设计

①本标段根据隧洞设计断面及围岩情况采用全断面开挖掘进。

②设计时按不同类别围岩全断面或台阶法开挖进行布置、装药参数、装药结构及起爆顺序设计。炮孔布置根据炮孔数量N=QS/BR计算公式，式中Q为爆破岩石单位耗药量，S为隧道全断面面积，B为装药系数，R为药卷装药密度。

光面爆破装药量的计算，主要是确定周边光爆孔炮眼装药集中度，即以kg/m表示，采取从同类工程中选取。通过施工经验数据，用计算法进行校核，确定q=0.15～0.25kg/m。施工中根据爆破效果及时修正钻爆参数，以达到最佳爆破效果。

A、掏槽孔：根据本工程隧洞设计情况，钻爆施工采用两臂凿岩台车，YT-28手风钻配合，各洞开挖掏槽采用楔形掏槽方式。

B、崩落孔：崩落孔采用小孔网参数布置，其布置间距为70cm～90cm。

C、周边孔：周边眼钻孔布置直接影响光面爆破效果，因此其布置必须与围岩的性状相适应，为保证爆破效果，周边眼间距a按50～55cm，炮孔密集数m=W/a=0.5～1.0，通常按m=0.8取值来确定光爆层的厚度，本钻爆设计光爆层按50cm布置。

D、装药结构：根据炮孔所处的位置和计算的药量，采用炸药为Φ32mm和Φ25mm直径的药卷。掏槽孔和崩落孔采用连续装药，周边孔采用不耦合装药，不偶合装药系数（为炮孔直径与药卷直径之比）K=1.8。炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。

E、起爆顺序：整个隧道断面按设计段微差起爆，起爆顺序见爆破设计图，采用塑料非电毫秒导爆管孔内分段起爆。

3.1.4爆破钻孔的布置和施工参数

根据围岩类别、断面面积、钻孔设备确定炮孔数量、掏槽方式、装药量等确定爆破参数。

4.结束语

通过对以上关键工序进行了严格的技术控制，中铁十九局集团第六工程有限公司已施工的引汉济渭二期工程隧洞洞身施工合格率达100%，完全满足了设计要求。