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宁夏公路建设管理局 宁夏 银川 750001
【摘 要】本文依托软弱围岩大断面小净距隧道断面转换工程实践，分析在软弱围岩的不利地质状况下，顺利进行两个断面施工工序间的转换的相关技术措施，通过此工程的施工能为今后类似工程提供指导与参考。
【关键词】软弱围岩；大断面小净距隧道；施工方案；转换
1.工程概况
XX隧道结构形式为洞身开挖：高约10m，宽约7m，为双心圆，开挖断面约为60m2，分叉处设计为联拱隧道。通过分叉处，由分叉单线变为双线隧道，分叉处双线隧道最大开挖面积约为180 m2，断面采用Ⅴ型Ⅴ级围岩加强复合式衬砌，隧道埋深为30m～50m。
图1 隧道施工现场示意图
图2 大断面堵头墙加固示意图
1.1工程地质
在洞身由上而下具体分布为：厚度0.7m～1.0m粉质粘土层，Ⅲ级围岩；厚度0.6m～1.0m粗圆砾土，砂岩层，较坚硬，Ⅳ级围岩；厚度为0.3m～0.5m细砂层，Ⅳ级围岩；厚度为2.0m～2.5m弱风化泥岩层，Ⅳ级围岩；厚度为1.5m～2.0m强风化泥岩层，Ⅴ级围岩。
1.2水文地质
开挖时只在仰拱底部有渗水，雨季时在土石界面有少量渗水。
2.施工方案
2.1施工重难点分析
（1）在同一开挖断面内存在四种围岩分层，节理发育明显，在此种围岩状况下必须做到快速开挖支护封闭。
（2）在单洞进洞前双线大断面拱脚位置、分界面处堵头墙、马头门处要采取加固措施，确保在单洞进洞后大断面的稳定。
（3）单洞小净距施工时需要提高爆破控制技术，减弱爆破振动对中间岩柱进行有效保护。
2.2施工顺序
隧道采用对向开挖，剩余20m时单向开挖，当双线大断面开挖至与单洞分界面时，双线二衬施工至倒数第二板，在采取加固措施后将待开挖的隧道划分为先行洞和后行洞错开施工，待先行洞掘进30m后，再施工后行洞，此时，先行洞混凝土龄期已达20天，足以承受一定程度的爆破振动。
为方便施工利用现有开挖台架，分界面处大断面仰拱暂不开挖预留做为单洞开挖工作面，确保单洞开挖后能够快速出渣支护，在两个单洞初支贯通后开挖最后一板仰拱并施工二衬。
2.3双线大断面施工
双线大断面在施工至分界面时，二衬紧跟施工在进洞前采取以下技术措施：
（1）在大断面两侧拱脚处自下而上每榀拱架均打设加强锁脚锚管，环向间距20cm，每榀打设六排，沿纵向挂设钢筋网片喷射20cm厚砼将最后一板预留初支拱脚处作加强处理。
（2）在K39+665分界处封闭掌子面后设堵头墙，堵头墙采用Ф42注浆小导管加固，导管长度6m，注1：1水泥浆，间距1m×1m，梅花形布置，挂双层Ф8钢筋网片，网格间距15cm×15cm，喷C20混凝35cm，堵头墙加固完成后方可进入单洞施工。
（3）在分界面处两个单洞测量放样后由沿开挖轮廓线打设Ф42注浆小导管加固，长度6m，注1：1水泥浆，间距40cm，大断面进入单洞洞门处采用密排3榀I22工字钢，开始时左洞作为先行洞施工。
（4）设立监测控制点，对隧道收敛、拱顶沉降一天监测两次形成监测日报。
2.4单洞小净距施工
由于左右线间距过小，为达到减弱爆破振动达到保护中间岩柱的目标，根据围岩的地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、爆破材料等因素重新进行钻爆设计。施工过程中既要考虑质量、进度，又必须重视安全和爆破效果，经过综合各种限制因素的分析，现场采用控制爆破施工技术，具体采取如下施工技术：
（1）左洞先行施工，在传统爆破基础上采用单排预裂爆破技术，为保证出渣方便仰拱暂不开挖施工，在洞门处预留5m仰拱采用钢支撑砼作为临时仰拱封闭成环，待左洞施工30m后仰拱从小里程方向施工。预留沉降量15cm。在大断面最后一板二衬施工完毕后开挖预留5m仰拱并施做单洞二衬。
（2）右洞作为后行洞室施工，施工难点在于如何保证中间岩柱的稳定性。为减弱爆破振动对中间岩柱的损伤，现场采取了靠近中间岩柱侧打设双排预裂孔，预裂孔装药方式采用间隔装药，由传统掏槽方式改为下向倾斜掏槽，其他位置按正常布设炮孔，起爆方式改为预裂孔先起爆，掏槽孔及其他炮孔二次起爆，靠近中间岩柱先起爆的预裂孔采用逐孔起爆。
图3 小净距隧道施工炮孔布置示意图
（3）预裂孔、周边孔的布置沿设计轮廓线均匀布置，对于中硬岩石及硬岩，孔底应落在设计轮廓线以外不大于5cm。中间岩柱一侧布置两排预裂孔，预裂孔孔距为250～350mm，最小抵抗线250mm～500mm。周边光爆孔间距E=50cm，最小抵抗线w=500～700mm。
预裂孔爆破参数选择表
中间岩柱厚度 孔深（m） 超深（m） 孔距（m） 排距（m） 单孔药量（g） 药卷节数 线装药密度
0.6～1.2 m 1.4 0.2 0.25 0.25 240 4 0.17
1.2～1.5 m 1.6 0.2 0.3 0.3 320 4 0.2
1.5～2.0 m 2.0 0.2 0.4 0.4 400 5 0.2
2.0～2.5 m 2.2 0.2 0.4 0.4 450 7 0.2
（4）斜向下掏槽爆破即为将传统的数个同时起爆的掏槽孔变为斜向下的一排数个炮孔，使其单孔逐个起爆，现将上导H=5.9m高度分为上、中、下三部分，每部分高约2m，在中间部分上部进尺大于1.5m的斜向下钻3排孔（进尺小于等于1.5m钻两排孔），第一排孔为减小震动分散药量而设置，过隧道中轴线后可不用。因爆破后与下部的炮孔贯通，凭岩石自重，完全可以自行塌落。第二排孔孔底至进尺深度终点，第一、第二排炮孔必须用岩屑填塞，第三排孔孔底距第二排孔700～800mm。隧道上部爆区最底层炮孔，应适当向下倾斜，不使终端炮孔底部间距过大。隧道下部炮孔可平行钻孔。排数视进尺长度和地质情况而定，最多四排最少三排。 图4 斜向下掏槽炮孔示意图
（5）装药与堵塞：预裂孔和周边光爆孔采用间隔装药，按照设计的装药结构将药卷和导爆索绑在竹片上，然后用竹杆将药卷轻推入孔中，其他孔装药卷按每孔设计药量用竹杆将药卷推入孔底，并轻轻压紧，最后堵塞炮孔，示意图如下：
（6）起爆方式：采用光面爆破技术，各炮孔起爆顺序为：预裂孔→斜向下掏槽孔→辅助孔→光爆孔→底板孔。辅助孔由中间岩柱向开挖轮廓线逐层起爆。
3.监控量测
隧道施工时成立专项监测小组，监测人员对隧道爆破施工进行了跟班作业，对爆破振动速度进行了监测，抽查结果见下表。
单双层预裂爆破震动数据统计表
时间 距离（m） 单层预裂震速峰值（cm/s）
时间 双层预裂震速峰值（cm/s） 平均衰减度百分比（%）
通道一 通道二 通道三 通道一 通道二 通道三
3.14 0.7 27.241 35.639 35.334 3.24 3.72 2.14 3.73 90.24
3.15 0.75 14.241. 13.961 14.012 3.24 2.84 3.05 3.95 76.69
3.16 0.85 22.010 22.640 21.250 3.25 3.16 2.9 2.45 87.09
3.17 0.7 6.861 5.260 5.876 3.26 2.98 2.95 2.57 47.21
3.18 1 8.970 9.320 10.251 3.27 4.78 1.98 4.64 60.06
3.19 0.9 0.9 0.412 1.747 3.28 1.977 1.086 1.296 -42.50
3.20 1.1 6.980 7.080 9.080 3.29 3.61 2.47 5.24 51.08
3.21 1.2 6.230 6.750 6.820 4.1 4.11 2.75 4.26 43.84
3.22. 0.85 6.747 6.747 3.354 4.1 2.92 2.98 3.09 46.64
3.23 0.95 13.340 11.234 10.964 4.2 3.37 1.15 3.58 77.21
平均衰减度百分比 53.755%
图6 爆破测试波形图
由上表可知，隔孔不耦合装药、双层预裂时振速峰值远低于单层预裂振速峰值，平均衰减度百分比为53.755%，采用双层预裂减振技术，质点振速峰值远小于10cm/s，满足爆破安全规程（GB6722-2011）规定的安全允许质点振动速度要求，其他监测数据未超警戒值。
4.施工应急措施
（1）施工前充分做好应急机械、注浆设备、材料、人员等应急准备，一旦出现紧急情况立即启动施工应急预案。
（2）提前加工好半成品型钢支撑，出现预警情况后立即采取支撑措施。
（3）洞内准备30m长Ф800钢管作为逃生管，做好洞内通风措施。
5.结束语
该隧道地质状况复杂，土、砂、石相互交融，变数很大，施工中坚持钻孔前观察掌子面围岩状况，爆破后观察爆堆、抛掷距离、围岩变化，洞身收敛、拱顶沉降，特别是中间岩柱的变化情况，坚持“岩变我变”的思路，施工中动态调整爆破参数，把爆破效果、振动检测数据、围岩变化情况，尤其是已做好初衬的邻洞是否有变化的情况，做综合分析，以确定下一步进尺及后续施工。经过该隧道超大断面与超小净距的顺利施工，按时完成隧道施工任务，希望能够为以后类似工程施工提供借鉴经验。
【摘 要】本文依托软弱围岩大断面小净距隧道断面转换工程实践，分析在软弱围岩的不利地质状况下，顺利进行两个断面施工工序间的转换的相关技术措施，通过此工程的施工能为今后类似工程提供指导与参考。
【关键词】软弱围岩；大断面小净距隧道；施工方案；转换
1.工程概况
XX隧道结构形式为洞身开挖：高约10m，宽约7m，为双心圆，开挖断面约为60m2，分叉处设计为联拱隧道。通过分叉处，由分叉单线变为双线隧道，分叉处双线隧道最大开挖面积约为180 m2，断面采用Ⅴ型Ⅴ级围岩加强复合式衬砌，隧道埋深为30m～50m。
图1 隧道施工现场示意图
图2 大断面堵头墙加固示意图
1.1工程地质
在洞身由上而下具体分布为：厚度0.7m～1.0m粉质粘土层，Ⅲ级围岩；厚度0.6m～1.0m粗圆砾土，砂岩层，较坚硬，Ⅳ级围岩；厚度为0.3m～0.5m细砂层，Ⅳ级围岩；厚度为2.0m～2.5m弱风化泥岩层，Ⅳ级围岩；厚度为1.5m～2.0m强风化泥岩层，Ⅴ级围岩。
1.2水文地质
开挖时只在仰拱底部有渗水，雨季时在土石界面有少量渗水。
2.施工方案
2.1施工重难点分析
（1）在同一开挖断面内存在四种围岩分层，节理发育明显，在此种围岩状况下必须做到快速开挖支护封闭。
（2）在单洞进洞前双线大断面拱脚位置、分界面处堵头墙、马头门处要采取加固措施，确保在单洞进洞后大断面的稳定。
（3）单洞小净距施工时需要提高爆破控制技术，减弱爆破振动对中间岩柱进行有效保护。
2.2施工顺序
隧道采用对向开挖，剩余20m时单向开挖，当双线大断面开挖至与单洞分界面时，双线二衬施工至倒数第二板，在采取加固措施后将待开挖的隧道划分为先行洞和后行洞错开施工，待先行洞掘进30m后，再施工后行洞，此时，先行洞混凝土龄期已达20天，足以承受一定程度的爆破振动。
为方便施工利用现有开挖台架，分界面处大断面仰拱暂不开挖预留做为单洞开挖工作面，确保单洞开挖后能够快速出渣支护，在两个单洞初支贯通后开挖最后一板仰拱并施工二衬。
2.3双线大断面施工
双线大断面在施工至分界面时，二衬紧跟施工在进洞前采取以下技术措施：
（1）在大断面两侧拱脚处自下而上每榀拱架均打设加强锁脚锚管，环向间距20cm，每榀打设六排，沿纵向挂设钢筋网片喷射20cm厚砼将最后一板预留初支拱脚处作加强处理。
（2）在K39+665分界处封闭掌子面后设堵头墙，堵头墙采用Ф42注浆小导管加固，导管长度6m，注1：1水泥浆，间距1m×1m，梅花形布置，挂双层Ф8钢筋网片，网格间距15cm×15cm，喷C20混凝35cm，堵头墙加固完成后方可进入单洞施工。
（3）在分界面处两个单洞测量放样后由沿开挖轮廓线打设Ф42注浆小导管加固，长度6m，注1：1水泥浆，间距40cm，大断面进入单洞洞门处采用密排3榀I22工字钢，开始时左洞作为先行洞施工。
（4）设立监测控制点，对隧道收敛、拱顶沉降一天监测两次形成监测日报。
2.4单洞小净距施工
由于左右线间距过小，为达到减弱爆破振动达到保护中间岩柱的目标，根据围岩的地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、爆破材料等因素重新进行钻爆设计。施工过程中既要考虑质量、进度，又必须重视安全和爆破效果，经过综合各种限制因素的分析，现场采用控制爆破施工技术，具体采取如下施工技术：
（1）左洞先行施工，在传统爆破基础上采用单排预裂爆破技术，为保证出渣方便仰拱暂不开挖施工，在洞门处预留5m仰拱采用钢支撑砼作为临时仰拱封闭成环，待左洞施工30m后仰拱从小里程方向施工。预留沉降量15cm。在大断面最后一板二衬施工完毕后开挖预留5m仰拱并施做单洞二衬。
（2）右洞作为后行洞室施工，施工难点在于如何保证中间岩柱的稳定性。为减弱爆破振动对中间岩柱的损伤，现场采取了靠近中间岩柱侧打设双排预裂孔，预裂孔装药方式采用间隔装药，由传统掏槽方式改为下向倾斜掏槽，其他位置按正常布设炮孔，起爆方式改为预裂孔先起爆，掏槽孔及其他炮孔二次起爆，靠近中间岩柱先起爆的预裂孔采用逐孔起爆。
图3 小净距隧道施工炮孔布置示意图
（3）预裂孔、周边孔的布置沿设计轮廓线均匀布置，对于中硬岩石及硬岩，孔底应落在设计轮廓线以外不大于5cm。中间岩柱一侧布置两排预裂孔，预裂孔孔距为250～350mm，最小抵抗线250mm～500mm。周边光爆孔间距E=50cm，最小抵抗线w=500～700mm。
预裂孔爆破参数选择表
中间岩柱厚度 孔深（m） 超深（m） 孔距（m） 排距（m） 单孔药量（g） 药卷节数 线装药密度
0.6～1.2 m 1.4 0.2 0.25 0.25 240 4 0.17
1.2～1.5 m 1.6 0.2 0.3 0.3 320 4 0.2
1.5～2.0 m 2.0 0.2 0.4 0.4 400 5 0.2
2.0～2.5 m 2.2 0.2 0.4 0.4 450 7 0.2
（4）斜向下掏槽爆破即为将传统的数个同时起爆的掏槽孔变为斜向下的一排数个炮孔，使其单孔逐个起爆，现将上导H=5.9m高度分为上、中、下三部分，每部分高约2m，在中间部分上部进尺大于1.5m的斜向下钻3排孔（进尺小于等于1.5m钻两排孔），第一排孔为减小震动分散药量而设置，过隧道中轴线后可不用。因爆破后与下部的炮孔贯通，凭岩石自重，完全可以自行塌落。第二排孔孔底至进尺深度终点，第一、第二排炮孔必须用岩屑填塞，第三排孔孔底距第二排孔700～800mm。隧道上部爆区最底层炮孔，应适当向下倾斜，不使终端炮孔底部间距过大。隧道下部炮孔可平行钻孔。排数视进尺长度和地质情况而定，最多四排最少三排。 图4 斜向下掏槽炮孔示意图
（5）装药与堵塞：预裂孔和周边光爆孔采用间隔装药，按照设计的装药结构将药卷和导爆索绑在竹片上，然后用竹杆将药卷轻推入孔中，其他孔装药卷按每孔设计药量用竹杆将药卷推入孔底，并轻轻压紧，最后堵塞炮孔，示意图如下：
（6）起爆方式：采用光面爆破技术，各炮孔起爆顺序为：预裂孔→斜向下掏槽孔→辅助孔→光爆孔→底板孔。辅助孔由中间岩柱向开挖轮廓线逐层起爆。
3.监控量测
隧道施工时成立专项监测小组，监测人员对隧道爆破施工进行了跟班作业，对爆破振动速度进行了监测，抽查结果见下表。
单双层预裂爆破震动数据统计表
时间 距离（m） 单层预裂震速峰值（cm/s）
时间 双层预裂震速峰值（cm/s） 平均衰减度百分比（%）
通道一 通道二 通道三 通道一 通道二 通道三
3.14 0.7 27.241 35.639 35.334 3.24 3.72 2.14 3.73 90.24
3.15 0.75 14.241. 13.961 14.012 3.24 2.84 3.05 3.95 76.69
3.16 0.85 22.010 22.640 21.250 3.25 3.16 2.9 2.45 87.09
3.17 0.7 6.861 5.260 5.876 3.26 2.98 2.95 2.57 47.21
3.18 1 8.970 9.320 10.251 3.27 4.78 1.98 4.64 60.06
3.19 0.9 0.9 0.412 1.747 3.28 1.977 1.086 1.296 -42.50
3.20 1.1 6.980 7.080 9.080 3.29 3.61 2.47 5.24 51.08
3.21 1.2 6.230 6.750 6.820 4.1 4.11 2.75 4.26 43.84
3.22. 0.85 6.747 6.747 3.354 4.1 2.92 2.98 3.09 46.64
3.23 0.95 13.340 11.234 10.964 4.2 3.37 1.15 3.58 77.21
平均衰减度百分比 53.755%
图6 爆破测试波形图
由上表可知，隔孔不耦合装药、双层预裂时振速峰值远低于单层预裂振速峰值，平均衰减度百分比为53.755%，采用双层预裂减振技术，质点振速峰值远小于10cm/s，满足爆破安全规程（GB6722-2011）规定的安全允许质点振动速度要求，其他监测数据未超警戒值。
4.施工应急措施
（1）施工前充分做好应急机械、注浆设备、材料、人员等应急准备，一旦出现紧急情况立即启动施工应急预案。
（2）提前加工好半成品型钢支撑，出现预警情况后立即采取支撑措施。
（3）洞内准备30m长Ф800钢管作为逃生管，做好洞内通风措施。
5.结束语
该隧道地质状况复杂，土、砂、石相互交融，变数很大，施工中坚持钻孔前观察掌子面围岩状况，爆破后观察爆堆、抛掷距离、围岩变化，洞身收敛、拱顶沉降，特别是中间岩柱的变化情况，坚持“岩变我变”的思路，施工中动态调整爆破参数，把爆破效果、振动检测数据、围岩变化情况，尤其是已做好初衬的邻洞是否有变化的情况，做综合分析，以确定下一步进尺及后续施工。经过该隧道超大断面与超小净距的顺利施工，按时完成隧道施工任务，希望能够为以后类似工程施工提供借鉴经验。