高速公路极小净距隧道开挖及爆破施工控制技术分析

赵有龙

（张石高速公路张家口管理处，河北 张家口 075100）

一、极小净距隧道概述

极小净距隧道指隧道之间中间岩柱厚度小于相关标准建议值的一种特殊隧道布设形式，适用于长隧道及特长隧道洞口局部地段，也适用于洞口地形狭窄，或者具有特殊要求的中短隧道。依照现行《公路设计规范》的相关标准，分离式独立双洞隧道的最小净距如表1所示。在对极小净距隧道施工过程中，应该注意，常见的隧道施工方法包括先行洞和后行洞；做好隧道开挖爆破设计、控制好爆破产生的振动，以免引发隧道坍塌的问题；先行洞和后行洞的开挖和衬砌都应该错开一定距离。

表1 分离式独立双洞的最小净距（B表示隧道开挖断面宽度）

二、工程概况

某高速公路隧道采用的是分叉式短隧道的形式，分为左右两洞，长度均为392m，隧道最大埋深达到178m，为下坡隧道，纵坡坡度约为-1.3%，隧道内部围岩等级包括Ⅳ级和Ⅴ级，长度分别为306m和86m。隧道线间与出口段的距离为5.1m，原本的设计是连拱隧道，但在结合现场地质勘察之后，发现连拱隧道的施工难度较大，之后改成了分离式极小净距隧道，隧道进口段线间距为35m，衬砌内轮廓采用的是三心圆，直径分别为7.2m、5.4m和1.5m。

三、隧道开挖施工控制技术

（一）中岩柱厚度6m～1.5m 隧道开挖

中岩柱厚度6m～1.5m对应的开挖段长度为57m，为了能够最大限度地保障开挖质量，项目中使用了左右洞分离的独立双洞形式，围岩级别包括两个等级，分别是Ⅳ2和Ⅴ1，前一个等级采用上下台阶开挖的形式，后一个等级选择三台阶七步法开挖的方式，相应的施工流程为：结合现场地质勘察，做好相应的施工准备工作（测量放样、超前支护、上方弧形导坑断面开挖、检查开挖断面），评估围岩稳定性（结合围岩稳定性的评估情况，对支护系数进行修正），做好初支工作，中台阶左右交错开挖（初支，下台阶左右交错开挖；初支，隧道底部分段开挖；初支，仰拱作业、填充。）

为了最大限度地保障隧道开挖作业的质量，施工时，需要确保每级台阶的长度在隧道开挖宽度的1.5倍以内，每一步开挖完成后，都需要做好喷锚支护、钢架支撑及锁脚锚杆施工工作。同时，必须在上级台阶喷锚混凝土初凝并且超过设计强度的70%时，才能进行下级台阶的施工作业，最大限度地保障施工质量。仰拱的施工必须对照设计方案的要求，全幅开挖，保证底面圆顺，开挖后需要及时设置排水设施，避免出现积水问题。另外，为了避免爆破作业对左洞施工造成干扰，在隧道开挖过程中，需要设置好隔震减震措施。例如，通过在初支与中岩柱之间设置半圆形排水管，或者在初支和二衬间设置泡沫薄板的方式，有效减轻爆破振动对于隧道围岩稳定性的影响。

（二）中岩柱厚度1.5m～0.62m 隧道开挖

中岩柱厚度1.5m～0.62m对应的开挖长度为15m，围岩级别Ⅴ1，开挖时需要做到左洞和中岩柱同步开挖，利用C30钢筋混凝土浇筑中岩柱时，左右洞之间的岩柱和处置都需要设置相应的隔震措施。为了最大限度地保障隧道开挖施工的质量，采用三台阶七步开挖的形式，在隧道开挖过程中需要严格依照施工设计图纸选择钢拱架，确保其尺寸和型号满足隧道施工要求。在对中岩柱钢筋混凝土施工时，应该依照设计要求确定混凝土标号和坍落度，隧道开挖完成后，如果发现基底岩层破碎，可在中隔墙底部打入锚杆，或者设置中空注浆锚杆，对地基加固，提升中隔墙的抗倾覆能力。

四、隧道爆破施工控制技术

（一）炮孔施工

一是应该做好测量布孔工作，在开孔前使用激光准直仪找到正确的方向，配合经纬仪、钢尺和水平仪等设备共同测量，将测量得到的开挖断面中线和轮廓线使用红色油漆标注出来，炮孔位置也应明确，并将误差控制在5cm以内；二是定位开孔，要求施工作业人员利用风动凿岩机钻进，钻进时，需要确保机械轴线与隧道轴线的平行，要求设备能够提前就位和固定，依照炮眼设计图纸的相关要求钻孔；三是钻孔，考虑到不同钻孔所处的位置不同，需要在钻孔前检查确认，并检查风枪工作状况、风水管路连接状况和施工设备状态等，之后施工人员需要在掌子面中标注所有炮孔的位置及高程十字线，标注需要钻孔的范围，合理安排钻孔顺序，开口环节需要控制好施工速度，做到缓慢有序推进，确保钻杆的角度和方向符合设计规定；四是移位钻孔，当一个炮孔施工完成向下一个炮孔推进时，需要保证转换工作的准确性、顺畅性和平滑性，做到孔位正确、炮眼平行、断面整齐。

（二）炮孔注水

首先将水灌入到塑料袋中密封，然后将装有水的塑料袋放入炮孔的底部和中部。期间，灌水塑料袋使用的是聚乙烯塑料袋，长度在200mm～300mm，直径约35mm～40mm，在灌水后，使用PSP-1型炮孔水袋自动封装机封装。水袋注水环节，应该确保注水容量不超过水袋最大容量的90%，封口后需要进行确认，避免出现漏水问题。

在施工过程中，必须满足L=L1（水袋长度）+L2（炸药长度）+L3（炮眼中间水袋长度）+L4（炮泥回填深度），其中，L1的值应该小于50%炮眼间距，L2采用的是常规爆破中炮眼装填药卷长度的89%，L3/L4=0.75。

（三）炮泥制作

以普通黏土为原材料，借助PNJ-A型炮泥机制作炮泥，从保障炮泥质量的角度，黏土的含砂率不能超过10%，含水率不能超过15%，炮泥搅拌均匀后，装入炮泥机的进料仓中，依照200mm～300mm的长度分段切割。

（四）装填作业

清理炮孔后，依照水袋、炸药、水袋、炮泥的顺序依次装填，确保不同材料直接连接的紧密性。装填水袋时，可以使用炮棍轻推，使水袋进入设定位置。炮泥回填环节，除了与水袋接触部分，其余都需要使用炮棍振捣，保证炮泥的密实性。

（五）起爆网络

参考类似工程的爆破施工控制技术，发现在项目内的起爆网络属于复式网络，对比单一网络结构，复式网络能够更好地保障起爆工作的顺利完成。相关技术人员在对起爆网络连接时，必须保证导爆索连接的紧密性和牢固性，并将导爆管摆放平整，保证所有炮眼都采用相同的雷管连接次数，在起爆网络连接结束后，由专业人员做好检测工作。

（六）爆破作业

确认炮孔填充和起爆网络不存在问题后，所有作业人员都必须撤离到安全区域后才能爆破。如果在爆破过程中遇到哑炮的情况，需要第一时间通知相关人员找出问题的原因，并在保证安全的前提下，修改爆破方案。

五、结语

在高速公路极小净距隧道施工过程中，隧道开挖和爆破是非常重要的环节，需要技术人员引起重视，采取有效的措施和方法降低隧道开挖和爆破振动对于隧道围岩的影响，切实保障隧道施工的质量和安全，推动高速公路事业的稳定健康发展。