高速公路建设中的分离式隧道开挖施工工艺

滕明

一、工程概况

黄瓜山隧道为分离式隧道，左线起止里程ZK2+690～ZK5+956，长3266m；右线起止里程K2+682～K5+950，长3268m。设计速度100km/h，主洞净宽11m、净高5m，车行道3.75m×2，侧向宽度0.75m+1m，检修道0.75m+1m。

二、隧道爆破施工工艺分析

1.布孔

以设计图纸为准，测定开挖面的中线和轮廓线，做好标记，同时精准标出炮孔的布设位置。

2.钻孔

钻孔前做好技术交底，使钻工对炮孔布置图形成准确的认识，并掌握机械设备操作方法、钻孔方法等关键要点。周边眼施工难度较大，要求台车下面有专人指挥，司钻人员听从指令，规范作业；严格控制周边眼的外插角；合理协调各炮孔的位置，使两茬炮交界处台阶小于15cm。

3.清孔

炮孔钻进成型后，向孔内注入高压风，用于清理石屑等杂物，使孔内保持相对洁净的状态，以便高效装药。

4.装药和填塞

（1）全面清点炮孔数量、药包数量等，判断是否满足设计要求，有误差则予以调整。

（2）装药时，从爆区的一端开始操作，逐步向另一端推进，有序完成各炮孔的装药作业。实际操作中，将起爆体和炸药置于指定的孔口周边位置，轻轻推送炸药以使得其到达炮孔底部，每完成一次装药后，及时检测装药的长度，实测结果与设计值存在差异时，暂停装药，分析原因并处理。

（3）起爆药包装入炮眼后，不允许强力振捣，否则易诱发早爆事故。装药时，由专员在现场做全方位的检查与记录。

（4）周边眼选用的是φ25mm小直径药卷，采取间隔装药的方法，除此之外的其它各炮孔均选用的是φ32药卷，遵循连续装药的原则。

（5）装药后，用适量的黄泥封堵炮孔，形成至少为30cm的堵塞长度，以保证炸药在炮孔内充分爆炸，进而取得良好的爆破开挖效果。填塞时，不宜采用大粒径的石屑，原因在于此类石屑组合后的密实性不足，彼此间存在较大的空隙，同时石屑易损伤雷管的脚线，不利于爆破作业的顺利开展。若炮孔内有水，回填时将其清理干净。

（6）炮孔填塞是一项精细化的工作，在填塞时需要加强对起爆网络的防护，避免导线被砸伤。填塞长度视实际条件作灵活的调整，岩石的裂隙密度较大时，有必要适当加大填塞的长度。待填塞工作落实到位后，梳理各炮孔的连接线，避免混乱。

5.联结起爆网路

起爆网络采用的是复式网络，各组雷管引爆导管数量不大于20根，具体如图1所示。

图1 起爆网路联结示意图

起爆网路的联结作业细节较多，在连接前对各起爆体线路作全方位的检查，确保其达到工程质量要求，否则不允许联结；各炮孔的雷管连接次数应保持一致；只有在炮孔经过有效的堵塞处理后，方可联结。按照规范联结成起爆网络后，做详细的检查，确认无漏联、错联等问题后，加强现场安全管理，禁止非爆破人员进入现场，并安排专员做好警戒工作，以保证爆破施工安全。

6.爆破防护

起爆网络成型后，界定具体的防护范围，采取有效的防护措施。根据要求拉设警戒线，并从爆区由内向外清场，将任何与爆破作业无关的人员、机械设备等转移到安全区域。经过一系列的安全防护后，全面检查现场情况，若具备安全起爆条件，则发出起爆信号，由爆破员对爆破器进行充电，将主线连接至爆破器，正式起爆。爆破后的15min内禁止员工进入现场，15min以后且隧道内通风设备恢复正常时，由检查人员进入爆区，对实际爆破情况做出判断，确认安全后，解除警戒。

7.爆破检查、总结

爆破后，现场负责人、爆破员及安全员共同参与现场检查，主要在于判断是否存在盲炮以及识别是否潜在各类不安全因素，若有则妥善处理。对于未用完的爆破器材，予以清点，按照流程安排退库。

三、预留核心土开挖

1.施工流程

开挖采用弧形导坑预留核心土法，根据断面尺寸，将其划分为上、中、下及底部四处，错台阶开挖。首先组织上部导坑的开挖作业，再采取初期支护措施，而后继续开挖剩余的部分，具体施工示意图，如图2所示。

图2 开挖顺序图

台阶分部开挖的关键要点有：

根据断面尺寸划分为多个部分，以弧形拱部为例，该处又可作进一步的细分，采取交替开挖的施工方法。弧形开挖进尺不宜过大，通常以0.5～1.0m较为合适，核心土面积需达到断面面积的50%或适当增加。

首先同时开挖1a、1b、1c并对该处采取支护措施，随后开挖核心土2a，此部分开挖量达到3～5m时，开挖下部核心土③，再交替开挖下边墙2b或2c（及时采取支护措施），随着施工进程的推进，后行边墙开挖进尺约为10m时，开始开挖隧底，施作仰拱初期支护。

在长管棚超前预支护的前提下，采取以机械设备为主（挖掘机）、人工为辅的开挖方法，必要时根据开挖现场的围岩特性安排松动爆破，用装载机清理爆破施工中产生的渣土，用自卸车装载外运。

在上部弧形导坑开挖时，同步组织中台阶或中下台阶的开挖作业，提高施工效率。开挖后，以喷射混凝土的方法封闭岩面。

2.施工注意事项

（1）严格控制核心土的面积，不小于隧道断面面积的50%；合理协调好开挖断面内各部分的关系，例如上部超前中部3.5m，中部超前下部3.5m，下部超前底部10m，具体视实际情况做灵活的调整，但禁止长台阶施工。为使机械设备高效运行，上部台阶、中部台阶、下部台阶的高度分别为4.5m、4.5m、3.5m，具体也应结合实际情况予以调整；对于核心土的宽度，无特定的限制，便于施工即可。

（2）上台阶支护完成并且喷射混凝土具有足够的强度（达到设计强度的70%）后，方可开挖核心土与下台阶。开挖具有扰动性，易影响上台阶的稳定状态，例如该处的初期支护有变形、下沉问题，潜在安全隐患，因此根据设计要求设锁脚锚杆，同时以焊接的方法稳固在纵向连接钢筋上。

（3）开挖施工中，每完成一台阶的开挖作业后，随即喷射混凝土，用于封闭围岩，厚度以4cm为宜；并设置型钢以及锁脚锚杆，进一步分层复喷，直至达到设计厚度要求为止。

四、结语

综上所述，随着社会经济的发展，各界对公路建设水平提出更高的要求，在外部需求的促进作用下，公路建设规模正逐步扩大，在具体的施工中，分离式隧道为重要的施工对象。其中，开挖为重点环节，施工单位需注重开挖方法的选择、支护措施的落实、监控量测的开展等各项工作，多途径并行，全面保证隧道开挖安全以及开挖质量。