【文章內(nèi)容簡介】 下臺階法11K86+337～K86+37235Ⅴ級三臺階留核心土法 三臺階開挖法是將隧道分成上、中、下三個斷面進行開挖。新屋隧道淺埋段Ⅴ級圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示下沉量很小時，可采用三臺階法開挖。施工時上臺階應(yīng)預(yù)留核心土，其意義在于，當(dāng)掌子面發(fā)生滑塌時，其停止滑塌的條件就是掌子面形成坡面，所以，預(yù)留核心土有助于盡快穩(wěn)定滑塌。（1）施工工序三臺階法施工工序示意圖Ⅰ－超前小導(dǎo)管１－上臺階開挖。Ⅱ－上臺階初期支護。２－ 上臺階核心土開挖。３－中臺階左側(cè)開挖；Ⅲ－中臺階左側(cè)初期支護；4中臺階右側(cè)開挖；Ⅳ－中臺階右側(cè)初期支護；5－下臺階左側(cè)開挖；Ⅴ－下臺階左側(cè)初支；6下臺階右側(cè)開挖；Ⅵ－下臺階右側(cè)初期支護；7仰拱開挖；Ⅶ－仰拱初支Ⅷ仰拱及混凝土填充Ⅸ拱墻二襯襯砌（2）施工控制要點1）上臺階矢跨比不得小于1/5，且臺階高度在滿足人工作業(yè)空間需求的前提下盡量降低。2）土質(zhì)圍巖采用機械開挖，石質(zhì)圍巖開挖采用弱爆破，爆破時嚴格控制炮眼深度和裝藥量。3）每循環(huán)開挖進尺控制在12榀鋼架間距，下臺階開挖后仰拱應(yīng)緊跟。4）在滿足作業(yè)空間和臺階穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量縮短臺階長度，上臺階預(yù)留核心土長度為35m，寬度為隧道開挖寬度的1/31/2，中下臺階開挖高度為隧道總開挖高度（不含仰拱）減去上臺階開挖高度后平均分配，～。5）各臺階開挖后立即進行初期支護，在鋼架拱腳以上60cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角45176。打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿必須與鋼架焊接牢固。6）隧底每循環(huán)開挖長度宜為23m，開挖后及時施做仰拱初期支護，完成兩個隧底開挖循環(huán)后，及時施做仰拱，仰拱分段長度為46m。7）嚴格按設(shè)計要求做超前支護，控制好超前支護外插角，嚴格按注漿工藝加固地層，保證隧道在超前支護的保護下施工。8）鋼架應(yīng)嚴格按照設(shè)計及規(guī)范要求加工制作和架設(shè)，鋼架架設(shè)在堅實基礎(chǔ)上，嚴禁拱（墻）腳懸空或用虛渣回填，鋼架與鎖腳錨桿焊接牢固。9）隧道超挖部位必須回填密實，嚴禁初期支護背后存在空洞。10）加強監(jiān)控量測工作，根據(jù)量測結(jié)果及時調(diào)整支護參數(shù)，確定二襯施做時間，進行信息化施工管理。11）完善洞內(nèi)排水系統(tǒng)，嚴禁積水浸泡拱（墻）腳及在施工現(xiàn)場漫流，防止基底承載力降低，當(dāng)?shù)貙雍看髸r，上臺階開挖工作面附近宜開挖橫向排水溝，將水引至隧道兩側(cè)排水溝排出洞外，必要時配合井點降水等措施，降低地下水位至仰拱以下，確保施工順利進行。%的反坡施工，采用集水坑接力式排水方式，即在在隧道施工過程中分段開挖反坡排水溝，在第一段的終點開挖集水坑，設(shè)抽水設(shè)備把集水坑內(nèi)積水抽至上一集水坑內(nèi)，如此循環(huán)，最后一組抽水設(shè)備將水抽至洞外污水沉淀池內(nèi)。12）仰拱距上臺階開挖工作面控制在30～40m，二襯距仰拱宜保持20～30m，具體根據(jù)監(jiān)控量測確定。13）安全步距控制在５０～８０ｍ之間。單側(cè)壁導(dǎo)坑法是將隧道分為左右兩大部分進行開挖，先在隧道一側(cè)采用臺階法自上而下分層開挖，待該側(cè)初期支護和中隔墻臨時支護完成，且噴射混凝土強度達到設(shè)計強度70%以上時再分層開挖隧道的另一側(cè)，其分部次數(shù)及支護形式與先開挖的一側(cè)相同。（1）施工工序 　　　　　　單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序示意圖Ⅰ－超前小導(dǎo)管１－左側(cè)壁上導(dǎo)坑開挖。Ⅱ－左側(cè)壁上導(dǎo)坑初支及臨時支護。２－ 左側(cè)壁下導(dǎo)坑開挖。Ⅲ－ 左側(cè)壁下導(dǎo)坑初支及臨時支護；３－右側(cè)壁上導(dǎo)坑開挖；Ⅳ－右側(cè)壁上導(dǎo)坑初支；４－右側(cè)壁下導(dǎo)坑開挖；Ⅴ－右側(cè)壁下導(dǎo)坑初支；Ⅵ－仰拱及仰拱填充Ⅶ－拱墻二次襯砌（2）施工控制要點1）各部開挖時，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順，減小應(yīng)力集中。2）各部的底部高程應(yīng)與鋼架接頭處一致。3）各部開挖后及時施作中隔壁、初期支護。4）后一側(cè)開挖形成全斷面時，應(yīng)及時完成全斷面初期支護閉合。5）開挖時，同層左右兩側(cè)縱向錯開不小于２０ｍ，上導(dǎo)坑長度3～5m，每循環(huán)開挖進尺控制在１～２榀鋼架間距。6）先行側(cè)的中隔壁應(yīng)設(shè)置成向外鼓的弧形，并應(yīng)向后行側(cè)偏斜１／２個鋼拱架寬度。7）各部開挖時，相鄰部位的噴射混凝土強度應(yīng)達到設(shè)計強度的７０％以上。8）在澆筑二襯混凝土前，應(yīng)逐段拆除中隔壁臨時支護，拆除時應(yīng)加強兩側(cè)，一次拆除長度根據(jù)量測結(jié)果確定，一般不宜超過１５ｍ，臨時支護拆除后應(yīng)及時施作仰拱和二次襯砌。9）左右線掌子面錯開２倍洞徑以上距離，洞口段盡量采用機械開挖，如果要爆破時必須采用微震爆破，后行洞對先行洞最大爆破震動速度≤８ｃｍ／ｓ。10）仰拱距上導(dǎo)坑開挖工作面控制在30～40m，二襯距仰拱宜保持20～30m，具體根據(jù)監(jiān)控量測確定。11）安全步距控制在５０～８０ｍ之間。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是采用先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時施作導(dǎo)坑四周初期支護及臨時支護，然后再根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小，對剩余部分采用二臺階或三臺階開挖的方法。新屋隧道Ⅴ級圍巖緊急停車帶采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。（1）施工工序雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序示意圖Ⅰ兩側(cè)超前小導(dǎo)管；1兩側(cè)上部開挖；Ⅱ兩側(cè)上部初期支護；2兩側(cè)下部開挖；Ⅲ兩側(cè)下部初期支護；Ⅳ拱部超前小導(dǎo)管；3主洞上部開挖；Ⅴ主洞上部初期支護；4主洞中部開挖；5主洞下部開挖；Ⅵ主洞下部初期支護；Ⅶ仰拱及混凝土填充；Ⅸ二次襯砌（2）施工控制要點1）側(cè)壁導(dǎo)坑形狀應(yīng)近似橢圓形，導(dǎo)坑斷面寬度宜為整個斷面寬度的1/3。2）雙側(cè)壁導(dǎo)坑錯開一定距離平行作業(yè)。3）導(dǎo)坑開挖后應(yīng)及時進行臨時支護及初期支護，并盡早封閉成環(huán)。4）雙側(cè)壁導(dǎo)坑采用短臺階法開挖，臺階長度為3～5m，必要時留核心土，左右側(cè)導(dǎo)坑可同步施工，但應(yīng)超前中部15m。5）拱部與兩側(cè)壁間的鋼架應(yīng)定為準確，連接牢固，確保架設(shè)鋼架連接后在同一個垂直面內(nèi)。6）當(dāng)全斷面初期支護封閉成環(huán)后，監(jiān)控量測顯示支護體系穩(wěn)定，變形很小時，方可拆除臨時支護，一次拆除長度不得大于15m，并加強監(jiān)控量測。7）仰拱距上臺階開挖工作面控制在30～40m，二襯距仰拱宜保持20～30m，具體根據(jù)監(jiān)控量測確定。8）二次襯砌距離掌子面距離應(yīng)不超過50～80m。環(huán)形導(dǎo)坑留核心土法適用于Ⅴ級深埋段軟（硬）質(zhì)圍巖及Ⅳ級淺埋軟質(zhì)圍巖。（1）施工工序上下臺階留核心土法施工工序示意圖Ⅰ超前小導(dǎo)管1上臺階弧形導(dǎo)坑開挖Ⅱ上臺階初期支護2上臺階核心土開挖3下臺階左側(cè)開挖Ⅲ下臺階左側(cè)初期支護4下臺階右側(cè)開挖Ⅳ下臺階右側(cè)初期支護Ⅴ仰拱Ⅵ二次襯砌（2）施工控制要點1）施工開挖采用短臺階留核心土法，臺階總長度8～15m，核心土面積不宜小于上臺階斷面面積的50%，并根據(jù)圍巖情況靈活調(diào)整，開挖循環(huán)間距控制在1～2榀鋼拱架間距，初期支護緊跟開挖面。2）在上半斷面初期支護基本穩(wěn)定后才能進行下半斷面開挖。3）要認真加固拱腳、施作鎖腳錨桿，若拱腳處圍巖軟弱破碎時，可采取增加鎖腳錨桿、擴大拱腳、增加墊板等措施，確保鋼拱架穩(wěn)定。4）上臺階核心土開挖完成后，如拱頂、兩側(cè)拱墻收斂變形較大，可施作臨時仰拱。5）當(dāng)?shù)叵滤枯^大時，先噴射混凝土封閉開挖面，然后打孔，插PVC管引排，超前注漿采用水泥水玻璃雙漿液，注漿結(jié)束后待凝期間，上臺階應(yīng)暫停開挖。6）Ⅴ級圍巖施工安全距離不超過50～80m，Ⅳ級圍巖段不超過80～100m。新屋隧道Ⅳ級淺埋段硬質(zhì)圍巖和深埋段軟（硬）巖、Ⅲ級圍巖采用上下斷面正臺階法開挖。（1）施工工序上下斷面正臺階法施工工序示意圖Ⅰ超前鋼插管1上臺階開挖Ⅱ上臺階初期支護2下臺階左側(cè)開挖Ⅲ下臺階左側(cè)初期支護4下臺階右側(cè)開挖Ⅳ下臺階右側(cè)初期支護Ⅴ拱墻二次襯砌（2）施工控制要點1）上臺階長度10～15m，并根據(jù)圍巖情況靈活調(diào)整，開挖循環(huán)進尺控制在1～3個鋼拱架間距，初期支護緊跟開挖面，嚴格控制裝藥量，嚴禁深孔爆破。2）上臺階初期支護基本穩(wěn)定后才能進行下臺階開挖，開挖采用光面爆破，盡量減少對圍巖的擾動。3）拱腳施作鎖腳錨桿。4）二襯距掌子面距離不大于80～100m。6鉆爆施工新屋隧道鉆爆開挖采用硬質(zhì)巖采用光面爆破技術(shù)，軟質(zhì)巖采用弱爆破開挖。光面爆破是新奧法的第一要素，實施光面爆破可減弱對圍巖的擾動，減小松動范圍，使開挖輪廓圓順；是保證本標(biāo)段隧道工程質(zhì)量、安全和進度的一個關(guān)鍵技術(shù)。 鉆爆設(shè)計（1） 鉆爆設(shè)計理論在巖石爆破機理研究中,一般認為造成巖石破壞的原因是沖擊波和爆生氣體膨脹壓力共同作用的結(jié)果。但是關(guān)于爆炸沖擊波和爆生氣體準靜態(tài)壓力哪個起主要作用,目前仍存在著兩種不同的觀點。一種觀點認為沖擊波的作用只表現(xiàn)在對形成初始徑向裂紋起先導(dǎo)作用,而大量破碎巖石則是依靠爆生氣體膨脹壓力作用。另一種觀點則認為爆破過程中哪種載荷起主要作用取決于巖石的波阻抗,即高波阻抗巖石應(yīng)力波起主要作用,低波阻抗巖石爆生氣體起主要作用；對于均質(zhì)巖體以應(yīng)力波作用為主；而對于整體性不好,節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體,以爆生氣體為主。炸藥在炮孔中起爆后,巖石將發(fā)生如下破碎過程:(1)強大的沖擊波壓應(yīng)力使炮孔周圍巖石受壓破碎,在瞬間形成壓縮破碎和初始裂隙；(2)環(huán)向拉應(yīng)力及應(yīng)力波反射拉應(yīng)力使巖石中的裂隙擴展,引起巖石進一步破裂,包括初始裂隙的擴展和二次裂隙的形成；(3)爆生氣體膨脹作用使巖石中的裂隙貫穿形成破碎塊度,碎脹體積增加,巖石成塊或成片運動,形成爆堆及爆破漏斗。巖石爆破過程在炮孔周圍的空間上可分為下列三個區(qū)域:①.爆破近區(qū),即強烈沖擊區(qū)(流體力學(xué)區(qū)) 。 由于靠近炮孔周圍的爆炸脈沖壓力大大超過巖石的抗壓強度,又因應(yīng)力衰減速度很快,壓力脈沖的能量消耗使得此區(qū)的巖石遭受粉碎性破壞。爆破近區(qū)的范圍不大于23倍的炮孔直徑。②.爆破中區(qū)(非線性過渡區(qū)) 。爆破中區(qū)是巖石破碎的主要區(qū)域。沖擊波壓力在該區(qū)靠近炮孔周圍的部分超過巖石的強度,該處仍可發(fā)生巖石的進一步破壞,但比爆破近區(qū)的破壞程度要輕微。隨著單位體積的能量密度降低,巖石破碎程度隨應(yīng)力波峰值的衰減而減弱。瞬態(tài)應(yīng)力場的應(yīng)力波作用可分解為徑向壓應(yīng)力和切向拉應(yīng)力； 切向拉應(yīng)力雖然只有徑向壓應(yīng)力的一半,但由于巖石的抗拉強度平均只有其抗壓強度的1/16,所以仍可產(chǎn)生拉伸破壞,形成徑向裂紋。切向拉應(yīng)力隨著距炮孔距離的增加而迅速衰減,因此這樣產(chǎn)生的徑向裂紋僅限于炮孔直徑的2～6倍范圍。當(dāng)應(yīng)力波傳播到自由面時, 徑向壓應(yīng)力波反射成為拉應(yīng)力波,在自由面附近產(chǎn)生片狀剝落破壞。這種破壞根據(jù)應(yīng)力波的強弱可重復(fù)多次,其破壞范圍可與徑向裂紋發(fā)展范圍相連接。由于整個爆破中區(qū)在破壞過程中處于爆生氣體準靜態(tài)壓力場，巖石大量裂紋尖端是應(yīng)力集中最明顯之處，且尖端的塑性是有限的，易于造成斷裂破壞，爆生氣體準靜態(tài)膨脹作用使得該區(qū)的裂紋擴展在爆破全過程中占有重要作用。③.爆破遠區(qū)（線彈性區(qū)）。在遠離炮孔的位置應(yīng)力已經(jīng)衰減的很小，不足于形成裂隙，應(yīng)力波呈線彈性波在介質(zhì)中傳播的很遠，外部效應(yīng)表現(xiàn)為地震波形式。地震波的能量僅占爆炸總能量的2%—6%。爆破漏斗理論認為，炸藥在巖石內(nèi)部爆炸時，作用于巖石上能量的多少和速度的快慢，取決于巖石性質(zhì)、炸藥性質(zhì)、藥包重量、炸藥埋放深度和起爆方式等因素。在巖石性質(zhì)一定條件下，爆破能量的多少取決于炸藥重量的多少，能量釋放速度則與炸藥爆速密切相關(guān)。假設(shè)有一定重量的藥包在地表下某一深度的巖石中爆炸，所釋放的大部分能量被巖石吸收。當(dāng)巖石所獲得能量達到飽和狀態(tài)時，巖石內(nèi)部破壞表面開始位移，隆起以至發(fā)生拋擲運動，如果能量沒達到飽和狀態(tài)，巖石只呈彈性變形，不發(fā)生破壞。綜合各學(xué)派的觀點可以得到如下認識，即兩種作用形式對爆破的不同階段和不同的巖石所起的作用不同。爆炸沖擊波（應(yīng)力波）的作用在于使巖石中產(chǎn)生裂紋，將原始損傷裂紋進一步擴展；爆生氣體的作用是楔入這些裂紋，使其貫通成為塊度，并將這些塊度拋擲出去。所以爆炸沖擊波的不僅關(guān)系著巖石中損傷裂紋的發(fā)展，還為爆破后續(xù)過程創(chuàng)造了條件。此外，爆炸沖擊波的作用不僅對于爆破中區(qū)的巖石破碎質(zhì)量，而且對于爆破遠區(qū)的圍巖穩(wěn)定和震動安全均具有舉足輕重的作用。對于隧道的爆破,應(yīng)在巖石隧道開挖前,根據(jù)工程地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、掘進循環(huán)進尺、鉆眼機具和爆破器材等做好爆破設(shè)計,合理的確定炮眼布置、數(shù)目、深度和角度、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方法、起爆順序,安排好循環(huán)作業(yè)等,以正確指導(dǎo)鉆爆施工,達到預(yù)期的效果。（2） 鉆眼機具選擇新屋隧道爆破鉆眼采用YT28風(fēng)動鑿巖機，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，使用安全等。（3） 爆破器材的選擇爆破器材選用爆破器材選用采用塑料導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索、毫秒雷管起爆系統(tǒng)，毫秒雷管采用15段位毫秒雷管，引爆采用雷管。炸藥采用乳化炸藥，選用φ2φ32兩種規(guī)格，其中周邊眼使用φ25藥卷，掏槽眼、掘進眼使用φ32藥卷。（4） 主要爆破參數(shù)選擇施工前首先要根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，選擇有代表性的位置，采用利文斯頓爆破漏斗理論，進行現(xiàn)場爆破試驗，提出爆破參數(shù)。在施工時應(yīng)根據(jù)實際圍巖情況進行試驗，根據(jù)爆破試驗效果來優(yōu)化初步確定的周邊眼的爆破參數(shù)，使爆破達到最佳效果。①周邊眼周邊眼光爆參數(shù)的選擇：包括周邊眼間距E，炮眼密集系數(shù)m，最小抵抗線W，不耦合系數(shù)D，周邊眼裝藥集中度q。根據(jù)設(shè)計提供地質(zhì)資料，結(jié)合我單位以往施工經(jīng)驗，本線隧道初步設(shè)計周邊眼光爆參數(shù)可按表2取。根據(jù)光面爆破選定的周邊眼間距應(yīng)嚴格控制外插角，以減少超挖。周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)：周邊眼爆破采用間隔、不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。周邊眼光爆參數(shù)表圍巖級別裝藥不耦合系數(shù)D周邊眼間距E（cm）周邊眼最小抵抗線W相對距E/W周邊眼裝藥集中度（kg/m）Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ～45～6060～80～～②掏槽眼為保證掏槽鉆眼精度，掏槽位置選擇在爆破斷面中偏下。③輔助眼a內(nèi)圈眼：內(nèi)圈眼所在位置在周邊眼抵抗線的邊緣，內(nèi)圈眼孔距稍大于周邊眼的抵抗線W。b擴大眼：擴大炮眼其炮眼間距視巖石堅硬程度、裝運手段對巖石破碎程度的要求等因素而定?！瑤r石堅硬取小值，反之，取大值。c底