【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下臺(tái)階法11K86+337～K86+37235Ⅴ級(jí)三臺(tái)階留核心土法 三臺(tái)階開挖法是將隧道分成上、中、下三個(gè)斷面進(jìn)行開挖。新屋隧道淺埋段Ⅴ級(jí)圍巖監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示下沉量很小時(shí)，可采用三臺(tái)階法開挖。施工時(shí)上臺(tái)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(shí)，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(tái)階法施工工序示意圖Ⅰ－超前小導(dǎo)管１－上臺(tái)階開挖。Ⅱ－上臺(tái)階初期支護(hù)。２－ 上臺(tái)階核心土開挖。３－中臺(tái)階左側(cè)開挖；Ⅲ－中臺(tái)階左側(cè)初期支護(hù)；4中臺(tái)階右側(cè)開挖；Ⅳ－中臺(tái)階右側(cè)初期支護(hù)；5－下臺(tái)階左側(cè)開挖；Ⅴ－下臺(tái)階左側(cè)初支；6下臺(tái)階右側(cè)開挖；Ⅵ－下臺(tái)階右側(cè)初期支護(hù)；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(diǎn)1）上臺(tái)階矢跨比不得小于1/5，且臺(tái)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(jī)械開挖，石質(zhì)圍巖開挖采用弱爆破，爆破時(shí)嚴(yán)格控制炮眼深度和裝藥量。3）每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在12榀鋼架間距，下臺(tái)階開挖后仰拱應(yīng)緊跟。4）在滿足作業(yè)空間和臺(tái)階穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量縮短臺(tái)階長(zhǎng)度，上臺(tái)階預(yù)留核心土長(zhǎng)度為35m，寬度為隧道開挖寬度的1/31/2，中下臺(tái)階開挖高度為隧道總開挖高度（不含仰拱）減去上臺(tái)階開挖高度后平均分配，～。5）各臺(tái)階開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù)，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(zhǎng)度宜為23m，開挖后及時(shí)施做仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)隧底開挖循環(huán)后，及時(shí)施做仰拱，仰拱分段長(zhǎng)度為46m。7）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求做超前支護(hù)，控制好超前支護(hù)外插角，嚴(yán)格按注漿工藝加固地層，保證隧道在超前支護(hù)的保護(hù)下施工。8）鋼架應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求加工制作和架設(shè)，鋼架架設(shè)在堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上，嚴(yán)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(shí)，嚴(yán)禁初期支護(hù)背后存在空洞。10）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確定二襯施做時(shí)間，進(jìn)行信息化施工管理。11）完善洞內(nèi)排水系統(tǒng)，嚴(yán)禁積水浸泡拱（墻）腳及在施工現(xiàn)場(chǎng)漫流，防止基底承載力降低，當(dāng)?shù)貙雍看髸r(shí)，上臺(tái)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(shí)配合井點(diǎn)降水等措施，降低地下水位至仰拱以下，確保施工順利進(jìn)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(diǎn)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(tái)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(cè)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(jìn)行開挖，先在隧道一側(cè)采用臺(tái)階法自上而下分層開挖，待該側(cè)初期支護(hù)和中隔墻臨時(shí)支護(hù)完成，且噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)再分層開挖隧道的另一側(cè)，其分部次數(shù)及支護(hù)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(shí)支護(hù)。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(shí)支護(hù)；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(diǎn)1）各部開挖時(shí)，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(shí)施作中隔壁、初期支護(hù)。4）后一側(cè)開挖形成全斷面時(shí)，應(yīng)及時(shí)完成全斷面初期支護(hù)閉合。5）開挖時(shí)，同層左右兩側(cè)縱向錯(cuò)開不小于２０ｍ，上導(dǎo)坑長(zhǎng)度3～5m，每循環(huán)開挖進(jìn)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(gè)鋼拱架寬度。7）各部開挖時(shí)，相鄰部位的噴射混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(shí)支護(hù)，拆除時(shí)應(yīng)加強(qiáng)兩側(cè)，一次拆除長(zhǎng)度根據(jù)量測(cè)結(jié)果確定，一般不宜超過１５ｍ，臨時(shí)支護(hù)拆除后應(yīng)及時(shí)施作仰拱和二次襯砌。9）左右線掌子面錯(cuò)開２倍洞徑以上距離，洞口段盡量采用機(jī)械開挖，如果要爆破時(shí)必須采用微震爆破，后行洞對(duì)先行洞最大爆破震動(dòng)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(cè)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(shí)施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，然后再根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小，對(duì)剩余部分采用二臺(tái)階或三臺(tái)階開挖的方法。新屋隧道Ⅴ級(jí)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(hù)；2兩側(cè)下部開挖；Ⅲ兩側(cè)下部初期支護(hù)；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(hù)；4主洞中部開挖；5主洞下部開挖；Ⅵ主洞下部初期支護(hù)；Ⅶ仰拱及混凝土填充；Ⅸ二次襯砌（2）施工控制要點(diǎn)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(gè)斷面寬度的1/3。2）雙側(cè)壁導(dǎo)坑錯(cuò)開一定距離平行作業(yè)。3）導(dǎo)坑開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)及初期支護(hù)，并盡早封閉成環(huán)。4）雙側(cè)壁導(dǎo)坑采用短臺(tái)階法開挖，臺(tái)階長(zhǎng)度為3～5m，必要時(shí)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(zhǔn)確，連接牢固，確保架設(shè)鋼架連接后在同一個(gè)垂直面內(nèi)。6）當(dāng)全斷面初期支護(hù)封閉成環(huán)后，監(jiān)控量測(cè)顯示支護(hù)體系穩(wěn)定，變形很小時(shí)，方可拆除臨時(shí)支護(hù)，一次拆除長(zhǎng)度不得大于15m，并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。7）仰拱距上臺(tái)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(cè)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(jí)深埋段軟（硬）質(zhì)圍巖及Ⅳ級(jí)淺埋軟質(zhì)圍巖。（1）施工工序上下臺(tái)階留核心土法施工工序示意圖Ⅰ超前小導(dǎo)管1上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑開挖Ⅱ上臺(tái)階初期支護(hù)2上臺(tái)階核心土開挖3下臺(tái)階左側(cè)開挖Ⅲ下臺(tái)階左側(cè)初期支護(hù)4下臺(tái)階右側(cè)開挖Ⅳ下臺(tái)階右側(cè)初期支護(hù)Ⅴ仰拱Ⅵ二次襯砌（2）施工控制要點(diǎn)1）施工開挖采用短臺(tái)階留核心土法，臺(tái)階總長(zhǎng)度8～15m，核心土面積不宜小于上臺(tái)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(hù)緊跟開挖面。2）在上半斷面初期支護(hù)基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行下半斷面開挖。3）要認(rèn)真加固拱腳、施作鎖腳錨桿，若拱腳處圍巖軟弱破碎時(shí)，可采取增加鎖腳錨桿、擴(kuò)大拱腳、增加墊板等措施，確保鋼拱架穩(wěn)定。4）上臺(tái)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(shí)仰拱。5）當(dāng)?shù)叵滤枯^大時(shí)，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(tái)階應(yīng)暫停開挖。6）Ⅴ級(jí)圍巖施工安全距離不超過50～80m，Ⅳ級(jí)圍巖段不超過80～100m。新屋隧道Ⅳ級(jí)淺埋段硬質(zhì)圍巖和深埋段軟（硬）巖、Ⅲ級(jí)圍巖采用上下斷面正臺(tái)階法開挖。（1）施工工序上下斷面正臺(tái)階法施工工序示意圖Ⅰ超前鋼插管1上臺(tái)階開挖Ⅱ上臺(tái)階初期支護(hù)2下臺(tái)階左側(cè)開挖Ⅲ下臺(tái)階左側(cè)初期支護(hù)4下臺(tái)階右側(cè)開挖Ⅳ下臺(tái)階右側(cè)初期支護(hù)Ⅴ拱墻二次襯砌（2）施工控制要點(diǎn)1）上臺(tái)階長(zhǎng)度10～15m，并根據(jù)圍巖情況靈活調(diào)整，開挖循環(huán)進(jìn)尺控制在1～3個(gè)鋼拱架間距，初期支護(hù)緊跟開挖面，嚴(yán)格控制裝藥量，嚴(yán)禁深孔爆破。2）上臺(tái)階初期支護(hù)基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行下臺(tái)階開挖，開挖采用光面爆破，盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。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(shí)施光面爆破可減弱對(duì)圍巖的擾動(dòng)，減小松動(dòng)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(jìn)度的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。 鉆爆設(shè)計(jì)（1） 鉆爆設(shè)計(jì)理論在巖石爆破機(jī)理研究中,一般認(rèn)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(zhǔn)靜態(tài)壓力哪個(gè)起主要作用,目前仍存在著兩種不同的觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為沖擊波的作用只表現(xiàn)在對(duì)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(diǎn)則認(rèn)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(duì)于均質(zhì)巖體以應(yīng)力波作用為主；而對(duì)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(qiáng)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(kuò)展,引起巖石進(jìn)一步破裂,包括初始裂隙的擴(kuò)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(yùn)動(dòng),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(gè)區(qū)域:①.爆破近區(qū),即強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度,該處仍可發(fā)生巖石的進(jìn)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(chǎng)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(qiáng)度平均只有其抗壓強(qiáng)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(shí), 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(qiáng)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(gè)爆破中區(qū)在破壞過程中處于爆生氣體準(zhǔn)靜態(tài)壓力場(chǎng)，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(zhǔn)靜態(tài)膨脹作用使得該區(qū)的裂紋擴(kuò)展在爆破全過程中占有重要作用。③.爆破遠(yuǎn)區(qū)（線彈性區(qū)）。在遠(yuǎn)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(yuǎn)，外部效應(yīng)表現(xiàn)為地震波形式。地震波的能量?jī)H占爆炸總能量的2%—6%。爆破漏斗理論認(rèn)為，炸藥在巖石內(nèi)部爆炸時(shí)，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(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，巖石內(nèi)部破壞表面開始位移，隆起以至發(fā)生拋擲運(yùn)動(dòng)，如果能量沒達(dá)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(diǎn)可以得到如下認(rèn)識(shí)，即兩種作用形式對(duì)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(jìn)一步擴(kuò)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(duì)于爆破中區(qū)的巖石破碎質(zhì)量，而且對(duì)于爆破遠(yuǎn)區(qū)的圍巖穩(wěn)定和震動(dòng)安全均具有舉足輕重的作用。對(duì)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(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具和爆破器材等做好爆破設(shè)計(jì),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(dá)到預(yù)期的效果。（2） 鉆眼機(jī)具選擇新屋隧道爆破鉆眼采用YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jìn)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)，提出爆破參數(shù)。在施工時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際圍巖情況進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)爆破試驗(yàn)效果來優(yōu)化初步確定的周邊眼的爆破參數(shù)，使爆破達(dá)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(jì)提供地質(zhì)資料，結(jié)合我單位以往施工經(jīng)驗(yàn)，本線隧道初步設(shè)計(jì)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(yán)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(jí)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(duì)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(kuò)大眼：擴(kuò)大炮眼其炮眼間距視巖石堅(jiān)硬程度、裝運(yùn)手段對(duì)巖石破碎程度的要求等因素而定?！瑤r石堅(jiān)硬取小值，反之，取大值。c底