長治隧洞下穿西嶺隧道交叉段爆破設計及安全監(jiān)測

侯振倫

（山西省漳河水利工程建設管理局，山西 長治 046000）

長治隧洞下穿西嶺隧道交叉段爆破設計及安全監(jiān)測

侯振倫

（山西省漳河水利工程建設管理局，山西 長治 046000）

辛安泉供水改擴建工程長治隧洞下穿中南鐵路西嶺隧道交叉段的開挖爆破，對長治隧洞的施工安全和西嶺隧道的正常運行造成了一定的影響。通過選定爆破安全振速，確定合理的爆破參數有效地控制爆破，及時跟進初期支護，分析實測的變形監(jiān)測數據，確保了交叉段施工的安全。

隧洞下穿隧道；交叉段；爆破施工；安全監(jiān)測

1 工程概況

山西辛安泉供水改擴建工程長治隧洞全長約6.6 km，進口位于壺關縣盤駝底村，出口位于長治市城區(qū)小山頭村，主要為長治市、壺關縣提供工業(yè)和農業(yè)用水。隧洞襯砌斷面采用城門洞型，為無壓輸水隧洞，設計水深0.78 m。山西中南部鐵路通道西嶺隧道為單洞雙線鐵路隧道，全長約5.2 km，其進口位于壺關縣大山南村，出口位于壺關縣集店鄉(xiāng)，隧道開挖寬度10.76 m，軌道為有砟軌道，襯砌采用曲墻式有仰拱襯砌，線路走向南北方向。

西嶺隧道交叉點中線里程樁號為DK 524+237，長治隧洞交叉點里程樁號為CZ 22+625.5，長治隧洞交叉段里程樁號為CZ 22+605.5～CZ 22+645.5，相交角度47°。兩洞凈高差為6.745 m。

2 交叉段施工方案

2.1 爆破振動控制范圍

國家水電部門對于已完成襯砌的隧洞的允許振速V為50~100 cm/s，陶頌霖在《爆破工程》中提出對于有良好支護的巷道臨界振速V≤20 cm/s，長江水利水電研究院對于已經襯砌的隧洞建議的允許爆破振動速度V≤30 cm/s，而我國《爆破安全規(guī)程》針對未進行支護的交通隧道安全振動速度標準為15 cm/s，水工隧洞則為10 cm/s。綜合分析，確定西嶺隧道爆破振動控制標準為質點的安全允許振動速度為20 cm/s。

2.2 施工方案

2.2.1 爆破設計

交叉段的開挖爆破直接影響著長治隧洞和西嶺隧道的安全穩(wěn)定，在施工中對原設計開挖斷面進行擴大調整，擴大斷面尺寸為4.2 m×4.4 m（寬×高），以“短進尺，弱爆破，早封閉”為原則，根據不同圍巖的結構安全要求，每循環(huán)開挖進尺控制在1 m之內。

根據減震爆破理論，當邊界條件相同時，爆破開挖的最大振動速度值不取決于一次起爆的總藥量，而決定于某單段的最大用藥量。為保證西嶺隧道的安全和減小對周圍環(huán)境的影響，爆破施工時爆破振動波速控制在15 cm/s以下，計算最大單段控制藥量采用以下公式。

式中：R——質點距爆源中心距離，6.675 m；

α——地震波衰減系數α，取1.8；

K——與地質條件有關的系數，取200；

V——質點振動速度，V取15 cm/s。

計算得出，最大單段控制藥量為3.967 kg。

爆破綜合技術參數見表1。

表1 爆破綜合技術參數表

在具體的爆破布孔設計中，采用周邊密排空眼減震措施，周邊眼與導向空孔間隔設置，隔孔裝藥，減少對巖體的振動影響，降低噪音。

2.2.2 支護措施

根據交叉段圍巖情況，對交叉段40 m范圍內采用以下初期支護方案。頂拱范圍內設直徑25 mm系統(tǒng)錨桿，錨桿長2.0 m，間排距1.0 m，梅花型布置；頂拱及側墻掛設直徑8 mm間距150 mm鋼筋網，噴射C20混凝土厚120 mm；在交叉點20 m范圍內，除以上措施外，根據該段圍巖情況采用超前小導管注漿，并輔以間距50 cm I20a的鋼拱架支撐。開挖完成后及時組織工人跟進初期支護措施，保證開挖面迅速封閉成環(huán)，確保交叉段的施工安全。

3 施工期安全監(jiān)測

在交叉段施工期間，安排專門的測量員對爆破后開挖斷面的穩(wěn)定性進行監(jiān)測，監(jiān)控量測內容如下：

拱頂下沉監(jiān)測，CZ 22+600～CZ 22+650段沿隧洞軸線每隔5 m布設，每個斷面拱頂布設1個點（A），共設10個斷面。

周邊收斂監(jiān)測，CZ 22+600～CZ 22+650段設計為Ⅴ類圍巖段，周邊收斂量測斷面間距設置為5 m，每個斷面布設2個點（B、C），布設于隧洞兩邊側墻。

施工監(jiān)控測量要緊跟開挖支護作業(yè)，按設計要求設置監(jiān)測點，并根據具體情況及時調整或增加測量的內容。量測數據及時分析處理，實現(xiàn)動態(tài)管理、動態(tài)施工。

當收斂速度小于0.2 m/d，拱頂下沉速率小于0.15 mm/d時，可認為巖體基本穩(wěn)定，可施作襯砌；洞內凈空變化和拱頂下沉量測在同一橫斷面內。

每次開挖支護后及時進行量測，若檢測數據出現(xiàn)異常且混凝土表面已出現(xiàn)明顯裂縫時，立即對開挖進尺進行調整，采取加固補強措施，必要時停止施工，對施工方案進行進一步的論證。交叉段開挖施工變形監(jiān)測結果見表2。

由表2中監(jiān)測結果得出：隧洞開挖期間周邊收斂累計變形量小于9 mm，隧洞拱頂下沉累計變形量小于6 mm，遠小于隧洞允許變形標準值，表明開挖施工和初期支護有效控制了長治隧洞的變形，從而保證了長治隧洞下穿西嶺隧道是安全的。

表2 長治隧洞交叉段開挖施工變形監(jiān)測結果

4 結論

通過施工監(jiān)測，分析監(jiān)測數據得出下穿段在開挖支護施工期間對西嶺隧道的影響較小，確保了下穿施工的安全。長治支線隧洞下穿西嶺隧道交叉段的施工方案及其爆破參數，能夠減小爆破振動對西嶺隧道的影響，保證了西嶺隧道的安全，減少了對周圍環(huán)境的影響。

TD23

C

1004-7042（2017）09-0024-02

侯振倫（1987-），男，2012年畢業(yè)于太原理工大學水力學及河流動力學專業(yè)，助理工程師。

2017-07-08；

2017-08-15