關(guān)于分岔隧道設(shè)計(jì)及施工的幾點(diǎn)思考

趙洪飛，王建華，宋濤，張文琮

（1.中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司，北京 100011；2.云南交投集團(tuán)投資有限公司，云南 昆明 650000；3.云南漢和土木工程有限公司，云南 昆明 650200）

一、前言

近年來，我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷提速，中西部地區(qū)地質(zhì)地形條件復(fù)雜，對(duì)工程設(shè)計(jì)及施工提出了新的要求，同時(shí)也孕育了一些較新穎的設(shè)計(jì)，分岔隧道就是其中之一。但目前我國(guó)修建的分岔隧道，在投資造價(jià)與施工管控方面還具有明顯的缺點(diǎn)：中夾巖柱厚度（最小厚度）、圍巖參數(shù)及其加固措施等因素會(huì)對(duì)隧道平衡拱的形成產(chǎn)生很大影響；分岔隧道結(jié)構(gòu)型式多、受力復(fù)雜，尤其是洞口連拱段及過渡段，一般會(huì)存在淺埋偏壓、圍巖差、承載低等情況，加之此段需要反復(fù)承受開挖時(shí)的各種爆破荷載作用，如果處理不當(dāng)，很容易造成安全事故。目前，在洞口爆破控制及穩(wěn)定性方面，很多學(xué)者都做了大量的研究，本文將結(jié)合項(xiàng)目情況，介紹相關(guān)爆破優(yōu)化等方面的實(shí)踐，及取得的較好的工程效果。

二、項(xiàng)目概述

該隧道位于云南省麗江市，斜穿金沙江東北岸山脊，為南北走向。隧道進(jìn)口位于凸形斜坡中部，坡度約為35?！?5。，正交進(jìn)洞、距離路面的水平距離約130m，高差約40m。隧道進(jìn)口緊鄰某特大橋，主橋分跨布置了160m+636m+140m的懸索橋。該隧道是一座連拱-小凈距-分離式的分岔隧道，右幅全長(zhǎng)1616m，左幅全長(zhǎng)1611m；進(jìn)口456m為連拱段，193m為連拱過渡段，260m為小凈距段，其余為分離式段；隧道左右幅凈距為0m～27.9m；最大埋深約為187m。

隧址區(qū)位于程海-賓川斷裂帶西側(cè)，該斷裂帶是揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)一級(jí)構(gòu)造單元內(nèi)二級(jí)構(gòu)造單元的重要分界斷裂帶，大致呈南北走向，其西側(cè)為鹽源-麗江臺(tái)褶皺帶，東側(cè)為川滇臺(tái)背斜。洞口段圍巖以碎石土及強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r為主，節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎，地下水較少，以基巖裂隙水為主；洞身段圍巖以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖侵入體及灰?guī)r為主，局部地段圍巖呈中風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎松散，地下水較少，以基巖裂隙水為主。

三、分岔隧道的設(shè)計(jì)與施工

連拱段、連拱過渡段與小凈距段、分離式段相比，具有設(shè)計(jì)技術(shù)難度大、施工管控要求嚴(yán)、投資造價(jià)高等特點(diǎn)，因而本文僅對(duì)連拱段及連拱過渡段兩個(gè)部分進(jìn)行探討，小凈距段、分離式段不做詳細(xì)闡述。

（一）連拱段及連拱過渡段左、右幅位置

近年我國(guó)修建的分岔隧道的連拱段大多是設(shè)置中隔墻或極薄中夾巖柱，而該隧道連拱段則采用的是無中隔墻或中夾巖柱的結(jié)構(gòu)型式，且連拱過渡段未采用大拱斷面，而是保持先行洞隧道斷面不變，后行洞隧道斷面直接擴(kuò)大3m，類同緊急停車帶段，余同連拱段，通過后行洞封堵右側(cè)擴(kuò)挖斷面，即由3m（SL5a襯砌與SG5-1襯砌交界處）漸變到0m（SG5-1襯砌與SF4x襯砌交界處），此斷面處中夾巖柱厚度約3.4m。

（二）關(guān)于中夾巖柱的思考

連拱段與連拱過渡段之間最大的區(qū)別在于斷面的擴(kuò)大與否，造成這一現(xiàn)象的最根本原因是中夾巖柱最小厚度的有效保護(hù)度。因此，要確保順利實(shí)現(xiàn)從連拱段到小凈距段的過渡，小凈距隧道中夾巖柱的最小厚度必須要滿足規(guī)范、規(guī)程等相關(guān)要求。

1.投資成本對(duì)比分析

投資成本對(duì)比分析僅依據(jù)設(shè)計(jì)工程量及相關(guān)概預(yù)算規(guī)則進(jìn)行。經(jīng)分析對(duì)比，每延米連拱段的成本要比連拱過渡段低1.89萬元左右。

2.施工工期對(duì)比分析

施工工期對(duì)比分析是在查閱多起相關(guān)班組施工起止時(shí)間的基礎(chǔ)上，經(jīng)過綜合分析對(duì)比得出的。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，每延米連拱段的開挖（含出渣）時(shí)間要比連拱過渡段少9.5小時(shí)，初期支護(hù)時(shí)間少7.5小時(shí)，二次襯砌時(shí)間少6.25小時(shí)，每延米共計(jì)節(jié)約23.25小時(shí)，約一天。

連拱過渡段施工難度極大，由于機(jī)械設(shè)備在洞內(nèi)會(huì)反復(fù)改裝拆拼，容易造成施工安全風(fēng)險(xiǎn)及隱患。目前，有許多專家已經(jīng)在降低連拱過渡段施工風(fēng)險(xiǎn)方面進(jìn)行了相關(guān)研究，提出了合理確定中夾巖柱的最小厚度、對(duì)施工段落進(jìn)行劃分、設(shè)置連拱過渡段等措施。但筆者認(rèn)為目前的研究深度、范圍、適用性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要結(jié)合勘探資料或現(xiàn)場(chǎng)巖石種類、硬度、完整性及地下水情況，進(jìn)一步研究；同時(shí)，還應(yīng)研究確定中夾巖柱的最小厚度的方式及計(jì)算方法，切實(shí)降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.關(guān)于爆破控制的思考及探討

鑒于目前在隧道設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)爆破的相關(guān)設(shè)計(jì)及規(guī)定很少，且爆破工作基本上是由項(xiàng)目施工單位自行完成，本文結(jié)合該隧道項(xiàng)目實(shí)際，對(duì)后行洞開挖爆破進(jìn)行了一些優(yōu)化、調(diào)整，即以隧道起拱線為軸線，環(huán)向上下布設(shè)炮眼，周邊眼的間距控制在30cm～35cm，距開挖輪廓線15cm～20cm，比掏槽眼及輔助眼深約為50cm，不裝炸藥不堵孔；輔助眼與周邊眼呈梅花形布設(shè)，間距為65cm～75cm，炸藥減半不堵孔；掏槽眼正常布設(shè)，炸藥量約為常規(guī)炸藥量的3/4。

通過對(duì)先行洞初期支護(hù)和二次襯砌的監(jiān)測(cè)及后行洞光面爆破效果的綜合判斷分析，此次優(yōu)化、調(diào)整整體上取得了較好的效果。不足之處在于，此次優(yōu)化、調(diào)整僅限于炮眼間距、深度、裝藥量及相對(duì)位置關(guān)系等。隨著爆破技術(shù)的快速發(fā)展，雷管及炸藥的種類也有了很大改進(jìn)，對(duì)抑制隧道振動(dòng)控制都起到了很好的作用。但目前由于各種因素，很多公路隧道的爆破施工依然沿用老技術(shù)，筆者建議在確定中夾巖柱的最小厚度時(shí)最好借助于先進(jìn)爆破技術(shù)手段。

4.其他

兩洞之間的三角區(qū)是受力最復(fù)雜、防排水最易失效的區(qū)域，應(yīng)給予特別重視。因此，該隧道在施工過程中，對(duì)承壓三角區(qū)及基地進(jìn)行了數(shù)次注漿加固。對(duì)于減震材料要考慮兩點(diǎn)：一是鋪設(shè)位置，二是耐久性。筆者認(rèn)為，在確保減震作用的前提下，放置在初支之外可以很好地解決EVA泡沫耐久性失效后造成的層間脫空及防排水失效等問題。此外，連接腿建議考慮先行洞加工成型、預(yù)留保護(hù)措施，能有效降低后行洞開挖時(shí)對(duì)先行洞的擾動(dòng)。

四、結(jié)語

該隧道的連拱段及過渡段能順利貫通，除了洞身圍巖（以花崗巖為主）強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好之外，還與對(duì)爆破斷面、裝藥量、相對(duì)關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整密不可分，建議其他類似項(xiàng)目在施工過程中充分分析地質(zhì)條件，有針對(duì)性地制定措施；中夾巖柱的最小厚度的確定應(yīng)密切結(jié)合地質(zhì)、加固方式、爆破技術(shù)手段、開挖斷面及必要的理論分析計(jì)算進(jìn)行。