工程技术
DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.15.077
2018 NO.15Science and Technology Innovation Herald科技创新导报山岭隧道穿越村庄施工技术研究
李旭阳
(同济大学 上海 200092)
摘 要：铁路隧道施工中控制注浆堵水和爆破技术措施越来越多地应用于隧道施工中，对于隧道文明施工有重要的意义。本文结合京沈客专辽宁段三棱山隧道施工实例，介绍了山岭隧道下穿村庄施工时的注意事项,从控制爆破减小振动和注浆堵水保证居民正常用水两个方面讨论了隧道下穿村桩时采取的措施，尽量减少对居民生产生活的影响。通过多方面的技术手段保障当地居民不受隧道施工影响，从而保证工程施工顺利进行。关键词：隧道施工 下穿村庄 控制爆破 注浆堵水
中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)05(c)-0077-02
京沈线是进出关铁路运输重要的快速客运通道，同时兼顾沿线部分城际客流的客运专线。三棱山隧道位于辽宁省阜新和朝阳交界处，全长8888m，是辽宁段的先期开工工程，于2014年3月份开工建设，是全线的控制性工程，隧道地质情况较复杂，多处浅埋施工，下穿村庄一处，影响范围沿线路纵向900m。
初支表面的渗透水来减小隧道施工对居民用水的影响。
3 隧道下穿村庄施工方法和措施
3.1 爆破控制技术
3.1.1 工程爆破震动的安全规定
周围岩体介质质点会在爆破产生的振动波的带动下也发生相应振动，爆破震动会引起围岩介质质点的振动，质点的振动强度超过某一限度时，就会造成隧道围岩、衬砌及某些情况下地表建筑物的开裂、破坏，甚至坍塌。振动作用不会随着传播距离的变化而一成不变，振动强度与传播距离呈反比关系，即距离越远，强度反而衰减。围岩变形、应变的尺度是其质点的速度，因此想要实现控制爆破应该从围岩的峰值振动速度方面入手。《爆破安全规程》规定：一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物：2.5～3.0cm/s。但质点震动作用随传播距离的增大逐渐衰减，岩体应变或变形的尺度为质点的速度，可以通过控制隧道结构物或围岩的峰值振动速度来控制爆破效果。《爆破安全规程》对建筑物所允许的安全振动速度规定：一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物为2.5～3.0cm/s。
3.1.2 计算允许的单段最大共同作用装药量与开挖进尺
DK496+000～DK496+595段隧道施工在地表以下60～40m，使用上、下台阶法进行作业；DK496+595～DK496+900段埋深则相对较浅，在地表以下40～30m，使用三台阶法作业。测量结果表明，距离隧道中心线最近的建筑物水平距离为36.9m，由此得出R的取值范围在47.5～70.5m之间。工程施工设计规定，设计Ⅲ级围岩上台阶弧长为22.8m，共布50个周边眼，间距为45cm，出现最大装药量，装药集中度为0.3kg/m；而Ⅳ级围岩与Ⅲ级围岩有所不同，上台阶间距变为40cm，弧长变为14m，爆破钻孔数量减少至35个，装药集中度也减小为0.25kg/m。根据钻爆设计Ⅲ级围岩每循环进尺为1.5m，最大装药量也满足小于57kg的规定；施工过程并非一成不变，要根据现场实际情况和监测的结果进行施工优化，若
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1 三棱山隧道工程概况
三棱山隧道DK496+000～DK496+900段作业穿越既有建（构）筑物，势必对其以及周边的社会活动产生或多或少的影响，但控制爆破将影响降到了最低。因为会对下穿村庄、道路施工，为减小对居民生产、生活的影响，故实施控制爆破。DK496+595～DK496+900段地层岩性为凝灰质角砾岩和凝灰岩，强～弱风化，断层影响带，节理裂隙发育，岩体破碎，块石碎石状镶嵌结构，埋深30～40m，围岩等级为Ⅳ级。地下水主要为基岩裂隙水和构造裂隙水，岩体破碎，透水性较好，施工中需加强防水措施，预防突水突泥事故发生。
2 主要施工方案
为了最大程度地避免影响正常的社会活动和环境，必须做到“先探测、后开挖、短进尺、弱爆破、强支护、严控水、快封闭、勤量测、早衬砌”，施工中实现控制爆破是降低影响的关键一环。要想实现降低影响的目标，必须通过不同施工技术的配合才能完成。光面爆破和掏槽减震都有效地减少了对周边围岩的扰动，从而保证既有建筑物不受影响;毫秒延时爆破和药量的控制则更加保证了这一目标的而现。关键措施控制爆破效果，并根据先进的掏槽减震和轮廓光面爆破技术，实现毫秒级延时爆破，尽量控制单一爆破剂量，必要时使用小直径爆炸物，布置减振干扰孔来减小爆破震动。采用超前周边注浆堵水来减小隧道
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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能出现断层，断层中充填着断层泥，此物质工程性质极差，不能承担施工承载，因此要做好超前地质预测。每循环爆破孔钻凿必须有6个为加深炮眼并将它们加深至5～8m，以期了解未开挖地段的地质情况，降低因地质因素产生的工程隐患，从而保证工程施工的顺利进行。DK496+717～DK496+867段推测有断层通过，分布有断层泥，其工程物理力学性质差，为保证隧道施工安全，必须做好超前地质预报工作。开挖每个循环施做超前加深炮孔，每一循环钻设6个加深炮眼，在每循环对其中几个炮眼加深至5～8m,用来掌握掌子面前方地质情况，避免或减少岩溶地区隧道突水事故的发生，对每个掌子面围岩进行素描。通过以上地质预报措施对前方围岩进行探测、预报，发现异常情况及时进行处理措施处理，确保隧道施工安全。
3.3.2 仰拱、二衬
断层属于破碎地层，隐藏着较多安全隐患，容易发生不可预期的情况。为了保证断层区间作业时发生危险，施工断层区间前要将仰拱和二衬等支护体系完成，以避免突发情况出现。进入断层更要注意支护的跟进来确保工程顺利。为防止初期支护出现开裂、突水等情况，进入断层段之前，仰拱和二衬及时跟进来确保施工安全。
3.3.3 施工排水措施
三棱山隧道进口为顺坡排水，排水时掌子面积水利用污水泵抽至已施工完毕的隧道两侧临时排水沟排出洞外；三棱山隧道北京方向为反坡排水，按照排水方案，做好工程排水施工从而进行施工排水。
将Ⅲ级围岩循环进尺调整为3m时，依然满足规范要求；Ⅳ级围岩亦是如此。采用上下台阶法施工，埋深为40～60m，DK496+595～DK496+900段采用三台阶法施工，埋深为30～40m。依据爆破设计，最大装药量均分布在周边眼，Ⅳ级围岩上台阶长度14m，周边眼数量为35个，周边眼间距40cm，装药集中度为0.25kg/m，Ⅲ级围岩上台阶弧长22.8m，周边眼数量为50个，周边眼间距45cm，周边眼装药集中度为0.3kg/m。依据钻爆设计，Ⅲ级围岩每循环进尺1.5m，最大段装药量为22.5kg，满足安全规定的要求。
3.1.3 爆破器材爆破参数选择及设计根据设计情况，结合现场工程实际，设计直径32mm、长度为200mm的重达200g的药卷来完成爆破施工；炸药选择乳化炸药，起爆方式选择非电毫秒爆破，设置1、3、5、7、9、11、13、15至少8个段位的起爆雷管来完成起爆。选用乳化炸药，药卷直径为32mm，每只药卷长度为200mm，重量为200g；为了满足断面开挖和减轻爆破振动的要求，应使用1、3、5、7、9、11、13、15至少8个段位的非电毫秒雷管。
3.1.4 掏槽眼形式
本工程选用楔形掏槽布置方式实现掏槽作业，掏槽眼分层分次起爆，最大限度地减少掏槽区最大共同装药量，以期达到降低振动强度的效果。掏槽眼分层分次起爆，最大限度地减少掏槽区最大共同装药量，降低振动强度。3.2 周边超前注浆施工
3.2.1 注浆参数
根据工程设计进行注浆孔作业，长度选择3m，直径110mm；浆体注入岩体内要进而扩散以达到堵水目的，各孔有效半径3m使注浆体能够连成一片；注浆体的范围包括开挖面整体以及轮廓线5m；注浆压力要比静水压力大才能达到注浆效果。注浆开孔直径110mm，长度为3m；单孔有效扩散半径3m；注浆范围为隧道开挖轮廓线外5m；注浆压力应比静水压力大0.5～1.5MPa。
3.2.2 施工注意事项
施工过程注浆体要分开来进行施工，不能整体完成。注浆每次分割成30m一个循环，掘进25m后剩余5m止浆岩盘；每次注浆时需要设置4环共69个注浆孔；注浆时，设置长度为3m、直径108mm、厚5mm无缝钢管完成注浆，保证注浆时孔口管不发生移动，设计时必须考虑止浆措施；注浆顺序也是很有讲究的，必须是注完内圈注外圈，无水孔优先于有水孔，同环的注浆孔不能同时作业，须间隔开来。围岩破碎程度高时，前进式注浆能更好地完成预期效果；反之则用后进式注浆。每循环注浆长度为30m，开挖长度为25m，留5m止浆岩盘；每循环设置4环注浆孔，共69孔；孔口管采用φ108mm，壁厚5mm的无缝钢管，长度为3m，孔口管应埋设牢固，应有良好的止浆措施；注浆顺序为先内圈孔后外圈孔，先无水孔，后有水孔，同一圈孔间隔施工，岩层破碎容易塌孔时，采用前进式注浆，否则采用后进式注浆。3.3 施工辅助措施
3.3.1 超前地质预报根据勘察情况，预测DK496+717～DK496+867段可
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4 结语
这些年以来，工程施工未能考虑到对工程地点周边的
自然环境和附近居民区的影响，因此出现了大量的非施工作用产生的影响，附近居民和环境对工程施工产生了很大的排斥情绪。这种情况的出现对相应工程产生不良效应，还影响到了施工方的声誉。随着环境因素和附近居民以及社会活动都得到了极大重视，工程设备和施工方法的不断改进和发展，能够很好地避免工程影响。而且爆破和堵水注浆普适于现如今的隧道施工，因此对其深入研究具有重要的实际工程意义。工程施工对当地居民产生影响引发的矛盾屡见不鲜，对施工和企业形象造成重大影响，随着隧道施工中精细化程度的提高，对于减少施工中对当地居民产生影响得到重视。铁路隧道施工中控制注浆堵水和爆破技术措施越来越多地应用于隧道施工中，对于隧道文明施工有重要的意义。
参考文献
[1] GB 6722-2011,爆破安全规程[S].[2] 王旭光.爆破手册[M].北京：冶金工业出版社,2010.
[3] 齐景岳.隧道控制爆破技术[J].铁道标注设计，2006(11):72-81.
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