王锡志
34292119820519**** 安徽省公路工程检测中心，230051
摘要：我们希望可以判断爆破进尺的临界值，即根据不同爆破进尺在爆破作用下的稳定性分析，得以选取最高效、经济、安全的爆破进尺用于施工，避免发生意外。在此，以公司池州318项目为依托，提出了“大跨径隧道台阶法爆破开挖进尺研”作为本课题研究内容。本文主要分析大跨度隧道施工关键技术研究。
关键词：大跨度隧道；施工
引言
在钻爆法日渐成熟的今天，本着安全高效、安全、节能环保的理念，合适的爆破开挖进尺就显得十分重要，当施工进尺加大，能加快隧道施工更高效，却可能导致支护结构受到破坏甚至发生隧道塌陷；反正，却延长施工工期，增大经济投入。项目研究背景及立项依据
1、国内外研究现状及发展趋势
随着国民经济的飞速发展，交通事业也在加快脚步发展，作为交通工程中的重难点之一，隧道工程及地下空间的建设正成为发展的一个巨大突破。据交通运输部发布的《交通运输行业发展统计公报》结果显示，截止2017年全国公路隧道16229处、1528.51万米，增加1048处、124.54万米，其中特长隧道902处、401.32万米，长隧道3841处、659.93万米。作为隧道开挖的最有效快速的手段，爆破开挖也以其快速、高效、经济的特点广泛应用于其中，钻孔爆破的技术得到了广泛的利用和研宄，为发展带来了巨大的经济利益和社会效益。可以预见，在未来的几十年隧道开挖中，钻爆技术仍将以其独特的优势，在岩体工程中处于并长期处于主导地位[1]。岩体工程中的爆破是利用炸药爆破时所释放的能量来破碎岩体介质使其剥离从而达到一定工程目的的技术。炸药在岩体中爆破时,一部分能量用来破碎剥离岩体达到工程开挖的目的一部分能量不可避免的以爆破冲击波的形式传递给周围岩体，造成周围岩体损伤，甚至严重破坏，一部分能量以地震波的形式向外传播,造成更远范围内岩体的振动。据国内外隧道施工有效案例统计，在隧道开挖过程中，爆破开挖在其关键块体掉落的同时，必不可少的使其周边岩体松动，围岩产生累积损伤，具体表现为岩体内部出现微裂纹、微裂隙，同时其不良结构面（节理、裂隙等）的出现及扩大、延伸，物理力学性能变差，强度变低，完整性和稳定性降低，从而对围岩稳定性造成影响，继而影响隧道的安全开挖。
2、国内研究综述
随着隧道工程建设的发展，以及施工技术研究工作的深入和机械设备的不断推陈出新，尤其是新奥法理论的日趋完善和TBM施工方法在世界范围内的广泛应用，使大断面隧道施工方法较80年代以前有了很大的改进。传统的挖掘方法已经基本淘汰，取而代之的更快速、更安全、更有效、更有利于围岩及掌子面稳定的大断面开挖掘进的多种施工新技术，如台阶法、CD法和C.RD法、TBM导坑法等等。同时辅助工法也有较大的发展，新技术、新材料不断涌现。这些施工技术的改进和发展对大断面隧道的建设产生了巨大的影响，并在我国己经建成的很多三车道公路隧道中得到实践。如京珠高速公路靠椅山公路隧道（14.25x9m)采用超前管棚或小导管锚杆支护，双侧壁导坑法施工虎门大桥引道工程白花山公路隧道(14x9m)采用双侧壁导坑法及弧形导坑法施工北京长安街过街通道及地铁天安门站（23.96x14m)采用C.RD法施工，取得了许多宝贵的工程经验。这些施工技术的改进和发展对大断面隧道的建设也产生了巨大的影响。一方面推动了大断面隧道的建设，另一方面隧道断面形式也日趋经济、合理和科学。大断面隧道施工方法同一般隧道的施工方法一样，分为基本施工方法和辅助工法。
下面分别加以说明：从目前的施工技术水平来看，适合于大断面隧道的开挖方法主要有：(1）上半断面台阶法（短台阶法、上半断面临时封闭台阶法）(2）中隔壁法（CD法、CRD法）(3）双侧导坑开挖法（双侧导坑超前开挖法、眼镜法）
3、项目研究开发内容、目标及拟解决的关键技术问题
3.1项目主要研究内容
本文主要通过岩土专业有限元软件MIDAS/GTSNX在依据G318池州至殷汇段改建工程01标莲花山隧道和洪村隧道施工。隧道工程的实际情况下分别对围岩、开挖进尺进行数值模拟。主要探宄以下几个方面的问题：（1）通过爆破监控数据，研宄莲花山大跨径隧道台阶法施工时，在爆破作用下，建立爆破振动衰减规律并拟合萨道夫斯基公式；（2）研究在不同情况（不同开挖进尺、不同围岩级别）下，大跨度隧道台阶法爆破开挖产生的爆破振动，并分析隧道初期支护结构的安全振速；（3）分析大跨度隧道处于不同围岩级别下，根据隧道安全振速的控制标准，确定台阶法施工下爆破的最优开挖进尺。（4）根据洪村隧道工程地质、水文地质和地理地貌，确定隧道围岩级别，分析地表沉降标准制定的方法，制定洪村隧道地表沉降控制标准。（5）结合工程地质条件，分析隧道围岩稳定性影响因素，根据超前地质预报和现场围岩勘察，提出隧道工程安全控制相关措施。(6)通过监控量测，掌握围岩动态稳定性态势，对围岩破坏进行预测和评价，为施工提供理论数据支持。
3.2中隔壁法
因纵向分割断面，能确保掌子面的稳定性，其开挖断面较大，若支护及时，可防止隧道周边的松她范围的扩大。在CD法和CRD法的施工过程中，拆除中壁作业复杂，施工条件相对较差，不宜采用大型机械快速施工。这种方法属于大断面分割施工，在大型电站和城市地下工程中应用广泛，在埋深小的情况下，能控制地表沉降，施工安全，在地质不良地段也可以使用。
3.3双侧壁导坑法又称眼镜工法
该方法因分割断面细，能确保掌子面的稳定和有效控制隧道周边的松她范围。超前的导坑能探明前方的地质情况，遇到不良地质时可在开挖前采取预防措施，但当地质变好时改变工法困难。另外因开挖断面小，大型机械适用受限，施工条件差。该方法多用于城市地下工程，对地表沉降要求严格的工程以及不良地质地段。施工中与上半断面台阶法、中壁法互换困难，隧道全长均采用同一方法，开挖效率低。其中上半断面台阶法由于施工空间大，速度相对较快，适用于大型机械开挖，故采用比较多，在大部分围岩条件下都可采用。在承载力不足的地段，可转换为侧壁导坑法，在掌子面不稳定的围岩中，若开挖宽度和高度过大，不易于稳定，大断面隧道施工中拱脚处应力集中、拱顶弯矩大等特点，为此应尽量控制围岩松动，为此，采取掌子面的稳定对策是极为重要的。掌子面稳定主要对策有采用辅助工法，缩短进尺和分割掌子面等。本文研宄大跨度隧道爆破进尺研究主要就采用上半断面台阶法进行施工。
3.4隧道台阶法爆破方案
莲花山隧道控制爆破采用不耦合装药、串并联结合、簇式起爆方式等多种控制方法，而起爆控制采用分段爆破，首先爆破掏槽眼，掏槽眼爆破作为爆破能量的主要释放方式，随后爆破扩槽眼，掘进眼，内圈眼，底板眼，最后爆破周边眼，形成光面爆破，使得爆破面整洁规整。而在下台阶爆破时，由于下台阶的两个临空面的存在，必须严格注意抛掷落石对施工人员、机具的损害，做好预防工作，保证安全。
结束语
在大跨度、大断面隧道开挖过程中，通常采用台阶法或者分部开挖法这两种方法及由其演变的开挖方法。当隧道采用分部开挖法，虽可有效缩短隧道开挖掌子面暴露时间，对围岩变形的限制有良好的效果，然而不断反复加载、减载的临时荷载，会使围岩的应力、位移都发生巨大变化。因此在综合各种影响因素下，选取最适合本工程的大跨度、大断面隧道施工开挖方案，并对该施工开挖方案进行优化，以缩短建设周期和节省施工成本。
参考文献：
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