刘靖宇，王庆龙，王星，吕航，周永军
中国水利水电第十四工程局有限公司 云南 昆明 650041
【摘 要】以建水至元阳高速公路五老峰特长隧道斜井联络风道施工为依托工程，针对斜井联络风道存在坡度陡、高程差小、上跨主洞段施工干扰大等施工难题，通过采用合理的施工方法及一系列对应控制措施，确保了施工进度和施工作业安全，为今后类似隧道工程的爆破掘进工程在理论上和施工方法上提供参考借鉴。
【关键词】高速公路；联络风道；上跨主洞；控制爆破、施工技术
1 工程概况
五老峰隧道为深埋特长隧道，是项目的控制性工程，也是工程的重点和难点。隧道1#斜井设有送风道、排烟道、排风道三条风道，左线送风道长度109.71m，最大纵坡33.62%，右线排烟道长度49.91m，最大纵坡8.82%，左线排风道长度92.72m，最大坡度46.96%，左线送风道和左线排风道与隧道右幅小净距交叉，受力结构复杂，互相影响较大，属于典型的风道上跨隧道工程。
2 工程重难点
五老峰隧道联络风通道跨主洞施工存在于联络风道最大坡度为46.96%，坡度较大，且上跨主洞，交叉段高程差较小，受力结构复杂，互相影响较大，安全风险较高，施工难度大，如何在施工过程中确保施工中进度和施工作业安全，且不破坏主洞二次衬砌混凝土，是本工程的重点、难点问题。
3 交叉段施工及排风道施工技术
3.1 施工顺序
左线排风道：正洞开挖、支护（交叉口段）→正洞衬砌（交叉口段）→倒喇叭口开挖、支护→排烟道开挖、支护（左线正洞交叉口至排烟道最高位置）→排烟道开挖、支护（1#斜井至排烟道最高位置）→排烟道防排水→排烟道衬砌。
3.2 施工方法
3.2.1 正洞开挖支护（交叉口段）
联络风道与主洞交叉口，空间受力复杂，存在应力集中区，因此先施工主洞段，待主洞初期支护稳定后，在开挖排风口。交叉口段正洞开挖与正洞正常段开挖方法一致，在进行开挖放样时，测量人员必须采用红油漆标识开挖轮廓线，钻工严格按照开挖线进行打钻，开挖后立即对裸露围岩进行初喷5cm厚喷射砼进行处理，并在拱顶设置监控点，注重观察拱顶下沉变化趋势，开挖每循环进尺控制在2-3m，开挖后及时支护，再复喷混凝土至设计厚度。拱架支护时，按照设计图纸在排风口位置设置门柱支撑，排风口上方设置横梁托架，预埋Ⅰ22b钢架托梁进行支撑，钢架托梁采用φ22砂浆锚杆进行固定，单根长度3.5m，间距80cm，主洞钢架与托梁钢架用螺栓连接，钢架应和初期支护的φ22系统砂浆锚杆尾部焊接在一起，增加交叉口处的钢架稳定性。
3.2.2正洞衬砌（交叉口段）
交叉口段二次衬砌施工工艺同主洞正常段施工工艺一致，二衬钢筋主要有φ20、φ14、φ8三种，主筋净保护层厚度为5cm，主筋采用φ20钢筋，纵向间距为20cm，分部筋采用φ14钢筋，环向间距30cm，分部筋绑扎在主筋内侧，内外层钢筋安装完毕后，进行φ8钩筋绑扎，纵向间距20cm，环向间距30cm，钩筋要勾在φ20主筋上，钩筋与内外层钢筋连接处必须每点进行绑扎，钩筋弯钩均要朝向一边。该段衬砌钢筋绑扎时，注意排烟口和排风口位置，按照设计图纸预留排烟口位置不设置钢筋，排风口位置应把主洞主筋伸入到排风道洞口二衬中，伸入长度不小于2m并与排风道洞口二衬纵向筋焊接在一起。在交叉口位置设置了3根φ22的锁扣钢筋，将截断的主筋连接起来。
钢筋绑扎完成后，钢模台车定位后，沿排风口轮廓线设置胶合板予对二衬混凝土起到隔断作用，胶合板采用钢筋固定，防止浇筑时隔壁跑偏。混凝土采用搅拌混凝土，混凝土搅拌运输车运输到施工现场，泵送砼入模，插入式振捣器振捣密实。?
3.2.3洞口倒喇叭口的开挖
排风道洞口倒喇叭口采用“弱爆破，短进尺，强支护，勤测量，早成环，紧二衬”的施工原则，因喇叭口处开挖断面渐变，同时为了施工安全，采用上下台阶法开挖。
3.2.4排风风道开挖、支护
排风道包括洞口渐变段和正常段开挖，采用两台阶法爆破施工，开挖至右线正洞拱顶段时，严格采用经过计算的爆破方案安全穿越右线拱顶，爆破方案及处理措施属于该项工程的安全控制重点，风道开挖根据围岩地质情况及时支护，特别是上跨正洞段及时紧跟支护。
根据地勘资料及邻近联络风道主线正洞实际地质，排风道所处的地段的围岩等级为Ⅳ级，排风口断面较大，结构复杂，开挖采用两台阶法施工。排风道开挖采用光面爆破技术，以减少对围岩的扰动，使爆破后的围岩能按设计轮廓线成型，表面较平顺，超欠挖较小。
3.2.5左线排风道防排水、衬砌
（1）排风道洞身防排水由350g/m2无纺布、1.5mm厚EVA防水板、环向排水管、纵向排水管、横向排水管以及渗水处理所需引水管（PVC管）和排水盲沟构成，墙背环向设置φ50HDPE单壁打孔波纹管，间距10m设置一处，边墙背后设置φ110HDPE双壁单侧打孔波纹管各一道，其纵坡与排风道路面纵坡一致，墙背水通过横向φ110PVC硬式无孔盲沟排入纵向排水沟内，横向排水管、纵向排水管、环向排水管通过三通连接，形成排水系统。
（2）排风道初期支护和二次衬砌之间敷设土工布和防水板防水，采用无射钉铺设法，防水台车作为施工平台，施工方法与正洞正常段施工工艺及方法一致。
（3）排风道在施工过程中主要有环向施工缝，采用中埋式橡胶止水带，中埋式橡胶止水带结合衬砌每仓浇筑长度灵活安装，施工方法与正洞正常段施工工艺及方法一致。
（4）排风道衬砌采用多功能台架+组合钢模或5cm木板组合模板进行全断面衬砌，安装模板时，在拱腰及拱顶或挡头板部位预留混凝土注入孔及插入式振捣棒工作窗口，下部浇筑完毕后，上移注砼孔，封闭下窗口。
4爆破控制操作要点
五老峰隧道1#斜井左线排风道属于典型的风道上跨隧道工程，结构受力复杂，施工难度大，安全风险高。为了减小排风道爆破施工对主洞衬砌结构造成的振动危害，在交叉点前后30m范围施工时实施监控，采用爆破测振仪（型号：NUBOX-8016/3CH）进行质点爆破速度监测，将传感器粘固在主洞检测断面的测点部位，收集、分析相关数据，为调整爆破及施工参数提供科学依据。
根据《爆破安全规程》规定，交通隧道允许的振动速度为小于10～12cm/s，由于排烟道与五老峰隧道右线主洞间岩层垂直厚度仅为3.0m，施工过程中用控制排风道开挖爆破的振动，宜将最大爆破振动速度控制在10cm/s以下，确保五老峰隧道的结构稳定，降低爆破振动危害效应。
4.1爆破振动测点布置
以排风道为实例，监测点布置以左线排风道与五老峰隧道主洞交叉点为中心，在五老峰隧道右线主洞内布置测点，一个断面共3个测点，1号监测点位置在左线排风道与主洞中心线交叉点（五老峰隧道右线K25+422处）拱顶，作为振动（沉降）观测点，2#测点、3#测点位置布置在该断面衬砌边墙与电缆沟内沟帮边墙位置，左右对称布置，作为收敛变形观测点。
4.2 爆破振动分析
4.2.1、第1次预爆
表4.2.1-1列出来第1次爆破振动试验的爆破参数，图4.2.1-2为第1次爆破振动试验的炮眼布置图，图4.2.1-3为第1次爆破振动试验的振动速度波图形。
4.2.1-1 爆破装药参数表
炮孔名称 雷管段别 孔径（cm） 孔深（cm） 孔距（cm） 孔数（个） 最小抵抗线（cm） 单孔
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图4.2.1-2 第1次爆破振动炮眼布置图 图4.2.1-3 第1次试验测点的振动速度波图
由图4.2.1-3可以看出，此次爆破振动垂直方向振动速度峰值最大值为13.214cm/s，切向方向振动速度峰值最大值为10.193cm/s，径向方向振动速度峰值最大值为5.623cm/s，垂直方向不满足《爆破安全规程》（GB6722-2014）规范要求10~12cm/s。由于五老峰隧道是高风险隧道，同时左线排风道上跨主洞距离较小，查阅国内相关工程一般其控制速度为10cm/s以内，现场掌子面局部存在超挖较大。因此可以进一步降低装药量以降低振动速度，保证施工安全和开挖质量。
4.2.2、第2次预爆
表4.2.2-1列出来第2次爆破振动效应试验的爆破参数，炮孔布置图与第1次爆破振动试验的炮孔布置图相同，只调整主爆孔和周边孔装药量，图4.2.2-2为第2次试验测点的振动速度波图形。
4.2.2-1 爆破装药参数表
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图4.2.2-2 第2次试验测点的振动速度波图
由图4.2.2-2可以看出，此次爆破振动垂直方向振动速度峰值最大值为11.246cm/s，切向方向振动速度峰值最大值为5.115cm/s，径向方向振动速度峰值最大值为4.132cm/s，虽然满足《爆破安全规程》（GB6722-2014）规范要求10~12cm/s。与上次相比其垂直方向爆破速度并未有明显降低，现场掌子面局部超欠挖控制并未有明显改善，因此可以进步一调整爆破装药量。
4.2.3、第3次预爆
表4.2.3-1列出来第3次爆破振动效应试验的爆破参数，炮孔布置与前两次布置相同。
4.2.3-1 爆破装药参数表
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图4.2.3-1 第3次试验测点的振动速度波图
由图4.2.3-1可以看出，此次爆破振动垂直方向振动速度峰值最大值为8.438cm/s，切向方向振动速度峰值最大值为4.032cm/s，径向方向振动速度峰值最大值为3.369cm/s，虽然满足《爆破安全规程》（GB6722-2014）规范要求10cm/s，又可以保证施工质量，因此后续布置炮孔及装药量均可以此次装药作为依据，指导现场施工。
4.2.4 爆破振动结论
根据五老峰隧道左线排风道施工现场监检测实验，对所得数据进行分析研究，主要得出以下结论：
1、爆破内振速以垂直方向振速为主，切向方向、径向方向振速较小，且垂直方向速度一般为切向方向、径向方向振速的2～3倍，估选择垂直方向振速作为控制因素。
2、对五老峰隧道左线排风道施工进行控爆，得到其振动速度峰值最大值为13.214cm/s，经过2次调整爆破参数，使其振动速度峰值最大值为8.438cm/s，从而使爆破振动速度得到了很好的控制。
3、五老峰隧道左线排风道快速安全顺利的通过主洞交叉段，证明了在上跨主洞或邻近建筑物时，爆破振动监测是一种行之有效的监测手段，是此类工程安全成功施工的关键之一。
5结束语
五老峰隧道排风道快速安全顺利的通过上跨正洞交叉段，通过爆破振动监测数据对排风道爆破设计进行现场修正，经过三次调整爆破参数，使爆破速度控制在安全要求之内，同时对爆破前后排风道上跨主洞交叉段主洞二次衬砌混凝土面进行观察，表面未发现裂缝、破坏现象及其它质量问题，证明了爆破振动监测是一种行之有效的监测手段，也验证了上述爆破方案和爆破参数的可行性，为同类工程施工提供参考。
参考文献：
[1] GB6722 2014，爆破安全规程[S].北京：人民交通出版社，2014.
[2]王明年，潘晓马，张成满，等.邻近隧道爆破振动响应研究[J].岩土力学，2004,25（3）：412-414
[3]彭道富，李献忠，杨年华，等.近距离爆破对既有隧道的影响[J].中国铁道科学，2005,26（4）：73-76
[4]崔积弘，周 健，林从谋，等.浅埋隧道掘进爆破振动的数值模拟与频谱分析[J].金属矿山，2008,60（2）：113-117