大断面软岩隧道施工技术方法

【摘要】在隧道施工过程中常常会遇见软岩，进而导致施工难度增加。其实隧道施工过程中遇见软岩是很常见的事，在我国对大断面软岩隧道的开挖多采用常规的台阶法，这种方法能在一定程度上引起拱顶大面积暴露，进而导致岩石松动、土地坍塌。当前在隧道施工中我们已逐步采用双侧壁导坑法进行开挖，此方法能有效保证施工安全，特别是在大面积软岩隧道施工中应用更合理。本文就结合某隧道实际分析探讨双侧壁导坑法开挖大断面软岩隧道施工技术的具体方法和优缺点。
【关键词】双侧壁导坑法；软岩；隧道施工；技术方法
在大断面软岩隧道施工过程中采用双侧壁导坑法能有效确保施工安全，该方法又称双侧壁导洞法和眼镜工法。在施工过程中通过建立健全的围岩支护结构监控量测系统，进行全面化、信息化的管理，并随时检查施工动态，根据实际情况合理安排，及时调整和设计，全方位确保施工安全。由于大多数的隧道进出口都存在土质差，节理发育不完整，裂痕较多，存在浅埋的现象的特点，然而这些不利因素都会造成开挖的不安全。其大断面隧道的面积多在100m 2 以上，如果还使用常规的台阶发开挖，将会极易造成拱顶大面积暴露松动导致坍塌，此类情况均采用双侧壁导坑法设计。

1 工程概况

选择某铁路隧道施工工程，其隧道为双线隧道，净长775米、宽12.06米、高8.92米，在毛洞开挖期间，最大宽度为13.56米，开挖断面达98.2平方米。针对该铁路隧道出洞口地段的形状和其地段形状加强黄土段的浅埋范围以及其软岩大面积特点进行分析，发现隧道开挖难度较大，对此根据其实际特点和软岩大面积特点设计了双侧壁导坑法开挖方案。

2 开挖方案设计原理

大断面软岩隧道施工过程中采用双侧壁导坑法，就是通过双侧壁导坑将大断面进行分割，使其成为两个或多个对称、独立的小断面，使其导坑断面似椭园形，有圆顺的周边轮廓，同时在分割过程中应避免应力集中。在施工初期，将采用格栅钢架、挂网、喷混凝土柔性支护体系，加之一些防护措施。为了使断面及时闭合，应充分利用岩石的承受能力来控制岩石的变形程度。

3 开挖方案设计方法

根据大断面软岩特点将其分为四块：①左、右侧壁导坑；②上部核心土；③阶；④底拱。同时，在开挖过程中，可先在短隧道中挖通导坑，导坑挖通后再进行开挖台阶。

4 双侧壁导坑法的施工工艺

4.1开挖方式

①遇到结构较为特殊的岩石，我们多采用人工预裂爆破的方法，并且采用侧壁导坑双侧掏槽的方法。爆破多为从周边开始向内爆破，利用机械开挖开挖断面，会造成断裂。②在开挖过程中容易遇到顽石，孤石，我们会采取利用风镐进行敲击或者爆破，挖掘机来对其拆除。③在机械挖掘的过程中，很容易造成岩石破碎，如果开挖不当，则会造成岩体更大的扰动。所以我们还要运动人工的辅助，才可对其合理的挖掘。

4.2爆破工艺

4.

2.1炮眼深度L

通过分析，受爆破地震动强度能直接影响其炮眼深度，对此，应按照爆破部位来适当调整其炮眼深度。该工程软岩属于Ⅴ级围岩，其炮眼深度一般为0.5至0.8米。
4.

2.2炮眼数目N

根据其炮眼深度，炮眼直径大约为42毫米，开挖面积为13.50平方米/次，依次计算，在单位面积范围内炮眼约为

1.5个，该计算未包含光面爆破炮眼。

4.

2.3炮眼布置

①沿爆破轮廓设置光面爆破眼，间距：E=（8-12）d（d为炮眼直径），炮眼间距40至50cm，炮眼直径42mm，能满足E值要求。抵抗线：W=（1.0-1.5），装药集中度q控制在0.1-0.15kg/m之间，周边眼可适当增加数量，减小间距和单孔装药量。②掏槽眼采用复合式楔形掏槽，左右侧壁导坑中心布置，掏槽面积2m3，可根据实际情况布置中空眼，达到最佳的掏槽效果。③掘进眼循环进尺根据开挖部位来确定爆破强度，由于隧道V级围岩岩质较易开挖，所以采用较大的系数W=15至18d。
4.

2.4单眼装药量的计算

根据上文提到的周边眼装药参数，结合公式q=k.a.w.L.λ即可算出其它炮眼的装药量。式中：q表示：单眼装药量（kg）；k表示：单耗（kg/m 3 ）；a表示：炮眼间距（m）；w表示：炮眼爆破方向的抵抗线（m）；L表示：炮眼深度（m）；λ表示：炮眼炮眼

源于：硕士论文www.udooo.com

部位系数。
4.

2.5炮眼堵塞

采用炮泥（组分：砂：粘土：水=3：1：1）堵塞炮眼，可使在受限的情况下作充分爆炸应力提高能量利用率，所以堵塞长度应在20厘米以下。
4.

2.6爆破器材的选择

①。采用二号岩石销铵，四周小药卷炮眼直径约为25mm，其他炮眼直径为32mm。②。孔外通过火起爆，连接件和孔内都采用非电毫秒。③导火索及导爆索。火管雷采用导火索引爆，周边炮眼戒隔装药采用导爆索传爆[3]。
4.

2.7装药结构掏

槽眼和底板眼采用反向起爆，周边眼采用间隔不偶合装药形式，使用导爆索连结各药卷。采用分段控制和孔外微差爆破相结合的方法减少单段起爆药量和起爆次数。

4.3爆破安全验算

①对飞石爆破的影响。由于隧道施工的方法多为交叉型施工，所以很容易受到爆破飞石的影响。所以，在弱爆破作业中，爆破飞石十分重要。然而采用科学的爆破顺序则十分重要，其中重点步骤是2、4这两步开挖的过程中，上部有临时钢支撑，爆破时应注重起爆顺序的控制，这样，上部临时钢支撑不会受到太大影响。②提高炮眼利用率。在进行爆破设计时，我们可以通过掏槽眼增加减震孔，施行周边眼增加导向孔，隔孔装药，能使炮眼利用率大大得到提高。③有效的改进施工措施。如果工程中Ⅴ级围岩破碎复杂，且埋层浅，那么施工时可再1、3步开挖的周边眼及开挖面增打减震孔，适当扩大其直接（>130mm），以便提高减震效果[4]。

5 优缺点及适用条件

由于考虑到工期的限制，隧道没有合理采用设计的双侧壁导坑法开挖方案，而是采用了台阶法，这样确保了工程按时完成。因为针对大断面软岩隧道的挖掘，此方法还存在着工序繁琐，开采速度慢，成本较高的缺陷。所以在实际应用中，我们应该多加关注对方案的选取，以选择合适的施工方法，从而达到预想和效果。
综上所述：双侧壁导坑法其实就是在开挖时候，将隧道开挖面分为四部分，左、右两部分为左侧壁导坑和右侧壁导坑，一般情况下会先开挖两侧，然后开挖中心部分，开挖过程中需要详细了解工程实际情况，设计多个开挖方案，选择最适合的方案进行开挖。在大断面软岩隧道施工过程中采用双侧壁导坑法能有效保障施工安全，促进施工顺利开展。与此同时，该方法也存在工序繁琐，开挖速度慢以及成本高的缺陷，对此在隧道施工实际应用中，我们应详细分析工程实际，根据其情况设计多种开采方法，再进行综合选取，以便达到最优效果。
参考文献
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[3]姜晨光；张松华；彭建国.公路隧道围岩压力与应力计算方法新探[J]，《广西交通科技》，2003（04）：19-21
[4]朱君.大管棚在隧道长、大坍方施工中的应用[J]，《华东交通大学学报》，2003（05）：38-41
[5]王佳；石宏彬；李连志.7381隧道工程安全性评估方法解析[J]，《黑龙江工程学院学报》，2005（02）：5-7