隧洞交叉段施工方案

隧洞交叉段施工方案

何仕佐张旭

浙江省隧道工程公司宁波分公司浙江宁波315000

摘要：本工程樟溪引水隧洞与周皎引水隧洞相交，周皎引水隧洞为宁波市主要供水线路，有压引水过流方式，樟溪引水隧洞从原周皎引水隧洞主洞洞身段下方相交穿过，两洞净间距16.38m，本文以此交叉段的洞身爆破及支护措施为例，进行技术、经验总结，以供探讨。

关键词：爆破、支护、技术措施

1、工程说明

1.1工程概况

本工程为宁波市水库群联网联调（西线）一期工程，由钦寸水库亭下至宁波引水工程、溪下水库引水工程、东西线（岭脚至萧镇段）连通工程三部分组成。

岭脚分水点～桃源水厂：输水规模77万t/d；线路长18770m，其中隧洞长17370m，隧洞开挖洞径D4.0，管道长1400m，管径DN2600mm。

周皎引水隧洞开挖洞径3.6m，由皎口水库引水至毛家坪水厂，为宁波市主要供水线路。周皎引水隧洞与樟溪引水隧洞交叉段为挂网喷锚支护形，有压引水过流方式。

樟溪引水隧洞与原周皎引水隧洞在主洞洞身段上下相交穿过，周皎引水隧洞洞宽3.6m，相交段底板高程31.98m。樟溪引水隧洞与周皎隧洞相交部位轴线桩号为：输22+329.121，相交段范围：输22+327.321~输22+330.921，底板高程11.6m，洞顶高程15.6m。两洞净间距：16.38m。

图一樟溪引水隧洞与原周皎引水隧洞平面位置示意图

1.2水文气象和工程地质条件

1.2.1气象条件

宁波市地处亚热带季风区，降水量时空分布不均，年际、年内变化显著。台风暴雨是本流域大洪水的主要成因。鄞州区属亚热带季风性湿润气候，因濒临东海又带有海洋性气候特征。鄞州区主要灾害性天气有台风、暴雨、久雨、伏旱、寒潮和霜冻等

1.2.2地质条件

本项目位于宁波西南山区，地处四明山脉和天台山脉交接处，隧洞沿线出露的地层主要为古生界和中生界，自白垩系至侏罗系均有分布，以陆相和海相的沉积岩以及火山碎屑岩为主。配水工程跨越多个地貌单元和构造单元，区内褶皱构造和断裂构造发育。樟溪～桃源水厂隧洞工程地质条件：进口段地形较陡，覆盖层薄，围岩为巨厚层～厚层状结构的凝灰质粉砂岩，围岩以Ⅲ类为主；洞身段岩性主要为凝灰质粉砂岩或粉砂岩，岩层走向与洞轴线交角较小，上覆山体总体雄厚，除区域断层通过洞段外，围岩以Ⅱ～Ⅲ类为主，成洞条件尚可，但岩层走向和洞轴线交角不大，施工时洞顶和边墙易沿层面坍塌；区域性断层通过部位，围岩以Ⅳ～Ⅴ类为主，围岩破碎。根据施工图樟溪～桃源水厂段隧洞纵剖面图显示，樟溪隧洞与周皎引水隧洞交叉部位地质条件为：上体总体较为雄厚，围岩岩性主要为粉砂岩，围岩类别以Ⅱ～Ⅲ类为主。

1.2.3大岙连接段、与周皎引水隧洞交叉处工程地质评价：

大岙连接段隧洞与周皎引水隧洞相向而行，最近距离为55.38M，樟溪引水隧洞位于桩号22＋329.121m处与周皎引水隧洞交叉。交叉处设计底板高程11.6m，洞顶高程15.6m，周皎引水隧洞底板高程31.98m，两个隧洞垂直间距16.38m。根据周皎引水隧洞施工阶段隧洞地质编录资料，该隧洞为Ⅱ类围岩，岩体较完整，工程地质条件较好。虽然预计两洞相交段围岩较好，但应考虑不可预见风险的可能，应制定确实可行的施工方案，做好适当的保护和应急措施以确保施工和运行的安全。

图三大岙连接段、樟溪隧洞与周皎引水隧洞交叉段地质纵剖面图

2、隧洞施工方案

2.1爆破总体方案

（1）根据施工总体方案，主洞开挖采用全断开挖,光面爆破，爆破掏槽采用直线掏槽。按设计开挖轮廓线布置周边炮孔，间距为50cm，辅助眼间距为60cm。炸药为2号岩石乳化炸药，导爆管簇联非电半秒导爆雷管起爆。

1)隧洞开挖按光面爆破要求进行钻爆设计，周边眼使用小药卷装药爆破，炮孔间距50cm，采用间隔装药，导爆索起爆，孔口用炮泥堵塞。炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹保存率达到80%以上，保证开挖面与设计轮廓线基本一致，径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于150mm。围岩中不得有明显可见的爆破震动裂隙，不能有欠挖。

2)掏槽眼、辅助眼采用连续装药，秒延期导爆管雷管起爆，Φ32mm-200g2#岩石乳化炸药，装填系数0.65-0.85。

3)掏槽方式

考虑围岩的夹制力，掏槽型式采用直线掏槽方式，确保掏槽效果。

2.3樟溪引水隧洞与周皎引水隧洞交叉段开挖控制爆破方案

2.3.1爆破安全引用标准

根据《爆破安全规程GB6722-2014》相应爆破振动安全允许标准如下表：

通过计算：

①两隧洞交叉点处两洞距离最小16米，爆破时单段最大起爆药量需控制在1.60kg以内。主洞正常爆破最大单段起爆药量21kg，超过允许值；

②当爆破点距离周皎引水隧洞距离20米时，最大允许起爆药量为：3.12kg；

③当爆破点距离周皎引水隧洞距离25米时，最大允许起爆药量为：6.09kg；

④当爆破点距离周皎引水隧洞距离30米时，最大允许起爆药量为：10.53kg；

⑤当爆破点距离周皎引水隧洞距离40米时，最大允许起爆药量为：24.97kg，大于正常爆破作业单段最大起爆药量。

图四分段爆破开挖示意图

因爆破振动在围岩内传递衰减受围岩硬度、完整程度、节理裂隙发育程度等特性影响，影响爆破振动衰减因素存在诸多不确定性，同时根据周皎隧洞施工记录得知，周皎隧洞在交叉段为毛洞引水过流，且为宁波市供水主线。因此为确保周皎隧洞引水不受影响，本工程在隧洞爆破设计，控制爆破长度取1.5的保证系数，得出控制爆破范围为：交叉段前后各60米，加上周皎隧洞洞身宽度3.6米，最终确定交叉段控制爆破总长度130米，桩号即：输22+264～输22+394。

2.3.3交叉段控制爆破参数设计

3）光面爆破参数

初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数

周边孔间距a=(15～10)d=(15～10)*43mm=645～430mm，取500mm；

最小抵抗线W=600～400mm，取600mm。

4）装药起爆

光面爆破宜采用小药卷，起爆时注意以下事项：

①周边孔应该延后起爆才能保证光面爆破效果；

②起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆周边孔，底孔最后起爆；

③底孔内装一个粗药卷，以克服岩体挟制作用；

④为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理个别欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。

图五炮孔布置及网络连接示意图

说明:(1)预计实际每循环进尺0.4m，循环方量5.21m3，预计炮孔利用率57%。

(2)炸药单耗3.1kg/m3

(3)最大单响起爆药量：1.6kg

（2）桩号输22+294~输22+309、桩号输22+349~输22+364段；桩号输22+294~输22+264、桩号输22+,364~输22+394段根据爆破振速控制要求适当加大药量至正常开挖状态，爆破参数详见表八、表九。

2.4樟溪引水隧洞与周皎引水隧洞交叉段及不良地质段支护方案

2.4.1交叉段加强支护方案

根据周皎隧洞施工记录得知，周皎隧洞在交叉段为毛洞引水过流，且为宁波市供水主线。本工程樟溪引水隧洞由周皎隧洞下方穿过，两洞交叉点高差仅为16米。隧洞爆破开挖完成后一段时期内，因围岩应力集中释放，会引起新挖隧洞围岩下沉，为减少交叉段周皎隧洞受下方新挖隧洞围岩下沉影响，确保周皎隧洞供水不受影响，交叉段开挖完成后及时进行加强支护处理，尽量减小围岩下沉程度。加强支护按距交叉点距离分为：钢拱架+锚网喷加强支护；锚网喷加强支护两种支护方式。

1）钢拱架加强支护范围为：交叉段前后各50米。桩号：输22+279~输22+379段。支护采用钢拱架、锚网喷形式。钢拱架采用I12工字钢制作，拱架间距0.5米，拱架由4根锁脚锚杆固定，相邻两榀拱架由连接筋焊接牢固，锁脚锚杆采用Φ25螺纹钢，长度3.5米，每榀拱架由4根锁脚锚杆，对锁方式固定拱架。连接筋采用Φ22螺纹钢，间距0.8米。系统锚杆采用Φ27自进中空注浆锚杆，L=3.0m，排距0.8m，每排设12/13根，梅花形布置。挂网钢筋采用Φ8圆钢，间距0.15m×0.15m。喷射混凝土标号C25，喷砼厚度0.12m。

2）锚网喷加强支护范围为：交叉段前后50m～100m。桩号：输22+229~输22+279，输22+379~输22+429段。锚网喷加强支护方式为：系统锚杆采用SD27N自进中空注浆锚杆L＝3ｍ、每排12／13根、梅花型布置，排距0.8ｍ。钢筋网采用Ф8＠15钢筋网。喷砼采用C25喷砼，厚12㎝。

2.4.2不良地质段开挖支护方案

1）Ⅱ～Ⅲ类围岩：控制爆破洞段内的爆破参数满足Ⅲ类围岩爆破振动要求。局部破碎部位采用随机砂浆锚杆进行支护，随机砂浆锚杆参数：Φ22螺纹钢制作，L=3.0m。

2）Ⅳ类围岩：控制爆破洞段内的爆破参数满足Ⅳ类围岩爆破振动要求。为保证施工安全，Ⅳ类围岩支护锚杆采用SD27N自进中空注浆锚杆超前支护、Ф25×7普通中空注浆锚杆、2Ф25锁脚砂浆锚杆3种。SD27N自进中空注浆锚杆支护参数：＠0.4ｍ×3ｍ，L＝4.5ｍ、Ф25×7普通中空注浆锚杆参数：L=3ｍ，每排10／11根、梅花型布置，排距1ｍ、2Ф25锁脚砂浆锚杆参数：每排2根、L=3.5ｍ、间距1ｍ。钢拱架采用I12工字钢制作，间距1ｍ。钢筋网采用Ф8＠15钢筋网。喷砼采用C25喷砼，厚12㎝。

3）Ⅴ类围岩：控制爆破洞段内的爆破参数满足Ⅴ类围岩爆破振动要求。为保证施工安全，Ⅴ类围岩支护采用小导管超前支护：参数为Ф42×4＠0.4ｍ×2.4ｍ，L=4.5ｍ。锚杆采用SD27N自进中空注浆锚杆支护、2Ф25锁脚砂浆锚杆2种。SD27N自进中空注浆锚杆支护参数：L＝3ｍ、每排12／13根、梅花型布置，排距0.8ｍ、2Ф25锁脚砂浆锚杆参数：每排2根、L=3.5ｍ、间距0.8ｍ。钢拱架采用I12钢拱架支撑，间距0.8ｍ。钢筋网采用Ф8＠15钢筋网。喷砼采用C25喷砼，厚12㎝。

3、结束语

通过上述几项措施，顺利的完成了两隧洞交叉段的施工，在施工中未出现塌方、涌水、围岩变形等质量和安全事故，同时优质的完成了交叉部位施工，确保了宁波市全市近三分之一用水量的安全供给，为类似交叉段施工提供了很好的借鉴。

参考文献：

[1]宁波市水库群联网联调（西线）一期工程溪下水库引水工程施工图；

[2]宁波市水库群联网联调（西线）一期工程工程地质勘查报告；

[3]汪旭光，郑炳旭.爆破安全规程[M].北京：中国标准出版社,2014.

[4]任金明，肖焕雄.水利水电工程施工组织设计规范.[M].北京：中国水利水电出版社,2004.

[5]赵长海，林淀翔.水工建筑物地下开挖工程施工技术规范.[M].北京：中国水利水电出版社,2007.

[6]赵长海，车黎明.水利水电工程锚喷支护技术规范.[M].北京：中国水利水电出版社,2007.