新刘塘一号隧道上跨段施工技术方案对比分析

黄玮国

摘要：新建厦门北动车所新刘塘一号隧道上跨既有杭深铁路高铁刘搪隧道，交角31°26′13″，影响段长度约135m，最小净距仅为6.3m。面临如此下净距，采取何种施工工法按期、保质保量、最经济完成此段隧道开挖，是本工程的难点。本文对应用于本隧道的中部机械掏（扩）槽弱爆破修边、上台阶控爆下台阶机械开挖两种施工方法进行通过工期、安全、经济效益等三个方面进行综合对比，最选择出最优方案，为今后再碰到类似工程提供参考借鉴经验。

关键词：高铁隧道；开槽；修边；

1工程概况

新刘塘一号隧道位于厦门北动车所动走2线，进口里程X2DK0+900，出口里程X2DKI+800。进口端与高速公路的“大帽山隧道”并行，于X2DK1+479-+490上跨杭深铁路既有刘塘双线隧道，相交处杭深铁路刘塘隧道里程DK240+840，交角31°26′13″，新建隧道底板距刘塘隧道拱顶最小净距6.3m。

工程地质情况：洞顶覆盖层厚≥50m，洞身范围内地质岩性为花岗岩r52（3）e弱风化带W2，灰白、灰红色，中粒花岗结构，块状构造，构造节理和风化节理均不发育。地下水对混凝土结构具侵蚀性C02的侵蚀，环境作业等级为H1。未见不良地质及特殊岩土。

2拟采用的两种施工方案概述

2.1第一种方案：综合分区，上台阶控爆下台阶机械开挖

按新建隧道与既有刘塘高铁隧道净距，通过爆破振动分析和爆破模拟，将135m上跨影响段分为25m相邻段+80m正跨段+30m相邻段等三个区段；相邻段采取上下台阶控制爆破、正跨段采取上台阶控爆、下台阶机械开挖方案。

2.2第二种方案：中部机械掏（扩）槽弱爆破修边

本方案将掘进掌子面分为上、下两个台阶，两台阶间隔8-12m。每个掌子面上进行中部机械开挖、弱爆破修边施工。主要分为两个阶段。第一阶段，上台阶分成4部分开挖，I部采用机械掏槽破碎；II、III、IV部小药量弱爆破修边；第二阶段分成5部分开挖，I部采用机械掏槽破碎；II、III、IV、V部小药量弱爆破修边；周边炮孔孔距为25-50cm，采用42ram钻孔，孔深0.8m。（见图1）

3方案比选

3.1工期方面

第一种方案：控爆必须按照高铁营业线管理办法，受每月天窗点限制；必须进行24小时进洞巡视检查，需办理限速手续。进出口段各67.5延米，上台阶进度0.8m/d（按每天爆破一次，天窗点内进行），开挖时间168天；下台阶0.2m/d，开挖时间675天考虑上下台阶工作面，开挖时间需要682天（受天窗点影响及既有隧道安全巡查、限速等影响）。

第二种方案：中部机械掏槽，可进行24小时作业，不受安全巡检和天窗影响；中部掏槽需根据围岩情况选择合适机械设备，更换设备消耗时间；天窗时间内进行修边弱爆破，工序衔接紧。按进出口段各67.5延米，进尺0.59延米/天，共计需要时间230天。

从上可见，第二种方案满足工期要求，优于第一种方案。

3.2安全方面

第一种方案：上台阶采用控制爆破，掏槽区爆破振动大，对既有刘塘隧道影响大，安全系数低；

第二种方案：上下台阶修边采用弱爆破施工，爆破厚度仅0.4-0.6m，临空面大，爆破振动小，对既有隧道影响小；

从上可见，第二种方案符合营业线安全管理要求，优于第一种方案。

3.3经济效益

根据两种施工方案的不同对经济效益进行对比。

3.3.1造价基本参数

开挖量：上跨段围岩类别为JV、V级围岩（其中V级围岩为130延米），全长135延米，开挖共计11464m3。

人工单价：人工费：220元/工日（隧道施工劳务人员保底月工资在5000-6000元之间，日工资200-240元，平均值按220元/天）；

材料单价：乳化炸药：11.2元/kg；非电雷管1段：4.5元/发；非电雷管6段：4.8元/发；非电雷管11段：5.1元/发；水2.3元/t，电0.65元/度。

机械单价：气腿式凿岩机台班费：9.39元/台班；气动锻钎机台班费：370.84元/台班；钻头磨床台班费：74.45元/台班；电动空压机≤9m3/min台班费：338.53元/台班；电动空压机≤20m3/min台班费：560.79元/台班；轴流通风机≤40KW-480m3/min台班费：159.8元/台班费；破碎锤（1_6m3履带式挖掘机）台班费：1600元/台班费。

3.3.2第一种方案上台阶爆破下台阶机械开挖的直接工程费分析

采用上台阶爆破下台阶机械开挖方案，单隧道口掘进需要工期682天，双隧道口掘进341天，中间由于天窗点审批因素，预计工期将延长。本次分析不考虑天窗点审批因素；直接工程费用分析按双口掘进为基础进行，人工机械均按双隧道口施工配置：人工28人/双隧道口；气腿式凿岩机26台；气动锻钎机2台；钻头磨床2台；电动空压机≤9m3/min4台；电动空压机≤20m3/min4台；轴流通风机≤40KW-480m3/min2台；破碎锤（1.6m3履带式挖掘机）2台。具體分析详见下表：

由下表可以得知，采用上台阶爆破下台阶机械开挖，直接费用为447.25元/m3，完成上跨段施工，需要直接工程费512.7万元。

3.3.3中部机械掏（扩）槽弱爆破修边直接工程费分析

采用中部机械掏（扩）槽弱爆破修边方案，单口掘进需要工期230天，双口掘进115天（按每个隧道口每天開挖进度一致计）。直接工程费用分析按双口掘进为基础进行，人工机械均按双口施工配置：人工30人/双隧道口；气腿式凿岩机26台；气动锻钎机2台；钻头磨床2台；电动空压机≤9m3/min4台；电动空压机≤20m3/min4台；轴流通风机≤40KW-480m3/min2台；破碎锤（1.6m3履带式挖掘机）2台。具体分析见表1：

由下表可以得知，采用中部机械掏（扩）槽弱爆破修边方案开挖，直接费用为184.13元/m3，完成上跨段施工，需要直接工程费211.1万元。

上台阶爆破下台阶机械开挖和中部机械掏（扩）槽弱爆破修开挖直接费用对比表1。

从上述两种方案的直接费对比可得知，中部机械掏（扩）槽弱爆破修边方案比上台阶爆破下台阶机械开挖方案费用更低，经济效益明显。

4综合结论

通过上述两种方案在工期、安全、经济效益三方面的对比，可以得出中部机械掏（扩）槽弱爆破修边方案比上台阶爆破下台阶机械开挖方案更适合新刘塘一号隧道上跨段，不但在工期、安全方面得以保证，而且经济效益明显。