长治隧洞下穿西岭隧道交叉段爆破设计及安全监测

侯振伦

（山西省漳河水利工程建设管理局，山西 长治 046000）

长治隧洞下穿西岭隧道交叉段爆破设计及安全监测

侯振伦

（山西省漳河水利工程建设管理局，山西 长治 046000）

辛安泉供水改扩建工程长治隧洞下穿中南铁路西岭隧道交叉段的开挖爆破，对长治隧洞的施工安全和西岭隧道的正常运行造成了一定的影响。通过选定爆破安全振速，确定合理的爆破参数有效地控制爆破，及时跟进初期支护，分析实测的变形监测数据，确保了交叉段施工的安全。

隧洞下穿隧道；交叉段；爆破施工；安全监测

1 工程概况

山西辛安泉供水改扩建工程长治隧洞全长约6.6 km，进口位于壶关县盘驼底村，出口位于长治市城区小山头村，主要为长治市、壶关县提供工业和农业用水。隧洞衬砌断面采用城门洞型，为无压输水隧洞，设计水深0.78 m。山西中南部铁路通道西岭隧道为单洞双线铁路隧道，全长约5.2 km，其进口位于壶关县大山南村，出口位于壶关县集店乡，隧道开挖宽度10.76 m，轨道为有砟轨道，衬砌采用曲墙式有仰拱衬砌，线路走向南北方向。

西岭隧道交叉点中线里程桩号为DK 524+237，长治隧洞交叉点里程桩号为CZ 22+625.5，长治隧洞交叉段里程桩号为CZ 22+605.5～CZ 22+645.5，相交角度47°。两洞净高差为6.745 m。

2 交叉段施工方案

2.1 爆破振动控制范围

国家水电部门对于已完成衬砌的隧洞的允许振速V为50~100 cm/s，陶颂霖在《爆破工程》中提出对于有良好支护的巷道临界振速V≤20 cm/s，长江水利水电研究院对于已经衬砌的隧洞建议的允许爆破振动速度V≤30 cm/s，而我国《爆破安全规程》针对未进行支护的交通隧道安全振动速度标准为15 cm/s，水工隧洞则为10 cm/s。综合分析，确定西岭隧道爆破振动控制标准为质点的安全允许振动速度为20 cm/s。

2.2 施工方案

2.2.1 爆破设计

交叉段的开挖爆破直接影响着长治隧洞和西岭隧道的安全稳定，在施工中对原设计开挖断面进行扩大调整，扩大断面尺寸为4.2 m×4.4 m（宽×高），以“短进尺，弱爆破，早封闭”为原则，根据不同围岩的结构安全要求，每循环开挖进尺控制在1 m之内。

根据减震爆破理论，当边界条件相同时，爆破开挖的最大振动速度值不取决于一次起爆的总药量，而决定于某单段的最大用药量。为保证西岭隧道的安全和减小对周围环境的影响，爆破施工时爆破振动波速控制在15 cm/s以下，计算最大单段控制药量采用以下公式。

式中：R——质点距爆源中心距离，6.675 m；

α——地震波衰减系数α，取1.8；

K——与地质条件有关的系数，取200；

V——质点振动速度，V取15 cm/s。

计算得出，最大单段控制药量为3.967 kg。

爆破综合技术参数见表1。

表1 爆破综合技术参数表

在具体的爆破布孔设计中，采用周边密排空眼减震措施，周边眼与导向空孔间隔设置，隔孔装药，减少对岩体的振动影响，降低噪音。

2.2.2 支护措施

根据交叉段围岩情况，对交叉段40 m范围内采用以下初期支护方案。顶拱范围内设直径25 mm系统锚杆，锚杆长2.0 m，间排距1.0 m，梅花型布置；顶拱及侧墙挂设直径8 mm间距150 mm钢筋网，喷射C20混凝土厚120 mm；在交叉点20 m范围内，除以上措施外，根据该段围岩情况采用超前小导管注浆，并辅以间距50 cm I20a的钢拱架支撑。开挖完成后及时组织工人跟进初期支护措施，保证开挖面迅速封闭成环，确保交叉段的施工安全。

3 施工期安全监测

在交叉段施工期间，安排专门的测量员对爆破后开挖断面的稳定性进行监测，监控量测内容如下：

拱顶下沉监测，CZ 22+600～CZ 22+650段沿隧洞轴线每隔5 m布设，每个断面拱顶布设1个点（A），共设10个断面。

周边收敛监测，CZ 22+600～CZ 22+650段设计为Ⅴ类围岩段，周边收敛量测断面间距设置为5 m，每个断面布设2个点（B、C），布设于隧洞两边侧墙。

施工监控测量要紧跟开挖支护作业，按设计要求设置监测点，并根据具体情况及时调整或增加测量的内容。量测数据及时分析处理，实现动态管理、动态施工。

当收敛速度小于0.2 m/d，拱顶下沉速率小于0.15 mm/d时，可认为岩体基本稳定，可施作衬砌；洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。

每次开挖支护后及时进行量测，若检测数据出现异常且混凝土表面已出现明显裂缝时，立即对开挖进尺进行调整，采取加固补强措施，必要时停止施工，对施工方案进行进一步的论证。交叉段开挖施工变形监测结果见表2。

由表2中监测结果得出：隧洞开挖期间周边收敛累计变形量小于9 mm，隧洞拱顶下沉累计变形量小于6 mm，远小于隧洞允许变形标准值，表明开挖施工和初期支护有效控制了长治隧洞的变形，从而保证了长治隧洞下穿西岭隧道是安全的。

表2 长治隧洞交叉段开挖施工变形监测结果

4 结论

通过施工监测，分析监测数据得出下穿段在开挖支护施工期间对西岭隧道的影响较小，确保了下穿施工的安全。长治支线隧洞下穿西岭隧道交叉段的施工方案及其爆破参数，能够减小爆破振动对西岭隧道的影响，保证了西岭隧道的安全，减少了对周围环境的影响。

TD23

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1004-7042（2017）09-0024-02

侯振伦（1987-），男，2012年毕业于太原理工大学水力学及河流动力学专业，助理工程师。

2017-07-08；

2017-08-15