市域铁路隧道邻近既有线隧道爆破施工技术

市域铁路隧道邻近既有线隧道爆破施工技术

夏邦锦

温州市铁路与轨道交通投资集团建设分公司浙江温州325000

摘要：通过实例介绍了邻近既有线隧道的温州市域铁路S1线一期工程龙湾隧道爆破施工在保证既有线隧道运营安全、隧道浅埋偏压施工的有关措施和方法。

关键词：邻近既有线隧道施工技术

我国首条市域铁路即（温州市域铁路S1线）于2012年9月获得国家发改委正式批复同意《温州市域铁路建设规划(2012~2018)》，2012年11月获得浙江省发改委批复温州轨道交通S1线一期工程可行性研究报告。温州市域铁路S1线一期工程全长52.22公里,邻近既有金温货线段23公里。邻近既有线隧道的龙湾隧道隧道施工技术无疑是一个难点，既要快速施工,又要保障既有金温货线铁路运营安全。

一、工程概况

温州市域铁路S1线一期工程龙湾隧道位于浙江省温州市龙湾区状元街道境内，隧道全长732.33m（含一长链5.68m）。隧道围岩分别为Ⅱ级围岩长度472.68m；Ⅲ级围岩长度145m；Ⅳ级围岩长度40m；Ⅴ级围岩长度195m。隧道按新奥法施工,采用光面爆破,隧道采用上下台阶法施工,锚、网、喷初期支护,二次衬砌。该隧道与既有金温货线隧道走向平行,二者线间距仅22.31m,隧道采用从出口往进口方向单头掘进。隧道进出口及洞身浅埋段节理较发育,围岩稳定性、连续性、完整性较差，未见脉石。呈块状结构，岩石致密坚硬，坚固性系数f=8～12。地层上下依次为：Qel+dl粉质粘土：灰黄色，硬塑，局部含少量碎石、角砾，碎石、角砾呈棱角状，母岩岩性为强风化凝灰熔岩，厚度0～2m。J3J熔结凝灰岩：全风化～弱风化。为确保既有金温货线铁路设备运营安全，采用爆破震动设计控制值为2.5cm/s。

二、对既有线隧道防护措施

龙湾隧道与既有线隧道最小线间距22.31m,且既有线隧道修建于1995年,受当时的条件限制,既有线隧道混凝土衬砌质量较差,经现场勘查金温货线铁路隧道二衬开裂、渗水、剥落破损严重，个别地段淌水较严重；环向施工缝渗漏水；拱顶有脱空。根据现场勘查情况及金温货线铁路隧道相关资料,龙湾隧道施工对既有线隧道采取以下防护措施：

施工前积极与既有线运营单位加强联系、沟通与协调，将《市域铁路S1线一期工程龙湾隧道邻近既有线施工安全方案》报既有线运营单位金温铁路公司审查认可。

对施工作业人员进行既有线施工安全培训,经考核合格后方能上岗。施工过程中联系设备管理单位(调度中心、工电部)配合,利用调度空闲天窗施工,施工时隧道进出口端分别设专职安全员防护,每循环爆破施工完毕后派专业人员对既有线隧道进行检查，评估运营安全性，以保证施工运营安全为第一。

(1)施工中对既有金温货线铁路隧道进行爆破震动监测,变形及病害变化的检查、监测。通过龙湾隧道施工爆破产生的振动速度进行实时监测，及时掌握既有隧道衬砌结构的影响作用大小，为预防控制隧道爆破施工对既有隧道衬砌结构的不良影响提供科学依据，及时提供龙湾隧道爆破施工参数优化技术支撑，确保既有线设备运营安全。

(2)龙湾隧道爆破施工产生的爆破振动和飞石，是构成既有金温货线隧道结构和铁路运营安全的主要隐患。优化爆破方案，控制爆破飞石措施：①采取“浅眼、密打眼、少装药、强覆盖、间隔微差”，逐排逐层地爆破剥离的控制爆破方法。②在洞口开挖线外设置双层防护排架，排架采用φ50mm钢管搭设，内外侧挂设竹排，与排架采用铁丝连接，防护栏高度为6-8米，对爆破区域进行全封闭防护。③炮孔全面覆盖防护：第一步采用沙袋对每个爆破孔进行覆盖，第二步在爆破区域上方整体铺设竹篱笆或重型炮被，第三步在竹篱笆或炮被上方再设置一层沙袋。设置完成后最上方铺设双层安全防护网，全面控制爆破飞石造成的伤害。

三、隧道浅埋偏压施工技术措施

温州市域铁路S1线一期工程龙湾隧道原设计洞口防护简单粗糙,对浅埋偏压因素可能造成既有线隧道的安全影响考虑不全，两隧道匀处在地质围岩稳定性差的浅埋隧道段，全隧道埋深2m-30m之间。,考虑到龙湾隧道施工与既有线铁运营安全,经参建五方责任主体共同商定提出增加防护加固的变更措施。

（1）隧道明洞衬砌采用C40钢筋混凝土,洞门采用倒斜切式帽檐明洞门，对洞顶仰坡采用￠42钢花管注浆加固,加注1:1水泥砂浆,注浆由下向上进行,浆液采用UJW3型砂浆搅拌机拌制,浆液浓度由试验确定。注浆后立即堵塞导管孔口,防止浆液外流。注浆过程如有窜浆或跑浆时,可间隔、间歇注浆,直至全部完成。网喷防护,喷C20混凝土,厚10cm,钢筋网采用￠8钢筋,网格间距20cmX20cm,钢花管为无缝钢管,管壁钻8mm孔,纵向间距20cm,每根长4m,壁厚3.5mm,布设间距1m,梅花形布置。

（2）隧道洞口段V级围岩拱部设置超前大管棚超前支护,钢管采用φ108无缝钢管,壁厚6mm,沿管壁钻8mm圆孔,错开布置尾端外露部分不设处浆口。管长30m,丝扣联接,端部加工成圆锥形,环向间距40cm,单排设置。钻孔外插角3o,成孔后采用高压风清孔,钻孔装管后即进行注浆(1:1水泥砂浆),间隔注浆。严格控制钻孔深度、角度,以及孔间距。

（3）支立I20a型钢拱架,每榀拱架纵向间距0.6m,与管棚外露部分紧密结合并焊接,形成整体。环向φ25钢筋连接,连接钢筋间距0.5m。设双层钢筋网片,网片采用φ8钢筋,网格间距15cmX15cm,径向采用自进式中空锚杆，锚杆长度4m，间距1.0(环向)X0.5m(纵向),径向锚杆、钢筋网均与型钢拱架紧密焊接,喷射C20混凝土,厚22cm。待渡过大管棚后改用φ42小管棚,间距0.40m,管长4m,搭接长度不少于2m。管内加注1:1水泥砂浆,其余参数不变。洞口V级围岩采用上下台阶施工,上台阶每循环进尺0.6m,采用控制爆破。爆破后随即初喷3-5cm进行封闭,然后支立型钢拱架等初期支护及下循环超前支护。上、下台阶开挖支护工艺顺序:超前支护上台阶掘进上台阶锚喷支护下台阶掘进下台阶锚喷支护仰拱衬砌拱墙二次衬砌

四、隧道爆破参数设计

温州市域铁路S1线龙湾隧道全线邻近既有金温货线铁路隧道施工，与既有金温货线铁路隧道并行，最近距离是进洞口离既有线隧道22.31米，既有线运营单位金温铁路公司提出爆破振动速度取值控制在3.0cm/s以内，最终龙湾隧道爆破震动设计控制在2.5cm/s；

新建隧道围岩分布情况及与既有隧道的距离

龙湾隧道桩号DK26+246.35+270+318+338+493+533+845+875+940+973

（1）Ⅴ级围岩爆破设计

洞身Ⅴ级围岩开挖采用三台阶法钻爆法施工，循环进尺0.6m-1.2m。1.上台阶采用斜眼楔形掏槽设计，上台阶炮眼分布掏槽眼6个，辅助眼19个，周边眼26个，底板眼13个；中台阶炮眼分布主炮眼25个，周边眼10个，底板眼12个；下台阶炮眼分布主炮眼55个，周边眼14个，底板眼23个；孔径φ42ｍｍ，孔深度：0.6~1.2m，孔距0.5～0.9m，最小抵抗线W=0.9m。2.雷管采用8#7m非电毫秒雷管间隔25-150ms（1～15段）；3.炸药类型：

2号岩石防水乳化炸药，爆速不小于3200m/s,规格φ32ｍｍ，导爆索采用6000m/s，炸药单耗0.782kg/m3，最大单响药量控制在13.8kg以内(小于允许起爆破最大药量17.8kg)，爆破规模控制在92.7kg以下。

（2）Ⅳ级围岩爆破设计

洞身Ⅳ级围岩开挖采用三台阶法钻爆法施工，循环进尺2.0m。1.上台阶采用斜眼楔形掏槽设计，上台阶炮眼分布掏槽眼6个，辅助眼17个，周边眼26个，底板眼14个；中台阶炮眼分布主炮眼36个，周边眼10个，底板眼14个；下台阶炮眼分布主炮眼44个，周边眼12个，底板眼11个；孔径φ42ｍｍ，孔深度：2.0~2.2m，孔距0.5～0.9m，最小抵抗线W=0.7m。2.雷管采用8#7m非电毫秒雷管间隔25-150ms（1～15段）；3.炸药类型：2号岩石防水乳化炸药，爆速不小于3200m/s,规格φ32ｍｍ，导爆索采用6000m/s，炸药单耗0.81kg/m3，最大单响药量控制在14kg以内(小于允许起爆破最大药量22.80kg)，爆破规模控制在175.0kg以下。

（3）Ⅲ级围岩爆破设计

洞身Ⅲ级围岩开挖采用上下台阶法钻爆法施工，循环进尺3.0m，1.上台阶采用斜眼楔形掏槽设计，上台阶炮眼分布掏槽眼6个，辅助眼44个，周边眼36个，底板眼15个；下台阶炮眼分布主炮眼56个，周边眼14个，底板眼13个；孔径φ42ｍｍ，孔深度：3.0~3.2m，孔距0.5～0.9m，最小抵抗线W=0.7m。2.雷管采用8#7m非电毫秒雷管间隔25-150ms（1～15段）；3.炸药类型：2号岩石防水乳化炸药，爆速不小于3200m/s,规格φ32ｍｍ，导爆索采用6000m/s，炸药单耗0.79kg/m3，最大单响药量控制在19.5kg以内(小于允许起爆破最大药量34.7kg)，爆破规模控制在175.0kg以下。

（4）Ⅱ级围岩爆破设计

洞身Ⅱ级围岩开挖采用全断面钻爆法施工，循环进尺3.0m，1.采用斜眼双层楔形掏槽设计，炮眼分布掏槽眼12个，辅助眼91个，周边眼49个，底板眼13个；孔径φ42ｍｍ，孔深度：3.0~3.2m，孔距0.5～0.85m，最小抵抗线W=0.7m。2.雷管采用8#7m非电毫秒雷管间隔25-150ms（1～15段）；3.炸药类型：2号岩石防水乳化炸药，爆速不小于3200m/s,规格φ32ｍｍ，导爆索采用6000m/s，炸药单耗0.815kg/m3，最大单响药量控制在36kg以内(小于允许起爆破最大药量41.19kg)，爆破规模控制在150.3kg以下。

五、结论

通过对既有线隧道防护监测,对浅埋偏压段进行支护加强,控制爆破,对洞内V级IV级围岩地段进行短进尺，支护紧跟，光面弱爆破。该隧道目前已竣工验收顺利通过运行测试，温州市域铁路S1线一期工程于2019年1月23日正式通车运营。对既有线隧道进行完毕检查验收,在市域铁路隧道施工中经观测整体洞室稳定,无裂缝发展。该隧道施工成功解决了对既有线无损平稳运营,浅埋偏压隧道施工,邻近既有线建筑结构控制爆破这三大技术难点。

参考文献:

[1]《铁路隧道施工规范(TB10204-2002)》

[2]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

[3]《爆破安全规程》(GB6722-2014)

[4]《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运〔2012〕280号）

[5]《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》（上铁运发〔2012〕586号）

[6]《温州市域铁路S1线一期工程SG7标段龙湾隧道工程爆破设计方案》