偏压双连拱隧道大变形段临时二衬砼拆除技术研

1 工程概况

云南省石屏县至玉溪市元江县红龙厂高速公路（简称石红公路）为国道323线江西省瑞金至云南省临沧的重要组成部分，路线起于石屏县城南鸡石高速，止于玉溪市元江县红龙厂玉磨高速。四合同段大中山3号隧道为双连拱隧道，全长185m，隧道建筑限界净宽为10.25m，净高为5.0m。所处地表为陡坡“鸡爪”地形，自然陡坡约40～50°，进出口端均属严重偏压，隧道区的上覆地层以第四系残坡积褐色、灰色碎石为主，砂砾质充填，局部夹杂砂岩块石，结构松散；下伏地层为灰白色、紫灰色中厚层状石英砂岩，受区域地质构造影响大，节理裂隙发育，风化破碎严重，设计均为V级围岩，围岩自稳能力差，周围岩体相对容易变形塌方。隧道最大埋深约38m。

2 临时二衬砼

根据双连拱隧道的特性，结合现场的实际情况，施工顺序为：中导洞→中隔墙→先行洞（左洞）→后行洞（右洞）。由于地质差，主洞采用三台阶开挖法，上台阶环形开挖预留核心土，先行洞二次衬砌浇筑至少30m以上，后行洞（右洞）才开始进行开挖。

在实际施工过程中，后行洞开挖完成50m后，发现洞口段初期支护变形非常严重，局部地段变形量值达到20cm以上，已严重危及洞内安全。立即停止掌子面掘进，同时设置I20工字钢临时支撑，但经监测，仍在继续变形，为保证洞身安全，对初期支护变形较大的18m立即实施了临时二衬，临时二衬已侵入衬砌界限，待隧道贯通后，再对临时二衬砼进行拆除，并对初期支护变形大的部位进行换拱处理，保证二衬厚度和结构尺寸。

临时二衬砼位于洞口向大桩号方面10m至28m处，长18m，厚度约45～50cm，砼强度C30，内含工字钢临时支撑。隧道周边为荒山，无民房等构造物。

3 临时二衬砼拆除方案选择

针对砼拆除，一般有以下三种方案：

①人工破除：采用人工利用风镐进行逐一破除。该方案的优点是对先行洞（左洞）、拆除段前后洞身、中隔墙以及周边山体震动干扰较小。缺点是需要大量人工、拆除缓慢、对工期要求长，且由于人工多导致安全风险非常大。

②机械破除：采用带破碎头挖机进行逐一破碎拆除或用带锯切功能的挖机进行锯切拆除。该方案的优点是对先行洞（左洞）、拆除段前后洞身、中隔墙以及周边山体震动干扰较小。缺点是由于砼强度高，拆除工效低，拆除缓慢，对工期要求长，且机械费用高。

③爆破拆除：采用控制爆破进行拆除。该方案的优点是速度快，费用相对较低，能满足工期的要求。缺点是对先行洞（左洞）、中隔墙以及周边山体的震动干扰相对较大。

考虑到本项目的工期要求较紧，经方案比选，采取控制爆破方案进行拆除。

4 爆破设计方案

4.1 爆破产生的有害效应

爆破产生的有害效应需考虑两个方面：

①爆破震动对先行洞（左洞）、拆除段前后洞身、中隔墙及周边山体的破坏，由于爆破位置埋深较浅，若一次起爆药量过大，容易引起隧道顶部坍塌及前后洞身的破坏。

②防范爆破冲击波、爆破飞散物等产生的有害效应。

4.2 爆破产生的有害效应防护措施

①把一次起爆药量分成多段微差延时起爆，能有效衰减爆破震动对先行洞、前后洞身及周边山体保护层的破坏。选择合理的最佳孔网设计参数、单位体积耗药量及起爆顺序，控制单段起爆药量及一次爆破体积，但需对爆破震速进行计算，爆破震速应控制在安全允许范围以内。

②因本爆破作业点周围无任何村庄及交通要道，仅需在爆破前将现场人员、机械撤离至警戒范围以外即可避免爆破产生的危害。

4.3 爆破设计参数

①布孔设计。

根据实际隧道断面进行布孔，隧道混凝土壁厚为50cm，孔距为40cm，最小抵抗线为30cm，设计炮孔深度为2～3m，钻孔方向为水平或倾斜钻孔。

②隧道爆破装药设计。

根据类似的工程经验，单耗药量取1.8kg/m3，装药方式采用分层装药结构，底部几层药包采用空气填塞法，只有顶部采用炮泥填塞，隧道装药结构及填塞设计如图1所示。

图1 装药结构及填塞设计示意图

③起爆顺序设计。

起爆顺序由底部两边往上逐层分段微差延期起爆，起爆顺序如图2所示。

图2 微差延期起爆顺序示意图

文章来源：《党政研究》 网址: http://www.dzyjzzs.cn/qikandaodu/2021/0104/622.html