关键字：隧道、爆破、二衬拆除、控制措施
1.工程概况
青岩山隧道全长为3474.5m（右洞长3470m，左洞长3479m），隧道设计时速100km/h的双向六车道的高速公路，隧道建筑限界净宽为14.75m，净高为5.0m。隧道拆除二衬全长193m（右洞长97m，左洞长96m）。隧道衬砌为C30砼，厚度分别为0.45m、0.50m、0.60m、0.65m，初期支护为C25喷射砼。
2.拆除方法
对衬砌砼拆除，采用“弱爆破+机械破碎锤”的拆除方法，具体如下：
拆除施工顺序如下：第一循环（3m）拱墙衬砌钻孔→清孔→装药→爆破→破碎锤清除拱墙衬砌残渣→下一循环（3m）。
3.爆破设计
根据Ⅳ、Ⅴ级围岩的特性，爆破震动过大易造成局部坍塌。因此，施爆部位不易距离围岩和初期支护过近，同时炮孔装药量不可以过多。综合考虑，不宜采用在环向垂直二衬混凝土面凿炮孔施爆，采用沿线路方向在二衬混凝土面环向均布进行凿炮孔施爆。
(1)炮孔布置
在二衬环向中心线里侧（靠近初衬）布设炮孔，为水平炮孔。根据钻杆的长度、考虑在钻孔时钻杆与混凝土环向断面的夹角的影响和施工的速度，一次钻孔进尺不超过3m。且钻孔前由测量人员对炮眼位置进行放样定位，并做油漆标识，以准确控制孔位。炮眼布置详见图1。
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图1 炮孔布置图
(2)装药结构
二衬厚度和炮孔深度相差太大，避免爆破对初期支护、围岩不利影响，则炮孔采用不耦合装药结构，如图2。炸药均匀捆绑在导爆索上，即炸药可均匀分布在炮孔中，避免局部药量集中而产生局部破坏。
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图2 不耦合装药结构示意图
(3)炮孔参数
炮孔孔距，a=(1～2)w， w为最小抵抗线，m。
w=(0.65～0.75)δ, δ为二衬厚度，0.45m、0.50m、0.60m、0.65m。
炮孔深度，h≤3.0m。
(4)炸药单耗、线装药密度
炸药单耗取值必须适当，能达到破碎二衬混凝土即可，但不能破坏初期支护和隧道围岩，则q≤1.0kg/m3。同时满足炮孔线装药密度能够达到预裂爆破效果，则q线<0.25Kg/m。
(5)炮孔装药长度、堵塞长度
炮孔为不耦合装药结构，为了达到炸药爆炸作用力均匀分布于炮孔，则炮孔堵塞长度尽量小，可参照预裂爆破炮孔堵塞方式，取堵塞长度l=0.3m。炮孔装药长度，L=h-l。
(6)单孔装药量
单个炮孔装药量公式：Q=q·a·w·h，q为炸药单耗，kg/m3；h为炮孔深度，m。
(7)二衬爆破设计参数
根据以上设计，则针对不同厚度二衬的爆破设计参数如表1。
表1 二衬爆破设计参数
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图3 炸药钻孔布设图 图4 炸药钻孔布设图
(8)装药
装药时应分片定人，仔细装填，不得擅自增加药量，加工及装药必须严格按照《爆破安全规程》规定操作。将炮孔药量均分于炮孔中，首先将导爆索两端固定在竹片上，然后把炸药用胶布捆绑在导爆索和竹片上，即采用导爆索连接药串，用竹片引带；最后把起爆雷管捆绑在导爆索上，导爆索与起爆雷管用5～8层的胶布进行捆扎，雷管距离导爆索捆扎端端头15cm以上，为正向起爆，也就是雷管聚能穴朝向导爆索传爆方向，见图2。药包加工好后，轻轻推入炮孔至底部。
(9)堵塞
用稍湿含细砂黄粘土，密实堵塞炮孔，应保护导爆管，见图2。
(10)起爆网路及起爆方式
为了起爆网路的准爆性、可靠性，及减少爆破振动，采用20个段别的非电导爆管雷管进行毫秒延时起爆，整个起爆网路采用簇联（“大把抓”）方式联接,同时同段雷管不要用在相邻的炮孔中的起爆，如图5所示，图中数字为雷管段别号，也即起爆顺序。
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图5 非电导爆管雷管起爆网路示意图
4.爆破振动对衬砌砼（12小时龄期）衬砌和初期支护的安全验算
根据萨道夫斯基公式
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V---质点振动速度，cm/s。
K、a---与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。
Q ---单段最大装药量，kg。
R---测点到药包中心的距离，m 。
根据《爆破安全规程》（GB6722-2014）13.2.4章节中，表3爆区不同岩性的K、a值，见下表：
爆区不同岩性的K、a值.png)
取K=150～250 ， a取1.5～1.8。
据此计算(采取20个段位雷管，单段控制在10个孔眼）：
单段最大药量爆破振速计算
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根据《爆破安全规程》（GB6722-2014）13.2.2章节中，表2爆破振动安全允许标准，见下表：
爆破振动安全允许标准
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新浇大体积砼（C20）龄期初凝～3天，取2.0～2.5cm/s。
计算结果显示：按照爆破设计，拆除间距24米（两板），单段取10个孔的装药量，计算的振速均小于允许的最大振速0.045cm/s＜2.0～2.5cm/s，满足要求。
5.机械破碎清理
隧道二衬爆破拆除后，对未脱落的二衬砼进行机械破碎清理，为避免二衬破碎过程中，破坏初期支护，机械炮锤不宜环向垂直二衬混凝土面，而应采用沿线路方向在二衬混凝土面环向进行破碎。
6.爆破过程技术控制措施
（1）注重监控量测。在爆破段落完成碎落体的清理后，在初期支护断面及时布设监控量测点，按每5m一个监控断面，对隧道初期支护的收敛、沉降等变形情况进行监测，尤其是加强对拱顶下沉监测，对初期支护进行裂缝是否存在及发展情况进行描述，出现报警立即停止爆破作业，查明原因，采取临时钢拱架加固应急措施后再决定是否继续爆破。
（2）重视对完成的成品保护。由于是在已施工的隧道内处理爆破二衬混凝土，爆破之前，在需爆破拆除段落端头处及已拆除端头处对隧道全断面挂设遮挡布帘，爆破一段保护上一段，防止破碎体四处飞溅破坏其他合格段落二衬混凝土及初期支护混凝土。
（3）加强对初期支护的再检测及修复措施。重新施做二衬之前对初期支护重新进行检测（进行外观检查及雷达扫描），若初期支护喷射混凝土出现破损现象，应对其进行补喷处理；同时对初期背后有空洞处、有裂缝处及有渗漏水处进行注射纯水泥浆处理，处理完成后经再次检查，合格后方可施做二衬。
（4）控制拆除的爆破时间。在重新浇筑完成二衬后，12个小时内不得再次爆破，避免振动对新浇筑混凝土的破坏，确保新浇筑混凝土的质量。
7.结语
在隧道二衬拆除过程中，隧道初期支护未受到较好保护，同时新作二衬在爆破过程中未受到影响，质量得到了有效保证。
参考文献
[1]谭海洲.茶涪路赚宝隧道二衬拆除方案研究.重庆交通大学.2013
[2]张建喜.隧道二衬拆除施工方法探讨.城市建设理论研究:电子版.2015 (15)．
论文作者:张大胜
论文发表刊物:《建筑实践》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/27
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