王宅隧道巖爆特征與治理

（溫州市交通工程咨詢監(jiān)理有限公司，浙江，溫州，325000）

【摘要】通過對王宅隧道掘進(jìn)過程中巖爆特征的分析，提出幾種較為合理的防治措施，并取得了明顯的效果，以期為類似地質(zhì)的隧道施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】隧道施工；巖爆；治理措施

巖爆是高應(yīng)力條件下，山嶺隧道開挖過程中，由于開挖卸荷引起圍巖內(nèi)應(yīng)力場重新分布，導(dǎo)致儲存于硬脆性圍巖中的彈性應(yīng)變能量突然釋放，并產(chǎn)生爆裂，剝累，彈射，掉塊等破壞現(xiàn)象，極易造成對人員和設(shè)備的安全威脅。如果處置不當(dāng)，也會造成施工進(jìn)度滯后，給施工質(zhì)量和安全帶來隱患。

王宅隧道位于文成縣56省道花園-西坑改建工程中，起止樁號k64+635-k66+875，全長2240米。隧道圍巖主要是下白堊統(tǒng)館頭組酸性火山碎屑巖，火山碎屑沉積巖及次火山巖，燕山晚期火山浸入花崗巖。隧道斷面開挖尺寸為10，32*8，21米；10，76*9，26米；11，2*9，9米三種，均為城門型。已于 2011年 6月貫通。

王宅隧道巖爆發(fā)生地段位于進(jìn)口k65+100-k65+140。此段圍巖級別屬于三級。圍巖質(zhì)地堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙欠發(fā)育，洞周及掌子面干燥，地下水貧乏。初次支支護(hù)完成后2天，拱頂60度范圍內(nèi)初支開裂，脫落。形成長40米，寬4，5米，深度40——80厘米不等的長條形坑槽。在此段開挖過程中，拱頂巖體內(nèi)有嘎嘎聲，間隔時間有長有短，不時往下掉塊，巖塊成餅狀，尺寸為15*30厘米，厚度5-10厘米.。掘進(jìn)施工至k65+199段，清渣后發(fā)現(xiàn)掌子面和拱頂和弓腰局部巖體內(nèi)，巖爆聲音清脆，可聽見啪啪聲，時間間隔較短，時常往下掉塊，不時有巖塊剝落，厚度10-20厘米。

致使拱頂、弓腰及掌子面形成50-80厘米深度不等的不規(guī)整三角形凹坑。

1 王宅隧道巖爆特征分析

1.1 巖爆發(fā)生前，并無明顯的預(yù)兆，雖然經(jīng)過仔細(xì)找頂掃危，并無異響聲。一般認(rèn)為不會掉塊的地方，也會突然發(fā)生巖石爆裂聲響，石塊有時應(yīng)聲而下，有時暫不墜落。

1.2 巖爆發(fā)生的地點(diǎn)，多在新開挖工作面及其附近，個別距開挖面較遠(yuǎn)；巖爆發(fā)生的時間有些在爆破作業(yè)后2-3小時，有些發(fā)生在爆破作業(yè)后5-7小時，有的段落甚至在初支支護(hù)完成2天后，發(fā)生巖爆的現(xiàn)象；有的部位還產(chǎn)生二次巖爆。

1.3 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在施工過成中，由于搶進(jìn)度，出現(xiàn)了噴射混泥土厚度不足，僅2-3厘米，鋼筋網(wǎng)片掛設(shè)不到位，系統(tǒng)錨桿打設(shè)沒有針對性，漿液不飽滿，錨桿端頭為加墊板，光面爆破效果較差等現(xiàn)象。

1.4 有些段落先是小石塊（片）拋落，隨著應(yīng)力進(jìn)一步釋放，由于支護(hù)沒緊跟，往往出現(xiàn)塊石落量加大，范圍擴(kuò)大，出現(xiàn)嚴(yán)重超挖現(xiàn)象；有的地段還出現(xiàn)滯后巖爆。但是，只要噴射層厚度夠，錨桿施工合理，掛網(wǎng)質(zhì)量到位，一般不再出現(xiàn)巖爆。

1.5 通過現(xiàn)場實(shí)際觀測記錄發(fā)現(xiàn)，巖爆發(fā)生一般會經(jīng)歷以下四個時期，即活躍期-過渡期-緩和期-平靜期。巖爆類型又可分為緩爆型和速爆型。

2 王宅隧道巖爆的治理措施

2.1 巖爆發(fā)生后，應(yīng)迅速將人員和設(shè)備轉(zhuǎn)移到安全地帶。加強(qiáng)觀測記錄。一聽巖體內(nèi)外響聲，二目測落塊位置，三是觀測落物方向。專人不間斷測報(bào)。對巖爆部位加強(qiáng)找頂掃危工作，只有除險(xiǎn)徹底后，才能進(jìn)行下一步布眼鉆孔作業(yè)。

2.2 增設(shè)臨時防護(hù)網(wǎng)。主要是防止巖爆突然發(fā)生傷人，砸壞機(jī)械設(shè)備。使用尼龍網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)進(jìn)行攔擋。在掌子面及其附近巖爆地段加掛鋼絲網(wǎng)帷幕，增加作業(yè)場所安全感。在臺車上裝設(shè)鋼筋網(wǎng)防護(hù)，保護(hù)鉆眼和裝藥人員的安全。

2.3 調(diào)整作業(yè)順序和支護(hù)形式。對于緩爆型巖爆地段，采取通風(fēng)，噴水。除塵降溫，釋放圍巖應(yīng)力，再進(jìn)行“噴，錨，網(wǎng)”作業(yè)；對于速爆型巖爆地段，不要急于出渣，而是從安全地帶向掌子面和拱頂及弓腰部位噴水濕潤圍巖，及時初噴強(qiáng)度高，凝結(jié)塊，成型好的混凝土。早封閉，少撓動工作面。加強(qiáng)對巖爆部位的支護(hù)。可以先打安全錨桿，長度1，5米-2米，間距0，8-1，0米，等錨桿安裝好后，再在錨桿之間鉆適量的空眼，釋放巖體內(nèi)固有應(yīng)力，減少巖爆二次發(fā)生的幾率和強(qiáng)度。爆坑處理及支護(hù)示意圖如下：

2.4 控制掘進(jìn)循環(huán)。將開挖三級圍巖常規(guī)的3米一循環(huán)改變成1，5米-2米一循環(huán)，緊跟初支作業(yè)。做到一炮一支護(hù)。拱頂和弓腰局部地段適當(dāng)增加錨桿密度，目的就是要縮小圍巖應(yīng)力區(qū)塑性范圍，擴(kuò)大其彈性區(qū)域。錨桿施工時，應(yīng)盡可能徑向垂直巖面，真正發(fā)揮錨桿的穿起，懸吊和組合梁作用。加固圍巖，抑制開挖面和拱部圍巖的剝離。

2.5 調(diào)整光面爆破的技術(shù)參數(shù)。在靠近掌子面5米范圍弓腰和拱頂部位施打徑向應(yīng)力釋放孔，孔內(nèi)不裝錨桿，孔徑采取42毫米，孔深2米，間距2米-3米。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況布設(shè)。同時，施打縱向應(yīng)力釋放孔，尺寸和徑向相同。對于易發(fā)巖爆地段，減小周邊孔徑，使用22毫米小藥卷和瞬發(fā)雷管，減少同段起爆藥量，盡可能消除因爆破作業(yè)誘發(fā)巖爆的因素。開挖過程中要保持洞周壁光面園順，避免巖面凹凸不平，產(chǎn)生應(yīng)力集中。及時排除松散裂脫巖塊，降低巖爆巖塊的數(shù)量。巖爆地段應(yīng)力釋放孔示意圖如下;

2.6 k65+199-k65+209段巖體應(yīng)力釋放引起掉塊段的處理方案。將原設(shè)計(jì)圍巖三級變更為4級圍巖加強(qiáng)。起拱線180度范圍內(nèi)增設(shè)大鋼筋網(wǎng)：環(huán)向16毫米，間距60厘米，縱向12毫米，間距100厘米，中空注漿錨桿間距調(diào)整為100厘米，噴混泥土厚度調(diào)整為15厘米，進(jìn)尺控制在2米以下。

結(jié)束語：

為保證隧道順利掘進(jìn)，超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測這兩個環(huán)節(jié)不可或缺。特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜的山嶺隧道中，由于地質(zhì)勘探精度欠深，施工工藝欠妥，極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和施工安全事故，改變由被動受災(zāi)為主動定性定量的預(yù)防災(zāi)害發(fā)生，進(jìn)而制定一套較為科學(xué)合理，經(jīng)濟(jì)適用的施工方法。筆者在此感謝為本文提供相關(guān)資料的項(xiàng)目部技術(shù)人員。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》

[2]《文成花園-西坑改建指揮部會議紀(jì)要2010，01》

作者簡介：

張金龍 江蘇鹽城人 高級工程師，溫州市交通工程咨詢監(jiān)理公司駐56省道文成段監(jiān)理部 副總監(jiān)