淺析小斷面隧洞各類圍巖的人工鉆爆法施工方案

劉飛

（陜西省引紅濟石工程有限公司 陜西寶雞 712000）

淺析小斷面隧洞各類圍巖的人工鉆爆法施工方案

劉飛

（陜西省引紅濟石工程有限公司 陜西寶雞 712000）

引紅濟石工程地處太白盆地，地質復雜多變，地下水豐富，特別是Ⅳ類以上圍巖，自身穩定性差，隧洞成型困難，施工中容易出現變形、涌水、塌方等現象，為了避免這些現象的發生，引紅濟石工程針對不同圍巖類別制定不同施工方案，順利完成了8.7km人工鉆爆段的施工任務。

隧洞；人工鉆爆；施工方案

1 引紅濟石調水隧洞工程概況

引紅濟石調水工程位于陜西省寶雞市太白縣，主體工程由低壩引水樞紐和輸水隧洞兩大部分組成，隧洞全長19.71km，設計最大過水能力13.5m3/s，采用鉆爆發和雙護盾掘進機兩種方案施工。進口段8.7km采用鉆爆法施工，斷面為圓拱直墻行，成洞尺寸3.0×2.8（高×寬），采取一次支護貫通主洞，然后進行二次襯砌。建成后對于有效緩解關中地區嚴重缺水局面，改善渭河生態狀況，促進全省經濟社會可持續發展，具有十分重要的意義。

2 施工中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖施工方案

2.1 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖的開挖方案

因為圍巖是非均質材料，存在裂隙，強度不一，夾層等問題，如采取圍巖的開挖方案不當，會使圍巖的結構發生破壞，導致安全隱患的出現，甚至產生安全生產事故。Ⅱ類至Ⅴ類圍巖的隧洞開挖斷面較小，可以采用全斷面一次性開挖，采用直掏孔，炮眼利用率按90%，周邊眼的半孔壁保存率不低于50%進行設計。采用巖石乳化炸藥，非電導爆管雷管起爆。Ⅱ、Ⅲ類圍巖單循環進尺分別按2m、1.8m控制，Ⅳ、Ⅴ類圍巖單循環進尺為1.5m。單位耗藥量Ⅱ類為1.77kg/m、Ⅲ類圍巖1.54kg/m3，Ⅳ和Ⅴ類圍巖1.17kg，控制好巖石的整體爆破效果，及時清除危石，確保安全。

2.2 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖的支護方案

（1）Ⅱ、Ⅲ類圍巖的支護形式。Ⅱ類圍巖只對局部圍巖破碎帶打隨機錨桿、掛鋼筋網片、噴C20混凝土，也可直接在該部位噴C20混凝土；Ⅲ類圍巖打系統錨桿和噴10cm厚的C20混凝土加固。

（2）穩定性較好一點的Ⅳ、Ⅴ類圍巖。Ⅳ類圍巖采取打系統錨桿、掛鋼筋網片和噴10cm厚C20混凝土聯合支護。Ⅳ、Ⅴ類圍巖的系統錨桿準22，L=2.5m，間排距1mx1m，鋼筋網為準6的鋼筋，網格200mm×200mm。Ⅴ類圍巖打系統錨桿和掛鋼筋網片，立鋼拱架，最后再噴15cm厚C20混凝土。鋼拱架間距為0.6～1m，系統錨桿、鋼筋網的參數和Ⅳ類圍巖一樣。

（3）穩定性較差的Ⅳ、Ⅴ類圍巖，我們的總體思路是確保施工過程中的質量和安全得到保證，所以在施工中我們根據圍巖的實際情況，制定不同的施工方案：對松散自穩性差的圍巖，采取短進尺、弱爆破、及時支護；對自穩時間較短的圍巖，出渣后立即進行支護；對自穩時間很短的圍巖，爆破后先噴混凝土，控制圍巖變形，出渣后按設計要求完成支護。對風化快的巖石（如炭質片言），清除危石后立刻進行噴混凝土封閉（厚度3cm左右），再進行一次支護；對于遇水易軟化的巖石（如角閃片巖）要盡快完成一次支護，嚴禁水浸泡底板，必要時對底板采用混凝土封閉。

3 不良地質段、斷層破碎帶的施工方案

3.1 不良地質段、斷層破碎帶的開挖方案

開挖時采用“短進尺、弱爆破、留核心土”開挖方式，即先用楊鎬、風鎬等沿開挖輪廓線開挖1m左右、深1m的空間，然后立即進行噴錨支護，結束后再進行開挖核心土。破碎帶滲、滴水開挖斷面尺寸：預留10cm的變形量，噴C20混凝土20cm后，確定開挖斷面尺寸4.0m×3.9m。對于股狀或線狀滲水、涌水開挖斷面尺寸：預留10cm的變形量，噴C20混凝土10cm后，考慮25cm的一次襯砌厚度后，確定開挖斷面尺寸4.3m×4.45m。對于涌泥采取超前管棚施工的斷面尺寸：預留10cm的變形量，噴C20混凝土10cm，考慮管棚施工需要的30cm混凝土套拱，其中包含25cm的一次襯砌厚度，開挖斷面尺寸為4.4m×4.5m。

3.2 不良地質段、斷層破碎帶的支護方案

當隧洞穿越不良地質段、斷層破碎帶時，應加強地質超前預報，盡量減少對圍巖的擾動，各施工工序之間的距離盡量縮短，斷層地帶支護寧強勿弱，經常檢查加固，視具體情況采取不同的超前支護措施。

（1）一次支護結合超前錨桿。對于遇水無軟化現象的巖層破碎帶，掌子面潮濕和滲、滴水時，采用錨桿、噴射混凝土、鋼筋網片，鋼拱架聯合支護。錨桿采用準22螺紋鋼筋，長度3.0m，間距1m×1m，噴C20混凝土厚度為20cm。對于斷層帶為破碎的大理巖或者相對堅硬的巖石，掌子面主要為滲、滴水，無大量出水的情況時，采用超前錨桿支護配合噴錨、掛網及鋼拱架支護措施。

（2）超前小管棚結合超前錨桿。如果斷層巖石為遇水容易泥化的巖石，如糜棱巖、炭質片巖，掌子面潮濕，巖石較破碎，采用超前小管棚結合超前錨桿。超前錨桿與管棚交錯布置，并與鋼拱架焊接牢固。超前錨桿采用準25錨桿，長度4.0m，搭接長度1.0m，鉆孔角度為30～45°為宜；小管棚采用準42鋼管布置在隧洞拱部，長3.5m，搭接長度1.0m，配合一次支護措施。

（3）超前小導管注漿。如果斷層巖石為遇水容易泥化的巖石，如糜棱巖等，而且掌子面為股狀或線狀出水，出水量較大時，采用超前小導管注漿。超前小導管管徑根據鉆孔直徑選擇，一般選用準42鋼管布置在隧洞拱部，長4.0m，外插腳5～7°，采用水泥砂漿或水泥玻璃漿液灌注，導管環向間距30～50mm，縱向兩組導管間搭接長度不小于1m。

（4）超前管棚支護。斷層破碎帶與堅硬巖石接觸段容易發生涌泥、塌方時采用管棚通過。管棚的搭接長度一般為15m，斷層寬度大，可分組設置，縱向兩組管棚的搭接長度不小于3.0m。管棚一般采用準108壁厚熱軋無縫鋼，環向管中心距30～40cm。同時要根據巖石級別和出水量不同進行調整，出水量較大管棚搭接長度要適當放長。否則：爆破后掌子面會因水流沖涮，使管棚一端懸空，導致塌方。

4 隧洞塌方的施工處理方案

隧洞施工中發生塌方的頻率較高，所以在塌方的處理上按“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原則進行。引紅濟石調水工程地處太白盆地，斷層破碎帶較多，節理、層理及裂隙發育，層面交錯，地下水豐富、圍巖自穩能力極差，成型困難。在施工中采用“超前臨時支撐法”方案對該隧洞塌方進行處理，去得了不錯的效果。具體措施如下：

（1）采用工字鋼和鋼筋預制鋼拱桁架，加強施工掌子面的排水。采用工字鋼（可用廢舊材料）按一定水平間距沿隧洞設計開挖線以外斜向頂部打入塌方堆積體內，形成頂棚。

（2）采用千斤頂調整工字鋼高度，使其大致在隧洞頂拱外弧線上，并用圓木支撐固定。采用預制鋼拱桁架支撐替換圓木支撐，用千斤頂進一步調整工字鋼高度，使其在鋼拱桁架的外弧線上。

（3）在臨時支護結構的保護下，邊挖邊撐，將隧洞設計開挖線內的塌碴逐段清除。在清除塌碴的同時，為了避免前方塌方堆積體發生坍塌，應采用鋼管、板枋材、木樁或工字鋼等將掌子面塌方堆積體支撐牢固。各個支撐構件，均不得侵占襯砌斷面。襯砌后不再拆除。

5 總結

隧洞工程屬于地下隱蔽工程，施工過程中不確定性因素較多，存在很大風險性，因此在隧洞施工中必須采取有效的措施，制定切實可行的施工方案，確保隧洞施工安全。

U455.41

A

1004-7344（2016）13-0127-01

2016-4-10

劉飛（1978-），男，助理工程師，大專，主要從事農田水利灌溉，水政執法工作。