巖爆地段隧道施工技術措施淺析

宋金貴

摘 要：近年來，隨著我國城市化進程的加快，相關部門加強了對于偏遠山嶺地區(qū)的開發(fā)以及建設。在這樣的背景之下，我國的鐵路建設部門加強了對于高埋深、高地應力長大隧道的施工建設，為了進一步促進相關效益的取得以及工程建設質量的提高，需要施工技術人員加強對于巖爆預測、預防方法的完善，并以此為基礎促進相關施工技術的運用。本文基于此，分析探討巖爆地段隧道施工技術措施。

關鍵詞：巖爆地段；隧道施工；技術措施

所謂的巖爆指的是在地下工程建設的過程中，由于巖體中聚積的彈性變形能的猛烈釋放而導致的巖石爆裂、彈射現(xiàn)象。一般而言，巖爆現(xiàn)象在出現(xiàn)的時候具有突發(fā)性強、破壞性大等特點，并對施工建設以及施工人員的人身安全造成不同程度的影響。基于此，施工團隊在巖爆地段進行隧道施工建設的過程中，需要進一步加強對于施工技術的改善以及科學的運用，從而促進工程建設質量以及效率的提高。本文以實際的工程建設為例，分析探討巖爆地段隧道施工技術的運用。

1 工程概述

在論述巖爆地段隧道施工技術措施的過程中，筆者以成蘭鐵路平安隧道施工建設的狀況為例展開具體的敘述。本工程為雙洞分修隧道，位于四川茂縣石大關鄉(xiāng)與疊溪鎮(zhèn)境內。

平安隧道全長28.4km，隧道埋深20m～1720m，單線斷面在72㎡～95㎡之間，左右線間距在30m～40m。隧道圍巖主要以千枚巖及夾千枚巖的砂巖、灰?guī)r、礫巖等巖石。隧道穿越石大關斷層和以大店子倒轉向斜、水溝子弧形倒轉背斜、洗澡堂弧形倒轉向斜、團結反“S”形同斜倒轉背斜、平橋溝S形倒轉背斜等褶皺組成的復式褶構造，斷層與隧道中線交角33°～87°之間。常見直立的窗簾式構造、有明顯的拖拉褶曲，為壓扭性斷層，且隧道最大埋深1720m，區(qū)域性大斷裂發(fā)育，地震活動頻繁，在大埋深、構造帶等應力集中部位，隧道開挖在硬質巖段及易發(fā)生巖爆。

2 產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象的原因

基于我國多山地丘陵的地形狀況，使得工程建設單位在進行道路建設以及區(qū)域開發(fā)的過程中，時常需要對山體以及各類巖石區(qū)域進行作業(yè)。這種施工狀況的出現(xiàn)就導致在作業(yè)施工的過程中容易出現(xiàn)不同程度的巖爆現(xiàn)象。

關于導致巖爆現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，筆者結合相關的數(shù)據(jù)資料進行總結。一般而言，巖爆現(xiàn)象的出現(xiàn)由巖性等內部因素以及巖層結構等外因造成的。相關的數(shù)據(jù)資料顯示：巖爆現(xiàn)象多發(fā)生在處于高地應力地區(qū)的圍巖中，且該巖石具備巖石干燥、脆性兩個條件。

3 巖爆的類型特征

目前，在工程建設的過程中按巖爆破壞形式分類一般分為四類，分別是：彈射型巖爆、爆炸拋射型巖爆、破裂剝落型巖爆以及沖擊地壓型巖爆。按巖爆發(fā)生的時間關系分，分為即時型和時滯型，關于各類巖爆的具體狀況，筆者進行了下述的總結。

（一）彈射型巖爆

這種類型的巖爆現(xiàn)象多發(fā)生在性質完整且堅硬的圍巖巖壁上，一般情況下，施工隊伍在進行隧道開挖6～12小時以內遭遇到彈射型巖爆的概率較大。該類型巖爆在發(fā)生之后，會發(fā)出聲響并伴有巖片、巖粉彈出，對施工人員造成嚴重的安全威脅。

（二）爆炸拋射型巖爆

爆炸拋射型巖爆一般出現(xiàn)在洞身開挖作業(yè)6～12小時后。該類型的巖爆發(fā)生之后，會出現(xiàn)片狀、塊狀的巖塊以及巖粉，該現(xiàn)象的持續(xù)時間一般能夠維持在幾個小時以上，故而對機械施工以及施工人員的安全有較大威脅。

（三）破裂剝落型巖爆

相關的調查研究顯示：破裂剝落型巖爆常發(fā)生在洞身開挖30分鐘內。該巖爆現(xiàn)象發(fā)生之后會出現(xiàn)連續(xù)聲響，并伴隨巖面開裂、巖塊剝落等狀況的出現(xiàn)。由于這種巖石開裂、脫落的狀況持續(xù)時間較久，故而會對機械設備和人員的安全造成極大的威脅。

（四）沖擊地壓型巖爆

這種類型的巖爆現(xiàn)象出現(xiàn)在條帶狀混合片麻巖中，該現(xiàn)象在發(fā)生的過程中往各類尺寸巖塊的出現(xiàn)，這種情況的出現(xiàn)會嚴重阻礙隧道施工的建設，并對機械、人員的安全造成破壞。

（五）即時型巖爆

在開挖爆破后，即開始巖爆持時間幾小時或1～3天，發(fā)生的位置一般在拱墻和掌子面，有時也在底板部位。發(fā)生時間段在圍巖缷荷應力重新分布周期內。

（六）時滯型巖爆

時滯型巖爆發(fā)生在開挖擾動之后，一般在開挖后5～30天或是更長時間內發(fā)生，此類巖爆一般發(fā)生在圍巖節(jié)理、裂隙、夾層等結構面豐富地段，結構面與洞軸線較小夾角的部位。

4 巖爆段施工方案

通過對平安隧道的施工狀況分析可以得知，本區(qū)域的巖爆類型具有彈射型巖爆、爆炸拋射型巖爆、破裂剝落型巖爆特征。以巖爆發(fā)生的時間統(tǒng)計分析，本區(qū)域巖爆又分為即時型巖爆和時滯型巖爆。

基于此，需要施工技術人員加強對于巖爆段施工方案的分析制定。對此，筆者進行了相關總結，具體內容如下。

（一）施工安全防護方案

在進行隧道施工安全防護方案制定的過程中，需要加強對于隧道巖爆段施工狀況的分析以及研究，繼而以此為基礎對巖爆的段落以及波及的范圍里程進行統(tǒng)計。除此之外，相關單位在實際的操作過程中還需要加強對于作業(yè)人員安全意識的提升，并做好了技術、施工準備工作。

此外，在實際的施工作業(yè)過程中，為了確保施工人員的安全，需要施工建設人員配備鋼盔、防彈背心等防護裝備。而在施工的過程中還需要指派專職檢查人員，對施工區(qū)域的圍巖狀態(tài)進行定時的查看監(jiān)測，確保巖爆問題在發(fā)生的過程中能夠得到有效的處理。

最后，施工技術人員還需要對打眼臺車進行必要的改裝，并在車體的上方、側方進行細眼鋼筋網(wǎng)的安裝，規(guī)避地巖塊的突然迸出而造成的傷害，實現(xiàn)對于工作人員以及設備的防護。

（二）施工技術措施

在實際的施工作業(yè)過程中，施工團隊需要按照“釋壓力、短進尺、弱爆破、控光爆、機械化、強支護”的原則進行具體的操作。從而以此實現(xiàn)對于圍巖的擾動程度的降低，促進工程建設的有序開展。

所謂的“釋壓力”指的是在進行隧道開挖作業(yè)的過程中，施工技術人員需要通過鉆孔注水、噴混凝土封閉巖層等措施，改變圍巖應力分布，避免圍巖應力集中，發(fā)生巖爆。而“短進尺”指的是將開挖進尺控制在前一循環(huán)應力釋放區(qū)內，“弱爆破”是指通過減少裝藥量和導爆管延時等措施，以減少圍巖震動，而“機械化”指的是減少人員在掌子面作業(yè)，采用鉆眼臺車，及機械手等完成掌子面開挖支護工作。

之所以提出“強支護”的原則，主要是因為巖爆發(fā)生對隧道開挖后的臨空面是一個持續(xù)的過程，通過工程實例個別圍巖段在進行二襯3～5個月后，還會發(fā)生輕微巖爆聲響，在圍巖扭曲和斷層與線路斜交斷，因掌子面開挖爆破作業(yè)或掌子面發(fā)生巖爆時，均會誘發(fā)已支護斷圍巖發(fā)生強烈?guī)r爆，因此對巖爆段應采用型鋼拱架及長錨桿等措施加強支護。

在進行該工程建設的過程中，由于施工區(qū)域的地質狀況為千枚巖、灰?guī)r、石英砂巖。故而在實際的作業(yè)過程中需要對施工應力進行釋放，促進工程建設質量的提高。此外，由于巖爆持續(xù)時間較長，受安全步距限制，故而在進行襯砌作業(yè)的過程中需要采用鋼筋混凝土進行具體的操作，以此加強后期巖爆發(fā)生的支撐強度。

（三）支護技術措施

在進行工程支護作業(yè)的過程中，一般需要在上述步驟完成之后，對圍巖進行掛網(wǎng)初噴，從而以此為基礎實現(xiàn)對于圍巖穩(wěn)定性的增強，必要時設置系統(tǒng)錨桿增強圍巖的整體性，減少巖爆發(fā)生的可能性。

5 結束語

隨著時代的發(fā)展以及社會的進步，人類開發(fā)的區(qū)域逐步加深。在這樣的背景下，施工單位在進行巖爆地段隧道施工額過程中，需要加強對于相關技術的完善以及優(yōu)化，促進工程建設效率以及質量的提高。本文基于此，分析探討平安隧道施工狀況，并對巖爆現(xiàn)象產(chǎn)生的原因以及類型進行了具體的論述。最后基于平安隧道的巖爆類型，分析了巖爆段施工方案（施工安全防護方案、開挖技術措施以及支護技術措施）。筆者認為，隨著相關措施的落實到位以及技術的發(fā)展，我國的巖爆地段隧道施工必將獲得長足的發(fā)展。

參考文獻

[1]巨邦強，付宏平，陳光金，李志平.特長隧道整體貫通前先期鋪設無砟軌道施工測量方法探討[J].隧道建設，2015，（8）：841-845.