高地应力隧道岩爆特征及综合施工控制技术 ●陈彩霞 （龙岩漳永高速公路有限责任公司，龙岩摘要３６４０００） 岩爆是指围岩在高地应力作用下，储藏在岩体内的应变能突然猛烈释 放，导致岩石爆裂并弹射出来的一种现象，它是深埋高地应力隧道主要地质灾害之 一。以福建漳州至永安联络线高速公路的官田隧道部分高地应力一极高地应力围岩 段为工程依托，就岩爆施工监测、超前钻孔及超前支护、钻爆设计、开挖方法及安全 防护等关键技术进行探讨，提出不同阶段不同程度岩爆应采取的综合技术及安全防护 措施，也为今后类似工程提供有益参考。 关键词岩爆高地应力 施工技术安全防护 １ 概述 高速公路龙岩境内，全长６１５ １ｍ，为高速公路分离式双 岩爆是高地应力区地下洞室开挖过程中岩体突发性 破坏的一种自然灾害。岩爆发生时，常常伴有人耳可闻 的响声，岩片剥落，严重片帮，往往给人员、设备和建 筑的安全带来巨大损失，所以岩爆现象早已引起工程科 向四车道特长隧道，净空半径Ｒ＝５４６ｍ，单洞当量面积 ６３．７０ｍ 。隧址区属低山地貌，地形起伏较大，隧道最 大埋深达６９５ｍ，隧道洞身范围围岩主要为全风化一微风 化砂岩、粉砂岩，以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主。隧道中部 Ｋ５２＋９００～Ｋ５５＋６２０，埋深３７０ｍ～６９５ｍ，洞身围岩主要为 技人员的重视，并在机理研究、预报技术及岩爆条件下 的施工技术等方面开展大量研究，但是由于产生岩爆的 影响因素较复杂，岩爆的发生机制还不完全清楚。高地 应力隧道是指隧道固岩中原始地应力大于某一限值的 隧道，通常发生在隧道埋深较大（大于ｌＯ００ｍ）的地层 中。这一限值在《公路隧道设计规范｝（ＪＴＧ Ｄ７０—２００４） 中有明确规定：ＲＪ６．￣＝４～７时为高地应力、ＲＩ／８ ≤４时 为极高地应力（Ｒ。为岩石单轴饱和抗压强度，８～为岩 体中垂直洞轴线方向的最大主应力）。 官田隧道位于福建省海西高速公路网漳州至永安联络线 Ⅲ级微风化砂岩、粉砂岩，设计地勘数据显示为高地应 力一极高地应力区，施工过程中遇到轻微一较强烈程度 岩爆，岩爆是此隧道施工主要的地质灾害之一。本文以 该项目为工程依托，就岩爆地段采取的施工监测、钻爆 设计、超前支护及安全防护等方面开展研究。 ２高地应力区的分布和特点 官田隧道中部Ｋ５３＋４５０～Ｋ５５＋３９０，埋深４３０ｍ～ ６９５ｍ，为高地应力一极高地应力区，开挖过程中遇到轻 微一较强烈程度岩爆，具体分布情况如表１所示。 表１ 官田隧道岩爆段落分布表 序号 里程桩号 岩性条件 岩爆情况 岩爆程度 埋深 辇应力 一Ｋ５３４＋舢４５０：…Ｋ５３＋９２。０ 一 囊赣４—３０－５９０力ｍ 岩石发出清晚的爆裂声响，似声，岩石被 ２ Ｋ５４＋２４０ 一 Ｋ５４＋５３０ 砂整岩，，干燥岩无体水较 及完 ，２０ｅ梯ａｒ ３形的个岩别爆达坑 ；攀０，ｅ誊ｍ爆 坑形一成般横十断几面呈厘豢薹米三深角，形最 女 …５５０￣６９应５ｍ力 深达１７０ｅｒａ 福建交通科技２０１５年第３期ｌ ４８ ｊ②应力释放孔：开挖前沿拱部打设，外插角３０～４５。， 孔径￣５０ｍｍ，孔深４ｍ，环向间距ｌｍ，１３孔／环，纵 向间距２ 环。 ３．４优化钻爆设计 （２）在掌子面作业区设专职安全员３名，２４小时 轮班，随时观察围岩及支护状态，发现异常，及时汇报 以采取措施，必要时立即组织人员、机械撤离暂时躲 避。 为降低爆破震动应力场的叠加，防止因爆破震动诱 发已初期支护段落发生再次岩爆坍塌；同时为保证洞周 （３）岩爆非常剧烈时；为了安全，应在安全距离范 围以外，躲避一段时间，直到岩爆平静为止。 圆顺以改善洞壁应力条件，防止因开挖断面不规则而造 成局部应力集中，加剧岩爆烈度，施工过程中通过计 算、结合经验进行充分的钻爆优化设计，包括对周边眼 （４）加强巡回找顶，及时清除爆裂的危石，确保施 工人员、机械安全。 （５）准备好临时钢木排架等，必要时对可能发生岩 爆的部位进行临时支护，然后在临时支护的掩护下进行 间距，药卷大小，装药间距，装药量等参数尽心论证， 以提高光爆效果，改善岩爆烈度，降低岩爆产生的危 打锚杆、挂网等支护作业，可有效避免大的落石伤人事 害。 故。 ３．５严进尺、快喷锚 ４结语 对于轻微～中等岩爆段，每循环开挖进尺控制在 官田隧道施工中不断遇到岩爆的威胁，岩爆强度从 ２．５ ｍ以内；对于中等～强烈岩爆段，每循环开挖进尺 轻微至较强烈程度不等。以该项目为依托工程开展岩爆 控制在２．０ｍ以内。 施工技术研究，施工中通过不断总结经验和教训，以 对于轻微～中等岩爆段其工序为爆破后送风、喷 锚、网、喷联合支护手段为主，必要时增设钢格栅，结 水、找顶后即出碴、喷锚作业；对中等～强烈岩爆段爆 合超前支护、打设应力释放孔、喷水温润岩面等多种防 破后不马上出碴，先利用通风时间躲避，待岩爆减弱后 治措施，最大限度的减少了岩爆对人员、机械设备的损 喷水、找顶、从安全地带喷混凝土封闭岩面，然后打设 害，安全顺利通过高地应力岩爆区，顺利完成施工。施 系统锚杆、挂设钢筋网等，再复喷，最后出碴。 工过程中总结了一些宝贵的经验，可为类似地质条件工 ３．６强支护早衬砌 程提供一定参考。但对于岩爆发生机理复杂，现有的预 爆破后应尽快清理岩爆部位活动岩石、挂网、打锚 测和防治措施在实施过程中仍存在一定问题，仍需作进 杆、喷Ｃ２５混凝土３０～５０ｍｍ进行封闭，以尽可能减少 一步的研究和经验积累，方能制订更为主动、科学、实 新鲜围岩的暴露时间；必要时还要架设钢格栅并辅以 用的采用钻爆法施工的岩爆灾害治理技术。 超前锚杆支护；衬砌要紧跟开挖工序进行，以尽可能减 少岩层暴露的时间，减少岩爆的发生和确保人身安全。 参考文献 受条件，必要时可采取跳打衬砌的方式。 …王梦恕．中国隧道与地下工程修建技术【Ｍ】．北京：人民交通出版 ３＿７安全防护措施 社．２０１０． 岩爆的发生往往具有突然性，往往给人员、设备及 ［２］ＴＢ １０００３—２００５，铁路隧道设计规范［ｓ］．铁道第二勘察设计院， 结构的安全造成巨大的危害，也带来不良的社会影响。 ２００５ 所以工程实践中，加强必要的安全防护措施也显得非 ［３］ＪＴＧ Ｄ７０—２００４，公路隧道设计规范［ｓ】．重庆交通科研设计院， ２００４． 常关键。 【４】徐，黄润秋，范柱国，吴培关．长大隧道岩爆灾害研究进展Ｕ］． （１）给施工人员配发钢盔等劳动保护用品，对钻眼 自然灾害学报，２００４，１３（２）：１６—２４． 台车进行加固改造，在台车上方及侧面设立钢筋防护 ［５］都庆桃．梧桐山隧道爆破震动控制技术措施［Ｉ】．－￣－ａｇ隧道，１９９９， 网，必要时掌子面处也设立钢筋防护网。 （４）：１５—１８． 福建交通科技２０１５年第３期圈
