邢又家XING You-jia

（中鐵二十三局集團(tuán)第一工程有限公司，日照 276826）

（China Railway 23th Bureau Group 1st Engineering Co.，Ltd.，Rizhao 276826，China）

0 引言

巖爆是巖體中聚積的彈性變形能在地下工程開(kāi)挖過(guò)程中突然猛烈釋放，使巖石爆裂并彈射出來(lái)的現(xiàn)象。巖爆具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大等特點(diǎn)。巖片由巖體表面上突然飛出，多發(fā)生在掌子面及周邊洞壁附近新鮮出露巖石表面。在施工過(guò)程中，必須引起高度注意。因此，隧道工程施工中巖爆地段的施工技術(shù)措施顯得尤為重要。

1 工程概況

德興至上饒（三清山）高速公路A6 合同段的懷玉山隧道是一座上下行分離的四車(chē)道高速公路隧道。該隧道位于江西上饒玉山縣懷玉鄉(xiāng)境內(nèi)，起訖里程樁號(hào)為：左洞ZK21+002～ZK24+425，長(zhǎng)3423m，右洞YK21+013～YK24+429.5，長(zhǎng)3416.5m，屬特長(zhǎng)隧道。其中我單位施工段起訖里程：左洞ZK21+002～ZK22+700，長(zhǎng)1698 米，右洞YK21+013～YK22+700，長(zhǎng)1683 米。地勘資料顯示懷玉山隧道K21+400～K22+400 存在初始高應(yīng)力，巖性為微風(fēng)化花崗巖，呈淺灰-灰白色，結(jié)構(gòu)致密，圍巖整體性較好，強(qiáng)度較高，且?guī)r體干燥，存在巖爆發(fā)生的可能性。

2 巖爆現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

巖爆產(chǎn)生的影響因素一般由以巖性為主的內(nèi)部因素和以圍巖應(yīng)力、巖層結(jié)構(gòu)為主的外因共同構(gòu)成。當(dāng)圍巖處于高地應(yīng)力地區(qū)時(shí)，同時(shí)具備巖石干燥和脆性?xún)蓚€(gè)條件時(shí)，則極有可能造成巖爆現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3 巖爆的類(lèi)型特征

巖爆類(lèi)型按照巖體破裂程度大小特征分為4 種類(lèi)型：

①?gòu)椛湫蛶r爆：該類(lèi)型巖爆發(fā)生在極完整、極堅(jiān)硬的圍巖巖壁上，零星出現(xiàn)，通常發(fā)生在隧道開(kāi)挖后6～12 小時(shí)以?xún)?nèi)，有“啪、啪”聲響，伴以5～10cm 中間厚邊緣薄的巖片或巖粉彈出。巖爆發(fā)生前無(wú)征兆，持續(xù)時(shí)間短，對(duì)施工人員安全威脅較大。②爆炸拋射型巖爆：該類(lèi)型巖爆零星斷續(xù)出現(xiàn)，一般在洞身開(kāi)挖后6～12 小時(shí)內(nèi)發(fā)生，發(fā)生時(shí)先有“啪、啪”聲響，隨后會(huì)有“砰”的巨響，伴隨響聲片狀、塊狀巖塊（最大20～30cm）和巖粉被拋出，巖爆坑深度在20～50cm 之間，巖塊拋擲距離5～7m，持續(xù)時(shí)間在幾個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)。具有一定的偶然性和突發(fā)性，對(duì)機(jī)械和施工人員的安全有較大威脅。③破裂剝落型巖爆：該類(lèi)型巖爆通常發(fā)生在洞身開(kāi)挖30 分鐘內(nèi)，發(fā)生時(shí)能聽(tīng)到“啪、啪……”或“嘎、嘎……”連續(xù)聲響，伴隨出現(xiàn)巖面開(kāi)裂、巖塊剝落。這種類(lèi)型的巖爆從發(fā)出聲響到巖面開(kāi)裂再到巖塊剝落存在著一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，因其規(guī)模大（巖爆坑大小可達(dá)數(shù)米）、歷程時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)機(jī)械設(shè)備和人員的安全都有很大的威脅。④沖擊地壓型巖爆：該類(lèi)型巖爆只出現(xiàn)在條帶狀混合片麻巖中含黑云母片巖地，巖爆發(fā)生界面與緩傾斜的片麻節(jié)理產(chǎn)狀基本一致。巖爆發(fā)生時(shí)爆落巖塊大小皆有，共同顯著特點(diǎn)是多含有平行裂面，位置多存在于掌子面后1～2 倍洞涇范圍內(nèi)，對(duì)機(jī)械設(shè)備和人員的安全都有很大的威脅。

4 巖爆類(lèi)型分析

懷玉山隧道巖爆段存在初始高地應(yīng)力，同時(shí)圍巖為微風(fēng)化花崗巖，呈淺灰-灰白色，結(jié)構(gòu)致密，圍巖整體性好，強(qiáng)度高，且?guī)r體干燥，隧道開(kāi)挖后有“啪、啪”聲響，并伴以中間厚邊緣薄的巖片彈出。以上特征與彈射型巖爆特征一致。經(jīng)設(shè)計(jì)院和有關(guān)單位專(zhuān)家判定該隧道巖爆類(lèi)型屬?gòu)椛湫蛶r爆。

5 巖爆段施工方案

根據(jù)彈射型巖爆的特點(diǎn)，制定如下施工方案：

5.1 施工安全防護(hù)方案 ①施工隧道巖爆段前仔細(xì)研究設(shè)計(jì)文件，對(duì)可能發(fā)生巖爆的段落、大致里程做好統(tǒng)計(jì)，并對(duì)作業(yè)班組做工前教育，提高作業(yè)人員思想意識(shí)。做好相應(yīng)的技術(shù)準(zhǔn)備和施工準(zhǔn)備工作。②施工作業(yè)人員配備鋼盔、防彈背心等防護(hù)裝備，確保施工人員的人身安全；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)職檢查人員，負(fù)責(zé)隨時(shí)觀察圍巖狀態(tài)，保證發(fā)生巖爆問(wèn)題時(shí)第一時(shí)間能夠得到有效的處理。③對(duì)打眼臺(tái)車(chē)進(jìn)行必要的改裝，在臺(tái)車(chē)的上方和側(cè)方加裝細(xì)眼鋼筋網(wǎng)，防止在掌子面作業(yè)人員因突然地巖塊迸出，造成作業(yè)人員傷害。

圖1 超前水平鉆孔示意圖

5.2 開(kāi)挖技術(shù)措施 ①爆破方式采用光面爆破，鉆爆布眼過(guò)程中周邊眼間距適當(dāng)加密，同時(shí)周邊眼控制裝藥量，保證新爆破界面圓順，盡量避免造成局部應(yīng)力集中而引起巖爆加劇。②適當(dāng)縮短爆破進(jìn)尺，采用“短進(jìn)尺、多循環(huán)、弱爆破”的掘進(jìn)方式，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)程度。③鉆孔作業(yè)前對(duì)開(kāi)挖好的洞壁、掌子面進(jìn)行噴水處理后，在掌子面布設(shè)φ120mm 鉆孔五個(gè)，布置示意圖如圖1 所示。超前水平鉆孔在打炮眼時(shí)同時(shí)施做，鉆孔深度為2～3 倍的炮眼深度。成孔后在孔口安裝密封閥門(mén)，每個(gè)孔注滿(mǎn)水后持壓0.5～0.7MPa 且不少于5 分鐘。濕潤(rùn)圍巖增加圍巖韌性，降低巖爆的發(fā)生。④在爆破、出渣、找頂完成后，再用高壓水槍向洞壁、掌子面灑水三遍，每遍相隔5～10 分鐘，灑水噴頭水柱不小于10 米。達(dá)到軟化圍巖的目的。

5.3 支護(hù)技術(shù)措施 在洞身和掌子面的危石、孤石以及找頂、圍巖軟化完成后，及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行掛網(wǎng)初噴，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，必要時(shí)設(shè)置系統(tǒng)錨桿增強(qiáng)圍巖的整體性，減少巖爆發(fā)生的可能性。

6 巖爆段施工注意事項(xiàng)

①采用“弱爆破，短進(jìn)尺”工藝，每班次進(jìn)尺不超過(guò)2米，減少炸藥用量，控制光面爆破效果，減少?lài)鷰r表層應(yīng)力集中。②噴水或鉆孔在爆破、通風(fēng)、找頂排險(xiǎn)后及時(shí)進(jìn)行施工。排險(xiǎn)過(guò)程認(rèn)真仔細(xì)，將存在脫落隱患的石塊全部排除，確定無(wú)掉塊可能后方可進(jìn)行噴水。③多班組循環(huán)作業(yè)，減少巖體暴露時(shí)間，及時(shí)施作支護(hù)。④開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程加強(qiáng)觀測(cè)，開(kāi)展掌子面地質(zhì)調(diào)查工作，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)采取躲避措施。⑤水平鉆孔深度要求不少于3 個(gè)循環(huán)進(jìn)尺，略向下有一定傾角，達(dá)到有效濕潤(rùn)圍巖，增加圍巖韌性的目的。

7 施工效果

懷玉山隧道高地應(yīng)力段施工過(guò)程中，共發(fā)生26 處彈射型巖爆，經(jīng)過(guò)周密的方案設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)管理，巖爆均得到了有效的控制和治理。未出現(xiàn)因巖爆問(wèn)題造成的人員受傷和機(jī)械被損壞問(wèn)題。通過(guò)對(duì)巖爆段工后洞身進(jìn)行觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)因巖爆再次發(fā)生造成的掛網(wǎng)噴砼開(kāi)裂、脫落現(xiàn)象；經(jīng)圍巖收斂觀測(cè)，圍巖變形穩(wěn)定?？傮w效果說(shuō)明處理方案安全、合理、有效。

8 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)懷玉山隧道巖爆段的施工，對(duì)彈射型巖爆的處理積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)，在未來(lái)的類(lèi)似工程施工中具有指導(dǎo)性作用。但巖爆作為在復(fù)雜地質(zhì)條件下存在的一種地質(zhì)現(xiàn)象，具有多種多樣的類(lèi)型和發(fā)生的不確定性，作為一種破壞力較大的一種地質(zhì)災(zāi)害形式存在工程施工領(lǐng)域當(dāng)中。懷玉山隧道施工的順利完成，并不能說(shuō)我們就有了十足的把握處理和戰(zhàn)勝這種地質(zhì)災(zāi)害，只能說(shuō)我們對(duì)巖爆眾多類(lèi)型中的彈射型巖爆這一種類(lèi)型有了一定認(rèn)識(shí)和治理的能力，未來(lái)的工程建設(shè)中還有更多的困難有待解決。

[1]江西省交通設(shè)計(jì)院.德興至上饒（三清山）高速公路兩階段施工設(shè)計(jì)，2010.

[2]張鏡劍,傅冰駿.巖爆及其判據(jù)和防治[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008.

[3]巖體工程地質(zhì)及其災(zāi)害[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1993.

[4]公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社，2009.