巖爆地段隧道施工技術(shù)措施淺析

宋金貴

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，相關(guān)部門加強(qiáng)了對(duì)于偏遠(yuǎn)山嶺地區(qū)的開發(fā)以及建設(shè)。在這樣的背景之下，我國(guó)的鐵路建設(shè)部門加強(qiáng)了對(duì)于高埋深、高地應(yīng)力長(zhǎng)大隧道的施工建設(shè)，為了進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)效益的取得以及工程建設(shè)質(zhì)量的提高，需要施工技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)于巖爆預(yù)測(cè)、預(yù)防方法的完善，并以此為基礎(chǔ)促進(jìn)相關(guān)施工技術(shù)的運(yùn)用。本文基于此，分析探討巖爆地段隧道施工技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：巖爆地段；隧道施工；技術(shù)措施

所謂的巖爆指的是在地下工程建設(shè)的過(guò)程中，由于巖體中聚積的彈性變形能的猛烈釋放而導(dǎo)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(shí)候具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大等特點(diǎn)，并對(duì)施工建設(shè)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(tuán)隊(duì)在巖爆地段進(jìn)行隧道施工建設(shè)的過(guò)程中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于施工技術(shù)的改善以及科學(xué)的運(yùn)用，從而促進(jìn)工程建設(shè)質(zhì)量以及效率的提高。本文以實(shí)際的工程建設(shè)為例，分析探討巖爆地段隧道施工技術(shù)的運(yùn)用。

1 工程概述

在論述巖爆地段隧道施工技術(shù)措施的過(guò)程中，筆者以成蘭鐵路平安隧道施工建設(shè)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(guān)鄉(xiāng)與疊溪鎮(zhèn)境內(nèi)。

平安隧道全長(zhǎng)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(guān)斷層和以大店子倒轉(zhuǎn)向斜、水溝子弧形倒轉(zhuǎn)背斜、洗澡堂弧形倒轉(zhuǎn)向斜、團(tuán)結(jié)反“S”形同斜倒轉(zhuǎn)背斜、平橋溝S形倒轉(zhuǎn)背斜等褶皺組成的復(fù)式褶構(gòu)造，斷層與隧道中線交角33°～87°之間。常見直立的窗簾式構(gòu)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(dòng)頻繁，在大埋深、構(gòu)造帶等應(yīng)力集中部位，隧道開挖在硬質(zhì)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(guó)多山地丘陵的地形狀況，使得工程建設(shè)單位在進(jìn)行道路建設(shè)以及區(qū)域開發(fā)的過(guò)程中，時(shí)常需要對(duì)山體以及各類巖石區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。這種施工狀況的出現(xiàn)就導(dǎo)致在作業(yè)施工的過(guò)程中容易出現(xiàn)不同程度的巖爆現(xiàn)象。

關(guān)于導(dǎo)致巖爆現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，筆者結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行總結(jié)。一般而言，巖爆現(xiàn)象的出現(xiàn)由巖性等內(nèi)部因素以及巖層結(jié)構(gòu)等外因造成的。相關(guān)的數(shù)據(jù)資料顯示：巖爆現(xiàn)象多發(fā)生在處于高地應(yīng)力地區(qū)的圍巖中，且該巖石具備巖石干燥、脆性兩個(gè)條件。

3 巖爆的類型特征

目前，在工程建設(shè)的過(guò)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(shí)間關(guān)系分，分為即時(shí)型和時(shí)滯型，關(guān)于各類巖爆的具體狀況，筆者進(jìn)行了下述的總結(jié)。

（一）彈射型巖爆

這種類型的巖爆現(xiàn)象多發(fā)生在性質(zhì)完整且堅(jiān)硬的圍巖巖壁上，一般情況下，施工隊(duì)伍在進(jìn)行隧道開挖6～12小時(shí)以內(nèi)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(huì)發(fā)出聲響并伴有巖片、巖粉彈出，對(duì)施工人員造成嚴(yán)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(shí)后。該類型的巖爆發(fā)生之后，會(huì)出現(xiàn)片狀、塊狀的巖塊以及巖粉，該現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間一般能夠維持在幾個(gè)小時(shí)以上，故而對(duì)機(jī)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(guān)的調(diào)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(nèi)。該巖爆現(xiàn)象發(fā)生之后會(huì)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(shí)間較久，故而會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)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(guò)程中往各類尺寸巖塊的出現(xiàn)，這種情況的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重阻礙隧道施工的建設(shè)，并對(duì)機(jī)械、人員的安全造成破壞。

（五）即時(shí)型巖爆

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

（六）時(shí)滯型巖爆

時(shí)滯型巖爆發(fā)生在開挖擾動(dòng)之后，一般在開挖后5～30天或是更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生，此類巖爆一般發(fā)生在圍巖節(jié)理、裂隙、夾層等結(jié)構(gòu)面豐富地段，結(jié)構(gòu)面與洞軸線較小夾角的部位。

4 巖爆段施工方案

通過(guò)對(duì)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(shí)間統(tǒng)計(jì)分析，本區(qū)域巖爆又分為即時(shí)型巖爆和時(shí)滯型巖爆。

基于此，需要施工技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)于巖爆段施工方案的分析制定。對(duì)此，筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容如下。

（一）施工安全防護(hù)方案

在進(jìn)行隧道施工安全防護(hù)方案制定的過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)于隧道巖爆段施工狀況的分析以及研究，繼而以此為基礎(chǔ)對(duì)巖爆的段落以及波及的范圍里程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。除此之外，相關(guān)單位在實(shí)際的操作過(guò)程中還需要加強(qiáng)對(duì)于作業(yè)人員安全意識(shí)的提升，并做好了技術(shù)、施工準(zhǔn)備工作。

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

最后，施工技術(shù)人員還需要對(duì)打眼臺(tái)車進(jìn)行必要的改裝，并在車體的上方、側(cè)方進(jìn)行細(xì)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(shí)現(xiàn)對(duì)于工作人員以及設(shè)備的防護(hù)。

（二）施工技術(shù)措施

在實(shí)際的施工作業(yè)過(guò)程中，施工團(tuán)隊(duì)需要按照“釋壓力、短進(jìn)尺、弱爆破、控光爆、機(jī)械化、強(qiáng)支護(hù)”的原則進(jìn)行具體的操作。從而以此實(shí)現(xiàn)對(duì)于圍巖的擾動(dòng)程度的降低，促進(jìn)工程建設(shè)的有序開展。

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

之所以提出“強(qiáng)支護(hù)”的原則，主要是因?yàn)閹r爆發(fā)生對(duì)隧道開挖后的臨空面是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，通過(guò)工程實(shí)例個(gè)別圍巖段在進(jìn)行二襯3～5個(gè)月后，還會(huì)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(shí)，均會(huì)誘發(fā)已支護(hù)斷圍巖發(fā)生強(qiáng)烈?guī)r爆，因此對(duì)巖爆段應(yīng)采用型鋼拱架及長(zhǎng)錨桿等措施加強(qiáng)支護(hù)。

在進(jìn)行該工程建設(shè)的過(guò)程中，由于施工區(qū)域的地質(zhì)狀況為千枚巖、灰?guī)r、石英砂巖。故而在實(shí)際的作業(yè)過(guò)程中需要對(duì)施工應(yīng)力進(jìn)行釋放，促進(jìn)工程建設(shè)質(zhì)量的提高。此外，由于巖爆持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，受安全步距限制，故而在進(jìn)行襯砌作業(yè)的過(guò)程中需要采用鋼筋混凝土進(jìn)行具體的操作，以此加強(qiáng)后期巖爆發(fā)生的支撐強(qiáng)度。

（三）支護(hù)技術(shù)措施

在進(jìn)行工程支護(hù)作業(yè)的過(guò)程中，一般需要在上述步驟完成之后，對(duì)圍巖進(jìn)行掛網(wǎng)初噴，從而以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)于圍巖穩(wěn)定性的增強(qiáng)，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。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)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(jìn)行巖爆地段隧道施工額過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)于相關(guān)技術(shù)的完善以及優(yōu)化，促進(jìn)工程建設(shè)效率以及質(zhì)量的提高。本文基于此，分析探討平安隧道施工狀況，并對(duì)巖爆現(xiàn)象產(chǎn)生的原因以及類型進(jìn)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(hù)方案、開挖技術(shù)措施以及支護(hù)技術(shù)措施）。筆者認(rèn)為，隨著相關(guān)措施的落實(shí)到位以及技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的巖爆地段隧道施工必將獲得長(zhǎng)足的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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