鉆爆法施工隧洞巖爆地段超前應力解除技術探討

蔡榮澤 游金虎 王斌

摘?要：本文通過引漢濟渭工程4#支洞的工程實踐，對超前應力解除爆破技術進行了初步探討，旨在為類似工程提供參考。

關鍵詞：鉆爆法;隧洞;巖爆;超前應力解除

一、工程概況

（一）標段內容及施工范圍

4號支洞位于秦嶺嶺南高中山區，山高坡陡，工點范圍內地形起伏不平，高程范圍在1166～1435m，洞室最大埋深約1435m。洞口位于寧陜縣四畝地鎮雞冠寨和麻房子之間麻河右岸公路邊斜坡上，洞口處有簡易公路通過，交通較為便利。鉆爆法開挖支洞起訖里程斜00+00～斜57+84，平距5784m，斜長5820.21m。4號支洞施工完成后，鉆爆法開挖主洞上游接應段1500m，下游接應段1500m。

（二）施工過程中巖爆情況及對工程帶來的影響

巖爆是巖石工程中圍巖體的突然破壞，并伴隨著巖體中應變能的突然釋放，是一種巖石破裂過程失穩現象。主要表現為厚片狀剝落，在巖爆未發生前，并無明顯的征兆，并無空響聲，一般認為不會掉落石塊的地方，也會突然發生巖石爆裂聲響，石塊有時應聲而下，有時暫不墜下，有時有彈射現象。巖爆發生的地點多在新開挖的工作面附近，個別的也有距新開挖工作面較遠，巖爆發生的部位主要為洞身拱部范圍;巖爆在開挖后陸續出現，多在爆破后2～3小時，24小時內最為明顯。在巖爆地段施工過程中，在各個施工工序中均會有不同強度等級的巖爆均有發生。特別是在進行開挖和出碴工序過程中，掌子面拱部及邊墻易發生巖爆。掌子面巖爆的發生，導致對施工現場造成了不同程度的危害，施工設備遭到嚴重損壞，施工人員生命安全遭到致命威脅，并且嚴重的影響了施工進度與工程的工期及履約情況。

二、超前應力解除技術

（一）巖爆分析

巖爆段的應力集中，從產生位置以及匯聚的能量大小來看具有不統一性，巖爆將會產生不同程度的掉塊、剝落，對隧洞安全施工具有很大的威脅性?，F場根據不同程度的巖爆按照相應的施工參數對未開挖區域的集中應力提前釋放。并將所發生的巖爆按輕微巖爆、中等巖爆、強烈巖爆3個等級進行劃分，具體劃分標準如下（表1）：

說明：爆坑深度為一次性巖爆發生后的深度，而非巖體應力調整引起圍巖剝落、垮塌完畢后的累計深度。

（二）布孔

（三）裝藥

（四）實施前后對比

根據微震監測設備，進行超前預測巖爆等級，進行對作業面前方應力進行提前釋放（應力解除爆破施作：應力解除爆破孔，根據預測巖爆等級，進行裝藥。其孔口采用炮泥機制作的炮泥封堵，炮泥采用粘土、砂子、水按適當比例調配而成，確保封堵長度不小于50 cm，封堵密實。）

通過分析微震監測數據得出：超前應力解除爆破提前釋放，釋放的能量74423J，而開挖爆破后能量釋放452574J，能量比1：6.08。超前應力解除爆破同掌子面開挖同時起爆時，釋放的能量比分別為：1：77、1：673.85。而1：77、1：673.85比值均小于1：6.08，所以，超前應力解除爆破同掌子面開挖同時起爆時釋放事件能量遠大于超前應力解除爆破提前釋放時的能量。并且，通過超前應力解除爆破提前釋放能量和開挖爆破釋放能量將作業面的安全隱患降低至最低，保證作業面的施工安全。

三、結論和建議

本文緊密結合引漢濟渭秦嶺隧洞嶺南工程4號支洞和主洞接應段的鉆爆法施工實踐。在深埋隧洞高應力區，結合開挖過程中已揭露情況和輔助洞內巖爆的特征，借鑒國內外深埋特長隧道施工經驗，針對本工程施工中高應力巖爆問題，采用超前應力接觸爆破技術，有效促進了巖體應力釋放，減小了隧洞巖爆的發生等級和巖爆發生率，對后期隧洞施工以及類似工程中巖體應力超前應力解除難題的研究具有重大指導意義。

參考文獻：

[1]趙志強等.秦嶺引水隧洞TBM施工段巖爆預防與治理[J]

[2]二灘水電開發有限責任公司.錦屏二級水電站輔助洞施工技術交流文集[M]，2003