隧道岩爆研究成果

摘要

伴随我国施工事业的不断发展以及施工技术的不断创新，我国的建筑施工事业取得了空前的发展。尤其是在我国隧道施工中岩爆控制工作取得的成绩，更是不容人质疑。本文主要对我国隧道施工中岩爆段施工技术来源及岩爆施工对策安全措施进行了探讨与分析。为其未来的发展道路与预防工作提供了相关性的参考依据。

岩爆段施工技术来源

针对隧道的地质特征，在施工中可能出现岩爆的地段应采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。在高应力地段施工中可采用以下技术措施：

①在施工前，针对已有勘测资料，首先进行概念模型建模及数学模型建模工作，通过三维有限元数值运算、反演分析以及对隧道不同开挖工序的模拟，初步确定施工区域地应力的数量级以及施工过程中哪些部位及里程容易出现岩爆现象优化施工开挖和支护顺序为施工中岩爆的防治提供初步的理论依据。

②在施工过程中，加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。采用上述超前钻探、声反射、地温探测方法，同时利用隧道内地质编录观察岩石特性，将几种方法综合运用判断可能发生岩爆高地应力的范围。

③打设超前钻孔转移隧道掌子面的高地应力或注水降低围岩表面张力超前钻孔可以利用钻探孔，在掌子面上利用地质钻机或液压钻孔台车打设超前钻孔，钻孔直径为45mm，每循环可布臵4～8个孔，深度5～10m，必要时也可以打设部分径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，间距数十厘米，深度1～3m不等。必要时，若预测到的地应力较高，可在超前探孔中进行松动爆破或将完整岩体用小炮震裂，或向孔内压水，以避免应力集中现象的出现。

④在施工中应加强监测工作，通过对围岩和支护结构的现场观察、通过对辅助洞拱顶下沉、两维收敛以及锚杆测力计、多点位移计读数的变化，可以定量化地预测滞后发生的深部冲击型岩爆，用于指导开挖和支护的施工，以确保安全。

⑤在开挖过程中采用“短进尺、多循环”，同时利用光面爆破技术，严格控制用药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响并使开挖断面尽可能规则，减小局部应力集中发生的可能性。在岩爆地段的开挖进尺严格控制在2.5m以内。

⑥加强施工支护工作 支护的方法是在爆破后立即向拱部及侧壁喷射钢纤维或塑料纤维混凝土，再加设锚杆及钢筋网。必要时还要架设钢拱架和打设超前锚杆进行支护。 衬砌工作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，必要时可采取跳段衬砌。同时应准备好临时钢木排架等，在听到爆裂响声后，立即进行支护，以防发生事故。

⑦对发生岩爆的地段，可采取在岩壁切槽的方法来释放应力以降低岩爆的强度。

⑧在岩爆地段施工对人员和设备进行必要的防护，以保证施工安全。

施工对策的安全措施

⑴目前预防岩爆的方法是应力解除法、岩体深部注水软化法和岩面喷水软化吸收应力法、锚-网-喷砼联合封闭支护。简要介绍如下：

①应力解除 主要方法有：在强烈岩爆区，钻应力释放孔、减轻岩爆烈度；必要时采取周边超前深孔爆破，形成爆破松动圈（厚度2~3m），从而减少洞周切向应力，释放弹性能，达到应力解除的目的，松动圈自身同时担当保护层的作用；或者在掌子面范围内，施作长钻孔，采取过量装药爆破技术，实施爆破强震，以期提前释放应力，减小或解除地应力，减轻岩爆。

②岩面喷水或岩体深部注水软化，吸收弹性能 爆破后通风排烟，立即向工作面及附近洞壁岩体岩面喷洒高压水，以降低岩体强度，减弱岩体的脆性，增强塑性，降低岩爆的剧烈程度；也可以利用炮孔和锚杆孔向岩体深处高压注水，以取得更佳效果。

③处理岩爆的技术方案、措施 防护方案及措施：轻微岩爆：喷钢纤维混凝土；中等岩爆：及时施作锚杆加固岩体，改变洞壁岩体的应力状态，改变岩爆的触发条件；中等和强烈岩爆：采用锚网喷联合支护，也可用喷钢纤维砼代替挂网喷护。 另外，改进光面爆破，，调整钻爆工艺，改深孔爆破为浅孔爆破，减少一次装药量，拉大段别，延长爆破时间，减轻爆破对围岩的影响，减小爆破应力场的叠加，降低岩爆频率和强度。

⑵人员、设备安全防护预计有弹射可能岩爆发生时，施工人员须配发钢盔（含面部护罩）、防弹背心等，掌子面加挂钢丝网。增设临时防护设施，为主要设备安装防护网和防护棚架；岩爆剧烈时，应采取躲避措施，直到岩爆平静；严格巡回撬顶，及时清除爆裂的危石，确保施工人员安全。

结束语

综上所述，岩爆危害性较大，技术人员及现场各级管理人员和作业人员应认真对待岩爆现象，对岩爆的危害性有一个初步认识。收集各种岩爆迹象，为正确、及时判定与处理岩爆提供详细的参考.

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完

1、地质预报：当隧道埋深较大时，每一开挖循环结束后，进行一次地质，绘制开挖工作面的地质素描图和地质展示图，根据地质结果，进行地质预报。

2、岩体二次应力场现场测试：采用钻孔应力解除和应力恢复测试方法，分段对洞壁及掌子面现场测定围岩表层岩体二次应力场。同时进行现场岩石点荷载强度试验，利用洞壁切向应力洞壁岩石单轴抗压强度Rb来预报岩爆和判定等级。

（1）停机待避，同时进行工作面的观察记录，如岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等。

（2）在工作面、侧壁和拱部，每一循环内进行2～3次找顶。

（3）采用能及时受力的锚杆。

（4）采用喷射钢纤维混凝土，厚度宜为5～8cm。

（5）当用台车钻眼，岩爆的强度在中等以下时，可在台车及装砟机械、运输车辆上加装防护钢板，避免岩爆弹射出的块体伤及作业人员和砸坏施工设备。