超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术
隧道高应力区施工技术方案

隧道高应力区施工技术方案1.工程概况:第二合同段隧道共计11座,其中控制性隧道4座,其他隧道7座。
隧道群地处云南省境内,经过横断山脉、喀斯特地区等复杂地貌,其属于高应力区,根据区域地质构造,以及各个隧道地层岩性推断隧道有发生岩爆以及围岩大变形可能性。
施工期间应加强超前地质预报和监控量测,及时掌握围岩情况。
2.岩爆施工方案:2.1岩爆现象辨识(1)岩爆现象:在极高地应力和高压力地段,坑壁岩石象炸弹一样突然飞出,并伴随着巨响,气浪和震动,破坏洞身工程设施或造成人身伤亡事故。
轻微的岩爆仅剥落岩片,无弹射现象。
严重的可测到4.6级的震级,一般持续几天或几个月。
(2)岩爆辨识的观测方法:岩体在钻孔过程中或爆破后出现深部或浅部爆裂声或伴随着呈片状剥离掉块和岩体自行辟裂现象时,一般情况下,可先考虑有岩爆的可能性;整体性较好、弹性脆性层状岩层层面某部位突然出现呈贝壳凹穴状(片状剥落)以及岩块弹射的情况等可认定为岩爆现象。
(3)岩爆判断的简易技术方法——岩爆发生的最小埋深判据一般情况下,岩爆与隧道埋深有着密切的关系。
据经验,一般埋深超过1000m 时,隧道一般会发生岩爆现象。
根据工程需要,对于岩爆的临界埋深需要一个大致的了解,以便在施工过程中做好防范。
2.2岩爆分级注:σθ/σc与围岩强度比不同;其中,σθ为地下工程围岩最大切向应力,σc岩石单轴抗压强度。
2.3防治岩爆的施工方案及措施:根据隧洞实际情况,采用的防治岩爆的方法是在施工阶段中进行的,立足于减轻或避免岩爆伤人、毁机及导致围岩大面积失控的目标,按照“安全第一,稳扎稳打,不盲目冒进”的指导思想,遵循“预防为主,防治结合,多种手段,综合治理”的原则进行施工和防治岩爆,具体方法如下:(1)岩爆地段的防护措施1)在岩爆段开挖前,注意收集开挖过程中的岩爆地质资料,包括岩爆类型、规模、分布里程与岩爆具体位置,作到事先预报,提前做好岩爆防治的技术准备和施工准备工作。
2)给施工人员配戴钢盔、穿防弹背心,主要防止弹射型岩爆伤人。
隧道工程岩爆地段施工技术措施

隧道工程岩爆地段施工技术措施邢又家【摘要】This paper mainly described the causes, categories and characteristics of rock bust. Through the analysis of Huaiyushan tunnelrock burst engineering, summarized that this tunnel in the rock belongs to the ejection type rock burst type. According to the characteristics of the ejection of rock burst based on the construction experience, the papertried to formulate relevant technical measures, to realize the safety, effectiveness, successful completion of rock burst construction.%本文简要介绍岩爆产生的原因,岩爆分类及特征。
通过怀玉山隧道岩爆段的工程实例的分析,得出该隧道所遇岩爆类型为弹射型岩爆。
根据弹射岩爆的特点结合施工经验,制定相关技术措施,安全、有效、顺利完成岩爆段的施工。
【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】2页(P133-133,134)【关键词】隧道;岩爆;施工;技术措施【作者】邢又家【作者单位】中铁二十三局集团第一工程有限公司,日照276826【正文语种】中文【中图分类】TU740 引言岩爆是岩体中聚积的弹性变形能在地下工程开挖过程中突然猛烈释放,使岩石爆裂并弹射出来的现象。
岩爆具有突发性强、破坏性大等特点。
岩片由岩体表面上突然飞出,多发生在掌子面及周边洞壁附近新鲜出露岩石表面。
隧道岩爆区施工方案

隧道岩爆区施工方案一、前言隧道施工中遇到岩爆是一种常见现象,给工程建设带来一定的影响。
岩爆区施工方案的制定和执行对于保障施工安全和工程质量具有重要意义。
本文将探讨隧道岩爆区的施工方案。
二、岩爆区分析岩爆是指由岩石中的应力引起的破裂和碎裂现象,通常发生在地下岩石较硬和应力较大的区域。
岩爆会导致岩石飞形状成碎片,给隧道施工带来极大的危害。
三、施工方案制定3.1 前期调查在隧道岩爆区施工之前,需要进行充分的前期调查,包括地质勘探、岩石力学性质等方面的调查,以了解岩层的情况,为后续施工提供参考。
3.2 防护措施针对岩爆区域,需要采取有效的防护措施,包括加固措施、隔离带设置等,以减少岩爆造成的危害。
同时,要做好现场监测,一旦发生岩爆,能及时采取应急措施。
四、施工实践4.1 钻孔爆破在岩爆区施工过程中,常常采用钻孔爆破的方式来处理较硬的岩石。
在进行钻孔爆破前,需要根据不同岩石的特性设计合适的爆破方案,以确保爆破效果。
4.2 工艺改进在施工过程中,可以通过工艺改进来减少对岩石的损伤,减少岩爆的发生。
比如,采用先进的爆破技术、控制爆破参数等。
五、总结与展望隧道岩爆区施工方案的制定和实施是一个复杂的工程问题,需要综合考虑地质、力学等多方面因素。
通过合理的防护措施和施工工艺,可以减少岩爆造成的危害,保障施工安全和工程质量。
未来,随着科技的发展,相信在这方面会有更多的创新和突破。
希望通过本文对隧道岩爆区施工方案的讨论能够引起更多从业者的关注和思考,共同努力提升施工质量,保障工程安全。
以上是本文的全部内容,谢谢阅读!。
超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术

超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术摘要:随着地下资源的开发,交通隧道工程建设不断走向地下深部。
已建地下工程中,锦屏二级水电站引水隧洞、新建二郎山隧道、国家油气能源地下储存库、拉林铁路桑珠岭隧道等诸多工程埋深超过千米,这些深埋地下工程围岩地应力均处于较高水平。
金鸡岭隧道为高应力硬岩隧道段,该隧道为双线隧道,埋深深,施工时易产生变形、岩爆等施工风险。
本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术。
关键词:超深埋隧道;高地应力;岩爆;施工技术1前言在隧道建设过程中,隧道开挖稳定性会受到复杂地质的影响,例如高地下水压、岩溶、采空区、软岩大变形及岩爆等。
在高地应力条件下,结构完整的脆性硬岩在开挖卸荷后,由于某些因素的诱发而发生动力失稳的现象,即岩爆。
目前,如何控制岩爆是岩石力学与工程界共同面临的一个难题。
为保证隧道开挖稳定性,加固围岩、弱化围岩、应力转移等防治理念被提出,进而形成了岩爆支护、区域防范和局部解危等岩爆控制措施。
在地下洞室开挖后,围岩支护作为最直接有效的岩爆支护措施,引起了工程领域各界人士的关注,得到了越来越多的研究。
在实际岩爆隧道中,特别是工期较紧的隧道施工中,如何在防治岩爆的基础上达到快速施工的目的是交通隧道等地下工程施工所面临的长期性难题。
2岩爆隧道支护现状岩爆的发生取决于岩石的强度、完整性、所处的初始地应力条件和周围地下水情况。
根据岩爆的特征和相关性质将岩爆分为3个等级弱岩爆,中等岩爆 ,强烈岩爆。
3个等级中,弱岩爆对施工的影响极小,基本上不会对人员和机械造成威胁,实际施工时基本不用采取特殊措施进行处理;中等岩爆持续时间较长,对机械、施工人员的安全及心理造成严重影响,基于加固围岩的思想,目前常采用钢支撑和喷-锚-网(钢筋网)的整体支护方式对隧道中等岩爆区段进行支护,在施工过程中根据实际情况可能还要采用防护网等被动的临时支护措施;强烈岩爆极具危险性,在加强支护的同时还要采用多种辅助措施(如超前应力施工释放孔等)弱化围岩,降低岩爆发生的频率和能量。
长大深埋山岭隧道岩爆地段关键施工技术_李卫军

新分 布 , 造 成齐头 大面 积岩爆 的可 能性较 大 , 爆落 出的小块鱼鳞 片状碎 屑甚至堵 塞整个巷道
别法 及 H o " k 岩爆判 别法 4 种判别 法对 高盖山隧道 !
金 瓜山隧道进行 了岩爆预测 "
(4 ) 岩爆 围 岩 的破 坏 过程 , 一 般新 鲜 坚硬 岩 体
容进行分 级
本标段 隧道 设计 依据 不 同的岩爆 判 别
法 , 将岩 爆划 分 为无岩爆 ! 弱岩爆 ! 中等岩爆 ! 强 岩 爆 四级 28 岩爆 的烈 度 与围岩情 况 有一 定 的对应
关 系 , 岩体 的完整性 越好 , 岩爆 烈度越大 0
第 4 9 卷 第 6 期 (总 第 347 期 )20 12 年 12 月 出版
V o l.49 .N o .6 . T o t a l N o .3 4 7 D e c. 20 12
因 , 将 岩 爆类 型 划 分 为 自重 应力 型 ! 构造 应 力 型 !
变异应 力型和综 合应 力型 四大类 ! , ;然后 . 依据具 体应
事前 一 般无 明显 预兆 "在 高盖 山隧 道 5 号斜井 施 工
中 , 岩石 干燥 , 开挖 后掌 子面可 听见 岩石 的挤 压 声 响 , 掉 块严 重 , 大量 岩石 伴随 响声 飞 出或 弹射 , 对 掌子面洒 水后程 度减缓 " (3 ) 岩爆 时围 岩破坏 的规模 , 小 者几厘米 厚 , 大者可 多达 几 十吨重 " 石块 由母岩 弹 出 , 小 者形状 常呈 中间厚 ! 周边 薄 ! 不规 则 的片状脱 落 , 脱落 面 多与岩壁平 行 "
隧道高应力岩爆地质施工方法

◇ 交通与路建◇
科技 圈向导
21 年第0 期 02 6
隧道高应力岩爆地质施工方法
康 忠 良 ( 中铁 九局集 团有限公 司第三工程公司
吉林
长春
10 5 ) 3 0 2 【 要】 摘 四川省广元至巴中高速公路 隧道施 工 中 生岩爆现象 , 发 本文针对岩爆发生 的原 因和特点进行 了深入 的分析 , 定了防治岩爆发 制 生的措施 , 对今后公路 、 铁路 、 地铁 、 人防等地下空间工程施 工均有较好 的借鉴作用。 【 关键词 】 隧道; 高应力; 岩爆
防治岩爆 的主要措施有三个 . 一是 强化 围岩 . 二是弱化 围岩 。 三是 这种 现象称之为岩爆 。岩爆多发 生在埋藏很深 、 整体 、 干燥和质地 坚 确 硬 的岩层 中 . 生 的地点 多在新 开挖工 作 面及其 附近 . 发 个别 的也有 减少对 围岩 的扰动 。根据以上岩爆 发生的特 点和岩爆发生 的原 因. 弱化 围岩、 减少对围岩扰动 的三个 措施相结合 的综 距新 开挖面较 远 ; 发生 的时间 , 多在爆破后 2 3 — h或 者更长 时间 。岩 定采 用强化围岩 、 爆 不仅直接 威胁作业人 员与施工设 备 的安全 . 而且 严重地 影响施 工 合办法。具体措施如下 : 进度 。 3 .增设 临时防护措施 .给主要 的施工设 备安装防护 网和防护 .1 4 棚, 给施工人员配发钢盔 、 在掌子面加挂钢筋 网等防护用品。 增加施工 1适 用 范 围 . 在保证施工安全的前提下进行施工 该方法针对岩爆发生的原因和特点进行 了深入 的分析 . 应用 于各 人员的安全意识 . 3. .2施作锚杆 , 4 是加 固和治理岩爆最有效 的方法之一 . 时施 作 及 种公路 、 铁路隧道 的施工 . 同样对 于地铁 、 防等地下空 间工 程均 有较 人 锚杆不仅可以加 固岩体 . 还可以改变洞室表 面岩 体的应力状态 . 变 改 好 的借鉴作用 岩爆 的触发条件 . 释放岩 体表面的应力 . 控制岩 爆发生 的初期发展 阶 2工 艺 原理 . 从而达到预 防和减 少岩爆发生 的 目的 . 杆采取浅打密布方式 的 锚 在 开挖 时尽量减少对岩体的扰 动. 尽可 能少 的为岩爆发 生创造 有 段 . 锚杆长不超过 2米 , 间距不大于 1 . 。( 5米 强化 围岩 和弱 化 利条件 。 支护前对岩体进行弱化 . 量释放岩体 的能量 . 尽 有效的延缓 岩 药卷锚杆 , 爆 的发生 , 为施工创造有利的安全条件 。 在支护时强化围岩 . 给围岩一 围岩相 结合 ) 3 -采用喷锚网联 合支护 。以锚杆为着力点 . .3 4 全挂钢筋网并喷射 定 的径 向约束 , 以达到抑制岩爆 发生 的 目的 广元至 巴中高速公路 东 由于钢纤 维具有较大 的柔性 和抗 剪力 . 因此不仅 能够 兴场 隧道采用这种施工工艺很好 的解决 了岩爆对施工 的影 响 . 大程 钢纤维混凝土 . 极 度 的降低了岩爆发生 的频 率和强度 .隧道施工安全 通过了岩爆发生 承受较 大的变形和可 以防止喷射表 面开裂 。通过锚 喷相结合 的措施 . 严格 控制围岩变形 . 围岩从平面应力变 为三维 应力状态 . 使 使岩体 相 段, 无人身伤害事故 , 无机械 、 设备损失 , 得到了监理和业主的好评 。 对稳定 , 可以达到较好 的抑制岩爆发生 目的。( 强化 围岩 ) 3施 工 工 艺流 程 及 操 作 要 点 . 3 .爆破后通 风排 烟 . 即向工作 面及 附近洞壁岩体喷洒高压 .4 4 立 在讲述施工工艺前需要 分析岩爆发生 的特点和原 因. 以便更好 的 水, 以降低岩体的强度 , 增加 塑性 , 减小岩体 的脆性 , 降低岩爆 的剧烈 了解 施 工 方 法 和 施 工 工艺 程度 . 同时可 以起 到降温除尘的作用 . 并利用炮 孔和钻杆孔 向岩体 深 31 .分析岩爆 的特点 使效果更加 明显 ( 弱化围岩) 31 岩爆发生的突然性 。岩爆 在未发生前一般无明显的预兆 . .1 . 看 处注水 . 3 .弱爆破短进尺 . .5 4 将深孔爆破改 为浅 孔爆破 .减少一次装 药 起来 围岩较稳定的地方 , 突发岩石 的爆裂 . 也会 石块有时立 即坠落 . 有 量. 拉大不同部位炮眼的雷管段位间隔 . 延长爆破 时间 . 从而 减轻爆 破 时暂不 坠落 。这是岩爆区别于其他坍塌现象特征 。 对围岩的影响 . 减小爆破 动应力场 的叠加 . 而减低岩爆 的频率 和强 从 3I 岩爆发生块度 大小不定 岩爆发生时 . .2 . 岩块从洞壁围岩 飞射 减少对岩体 的扰动 ) 出来 , 一般呈厚度较薄的不规则形状 。块度大小 由几厘米至几十厘米 度。( 346超前应力解除 . .. 在掌子 面周边起拱 线处钻 两排 45 .米深 的炮 不等 。严重时可能造成岩爆性塌方 眼, 间距 3 — 0 m, 5 5 c 外插角 2 — 0 。 眼间隔装药 , 0 3 o炮 并与掌子 面同时起 31 岩爆发生的地 点。岩爆 多在掌子 面及其附近发生 . .- 3 也有少数 这样可 以在拱部 2 3 以上的岩体内部形成一个爆破松动 圈. -米 截 发生在距掌子面较远位置 . 但岩爆发生 的频率 随围岩暴露 的时间的延 爆 , 断岩体 内部应力的集 中。( 弱化围岩) 长而降低 . 一般只发生在开挖后 的半个月 内 3 . 5施工操作要点 32分析产生岩爆 的原 因 - 35I ..超前应力解除 32I .. 发生岩爆强裂 的地段均在埋深较深 的地段 .这些地段 的岩
隧道岩爆的防治技术和施工措施

隧道岩爆的防治技术和施工措施定义:岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后,围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放且产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。
现场岩爆照片岩爆引起的初喷砼脱落岩爆的防治技术主动方法1、改变围岩性质(1)向工作面及洞壁喷高压水;(2)超前钻孔高压注水使围岩软化。
2、改善围岩应力条件(1)短进尺、多步开挖,控制光面爆破减少应力集中;(2)钻爆法施工,释放岩体内应力;(3)纵向切槽法;(4)洞壁钻孔和超前钻孔应力解除法;(5)超前钻孔松动爆破应力解除法。
被动方法围岩加固措施,及时支护(1)及时支护,减少岩体暴露时间和面积;(2)喷锚+钢筋网、必要时加钢支撑支护,喷钢纤维混凝土,可屈服膨胀锚杆(3)掌子面施设膨胀锚杆以防止坍塌。
利用可屈服型膨胀锚杆和喷钢纤维混泥土稳定掌子面左掌子面钻孔应力解除法右采用曲面掌子面改善围岩受力状态超前钻孔松动爆破应力解除法岩爆地段施工措施1、在可能发生岩爆的隧道中施工,应遵守“短进尺,多循环”的原则,具体应符合下列要求:(1)采用短进尺,一般情况下,每循环进尺宜控制在1.0~1.5m,最大不得大于2.0m;(2)采用光面爆破技术,使隧道周边圆顺,降低岩爆发强度;(3)采用网喷钢纤维混凝土;(4)施作超前锚杆,对于岩爆强烈的开挖面,可采用超前锚杆,对开挖面前方的围岩进行锁定;(5)在拱部及两侧边墙布置预防岩爆的短锚杆,该锚杆长度宜为2m左右,间距宜为0.5~1.0m,并宜与钢纤维喷射混凝土联合使用,形成喷锚加固作用。
2、隧道施工中,一旦发生岩爆,应立即采取下列处理措施:(1)彻底停机待避,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、边墙和拱部,每一循环内进行2~3次找顶;(3)采用能及时受力的摩擦型锚杆(水胀式锚杆);(4)采用喷射钢纤维混凝土,厚度宜为5~8mm;(5)当用台车钻眼,岩爆的强度在中等以下时,可在台车及装碴机械、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。
高速铁路长大深埋隧道高应力岩爆地段预测及施工技术研究

高速铁路长大深埋隧道高应力岩爆地段预测及施工技术研究中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司辽宁省沈阳市 312452内容提要:近几年我国高速铁路迅猛发展,在建和拟建铁路中隧道占比较大,尤其长大隧道数量较多。
在长大深埋隧道施工中岩爆问题一直是施工的重点和难点,也是隧道施工主要的工程地质问题,岩爆的预测和施工技术研究对于隧道的设计和施工有重要的意义。
为有效预测隧道岩爆地段,本文通过对林盘山隧道岩爆出现的原因和特点进行分析、总结,从工艺原理、工艺特点和操作要点等方面介绍、归纳,可有效预测岩爆和降低岩爆对施工造成的影响。
对类似施工具有借鉴意义。
关键词:高速铁路长大深埋隧道高应力岩爆预测1.项目概况1.1 项目简介杭绍台铁路2标林盘山隧道位于浙江省嵊州市剡湖街道、仙岩镇及三界镇境内,为单洞双线隧道,全长8612.25m,最大埋深约444m;隧道围岩已凝灰岩为主,其中Ⅱ级围岩5695m,Ⅲ级~Ⅴ级围岩2917.25m,Ⅱ级围岩占隧道全长的66.2%。
隧道围岩质地坚硬,结构致密,不利于围岩应力的释放;其中有约3000m围岩地段为高应力区,在开挖过程中可能发生岩爆,产生岩块弹射、洞壁岩体有剥离和掉块等现象。
1.2地层地质特征依据工程地质调绘及地质钻探,工点区地层岩性主要为:第四系全新统残坡积粉质黏土和碎石土,上第三系上新统气孔状玄武岩、硅藻土、含硅藻土玄武岩和玄武岩,侏罗系上统凝灰岩,前中生界片麻岩。
1.3隧道围岩分级表1-3 隧道围岩分级统计表2.岩爆的概念岩爆作为深埋长大隧道的重大工程地质问题之一,多是由于围岩开挖卸荷发生脆性破坏导致储存于岩体中的弹性应变能力突然释放,使围岩产生爆裂松脱、剥落、弹射等破坏现象,它直接威胁施工人员、设备安全,影响工程进度,已成为隧道等地下工程急需解决的重要问题。
3.岩爆产生的原因3.1地质结构山体内地应力较高,岩体内储存着很大的应变能。
地层结构是一个封闭的系统。
地层形成时会存在应力的重复积聚和释放。
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超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术
发表时间:2019-03-01T10:51:21.297Z 来源:《防护工程》2018年第35期作者:刘华礼[导读] 本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术。
中铁六局集团有限公司交通工程分公司北京 100000 摘要:随着地下资源的开发,交通隧道工程建设不断走向地下深部。
已建地下工程中,锦屏二级水电站引水隧洞、新建二郎山隧道、国家油气能源地下储存库、拉林铁路桑珠岭隧道等诸多工程埋深超过千米,这些深埋地下工程围岩地应力均处于较高水平。
金鸡岭隧道为高应力硬岩隧道段,该隧道为双线隧道,埋深深,施工时易产生变形、岩爆等施工风险。
本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施
工技术。
关键词:超深埋隧道;高地应力;岩爆;施工技术
1前言
在隧道建设过程中,隧道开挖稳定性会受到复杂地质的影响,例如高地下水压、岩溶、采空区、软岩大变形及岩爆等。
在高地应力条件下,结构完整的脆性硬岩在开挖卸荷后,由于某些因素的诱发而发生动力失稳的现象,即岩爆。
目前,如何控制岩爆是岩石力学与工程界共同面临的一个难题。
为保证隧道开挖稳定性,加固围岩、弱化围岩、应力转移等防治理念被提出,进而形成了岩爆支护、区域防范和局部解危等岩爆控制措施。
在地下洞室开挖后,围岩支护作为最直接有效的岩爆支护措施,引起了工程领域各界人士的关注,得到了越来越多的研究。
在实际岩爆隧道中,特别是工期较紧的隧道施工中,如何在防治岩爆的基础上达到快速施工的目的是交通隧道等地下工程施工所面临的长期性难题。
2岩爆隧道支护现状岩爆的发生取决于岩石的强度、完整性、所处的初始地应力条件和周围地下水情况。
根据岩爆的特征和相关性质将岩爆分为3个等级弱岩爆,中等岩爆 ,强烈岩爆。
3个等级中,弱岩爆对施工的影响极小,基本上不会对人员和机械造成威胁,实际施工时基本不用采取特殊措施进行处理;中等岩爆持续时间较长,对机械、施工人员的安全及心理造成严重影响,基于加固围岩的思想,目前常采用钢支撑和喷-锚-网(钢筋网)的整体支护方式对隧道中等岩爆区段进行支护,在施工过程中根据实际情况可能还要采用防护网等被动的临时支护措施;强烈岩爆极具危险性,在加强支护的同时还要采用多种辅助措施(如超前应力施工释放孔等)弱化围岩,降低岩爆发生的频率和能量。
3工程概况
金鸡岭隧道进口里程为DK196+353,出口里程为DK200+771.31,全长4418.31m,为双线隧道,隧道最大埋深291.3m。
隧道工程量大,存在不良地质,施工技术复杂,金鸡岭隧道隧址区DK197+298~DK197+500为极高应力区,开挖时有岩爆发生;DK200+050~DK200+282段为高应力区,开挖过程中可能有岩爆发生,施工中根据岩爆等级采取相应措施,减小岩爆危害,施工难度大。
4超深埋隧道高地应力岩爆段施工技术针对高地应力硬岩易发生岩爆的特点,制定了“早预报、超前支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测,步步为营,稳步前进”的整治原则和总体方案,配合超前小导管等辅助方案。
4.1施工工艺流程
高地应力硬岩隧道施工工艺流程如图1所示。
图 1 施工工艺流程图超前应力钻孔打设超前应力钻孔,可以有效降低前方掌子面的高地应力,也可以采用注水的方式,降低周围岩体的表面张力,钻孔直径45mm~108mm,深度5m~20m。
对轻度岩爆每循环掌子面打设1孔~3孔;中度岩爆每循环掌子面打设4孔~6孔;强烈岩爆每循环掌子面打设6孔~8孔,对掌子面拱顶及两侧起拱线位置要优先布孔,其余孔位可作为加密孔。
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,同时对于强烈岩爆地段可采取超前钻孔内部松动爆破的方法,或用小炮震裂完整岩石的方法,或孔内注水的方法,从而减少应力集中。
4.2超前支护措施
针对岩爆类型及大小,提前打应力释放孔或超前摩擦锚杆支护,以达到减弱岩爆的强度。
必要时作超前30m~50m导洞,导洞直径不大于5m,可作为岩爆超前预报和释放地应力。
在岩爆地段,开挖后及时向掌子面及以后约15m范围内隧道周边进行喷射高压水,在某种程度上可以削弱围岩表面的强度,选取超前探孔向围岩岩体内均匀注高压水,从而提前减小围岩变形能力并将最大切向应力转移到围岩的内部,注高压水的劈裂作用也可以软化硬岩,从而降低硬岩的强度,并可以新产生裂缝或是使既有缝隙更加发展,继而释放围岩内部的弹性应变能量。
也可以提前在掌子面有概率导致岩爆的位置有规律地钻少许空眼,不设置锚杆,而采取注水的方式,可以释放部分压力,可以避免硬岩达到极限强度而导致岩爆。
4.3开挖施工工艺
本隧道采用的施工方法为钻爆法,掘进进尺采用短进尺,可以节省药量和降低爆破频率,控制光爆效果,以释放围岩表层应力集中现象,从而避免岩爆。
在岩爆烈度中等以上的区域,炮眼间距保持在25cm范围内,并用隔眼填药,阻塞炮泥,加强光爆效果,做到爆破边缘线光滑。
采取措施规避不平顺导致的应力集中,以避免岩爆的发生。
开挖司钻过程中周边眼间距控制在45cm~50cm,钻眼平行无交叉,眼底平齐。
采用浅洞爆破,减小循环进尺,缩减一次性药量。
拱部采用小药卷光面爆破的方法,拓宽不同部位雷管的位置间隔,这样可以延后爆破时间,减轻对岩体的爆破震动,规避由于爆破震动诱发岩爆,从而降低岩爆频率和强度。
在轻岩爆一般进尺控制在2.5m,对于中等烈度的岩爆区域,循环进尺保持在2m,采取全断面法施工,一次成洞,以保证围岩应力的平衡状态。
改变开挖方式,预留岩爆层。
施工中预留2m厚的岩爆处理层,岩爆过后再进行二次扩挖爆破、支护,较好地通过了强烈岩爆段。
4.4支护措施
弱岩爆段在开挖清撬后,一般向洞壁喷3cm厚的混凝土进行封闭围岩。
初喷完后进行锚杆挂网支护,后进行二次喷射混凝土。
中等烈度的岩爆区域采用浅孔密锚挂网混凝土,药卷锚杆规格为 22mm,L=2m@1.2m~1.2m,梅花形布置;钢筋网采取Φ6.5mm@20cm×20cm,喷C20素混凝土5cm,最终喷混凝土至设计厚度,必要时加胀壳式锚杆。
较强岩爆区段,必要时加Ⅰ20型钢拱架,以减轻岩爆损坏程度来规范控制光爆效果,从而最大程度地释放围岩表面应力,采用超前孔眼解除应力的手段及预裂爆破等工法,能让岩体应力释放、在开挖前弹性应变能有所降低,并用缝管式锚杆、梅花型布置,加钢筋网 6.5mm@15×15cm,喷混凝土至设计厚度。
对强烈岩爆区域必须进行钢拱架支撑、锚喷挂钢筋网进行支护,与喷锚网形成联合支护体。
5结束语
工程实践证明:该高应力硬岩隧道开挖时,采用全断面开挖法,提前打应力释放孔或做好超前摩擦锚杆支护,用短进尺掘进,减少药量和爆破频率,喷射混凝土、辅助其他工法进行超前支护和加固,可降低岩爆频率和岩爆强度,同时采取信息化监控量测措施和风险防范措施,可有效地控制隧道受力变形,确保高应力硬岩隧道施工安全。
参考文献:
[1]解琦;鲁志伟.山岭隧道高地应力岩爆处治分析[J].公路,2018(07)。