岩爆施工方案

新建铁路

长沙至昆明铁路客运专线长昆湖南段

岩爆地段施工方案

编制：

审核：

批准：

中铁隧道集团沪昆客专长昆湖南段

一、编制依据

1、隧道施工图纸；

2、高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设2010-241号）；

3、批准的《***隧道实施性施工组织设计》。

二、工程概况

***隧道315m设计为板岩、砂质板岩、炭质板岩、弱风化，裂隙较发育，岩体较完整。洞身深埋，有可能产生岩爆。设计围岩级别为IIIc围岩，支护参数为H150的格栅钢架间距1.0m/榀，C25喷砼23cm，拱部设Φ22中空组合注浆锚杆、边墙设22砂浆锚杆，锚杆纵向间距1.5m，环向间距1.2m，呈梅花形布置。

三、岩爆的形成原因

岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。

四、岩爆的特点

1、在未发生前，并无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。

2、岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的岩爆部位以拱部或拱腰部位为多；岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后的2～3小时，24小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。

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。

4、岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆；在强度较低的岩体，则在离隧洞掌子面以里一定距离产生，造成向洞内临空面冲击力量最大，这种岩爆属于深部冲击型。

五、岩爆的分类

岩爆按规模和烈度分为：轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆三种类型。轻微岩爆规模小，一般多为弹射型、冲击地压型岩爆。岩爆坑较浅，厚度一般小于10cm，岩爆坑沿隧道轴向长度小于10m，呈零星分布。中等岩爆多为爆炸抛射型和破裂剥落型岩爆，岩爆坑呈三角形、弧形及梯形，连续分布，规模较大，岩爆坑一般几十厘米深，最大达150cm，沿隧道轴线长10～20m，成片分布。强烈岩爆多为破裂剥落性岩爆，岩爆坑连续分布，最深可达4.3m，沿隧道轴线长大于20m。剥落的岩块尺寸大，数量多，生成大量超挖现象，洞形不规则，对正常施工影响大。

六、防治岩爆的施工方案及措施

1、岩爆地段的防护措施

1.1结合超前地质预报技术，对掌子面及掌子面前方15～20m的地段进行监测，推算岩石强度，并根据岩石强度及有关经验公式判定存在岩爆的可能性。

1.2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。

1.3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。在支护区设专职安全员，随时观察围岩状态。如发现险情，及时

向带班干部汇报，作到及时支护或组织人、机暂时躲避。

1.4对施工打眼台车进行改造，在台车上方及侧面设立钢筋防护网。在进行钻眼施工时必要在掌子面处也设立钢筋防护网，以确保施工人员的安全。

1.5洞身爆破后立即向工作面喷水润湿围岩。

2、开挖施工方案

2.1加强光面爆破，保证开挖轮廓圆顺，避免造成局部应力集中而加剧岩爆。

2.2在中等岩爆、强烈岩爆地段采取短进尺、多循环、弱爆破措施，控制循环进尺不大于2.5m。

2.3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。超前摩擦锚杆采用Φ40钢管，长度3 m，安设的位置主要在拱顶及左右边墙的上部，间距1～1.5 m。并在岩爆地段的洞壁上打应力释放孔以达到减弱岩爆的强度。

2.4改变开挖方式，预留岩爆层。施工中采用短进尺循环，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。

2.5应力解除法：从掌子面起沿拱部周边向前方打超前斜孔，在孔底装药爆破形成一定厚度的人工破碎带，且洞壁保持一定厚度的完整岩层作为安全距离。通过打设超前钻孔或在超前钻孔中进行松动爆破，在围岩内部造成一个破坏带，即形成一个低弹区，从而使动壁和掌子面应力降低，使高应力转移至围岩深部，施工时可在掌子面上打设5～6个超前钻孔，深15～20m左右，既可以起到超前钻探地质的作用，又可以起到释放掌子面应力的作用。超前钻孔的布置形式及参数与地质预测预报孔相同。

2.6改善围岩性质：对于中等岩爆岩爆段, 在施工过程中，在

随开挖轮廓外10～15m范围内,边墙及拱部打注水孔,孔内喷灌高压水,软化围岩,加快应力释放。从而消除或减缓岩爆程度。但这种方法在隧道施工中一般对隧道围岩的稳定有一定的影响。

3、支护施工方案

为减轻岩爆的危害，很重要一条就是在洞内开挖前和开挖后对围岩进行支护措施，这样做不仅可以改善应力的大小和分布，而且还能使隧道周边的岩体从平面应力状态变为空间三向应力状态，从而达到减轻岩爆危害的目的，并且还能起到防护作用，防止岩石弹射和剥落造成事故。

3.1发生轻微岩爆时，仔细对洞壁及掌子面进行危岩清撬后，及时喷3cm厚混凝土进行封闭围岩。初喷完后进行钢架、锚杆、挂网支护，及时复喷至设计厚度。

3.2强烈岩爆对施工人员及施工设备的威胁最大，必要时进行避让，等岩爆强度基本平静下来再进行支护。

七、质量控制要点

1、使用光面爆破，并严格控制用药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响。

2、可选用预先释放部份能量的方法，如松动爆破法、超前钻孔预爆法，或喷射高压水冲洗法，先期将岩层的原始应力释放一些，以减少岩爆的发生。

3、加强支护工作，支护的方法是在爆破后立即向拱部及侧壁进行喷射砼，再加设锚杆及钢丝网。衬砌工作要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少岩层暴露时间，减少岩爆发生和确保人身安全。

八、安全措施

1、增设临时防护设施，给主要的施工设备安装防护网和防护棚

架，给施工人员配发钢盔等劳动保护用品，掌子面加挂钢丝网。

2、岩爆非常剧烈时，为了安全，应在危险距离范围以外，躲避一段时间，直到岩爆平静为止。

3、设专人对围岩进行监测，发现险情立即组织人员撤离到安全地方。

4、加强巡回撬顶，及时清除爆裂的危石，确保施工人员安全。

5、延长爆破后进入工作面的时间，岩爆严重时须2h后方可进洞撬顶排险。

6、对滞后型岩爆要加强观察，专人巡视，重点监视岩爆征兆，发现情况，立即处理。

7、机械车辆易损部位，人员乘坐部位要加焊钢结构防护棚。