鉆爆法施工隧洞巖爆地段超前應(yīng)力解除技術(shù)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(yīng)力解除爆破技術(shù)進行了初步探討，旨在為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：鉆爆法;隧洞;巖爆;超前應(yīng)力解除

一、工程概況

（一）標段內(nèi)容及施工范圍

4號支洞位于秦嶺嶺南高中山區(qū)，山高坡陡，工點范圍內(nèi)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(zhèn)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(yīng)段1500m，下游接應(yīng)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(yīng)變能的突然釋放，是一種巖石破裂過程失穩(wěn)現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為厚片狀剝落，在巖爆未發(fā)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(fā)生巖石爆裂聲響，石塊有時應(yīng)聲而下，有時暫不墜下，有時有彈射現(xiàn)象。巖爆發(fā)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(fā)生的部位主要為洞身拱部范圍;巖爆在開挖后陸續(xù)出現(xiàn)，多在爆破后2～3小時，24小時內(nèi)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(fā)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(fā)生巖爆。掌子面巖爆的發(fā)生，導(dǎo)致對施工現(xiàn)場造成了不同程度的危害，施工設(shè)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(yīng)力解除技術(shù)

（一）巖爆分析

巖爆段的應(yīng)力集中，從產(chǎn)生位置以及匯聚的能量大小來看具有不統(tǒng)一性，巖爆將會產(chǎn)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(xiàn)場根據(jù)不同程度的巖爆按照相應(yīng)的施工參數(shù)對未開挖區(qū)域的集中應(yīng)力提前釋放。并將所發(fā)生的巖爆按輕微巖爆、中等巖爆、強烈?guī)r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(fā)生后的深度，而非巖體應(yīng)力調(diào)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(jù)微震監(jiān)測設(shè)備，進行超前預(yù)測巖爆等級，進行對作業(yè)面前方應(yīng)力進行提前釋放（應(yīng)力解除爆破施作：應(yīng)力解除爆破孔，根據(jù)預(yù)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(diào)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(jiān)測數(shù)據(jù)得出：超前應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力解除爆破提前釋放時的能量。并且，通過超前應(yīng)力解除爆破提前釋放能量和開挖爆破釋放能量將作業(yè)面的安全隱患降低至最低，保證作業(yè)面的施工安全。

三、結(jié)論和建議

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

參考文獻：

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[2]二灘水電開發(fā)有限責(zé)任公司.錦屏二級水電站輔助洞施工技術(shù)交流文集[M]，2003