王宅隧道岩爆特征与治理

（温州市交通工程咨询监理有限公司，浙江，温州，325000）

【摘要】通过对王宅隧道掘进过程中岩爆特征的分析，提出几种较为合理的防治措施，并取得了明显的效果，以期为类似地质的隧道施工提供借鉴。

【关键词】隧道施工；岩爆；治理措施

岩爆是高应力条件下，山岭隧道开挖过程中，由于开挖卸荷引起围岩内应力场重新分布，导致储存于硬脆性围岩中的弹性应变能量突然释放，并产生爆裂，剥累，弹射，掉块等破坏现象，极易造成对人员和设备的安全威胁。如果处置不当，也会造成施工进度滞后，给施工质量和安全带来隐患。

王宅隧道位于文成县56省道花园-西坑改建工程中，起止桩号k64+635-k66+875，全长2240米。隧道围岩主要是下白垩统馆头组酸性火山碎屑岩，火山碎屑沉积岩及次火山岩，燕山晚期火山浸入花岗岩。隧道断面开挖尺寸为10,32*8，21米；10,76*9,26米；11,2*9,9米三种，均为城门型。已于 2011年 6月贯通。

王宅隧道岩爆发生地段位于进口k65+100-k65+140。此段围岩级别属于三级。围岩质地坚硬，节理裂隙欠发育，洞周及掌子面干燥，地下水贫乏。初次支支护完成后2天，拱顶60度范围内初支开裂，脱落。形成长40米，宽4,5米，深度40――80厘米不等的长条形坑槽。在此段开挖过程中，拱顶岩体内有嘎嘎声，间隔时间有长有短，不时往下掉块，岩块成饼状，尺寸为15*30厘米，厚度5-10厘米.。掘进施工至k65+199段，清渣后发现掌子面和拱顶和弓腰局部岩体内，岩爆声音清脆，可听见啪啪声，时间间隔较短，时常往下掉块，不时有岩块剥落，厚度10-20厘米。

致使拱顶、弓腰及掌子面形成50-80厘米深度不等的不规整三角形凹坑。

1 王宅隧道岩爆特征分析

1.1 岩爆发生前，并无明显的预兆，虽然经过仔细找顶扫危，并无异响声。一般认为不会掉块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠落。

1.2 岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别距开挖面较远；岩爆发生的时间有些在爆破作业后2-3小时，有些发生在爆破作业后5-7小时，有的段落甚至在初支支护完成2天后，发生岩爆的现象；有的部位还产生二次岩爆。

1.3 根据现场调查发现，在施工过成中，由于抢进度，出现了喷射混泥土厚度不足，仅2-3厘米，钢筋网片挂设不到位，系统锚杆打设没有针对性，浆液不饱满，锚杆端头为加垫板，光面爆破效果较差等现象。

1.4 有些段落先是小石块（片）抛落，随着应力进一步释放，由于支护没紧跟，往往出现块石落量加大，范围扩大，出现严重超挖现象；有的地段还出现滞后岩爆。但是，只要喷射层厚度够，锚杆施工合理，挂网质量到位，一般不再出现岩爆。

1.5 通过现场实际观测记录发现，岩爆发生一般会经历以下四个时期，即活跃期-过渡期-缓和期-平静期。岩爆类型又可分为缓爆型和速爆型。

2 王宅隧道岩爆的治理措施

2.1 岩爆发生后，应迅速将人员和设备转移到安全地带。加强观测记录。一听岩体内外响声，二目测落块位置，三是观测落物方向。专人不间断测报。对岩爆部位加强找顶扫危工作，只有除险彻底后，才能进行下一步布眼钻孔作业。

2.2 增设临时防护网。主要是防止岩爆突然发生伤人，砸坏机械设备。使用尼龙网和钢丝网进行拦挡。在掌子面及其附近岩爆地段加挂钢丝网帷幕，增加作业场所安全感。在台车上装设钢筋网防护，保护钻眼和装药人员的安全。

2.3 调整作业顺序和支护形式。对于缓爆型岩爆地段，采取通风，喷水。除尘降温，释放围岩应力，再进行“喷，锚，网”作业；对于速爆型岩爆地段，不要急于出渣，而是从安全地带向掌子面和拱顶及弓腰部位喷水湿润围岩，及时初喷强度高，凝结块，成型好的混凝土。早封闭，少挠动工作面。加强对岩爆部位的支护。可以先打安全锚杆，长度1,5米-2米，间距0,8-1,0米，等锚杆安装好后，再在锚杆之间钻适量的空眼，释放岩体内固有应力，减少岩爆二次发生的几率和强度。爆坑处理及支护示意图如下：

2.4 控制掘进循环。将开挖三级围岩常规的3米一循环改变成1,5米-2米一循环，紧跟初支作业。做到一炮一支护。拱顶和弓腰局部地段适当增加锚杆密度，目的就是要缩小围岩应力区塑性范围，扩大其弹性区域。锚杆施工时，应尽可能径向垂直岩面，真正发挥锚杆的穿起，悬吊和组合梁作用。加固围岩，抑制开挖面和拱部围岩的剥离。

2.5 调整光面爆破的技术参数。在靠近掌子面5米范围弓腰和拱顶部位施打径向应力释放孔，孔内不装锚杆，孔径采取42毫米，孔深2米，间距2米-3米。根据现场实际情况布设。同时，施打纵向应力释放孔，尺寸和径向相同。对于易发岩爆地段，减小周边孔径，使用22毫米小药卷和瞬发雷管，减少同段起爆药量，尽可能消除因爆破作业诱发岩爆的因素。开挖过程中要保持洞周壁光面园顺，避免岩面凹凸不平，产生应力集中。及时排除松散裂脱岩块，降低岩爆岩块的数量。岩爆地段应力释放孔示意图如下;

2.6 k65+199-k65+209段岩体应力释放引起掉块段的处理方案。将原设计围岩三级变更为4级围岩加强。起拱线180度范围内增设大钢筋网：环向16毫米，间距60厘米，纵向12毫米，间距100厘米，中空注浆锚杆间距调整为100厘米，喷混泥土厚度调整为15厘米，进尺控制在2米以下。

结束语：

为保证隧道顺利掘进，超前预报和监控量测这两个环节不可或缺。特别是在地质条件复杂的山岭隧道中，由于地质勘探精度欠深，施工工艺欠妥，极易引发地质灾害和施工安全事故，改变由被动受灾为主动定性定量的预防灾害发生，进而制定一套较为科学合理，经济适用的施工方法。笔者在此感谢为本文提供相关资料的项目部技术人员。

参考文献

[1]《公路隧道施工技术规范》

[2]《文成花园-西坑改建指挥部会议纪要2010,01》

作者简介：

张金龙 江苏盐城人 高级工程师，温州市交通工程咨询监理公司驻56省道文成段监理部 副总监