摘要：通过黔桂铁路银洞坡隧道施工中，对岩爆的特点及危害、产生的条件和采取的积极主动的施工技术措施做了探索、借鉴和总结，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，所采取的措施对以后类似工程的施工有一定的借鉴和指导作用。
关键词：铁路隧道；岩爆施工；技术措施
引言：我国幅员辽阔，山地众多。为缩小展线系数，改善线路条件，提高运营效率，隧道在铁路工程中被广泛应用。在埋藏较深、整体、干燥和质地坚硬的高应力岩层中进行隧道开挖时，经常会遇到岩爆的发生。岩爆是围岩在高地应力作用下，储藏在岩体内的应变能突然释放造成围岩破裂、岩块被弹射出来的现象，直接威胁施工人员和施工设备的安全。本文就黔桂铁路银洞坡隧道施工中，对岩爆的特点、危害、产生的条件及施工技术措施做了探索、借鉴和总结，保证了施工的顺利进行。
1.银洞坡隧道概况
1.1设计情况
黔桂铁路银洞坡隧道位于贵州省都匀市境内，进口里程DIK476+616，出口里程DK485+132，隧道全长8516m。
隧道通过由碳酸盐岩组成的中山区。最高点为银洞坡，海拔1649.8m，最低点是隧道进出口端的冲沟，高程分别是930m和1015m。地形起伏大，相对高差250~450m，山高坡陡，峡谷深切，多险峻的悬崖峭壁。地貌类型受构造控制明显，并兼有岩溶剥蚀地貌，属低中山峰丛山地地貌。
隧道穿越地层主要为奥陶系地层，分水岭DK479+622段隧道最大埋深680m，属黄丝箱状背斜宽缓的轴部区，岩层层理倾角多小于10°，岩性较为均一，周围沟谷切割较深，岩溶水发育，岩体内部应力不易蓄积，但不排除存在弱岩爆的可能。隧道埋深大于480m的地段（DK479+300~DK480+660）有可能存在弱岩爆。
1.2施工情况
银洞坡隧道采用进出口及进出口平导四工作面掘进，新奥法施工，全断面光爆开挖，锚喷网联合支护。在进口段DK479+300~DK480+660施工中，频受岩爆困扰，人员及设备的安全受到严重威胁。技术人员与施工人员一起，在借鉴以往岩爆治理方法的基础上，不断观察、记录和分析，不断调整施工方法及支护工艺，采取有效的预防措施，保证了施工的顺利进行，取得了较好的成绩。
2.岩爆的特点及危害
岩爆是开挖时由于岩体的突然爆裂而出现的一种自然现象，发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1~3倍洞径范围内，个别的也有距新开挖工作面较远；多发生在爆破后2～3h的出碴阶段，岩爆发生的频率随围岩暴露时间的延长而降低；岩爆在未发生前，并无明显的预兆；发生岩爆时，开挖面围岩会发生松脱、弹射和抛石现象，经挖掘机找顶并认为安全的地方会突然有石块随爆裂声落下，也会有岩片或岩块从拱腰或边墙部位弹出，由母岩弹出的岩块，一般呈中间厚、周边薄的不规则片状，长宽多为几厘米，个别达几十厘米；岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近；岩爆发生时，弹出的岩块能击伤施工人员、砸坏施工设备。
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3.岩爆产生的条件
根据以往铁路隧道及黔桂铁路银洞坡隧道施工中对岩爆防治的探索、总结和实践，岩爆产生条件为：山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时； 围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小；埋深较大（一般埋藏深度多大于200m）且远离沟谷切割的卸荷裂隙带; 地下水较少，岩体干燥；岩石呈脆性、岩石节理不发育。发生岩爆的围岩级别一般为Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ级。
4.岩爆地段的施工技术措施
1）在施工前，针对已有勘测资料，初步确定施工区域哪些部位及里程容易出现岩爆现象，优化施工开挖工艺和支护顺序，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。
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）轻微岩爆地段，采用开挖面上洒水、局部锚杆、应力释放孔等措施；中等岩爆地段，在隧道开挖断面轮廓线外10～20cm范围内，在侧壁及拱部，打设注水孔，向孔内喷灌高压水，软化围岩，加快围岩内部的应力释放；强烈岩爆地段，除采用前述措施外，可采用超前小导坑、超前锚杆、钢架支撑等措施。
4）爆破后在通风排烟的同时，立即向开挖面及附近洞壁岩体喷洒高压水，降低岩体强度，增强塑性，减弱脆性。
5）及时施作锚杆加固岩体，改变洞壁岩体应力状态，防止岩爆的发生；及时施作锚网喷联合支护，支护采用钢纤维混凝土，利用其有较大柔性和抗剪能力的特性，减轻围岩表层的开裂。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。
6）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。
7）在岩爆地段施工对人员佩戴钢盔安全帽，并对机械设备进行必要的防护，以保证施工安全。
结束语：
黔桂铁路银洞坡隧道施工中，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，确保了施工的安全顺利进行，对以后类似工程的施工有一定的借鉴作用。
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论文作者:宁教练
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第36期
论文发表时间:2017/3/29
标签：隧道论文; 围岩论文; 应力论文; 地段论文; 措施论文; 发生论文; 铁路论文; 《北方建筑》2016年12月第36期论文;