《隧道與地下工程施工》模塊七

不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

單元4巖爆隧道施工

《隧道工程施工》巖爆的特點(diǎn)1巖爆產(chǎn)生的主要條件2巖爆的防治措施3本講主要內(nèi)容巖爆隧道施工01一、隧道內(nèi)巖爆的特點(diǎn)

?定義：埋藏較深的隧道工程在高地應(yīng)力、脆性巖體中，由于施工爆破擾動(dòng)原巖，巖體受到破壞，使掌子面附近的巖體突然釋放出潛能，產(chǎn)生脆性破壞，這時(shí)圍巖表面產(chǎn)生爆裂聲，隨之有大小不等的片狀巖塊彈射剝落出來這種現(xiàn)象稱之為巖爆，如圖所示。巖爆有時(shí)頻繁出現(xiàn)，有時(shí)甚至?xí)永m(xù)一段時(shí)間后才消失。巖爆不僅直接威脅作業(yè)人員與施工設(shè)備的安全，而且嚴(yán)重地影響施工進(jìn)度，增加工程造價(jià)。巴玉隧道巖爆：13公里多的區(qū)段，94%都是巖爆區(qū)，發(fā)生的強(qiáng)度、頻率和形態(tài)多樣，單次最長持續(xù)時(shí)間達(dá)20余小時(shí)，在國內(nèi)外隧道施工史上均屬罕見，堪稱隧道巖爆博物館。巖爆隧道施工01一、隧道內(nèi)巖爆的特點(diǎn)巖爆特點(diǎn)：（1）巖爆在發(fā)生前并無明顯的預(yù)兆，一般認(rèn)為不會(huì)掉落石塊的地方也會(huì)突然產(chǎn)生巖石爆裂聲響，石塊有時(shí)應(yīng)聲而下，有時(shí)暫不墜落。這與塌頂和側(cè)壁坍塌現(xiàn)象有明顯的區(qū)別。（2）巖爆時(shí)，巖塊自洞壁圍巖母體彈射出來，一般呈中厚邊薄的不規(guī)則片狀，塊度大小多呈幾厘米長、寬的薄片，個(gè)別長、寬達(dá)幾十厘米。嚴(yán)重時(shí)，上噸重的巖石從拱部彈落，造成巖爆性塌方。（3）巖爆發(fā)生的地點(diǎn)，多在新開挖工作面及其附近，個(gè)別的也距新開挖工作面較遠(yuǎn)。巖爆發(fā)生的頻率隨暴露時(shí)間的延長而降低。一般巖爆發(fā)生在16d之內(nèi)，但是也有滯后一個(gè)月甚至數(shù)月還發(fā)生巖爆的情況。巖爆隧道施工01二、巖爆產(chǎn)生的主要條件

國內(nèi)外專家研究結(jié)果表明，巖爆產(chǎn)生與否的兩個(gè)決定性因素：地層的巖性條件地應(yīng)力的大小從能量的觀點(diǎn)來看，巖爆的形成過程是巖體中的能量從儲(chǔ)存到釋放直至最終使巖體破壞而脫離母巖的過程。巖爆是否發(fā)生及其表現(xiàn)形式主要取決于：巖體中是否儲(chǔ)存了足夠的能量是否具有釋放能量的條件及能量釋放的方式巖爆米倉山隧道巖爆巖爆隧道施工01三、巖爆的防治措施

巖爆的是否產(chǎn)生取決于圍巖的應(yīng)力狀態(tài)與圍巖的巖性條件。在施工中控制和改變這兩個(gè)因素就可能防止或延緩巖爆的發(fā)生。防治巖爆發(fā)生的措施：

?強(qiáng)化圍巖

?弱化圍巖

巖爆隧道施工01三、巖爆的防治措施

（1）強(qiáng)化圍巖的措施

措施：噴射混凝土或鋼纖維混凝土、錨桿加固、噴錨支護(hù)、錨噴網(wǎng)聯(lián)合、鋼支撐網(wǎng)噴聯(lián)合。這些措施的出發(fā)點(diǎn)給是給圍巖一定的徑向約束，以達(dá)到延緩或抑制巖爆發(fā)生的目的。加強(qiáng)錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)：使用鋼纖維混凝土增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，提高整體支護(hù)強(qiáng)度。初期支護(hù)后采用漲殼式預(yù)應(yīng)力中空錨桿，增強(qiáng)圍巖支護(hù)強(qiáng)度。巖爆隧道施工01三、巖爆的防治措施（2）弱化圍巖，釋放應(yīng)力

措施：注水、超前預(yù)裂爆破、切縫、排孔等。注水的目的是改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，降低巖石的脆性和儲(chǔ)存能量的能力。后三者的目的是解除能量，使能量向有利的方向轉(zhuǎn)化和釋放。

噴灑高壓水軟化圍巖巖爆隧道施工01三、巖爆的防治措施

巖爆隧道設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以防為主，防治結(jié)合的原則，根據(jù)巖爆等級(jí)采取下列預(yù)案設(shè)計(jì)：

（1）輕微和中等巖爆段初期支護(hù)可采用網(wǎng)噴混凝土或鋼纖維噴混凝土、系統(tǒng)錨桿、超前錨桿的聯(lián)合加固措施，根據(jù)需要噴灑水或打設(shè)注水孔。（2）強(qiáng)烈及以上巖爆段，可采用網(wǎng)噴混凝土或鋼纖維噴混凝土、系統(tǒng)錨桿、柔性錨桿、超前錨桿及鋼架加強(qiáng)的綜合治理措施，必要時(shí)采取設(shè)超前應(yīng)力釋放孔、應(yīng)力解除爆破、鉆孔高壓注水等措施。巖爆隧道施工01四、巖爆地段隧道施工要求

巖爆地段隧道施工應(yīng)遵守“短進(jìn)尺、多循環(huán)”的原則，具體應(yīng)符合下列要求：（1）如設(shè)有平行導(dǎo)坑，則平行導(dǎo)坑掘進(jìn)應(yīng)超前正洞一定距離，以了解地質(zhì)，分析可能發(fā)生巖爆的地段，當(dāng)正洞施工到達(dá)相應(yīng)地段時(shí)加強(qiáng)防治，采取必要措施。（2）爆破應(yīng)選用預(yù)先釋放部分能量的方法，如超前預(yù)裂爆破法、切縫法和排孔法等，先期將巖層的原始應(yīng)力釋放一些，以減少巖爆的發(fā)生。爆破應(yīng)嚴(yán)格控制用藥量，以盡可能減少爆破對(duì)圍巖的影響。（3）縮短爆破循環(huán)進(jìn)尺。初期支護(hù)和二次襯砌要緊跟開挖面，以盡可能減少巖層的暴露面和暴露時(shí)間，防止巖爆的發(fā)生。（4）