桐木隧道 高地应力下硬岩岩爆与软岩大变形专项方案（恢复）(2)

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拱顶及两侧起拱线位置要优先布孔，其余孔位可作为加密孔。必要时也可以打设部分径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，轻度岩爆每循环打孔孔眼间距1.5m～2.0m，深度0.5m～1.5m；中度岩爆间距1.0m～1.5m，深度1.5m～2.5m；强烈岩爆间距0.5m～1.0m，深度2.5m～3.5m。同时对于强烈岩爆地段可在超前探孔中进行松动爆破或将完整岩体用小炮震裂，或向孔内压水，以避免应力集中现象的出现。

4.3.2.3监控量测

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、通过对辅助洞拱顶下沉、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。

4.3.2.3-1 监控量测项目表

序号 量测方法和仪测量 测点布置 测量频率 器 精度 现场观测，地质施工前洞顶现场勘1 洞内外观测 素描及初期支每榀拱架 测，施工中开挖后进 护状态观测 行 每10～30米一个υ≥5mm（0～1B）2水平收敛量收敛仪、反射膜2 断面，上下2条次/d；1≤υ＜5（1～0.1mm 测 片配合全站仪 基线4个点 2B）1次/d；0.5≤υ＜1 （1～2B）1次/2～3d；0.2≤υ＜水准测量的方每10～30米一个0.5 （2～5B）1次1mm 3 拱顶下沉 法，水准仪、钢断面，1个点 /3d；υ＜0.2 （＞5B）尺等 1次/7d。 量测项目 注：B—隧道开挖宽度，υ—变形速速

4.3.2.4超前措施

⑴在岩爆段开挖前，注意收集在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，在预测的岩爆区段，按设计要求，采用超前探测孔和TSP地质预报,对岩爆出现的可能性与等级进行预测,以探明掌子面前方的地质情况，判定岩性状况并判断是否存在岩爆和岩爆发生可能的剧烈程度，用以指导施工，提前做好必要的施工准备和相应的防范及应对措施。

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⑵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，以达到减弱岩爆的强度。必要时作超前30～50m导洞，导洞直径不大于5米，可作为岩爆超前预报和释放地应力。

⑶在岩爆地段，开挖后及时向掌子面及以后约15m范围内隧道周边进行喷洒高压水，在一定程度上起到了降低表层围岩的强度，采用超前钻孔向硬岩体内高压均匀注水，可以提前释放弹性应变能力并将最大切向应力向围岩深部转移，高压注水的楔劈作用可以软化、降低岩体的强度，也可以产生新的裂隙并使原有裂隙继续扩展，从而降低岩体储存弹性应变能的能力。或预先在工作面有可能发生岩爆的部位有规则地打一些空眼，不设锚杆而注水，以便释放应力，阻止围岩达到极限应力而产生岩爆。

4.3.2.5开挖措施

⑴在岩爆存在区段，合理选择开挖参数，因为在高地应力地下洞室施工过程中，如果开挖方法、工程措施等选择不当则会大大恶化围岩的物理力学性能和应力条件，从而会诱发或加剧岩爆的发生，所以在桐木隧道钻爆法施工中，采用短进尺掘进，减少药量和减少爆破频率，控制光爆效果，以减少围岩表层应力集中现象而加剧岩爆。在中等以上岩爆区，周边眼间距控制在25cm以内，采用隔眼装药，堵塞炮泥，增加光爆效果，以达到开挖轮廓线圆顺。尽量避免凹凸不平造成应力集中，以达到减弱岩爆的发生。

⑵开挖司钻过程中周边眼间距控制在45～50cm，钻眼平行无交叉，眼底平齐。调整钻爆设计，采用“短进尺，弱爆破”。改其为浅孔爆破，缩短循环进尺，减少一次用药量。拱部采用小药卷光面爆破措施，拉大不同部分炮眼的雷管段位间隔，从而延长爆破时间，减少对围岩的爆破扰动，减少爆破动应力的叠加，控制爆发裂隙的生成，避免由于爆破诱发岩爆，从而降低岩爆频率和强度。在轻岩爆一般进尺控制在2.5ｍ，中等岩爆一般进尺控制在2ｍ，尽可能全断面开挖，一次成形，以减少围岩应力平衡状态的破坏。

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⑶改变开挖方式，预留岩爆层。施工中预留2m厚的岩爆处理层，岩爆过后再进行二次扩挖爆破、支护，较好地通过强烈了岩爆段。对于中等以上的岩爆洞段，在钻爆施工时，可在拱角、边墙及顶部加深钻打周边眼，然后向眼孔内喷灌高压水，对围岩进行软化，从而人为提前加快围岩的应力释放。眼孔超前深度可取2m。

4.3.2.6支护措施

⑴弱岩爆段在开挖清撬后，一般向洞壁喷3ｃｍ厚的混凝土进行封闭围岩。初喷完后进行锚杆挂网支护，后进行二次喷射混凝土，达到设计厚度； ⑵中等岩爆段采用浅孔密锚挂网混凝土，药卷锚杆φ２2ｍｍ，Ｌ＝2ｍ＠1.2ｍ～1.2ｍ，梅花型布置；钢筋网φ6.5ｍｍ＠20×20ｃｍ，喷Ｃ20素混凝土5ｃｍ，最终喷砼至设计厚度，必要时加胀壳式锚杆； ⑶较强岩爆区段，必要时采用上下台阶法开挖，以减弱岩爆破坏程度来严格控制光爆效果，以最大限度地减少围岩表面应力集中现象，采用超前钻孔应力解除方法及预裂爆破等方法，使岩体应力降低，弹性应变能在开挖前释放，采用缝管式锚杆φ40ｍｍ，Ｌ＝2.5ｍ＠1.0ｍ～1.0ｍ，梅花型布置；钢筋网φ6.5ｍｍ＠15×15ｃｍ，喷Ｃ20素混凝土５ｃｍ最终喷砼至设计厚度； 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。对强烈岩爆区域必须进行钢拱架支撑、锚喷挂钢筋网进行支护，与喷锚网形成联合支护体系。 表4.3.2.6-1 不同强度等级岩爆处治措施 防治措施 喷砼厚度 初期支护 φ22药包锚杆 φ40缝管式锚杆 薄格栅钢架 施工措分步开挖或小导坑超前 弱岩爆 中等岩爆 √ √ √ √ 强烈岩爆 √ √ √ √ 中铁航空港建设集团有限公司MHTJ-31标一工区 高地应力专项施工方案

施 光面爆破、短进尺 超前应力释放孔 超前松动爆破 反复找顶 洞壁洒水冲洗 岩爆活跃期待避 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 其他 个体防护、设备防护 加强照明 4.3.2.7 岩爆段落施工安全措施 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。 加强现场岩爆监测、警戒及巡回找顶，必要时及时躲避。组织专门人员全天候巡视警戒及监测。岩爆一般在爆破后2h左右比较激烈，以后则趋于缓和，多数发生在0～50 m范围和掌子面处。从地质方面来看，岩爆发生的地段有其相似的地层条件和共性条件，使短距离的预报成为可能。听到围岩内部有沉闷的响声时，应尽快撤离人员及设备。特别是强烈岩爆地段，每次爆破循环后，作业人员及设备均应及时躲避一段时间，待岩爆基本平静后，立即洒水喷混凝土封闭岩面，以保证后序作业的进行。巡视、警戒人员要对岩爆段，特别是强烈岩爆段岩石的变化仔细观察，发现异常及时通知，撤离施工人员及设备，以保证安全。 加强对施工人员岩爆知识教育。强化作业人员安全纪律教育以及岩爆常识、防护知识的学习；严格执行有关技术和安全操作规程；危险地段增设照明并设醒目标志。进洞人员必须正确佩戴安全防护用品，特殊工种应持证上岗。 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、防弹背心等，掌子面加挂钢丝网。 配备专职安全员对作业面24小时轮流值班，有岩爆发生时及时警报，并做好现场人员按既定的逃生路线疏散及设备防护。 中铁航空港建设集团有限公司MHTJ-31标一工区 高地应力专项施工方案

机械防护：施工机械，如挖机、装载机、出碴车易破损部位设置钢筋防护网罩。岩爆严重时及时撤离机械，待稳定时再进行支护等措施。

4.4、软岩大变形段施工方案

4.4.1软岩大变形具有以下地质特征：

（1）隧道围岩条件。发生大变形的围岩主要有：①显著变质的岩类，如片岩、千枚岩等；②膨胀性凝灰岩；③软质粘土层和强风化的凝灰岩；④凝灰岩和泥岩分互层；⑤泥岩破碎带和矿化变质粘土等。这类围岩的凝聚强度c值较低，内摩擦角?值很小，单轴抗压强度较低。

（2）隧道处于高应力区，且大变形地段的隧道一般埋深在100m以上。 （3）隧道围岩的天然含水量大。

针对高地应力软岩大变形的特点，我部制定了“超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报”的整治原则和总体方案，配合平导超前等辅助方案较好的解决了此项难题。

4.4.2软岩段施工方案及措施

(1)采用超前小导管支护，开挖后及时封闭围岩；加强初期支护的刚度，采用型钢拱架封闭成环；为达到稳固围岩的目的，系统锚杆采用中空注浆锚杆加固地层，锚杆长度应稍大于塑性区的厚度。

(2)加大预留变形量。为了防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空，开挖时即加大预留变形量。

(3)施工支护采用“先柔后刚，先放后抗、刚柔并济”原则，使初期支护能适应大变形的特点。

(4)及时封闭仰拱、特别是仰拱初支，是减小变形、提高围岩稳定性的措施之一；另外加大仰拱厚度，增大仰拱曲率，也有利于改善受力状况。

(5)改善隧道结构形状，加大边墙曲率，根据围岩实际和监控量测数据，采用受力结构最为合理的“鸭蛋”型断面；改善结构另一措施是提高二次衬砌的刚度，即加大二次衬砌厚度，增加受力钢筋数量，提高衬砌材料的强度和弹性模量。

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