钻爆法施工隧洞岩爆地段超前应力解除技术探讨

蔡荣泽 游金虎 王斌

摘 要：本文通过引汉济渭工程4#支洞的工程实践，对超前应力解除爆破技术进行了初步探讨，旨在为类似工程提供参考。

关键词：钻爆法;隧洞;岩爆;超前应力解除

一、工程概况

（一）标段内容及施工范围

4号支洞位于秦岭岭南高中山区，山高坡陡，工点范围内地形起伏不平，高程范围在1166～1435m，洞室最大埋深约1435m。洞口位于宁陕县四亩地镇鸡冠寨和麻房子之间麻河右岸公路边斜坡上，洞口处有简易公路通过，交通较为便利。钻爆法开挖支洞起讫里程斜00+00～斜57+84，平距5784m，斜长5820.21m。4号支洞施工完成后，鉆爆法开挖主洞上游接应段1500m，下游接应段1500m。

（二）施工过程中岩爆情况及对工程带来的影响

岩爆是岩石工程中围岩体的突然破坏，并伴随着岩体中应变能的突然释放，是一种岩石破裂过程失稳现象。主要表现为厚片状剥落，在岩爆未发生前，并无明显的征兆，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下，有时有弹射现象。岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，岩爆发生的部位主要为洞身拱部范围;岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后2～3小时，24小时内最为明显。在岩爆地段施工过程中，在各个施工工序中均会有不同强度等级的岩爆均有发生。特别是在进行开挖和出碴工序过程中，掌子面拱部及边墙易发生岩爆。掌子面岩爆的发生，导致对施工现场造成了不同程度的危害，施工设备遭到严重损坏，施工人员生命安全遭到致命威胁，并且严重的影响了施工进度与工程的工期及履约情况。

二、超前应力解除技术

（一）岩爆分析

岩爆段的应力集中，从产生位置以及汇聚的能量大小来看具有不统一性，岩爆将会产生不同程度的掉块、剥落，对隧洞安全施工具有很大的威胁性。现场根据不同程度的岩爆按照相应的施工参数对未开挖区域的集中应力提前释放。并将所发生的岩爆按轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆3个等级进行划分，具体划分标准如下（表1）：

说明：爆坑深度为一次性岩爆发生后的深度，而非岩体应力调整引起围岩剥落、垮塌完毕后的累计深度。

（二）布孔

（三）装药

（四）实施前后对比

根据微震监测设备，进行超前预测岩爆等级，进行对作业面前方应力进行提前释放（应力解除爆破施作：应力解除爆破孔，根据预测岩爆等级，进行装药。其孔口采用炮泥机制作的炮泥封堵，炮泥采用粘土、砂子、水按适当比例调配而成，确保封堵长度不小于50 cm，封堵密实。）

通过分析微震监测数据得出：超前应力解除爆破提前释放，释放的能量74423J，而开挖爆破后能量释放452574J，能量比1：6.08。超前应力解除爆破同掌子面开挖同时起爆时，释放的能量比分别为：1：77、1：673.85。而1：77、1：673.85比值均小于1：6.08，所以，超前应力解除爆破同掌子面开挖同时起爆时释放事件能量远大于超前应力解除爆破提前释放时的能量。并且，通过超前应力解除爆破提前释放能量和开挖爆破释放能量将作业面的安全隐患降低至最低，保证作业面的施工安全。

三、结论和建议

本文紧密结合引汉济渭秦岭隧洞岭南工程4号支洞和主洞接应段的钻爆法施工实践。在深埋隧洞高应力区，结合开挖过程中已揭露情况和辅助洞内岩爆的特征，借鉴国内外深埋特长隧道施工经验，针对本工程施工中高应力岩爆问题，采用超前应力接触爆破技术，有效促进了岩体应力释放，减小了隧洞岩爆的发生等级和岩爆发生率，对后期隧洞施工以及类似工程中岩体应力超前应力解除难题的研究具有重大指导意义。

参考文献：

[1]赵志强等.秦岭引水隧洞TBM施工段岩爆预防与治理[J]

[2]二滩水电开发有限责任公司.锦屏二级水电站辅助洞施工技术交流文集[M]，2003