山岭隧道下穿采空区施工技术研究

山岭隧道下穿采空区施工技术研究

发表时间：2019-06-24T16:02:38.660Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：薛景沛[导读] 摘要：本文通过新建太原至焦作铁路施工案例，引出并详细介绍了在山岭隧道施工中下穿采空区的注意事项。

中铁隧道股份有限公司郑州 450000摘要：本文通过新建太原至焦作铁路施工案例，引出并详细介绍了在山岭隧道施工中下穿采空区的注意事项。所采取的措施主要包括三个方面，分别是控制爆破来减小震动、通过帷幕注浆和超前预注浆加固确保下穿采空区的施工安全。

关键词：山岭隧道；下穿采空区；控制爆破；注浆加固所选隧道全长11.54km，起讫里程为DK246+665～DK258+205，长度为11.54km，最大埋深327m。隧道内使用CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道作为轨道，按照350km/h客运专线双线隧道的标准进行设计，轨道中心线间距4.6米，隧道是全线的控制性工程，因隧道质地情况复杂，要穿过采空区一处425m，可能出现塌方、突泥涌水等险情，并有可能伴随采空区软弱泥岩的出现导致的塌方情况。

1 工程概况

实施控制爆破、超前注浆加固、帷幕注浆加固的段落为DK249+840-DK250+265，此段下穿采空区段洞身地层为石灰岩，灰黑色，弱风化，以硬质为主，节理发育，岩体破碎，呈中薄层结构，隧道洞顶30m以上为15号煤层采空区，该段位于向斜轴部，易积水。

2 主要施工方案

隧道下穿采空区爆破引起的震动会对围岩造成较大的扰动，且在施工中会出现由于裂隙水或者采空区距离隧道顶部较浅部位会引来拱顶塌方，突泥涌水带来的施工风险较大，遵循着“先探测、后开挖、短进尺、弱爆破、强支护、严控水、快封闭、勤测量、早衬砌”的原则组织工作，进行施工，要想达到理想的效果和状态，控制爆破和超前预注浆加固是减小影响的关键。

3 隧道下穿采空区施工采取的方法和措施

在隧道挖掘前进之前，首先要做的超前地质预报、开挖方法、加强措施、支护措施、监测措施、安全措施和事故处理措施等一系列问题。其中控制爆破技术和超前加固措施是下穿采空区的核心技术。

3.1超前地质预报技术

首先对采空区的位置进行实地的范围及采空区的积水等情况进行实地调查，且通过优化超前水平钻探方式超前水平钻探施工参数进行调整，调整内容包含超前水平钻位置进行调整，原设计钻孔位置为断面中部，改为开挖轮廓拱顶中部；对超前水平钻施钻角度进行调整，由原设计5°增加至8°，以保证探孔钻探至开挖轮廓线外5m范围，以确保最大程度的探明前方拱顶软弱、破碎围岩。

图3-1原设计探孔孔口位置图3-2 优化后探孔孔口位置

图3-3 原设计超前水平探孔钻探位置

图3-4 优化后超前水平探孔钻探位置 3.2控制爆破技术

（1）工程爆破震动的安全规定。某些情况下地表建筑物和隧道围岩、衬砌的开裂、损坏，甚至坍塌是由于质点的振动强度超过某一限度，而围岩介质质点的振动是由爆破震动引起的。不过，质点的振动强度会随着传播距离的增大而减小。由于岩体变形或应变的程度是用质点的速度来衡量的，就可以通过控制隧道结构物或周围的峰值振动来人为控制爆破。

（2）计算单段最大共同作用装药量与开挖进尺的数值范围。隧道振动爆破的关键是计算和设计最大共同作用装药量与开挖进尺，因为控制爆破时通常不是控制一次爆破的总药量，而是控制同时起爆的同段药量，依照已有的测量数据所得，36.9m是构筑物离线路中心线最近的距离，那么爆破半径取值范围是48-71m[2]。设计的爆破计划为，最大装药量分布在周边眼，Ⅲ级围岩上的台阶弧长是23.8米，周边眼之间的距离是46cm，周边眼个数是52个，周边眼装药密度是0.3kg/m，Ⅳ级围岩上台阶长度15m，周边眼间距40cm，周边眼数量是33个，装药集中度0.25kg/m。根据钻爆进行设计，Ⅲ级围岩每循环掘进长度为1.5米，最大段装药量范围是22.5kg~57kg，此范围内满足要求；由于每循环进尺为3m，最大段装药量是45kg时仍满足安全规定要求，因此可以按照振动监测的结果指导现场实际施工，用来调整进度；Ⅳ级围岩在每循环进尺2m，最大装药量范围是17.5kg-37.1kg的范围内仍能满足安全规定要求。

（3）爆破器材。使用至少包含1、3、5、7、9、11、13、15这八个段位的非点毫秒雷管才能满足断面开挖和减轻爆破振动的要求，同时还应选用药卷直径为32mm，每只药卷长度为300mm重量是200g的乳化炸药。（4）掏槽形式。要选择楔形掏槽，为降低掏槽区最大共同装药量，使得振动强度变为最低，掏槽眼应分层分次起爆。（5）振动监测。施工前在地面或建筑物周围设置监测点，监测点为地表隧道开挖方向左右各10m，每间隔50m设置一个断面，施工时实施全程监测记录下振速。施工前要将居民用水情况和地表建筑的详细调查结果形成文字记录在册。

爆破装药

下采用前进式注浆，否则使用后进式注浆超前中管棚注浆加固