超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术
隧道高应力区施工技术方案
隧道高应力区施工技术方案1.工程概况:第二合同段隧道共计11座,其中控制性隧道4座,其他隧道7座。
隧道群地处云南省境内,经过横断山脉、喀斯特地区等复杂地貌,其属于高应力区,根据区域地质构造,以及各个隧道地层岩性推断隧道有发生岩爆以及围岩大变形可能性。
施工期间应加强超前地质预报和监控量测,及时掌握围岩情况。
2.岩爆施工方案:2.1岩爆现象辨识(1)岩爆现象:在极高地应力和高压力地段,坑壁岩石象炸弹一样突然飞出,并伴随着巨响,气浪和震动,破坏洞身工程设施或造成人身伤亡事故。
轻微的岩爆仅剥落岩片,无弹射现象。
严重的可测到4.6级的震级,一般持续几天或几个月。
(2)岩爆辨识的观测方法:岩体在钻孔过程中或爆破后出现深部或浅部爆裂声或伴随着呈片状剥离掉块和岩体自行辟裂现象时,一般情况下,可先考虑有岩爆的可能性;整体性较好、弹性脆性层状岩层层面某部位突然出现呈贝壳凹穴状(片状剥落)以及岩块弹射的情况等可认定为岩爆现象。
(3)岩爆判断的简易技术方法——岩爆发生的最小埋深判据一般情况下,岩爆与隧道埋深有着密切的关系。
据经验,一般埋深超过1000m 时,隧道一般会发生岩爆现象。
根据工程需要,对于岩爆的临界埋深需要一个大致的了解,以便在施工过程中做好防范。
2.2岩爆分级注:σθ/σc与围岩强度比不同;其中,σθ为地下工程围岩最大切向应力,σc岩石单轴抗压强度。
2.3防治岩爆的施工方案及措施:根据隧洞实际情况,采用的防治岩爆的方法是在施工阶段中进行的,立足于减轻或避免岩爆伤人、毁机及导致围岩大面积失控的目标,按照“安全第一,稳扎稳打,不盲目冒进”的指导思想,遵循“预防为主,防治结合,多种手段,综合治理”的原则进行施工和防治岩爆,具体方法如下:(1)岩爆地段的防护措施1)在岩爆段开挖前,注意收集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,提前做好岩爆防治的技术准备和施工准备工作。
2)给施工人员配戴钢盔、穿防弹背心,主要防止弹射型岩爆伤人。
隧道工程岩爆地段施工技术措施
隧道工程岩爆地段施工技术措施邢又家【摘要】This paper mainly described the causes, categories and characteristics of rock bust. Through the analysis of Huaiyushan tunnelrock burst engineering, summarized that this tunnel in the rock belongs to the ejection type rock burst type. According to the characteristics of the ejection of rock burst based on the construction experience, the papertried to formulate relevant technical measures, to realize the safety, effectiveness, successful completion of rock burst construction.%本文简要介绍岩爆产生的原因,岩爆分类及特征。
通过怀玉山隧道岩爆段的工程实例的分析,得出该隧道所遇岩爆类型为弹射型岩爆。
根据弹射岩爆的特点结合施工经验,制定相关技术措施,安全、有效、顺利完成岩爆段的施工。
【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】2页(P133-133,134)【关键词】隧道;岩爆;施工;技术措施【作者】邢又家【作者单位】中铁二十三局集团第一工程有限公司,日照276826【正文语种】中文【中图分类】TU740 引言岩爆是岩体中聚积的弹性变形能在地下工程开挖过程中突然猛烈释放,使岩石爆裂并弹射出来的现象。
岩爆具有突发性强、破坏性大等特点。
岩片由岩体表面上突然飞出,多发生在掌子面及周边洞壁附近新鲜出露岩石表面。
隧道岩爆区施工方案
隧道岩爆区施工方案一、前言隧道施工中遇到岩爆是一种常见现象,给工程建设带来一定的影响。
岩爆区施工方案的制定和执行对于保障施工安全和工程质量具有重要意义。
本文将探讨隧道岩爆区的施工方案。
二、岩爆区分析岩爆是指由岩石中的应力引起的破裂和碎裂现象,通常发生在地下岩石较硬和应力较大的区域。
岩爆会导致岩石飞形状成碎片,给隧道施工带来极大的危害。
三、施工方案制定3.1 前期调查在隧道岩爆区施工之前,需要进行充分的前期调查,包括地质勘探、岩石力学性质等方面的调查,以了解岩层的情况,为后续施工提供参考。
3.2 防护措施针对岩爆区域,需要采取有效的防护措施,包括加固措施、隔离带设置等,以减少岩爆造成的危害。
同时,要做好现场监测,一旦发生岩爆,能及时采取应急措施。
四、施工实践4.1 钻孔爆破在岩爆区施工过程中,常常采用钻孔爆破的方式来处理较硬的岩石。
在进行钻孔爆破前,需要根据不同岩石的特性设计合适的爆破方案,以确保爆破效果。
4.2 工艺改进在施工过程中,可以通过工艺改进来减少对岩石的损伤,减少岩爆的发生。
比如,采用先进的爆破技术、控制爆破参数等。
五、总结与展望隧道岩爆区施工方案的制定和实施是一个复杂的工程问题,需要综合考虑地质、力学等多方面因素。
通过合理的防护措施和施工工艺,可以减少岩爆造成的危害,保障施工安全和工程质量。
未来,随着科技的发展,相信在这方面会有更多的创新和突破。
希望通过本文对隧道岩爆区施工方案的讨论能够引起更多从业者的关注和思考,共同努力提升施工质量,保障工程安全。
以上是本文的全部内容,谢谢阅读!。
超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术
超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术摘要:随着地下资源的开发,交通隧道工程建设不断走向地下深部。
已建地下工程中,锦屏二级水电站引水隧洞、新建二郎山隧道、国家油气能源地下储存库、拉林铁路桑珠岭隧道等诸多工程埋深超过千米,这些深埋地下工程围岩地应力均处于较高水平。
金鸡岭隧道为高应力硬岩隧道段,该隧道为双线隧道,埋深深,施工时易产生变形、岩爆等施工风险。
本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术。
关键词:超深埋隧道;高地应力;岩爆;施工技术1前言在隧道建设过程中,隧道开挖稳定性会受到复杂地质的影响,例如高地下水压、岩溶、采空区、软岩大变形及岩爆等。
在高地应力条件下,结构完整的脆性硬岩在开挖卸荷后,由于某些因素的诱发而发生动力失稳的现象,即岩爆。
目前,如何控制岩爆是岩石力学与工程界共同面临的一个难题。
为保证隧道开挖稳定性,加固围岩、弱化围岩、应力转移等防治理念被提出,进而形成了岩爆支护、区域防范和局部解危等岩爆控制措施。
在地下洞室开挖后,围岩支护作为最直接有效的岩爆支护措施,引起了工程领域各界人士的关注,得到了越来越多的研究。
在实际岩爆隧道中,特别是工期较紧的隧道施工中,如何在防治岩爆的基础上达到快速施工的目的是交通隧道等地下工程施工所面临的长期性难题。
2岩爆隧道支护现状岩爆的发生取决于岩石的强度、完整性、所处的初始地应力条件和周围地下水情况。
根据岩爆的特征和相关性质将岩爆分为3个等级弱岩爆,中等岩爆 ,强烈岩爆。
3个等级中,弱岩爆对施工的影响极小,基本上不会对人员和机械造成威胁,实际施工时基本不用采取特殊措施进行处理;中等岩爆持续时间较长,对机械、施工人员的安全及心理造成严重影响,基于加固围岩的思想,目前常采用钢支撑和喷-锚-网(钢筋网)的整体支护方式对隧道中等岩爆区段进行支护,在施工过程中根据实际情况可能还要采用防护网等被动的临时支护措施;强烈岩爆极具危险性,在加强支护的同时还要采用多种辅助措施(如超前应力施工释放孔等)弱化围岩,降低岩爆发生的频率和能量。
长大深埋山岭隧道岩爆地段关键施工技术_李卫军
新分 布 , 造 成齐头 大面 积岩爆 的可 能性较 大 , 爆落 出的小块鱼鳞 片状碎 屑甚至堵 塞整个巷道
别法 及 H o " k 岩爆判 别法 4 种判别 法对 高盖山隧道 !
金 瓜山隧道进行 了岩爆预测 "
(4 ) 岩爆 围 岩 的破 坏 过程 , 一 般新 鲜 坚硬 岩 体
容进行分 级
本标段 隧道 设计 依据 不 同的岩爆 判 别
法 , 将岩 爆划 分 为无岩爆 ! 弱岩爆 ! 中等岩爆 ! 强 岩 爆 四级 28 岩爆 的烈 度 与围岩情 况 有一 定 的对应
关 系 , 岩体 的完整性 越好 , 岩爆 烈度越大 0
第 4 9 卷 第 6 期 (总 第 347 期 )20 12 年 12 月 出版
V o l.49 .N o .6 . T o t a l N o .3 4 7 D e c. 20 12
因 , 将 岩 爆类 型 划 分 为 自重 应力 型 ! 构造 应 力 型 !
变异应 力型和综 合应 力型 四大类 ! , ;然后 . 依据具 体应
事前 一 般无 明显 预兆 "在 高盖 山隧 道 5 号斜井 施 工
中 , 岩石 干燥 , 开挖 后掌 子面可 听见 岩石 的挤 压 声 响 , 掉 块严 重 , 大量 岩石 伴随 响声 飞 出或 弹射 , 对 掌子面洒 水后程 度减缓 " (3 ) 岩爆 时围 岩破坏 的规模 , 小 者几厘米 厚 , 大者可 多达 几 十吨重 " 石块 由母岩 弹 出 , 小 者形状 常呈 中间厚 ! 周边 薄 ! 不规 则 的片状脱 落 , 脱落 面 多与岩壁平 行 "
隧道高应力岩爆地质施工方法
◇ 交通与路建◇
科技 圈向导
21 年第0 期 02 6
隧道高应力岩爆地质施工方法
康 忠 良 ( 中铁 九局集 团有限公 司第三工程公司
吉林
长春
10 5 ) 3 0 2 【 要】 摘 四川省广元至巴中高速公路 隧道施 工 中 生岩爆现象 , 发 本文针对岩爆发生 的原 因和特点进行 了深入 的分析 , 定了防治岩爆发 制 生的措施 , 对今后公路 、 铁路 、 地铁 、 人防等地下空间工程施 工均有较好 的借鉴作用。 【 关键词 】 隧道; 高应力; 岩爆
防治岩爆 的主要措施有三个 . 一是 强化 围岩 . 二是弱化 围岩 。 三是 这种 现象称之为岩爆 。岩爆多发 生在埋藏很深 、 整体 、 干燥和质地 坚 确 硬 的岩层 中 . 生 的地点 多在新 开挖工 作 面及其 附近 . 发 个别 的也有 减少对 围岩 的扰动 。根据以上岩爆 发生的特 点和岩爆发生 的原 因. 弱化 围岩、 减少对围岩扰动 的三个 措施相结合 的综 距新 开挖面较 远 ; 发生 的时间 , 多在爆破后 2 3 — h或 者更长 时间 。岩 定采 用强化围岩 、 爆 不仅直接 威胁作业人 员与施工设 备 的安全 . 而且 严重地 影响施 工 合办法。具体措施如下 : 进度 。 3 .增设 临时防护措施 .给主要 的施工设 备安装防护 网和防护 .1 4 棚, 给施工人员配发钢盔 、 在掌子面加挂钢筋 网等防护用品。 增加施工 1适 用 范 围 . 在保证施工安全的前提下进行施工 该方法针对岩爆发生的原因和特点进行 了深入 的分析 . 应用 于各 人员的安全意识 . 3. .2施作锚杆 , 4 是加 固和治理岩爆最有效 的方法之一 . 时施 作 及 种公路 、 铁路隧道 的施工 . 同样对 于地铁 、 防等地下空 间工 程均 有较 人 锚杆不仅可以加 固岩体 . 还可以改变洞室表 面岩 体的应力状态 . 变 改 好 的借鉴作用 岩爆 的触发条件 . 释放岩 体表面的应力 . 控制岩 爆发生 的初期发展 阶 2工 艺 原理 . 从而达到预 防和减 少岩爆发生 的 目的 . 杆采取浅打密布方式 的 锚 在 开挖 时尽量减少对岩体的扰 动. 尽可 能少 的为岩爆发 生创造 有 段 . 锚杆长不超过 2米 , 间距不大于 1 . 。( 5米 强化 围岩 和弱 化 利条件 。 支护前对岩体进行弱化 . 量释放岩体 的能量 . 尽 有效的延缓 岩 药卷锚杆 , 爆 的发生 , 为施工创造有利的安全条件 。 在支护时强化围岩 . 给围岩一 围岩相 结合 ) 3 -采用喷锚网联 合支护 。以锚杆为着力点 . .3 4 全挂钢筋网并喷射 定 的径 向约束 , 以达到抑制岩爆 发生 的 目的 广元至 巴中高速公路 东 由于钢纤 维具有较大 的柔性 和抗 剪力 . 因此不仅 能够 兴场 隧道采用这种施工工艺很好 的解决 了岩爆对施工 的影 响 . 大程 钢纤维混凝土 . 极 度 的降低了岩爆发生 的频 率和强度 .隧道施工安全 通过了岩爆发生 承受较 大的变形和可 以防止喷射表 面开裂 。通过锚 喷相结合 的措施 . 严格 控制围岩变形 . 围岩从平面应力变 为三维 应力状态 . 使 使岩体 相 段, 无人身伤害事故 , 无机械 、 设备损失 , 得到了监理和业主的好评 。 对稳定 , 可以达到较好 的抑制岩爆发生 目的。( 强化 围岩 ) 3施 工 工 艺流 程 及 操 作 要 点 . 3 .爆破后通 风排 烟 . 即向工作 面及 附近洞壁岩体喷洒高压 .4 4 立 在讲述施工工艺前需要 分析岩爆发生 的特点和原 因. 以便更好 的 水, 以降低岩体的强度 , 增加 塑性 , 减小岩体 的脆性 , 降低岩爆 的剧烈 了解 施 工 方 法 和 施 工 工艺 程度 . 同时可 以起 到降温除尘的作用 . 并利用炮 孔和钻杆孔 向岩体 深 31 .分析岩爆 的特点 使效果更加 明显 ( 弱化围岩) 31 岩爆发生的突然性 。岩爆 在未发生前一般无明显的预兆 . .1 . 看 处注水 . 3 .弱爆破短进尺 . .5 4 将深孔爆破改 为浅 孔爆破 .减少一次装 药 起来 围岩较稳定的地方 , 突发岩石 的爆裂 . 也会 石块有时立 即坠落 . 有 量. 拉大不同部位炮眼的雷管段位间隔 . 延长爆破 时间 . 从而 减轻爆 破 时暂不 坠落 。这是岩爆区别于其他坍塌现象特征 。 对围岩的影响 . 减小爆破 动应力场 的叠加 . 而减低岩爆 的频率 和强 从 3I 岩爆发生块度 大小不定 岩爆发生时 . .2 . 岩块从洞壁围岩 飞射 减少对岩体 的扰动 ) 出来 , 一般呈厚度较薄的不规则形状 。块度大小 由几厘米至几十厘米 度。( 346超前应力解除 . .. 在掌子 面周边起拱 线处钻 两排 45 .米深 的炮 不等 。严重时可能造成岩爆性塌方 眼, 间距 3 — 0 m, 5 5 c 外插角 2 — 0 。 眼间隔装药 , 0 3 o炮 并与掌子 面同时起 31 岩爆发生的地 点。岩爆 多在掌子 面及其附近发生 . .- 3 也有少数 这样可 以在拱部 2 3 以上的岩体内部形成一个爆破松动 圈. -米 截 发生在距掌子面较远位置 . 但岩爆发生 的频率 随围岩暴露 的时间的延 爆 , 断岩体 内部应力的集 中。( 弱化围岩) 长而降低 . 一般只发生在开挖后 的半个月 内 3 . 5施工操作要点 32分析产生岩爆 的原 因 - 35I ..超前应力解除 32I .. 发生岩爆强裂 的地段均在埋深较深 的地段 .这些地段 的岩
隧道岩爆的防治技术和施工措施
隧道岩爆的防治技术和施工措施定义:岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后,围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放且产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。
现场岩爆照片岩爆引起的初喷砼脱落岩爆的防治技术主动方法1、改变围岩性质(1)向工作面及洞壁喷高压水;(2)超前钻孔高压注水使围岩软化。
2、改善围岩应力条件(1)短进尺、多步开挖,控制光面爆破减少应力集中;(2)钻爆法施工,释放岩体内应力;(3)纵向切槽法;(4)洞壁钻孔和超前钻孔应力解除法;(5)超前钻孔松动爆破应力解除法。
被动方法围岩加固措施,及时支护(1)及时支护,减少岩体暴露时间和面积;(2)喷锚+钢筋网、必要时加钢支撑支护,喷钢纤维混凝土,可屈服膨胀锚杆(3)掌子面施设膨胀锚杆以防止坍塌。
利用可屈服型膨胀锚杆和喷钢纤维混泥土稳定掌子面左掌子面钻孔应力解除法右采用曲面掌子面改善围岩受力状态超前钻孔松动爆破应力解除法岩爆地段施工措施1、在可能发生岩爆的隧道中施工,应遵守“短进尺,多循环”的原则,具体应符合下列要求:(1)采用短进尺,一般情况下,每循环进尺宜控制在1.0~1.5m,最大不得大于2.0m;(2)采用光面爆破技术,使隧道周边圆顺,降低岩爆发强度;(3)采用网喷钢纤维混凝土;(4)施作超前锚杆,对于岩爆强烈的开挖面,可采用超前锚杆,对开挖面前方的围岩进行锁定;(5)在拱部及两侧边墙布置预防岩爆的短锚杆,该锚杆长度宜为2m左右,间距宜为0.5~1.0m,并宜与钢纤维喷射混凝土联合使用,形成喷锚加固作用。
2、隧道施工中,一旦发生岩爆,应立即采取下列处理措施:(1)彻底停机待避,同时进行工作面的观察记录,如岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等;(2)在工作面、边墙和拱部,每一循环内进行2~3次找顶;(3)采用能及时受力的摩擦型锚杆(水胀式锚杆);(4)采用喷射钢纤维混凝土,厚度宜为5~8mm;(5)当用台车钻眼,岩爆的强度在中等以下时,可在台车及装碴机械、运输车辆上加装防护钢板,避免岩爆弹射出的块体伤及作业人员和砸坏施工设备。
高速铁路长大深埋隧道高应力岩爆地段预测及施工技术研究
高速铁路长大深埋隧道高应力岩爆地段预测及施工技术研究中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司辽宁省沈阳市 312452内容提要:近几年我国高速铁路迅猛发展,在建和拟建铁路中隧道占比较大,尤其长大隧道数量较多。
在长大深埋隧道施工中岩爆问题一直是施工的重点和难点,也是隧道施工主要的工程地质问题,岩爆的预测和施工技术研究对于隧道的设计和施工有重要的意义。
为有效预测隧道岩爆地段,本文通过对林盘山隧道岩爆出现的原因和特点进行分析、总结,从工艺原理、工艺特点和操作要点等方面介绍、归纳,可有效预测岩爆和降低岩爆对施工造成的影响。
对类似施工具有借鉴意义。
关键词:高速铁路长大深埋隧道高应力岩爆预测1.项目概况1.1 项目简介杭绍台铁路2标林盘山隧道位于浙江省嵊州市剡湖街道、仙岩镇及三界镇境内,为单洞双线隧道,全长8612.25m,最大埋深约444m;隧道围岩已凝灰岩为主,其中Ⅱ级围岩5695m,Ⅲ级~Ⅴ级围岩2917.25m,Ⅱ级围岩占隧道全长的66.2%。
隧道围岩质地坚硬,结构致密,不利于围岩应力的释放;其中有约3000m围岩地段为高应力区,在开挖过程中可能发生岩爆,产生岩块弹射、洞壁岩体有剥离和掉块等现象。
1.2地层地质特征依据工程地质调绘及地质钻探,工点区地层岩性主要为:第四系全新统残坡积粉质黏土和碎石土,上第三系上新统气孔状玄武岩、硅藻土、含硅藻土玄武岩和玄武岩,侏罗系上统凝灰岩,前中生界片麻岩。
1.3隧道围岩分级表1-3 隧道围岩分级统计表2.岩爆的概念岩爆作为深埋长大隧道的重大工程地质问题之一,多是由于围岩开挖卸荷发生脆性破坏导致储存于岩体中的弹性应变能力突然释放,使围岩产生爆裂松脱、剥落、弹射等破坏现象,它直接威胁施工人员、设备安全,影响工程进度,已成为隧道等地下工程急需解决的重要问题。
3.岩爆产生的原因3.1地质结构山体内地应力较高,岩体内储存着很大的应变能。
地层结构是一个封闭的系统。
地层形成时会存在应力的重复积聚和释放。
深埋长大隧洞高地应力岩爆段施工关键技术探讨
运用 实施效果 良好 , 可供类似 工程参 考。
关 键 词 :深 埋 隧 洞 岩爆 T B M 钻爆 法
DOI : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 9 — 4 5 3 9 . 2 0 1 7 . 0 6 . 0 2 5 中图分类号 : 1 3 1 5 5 4 文献标识码 : A
面临多种地层深处岩石力学问题 , 其 中尤以岩爆较 为 突 出。 因其 突发 性 、 随机 性 、 滞后性 、 破 坏 性 等 特 征, 对施 工进 度 、 施 工 安 全 造成 严 重 影 响 , 极 大制 约 隧 洞正 常 施 工 。岩 爆 防 治 已 成 为 我 国深 埋 地 下 工 程施 工 的一 大技 术难 题 j , 存 在 的 关键 技 术 问题 包
要: 针 对深埋隧洞 高地应 力岩爆 的具 体特 征 , 结合现 场 实践进 行试验论证 和 工艺改进 , 探 讨在 T B M 法和钻爆
法 两种 开挖 方 式 下 岩爆 主 动 防 治 的 方 法 , 总 结 出 了一 套 适 用 于 高 地 应 力 岩 爆 段 的 施 工 应 对 措 施 和 灾 害控 制技 术 ,
括 岩爆 的实 时监 测 和 有效 预报 、 开 挖 参数 的合 理 选 择 和动 态调 整 、 支 护 体 系 的及 时 有 效 和 系 统 实 施 、
g o o d e f f e c t s .I t c a n p r o v i d e r e f e r e n c e s or f t h e s i m i l a r p r o j e c t s .
Ke y wo r d s :d e e p - b u i r e d t u n n e l ;r o c k b u r s t ;T B M ;d r i l l i n g b l a s t me t h o d
隧道各种施工方案方法(岩爆地质隧道施工)
岩爆地质隧道施工 岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。
发生的地点,多在新开挖工作面及其它附近,个别的也有距新开挖工作面较远;发生的时间,多在爆破后2-3h(或更长时间)。
在溶孔较多的岩层里,则不发生岩爆。
1.施工方法 1.1爆破后通风排烟,立即向工作面及附近洞壁岩体喷洒高压水,以降低岩体强度,增强塑性,减弱岩体的脆性,降低岩爆的剧烈程度,同时可以起到降温除尘的作用。
也可以利用炮孔和锚杆孔向岩体深处注水,以取得更佳效果。
1.2喷钢纤维混凝土(处理轻微岩爆),由于钢纤维砼具有较大的柔性和抗剪能力,因此,能够承受较大的变形而不使表层开裂。
1.3及时施作锚杆(加固和治理中等岩爆)加固岩体,改变洞壁岩体的应力状态,改变岩爆的触发条件,控制岩爆发生的前两个阶段的发展,从而达到防止岩爆发生的目的。
锚杆应环向施作或超前施作,锚杆的长度应大于2.5m,间距视现场情况而定,选用机械式锚杆,摩擦锚杆或膨胀锚杆。
1.4采用锚网喷联合支护,在中等和强烈岩爆区,除了安装系统锚杆外,还可配合挂钢筋网和喷砼,也可用喷钢纤维砼代替挂网喷护。
1.5改善钻爆施工方法 1.5.1将深孔爆破改为浅孔爆破,减少一次装药量,拉大不同部位炮眼的雷管段位间隔,从而延长爆破时间,减轻爆破对围岩的影响,减小爆破应力场的叠加,降低岩爆频率和强度。
1.5.2改变洞室的开挖断面形状,把洞室直接或近似开挖成相应于岩爆后围岩稳定的洞室形状,如“A“字形,不规则的梯形等,从而减小岩爆的程度。
1.5.3在强烈岩爆区用台车打应力释放孔。
1.6超前应力解除:台车在工作面钻眼时,在掌子面周边拱线处钻两排4.5-5.0m深的炮眼(间距40-50cm,外插角250-350),炮眼间隔装药,每个装药的炮眼装500-750g,Φ40mm的4#抗水铵梯岩石炸药,并与掌子面同时起爆,这样,可以在拱部2-3m以上的岩体内部形成一个爆破松动圈,截断面体内部应力的集中,从而减小洞室岩体的切线应力,借助岩体本身可形成一种支护层(见图) 2.施工工艺流程图 3.劳动力组织及进度指标 与常规隧道施工一样,只增设临时防护设施,给主要的施工设备下一个循环安装防护网和防护棚架。
深埋隧道高(极高)地应力地段岩爆施工工法
深埋隧道高(极高)地应力地段岩爆施工工法深埋隧道高(极高)地应力地段岩爆施工工法一、前言随着交通和城市发展的需求,越来越多的隧道项目需要在高地应力地段进行施工。
然而,高地应力地段常常存在岩石破裂和岩爆等问题,给施工带来了极大的挑战。
为了解决这些问题,深埋隧道高(极高)地应力地段岩爆施工工法应运而生。
二、工法特点该工法的特点是在施工过程中充分考虑了岩层应力状态和环境条件,并通过一系列技术措施降低了岩爆风险。
主要包括预防性措施、保护性措施和治理性措施。
三、适应范围该工法适用于高地应力地段的深埋隧道工程,特别是在岩石容易破裂和岩爆风险较高的情况下。
它能够减少事故发生风险,提高施工的安全性和效率。
四、工艺原理该工法的核心原理是通过合理的施工工艺和技术措施,提前预判和控制岩爆风险。
首先,通过地质勘察和地应力测试等手段,获取地下岩层的应力状态和裂隙特征。
然后,在施工工法中采取钻孔放炮、切割爆破、装药密度控制等方式,进行施工过程中的岩爆控制。
最后,在开挖和支护过程中,采取合理的支护结构和材料,确保隧道的稳定性和安全性。
五、施工工艺施工工艺可以分为预处理、钻孔放炮、爆破、开挖和支护等阶段。
在预处理阶段,根据地质条件和隧道要求,进行地质勘察和地应力测试,并制定施工方案。
在钻孔放炮和爆破阶段,根据地下岩层的应力和裂隙情况,进行合理的钻孔和装药设计,并控制爆破过程中的能量释放。
在开挖阶段,根据隧道断面的要求,采用适当的机械设备进行开挖。
在支护阶段,根据地下岩层的稳定性和工程要求,选择合适的支护结构和材料进行施工。
六、劳动组织施工期间,需要合理组织劳动力,根据施工进度和任务量,制定合理的人员配置和工作计划,确保施工的连贯性和高效性。
同时,需要加强对施工人员的技术培训和安全教育,提高他们的技能水平和安全意识。
七、机具设备为了实施该工法,需要使用一系列的机具设备。
包括钻孔机、装载机、爆破器材、隧道切割机等。
这些设备应具备高效、安全、稳定的性能,以满足施工的要求。
岩爆隧道施工工艺工法
岩爆隧道施工工艺工法1 前言1.1工艺工法概况岩爆,也称冲击地压,它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象,也是隧道施工中一种较常见的现象,岩爆多发生在埋藏大、整体性好、石质干燥、坚硬、强度高的岩层中。
岩爆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,个别也有距新开挖面较远。
发生的时间,多在爆破后0~3小时(或更长时间)。
根据工程岩体分级标准判别法、Russenes岩爆判别法、Turchaninov岩爆判别法及Hock 岩爆判别法等四种方法综合评定:埋深在240m~368m范围,有岩爆发生的可能或产生轻微岩爆;埋深在368m~650m范围,可能会发生中等规模的岩爆;埋深在650m以上时,可能会发生较强岩爆。
隧道爆破开挖后,采用给作业面喷洒高压水、打设应力释放孔、岩壁切槽等方法达到对岩体降温和对集中应力释放的效果,以降低岩爆发生强度;其次向作业面拱部及侧壁喷射纤维混凝土,再加设锚杆及钢筋网,以尽可能减少岩层暴露时间,增强岩体自身稳定性,减少岩爆发生几率同时确保人身安全。
1.2工艺原理岩爆地质隧道施工按照“新奥法”原理,提高光面爆破效果,以减少围岩应力集中;开挖后立即对开挖面及周围岩壁进行洒水降温、打设释放孔、岩壁切槽以达到应力分散效果;及时施作初期支护,保证在最短时间封闭围岩,及时完成仰拱,使初支成环;根据量测数据确定最佳二衬施工时间,尽早完成二衬施工。
2 工艺工法特点2.1根据岩爆地质设计资料、开挖工法、地质预报和监控量测资料,并结合目前国内隧道施工水平,具体分轻微岩爆、中度岩爆、强烈岩爆三个强度等级采取了不同措施分别对施工地段岩爆进行预防及处理。
2.2岩爆多发生地段围岩均存在节理裂隙不发育、硬度大、整体性好、埋设大等特点制定了给开挖工作面喷洒高压水、喷射纤维砼、打设超前应力释放孔、及时疏散人员、机械设备防护、设置专职安全人员警戒、局部挂网等措施。
高地应力岩爆地段施工预案
高地应力岩爆地段施工预案高地应力地区的主要地质灾害有:(1)岩爆是主要的地质灾害,隧洞开挖后的围岩应力调整过程中,由于岩体弹性应变能量释放,造成岩体发生一种带有爆裂声响的岩体开裂、岩片或岩块弹出或剥落的一种地质灾害现象。
(2)高地应力作用下软弱围岩可能会向已经掘进完成的隧洞挤压。
在高地应力隧洞施工中,以地质预报为先导,根据地质预报结果提前作好准备工作。
其主要方法有如下三种:超前探孔为主,辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段。
开挖面及其附近的观察预报,通过地质的观察素描,分析岩石的“动态特征”,主要包括岩体内部发生的各种声响和局部岩体表面的剥落等。
针对硬岩洞段的高地应力可按以下措施处理:(1)在以有的刀盘喷水设施基础上增设喷水设备,增加掘进过程中掌子面的喷水量,降低开挖面的岩石温度和脆性。
减少岩爆的发生可能。
(2)对局部出露的岩石及时喷洒高压水,降低岩石的强度,增强其塑性,减弱岩体的脆性,降低岩爆的剧烈程度。
同时可以起到降温除尘的作用。
(3)岩爆强烈地段可以利用超前钻机施作应力释放孔。
应力释放孔的布设根据现场的具体情况确定。
(4)岩爆非常剧烈时,为了安全,在安全距离进行躲避,直至岩爆平静。
重新开始掘进施工时,检查伸缩护盾位置有无可能影响护盾伸缩移动的剥落岩石,如果有及时清除。
在岩爆地段施工,首先要有施工经验的专职安全员来重点监测岩石的状况,施工人员和设备要有必要的防护措施,确保施工安全。
针对高地应力下软岩洞段的施工措施:根据超前预报的结果,如果软岩变形轻微,可以边进行掘进边进行处理。
对于变形严重的洞段,必须停止掘进施工对岩层进行超前加固处理。
并对加固效果进行检验达到强度后才能进行掘进施工。
(1)在围岩易变形区域施工时,首先用扩挖刀加大开挖直径,同时要加强观测,尽量减少刀头喷水,发现有围岩膨胀现象,应立即停止喷水,并加快速度尽快通过。
(2)由于挤压作用使TBM被卡住,首先采取加大推进油缸推进力并在护盾与围岩间强行注入润滑剂,以减少机身与围岩间的摩擦力,如果上述方法不能解困,需从TBM盾体上开工作窗口,通过窗口对TBM机身前后、上下进行扩挖,并对扩挖区进行有效支护,并对围岩进行监测。
超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术
超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术摘要:总结泥巴山特长公路隧道岩爆段施工经验,介绍了在隧道高地应力地段的岩爆处治施工技术,通过对岩爆发生和发展规律的分析,对岩爆烈度进行预测,并从“防”岩爆及“治”岩爆的角度,确定合理的“防”、“治”措施。
将岩爆对施工生产所带来的损害降至最低,解决了深埋特长公路隧道高地应力岩爆应对难题,扩展、丰富了隧道施工领域,为今后类似工程提供参考。
关键词:深埋高地应力隧道岩爆施工技术1 概述国际社会对岩爆的研究由来已久,各国在岩爆的类型、产生原因、烈度等级、岩爆的工程问题的预测及治理等方面的研究屡创新高。
复杂多变的岩体性质和工程地质条件,为岩爆研究带来了诸多不变,对岩爆的预测预防方法还很不完善。
岩爆问题是一种具有实际工程背景的岩石力学问题,因此可以说,岩爆工程的研究是岩爆研究的另一个主要方面。
在工程建设中,工程研究方法主要集中在岩爆类型及烈度等级研究、岩爆的预报预测研究和岩爆防治的工程措施等几个方面。
2 工程概况新建雅泸高速公路为国高网北京至昆明高速公路(g5)在四川省境内的重要路段,雅泸路全线控制性泥巴山特长隧道位于四川省汉源县境内,为双线分离式隧道,设计车速80km/h。
隧道左线全长9962m,右线全长10007m,单口掘进5130m,为目前国内单口掘进长度最长的隧道,隧道最大埋深1648m,为国内之最。
隧道地质情况极其复杂多变,隧道深埋段极易产生高(极高)地应力,继而引发岩爆地质灾害,对施工人员及生产带来极大的安全隐患。
文章中介绍的岩爆段施工技术,有效加快了施工进度,减少了资源浪费,降低了安全隐患。
3 施工技术3.1 技术原理。
现阶段,大部分施工单位主要通过弱化围岩或改善围岩应力条件来防治岩爆。
本文将借助医学理论具体探析“防、治”岩爆的方法。
“防”岩爆的方法主要有:采用短台阶、超前小导洞开挖法;施工爆破中优化爆破设计;隧道掌子面和洞壁喷水或钻孔注水;提前释放高地应力;喷射钢纤维混凝土等施工方法。
高埋深、高应力地下洞室群岩爆地段专项方案
高埋深、高应力地下洞室群岩爆地段专项方案摘要:双江口水电站地下洞室具有埋深大、地应力高、岩爆问题突出的特点,特制定本专项方案,明确岩爆的具体处理措施,从而达到安全、高效的施工目的。
关键词:高埋深高应力地下洞室群岩爆专项方案Special scheme for rock burst area of underground cavern group with high buried depth and high crustal stressWANG Min(China Gezhouba Group No. 1 Engineering Co., Ltd. Hubei 43002, China)Abstract: Writting this special scheme for the underground cavern groupof Shuang Jiangkou hydropower station have the characteristics of deep burial, high crustal stress and prominent rock burst.Specific treatment measures for rock burst are cleared,So as to achieve safe and efficient construction purposes.Key words: deep burial; high crustal stress; underground cavern group; rock burst;special scheme1工程概况双江口水电站是大渡河流域水电梯级开发的上游控制性水库工程。
引水发电系统布置于左岸,发电厂房采用地下式,厂内安装4台立轴混流式水轮发电机组,采用“单机单管供水”及“两机一室一洞”的布置格局,由进水口、压力管道、主厂房、副厂房、主变室、出线场、尾水调压室、尾水隧洞及尾水塔等组成。
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施软岩大变形是指在高地应力环境下,隧道开挖后围岩发生侧鼓、底鼓等严重挤压变形,挤压变形量超出常规围岩变形量的现象,是围岩柔性破坏时应变能很快释放造成的一种动力失稳现象。
1.工程概况某隧道为铁路单线隧道,隧址区内新构造运动强烈,活动断裂发育,存在构造应力相对集中的地质环境条件,局部埋深较大的隧道可能遭遇高地应力工程环境,特别是隧道埋深过大时,板岩、千枚岩等软质围岩可能发生软岩大变形;局部构造应力强烈的区域,破碎的硬质岩也可能出现大变形现象。
沿线易发生软岩大变形的地层主要为三叠系、泥盆系及志留系千枚岩、板岩地层.该隧道埋深大、软质岩发育地段,以Ⅰ级及Ⅱ级软岩大变形为主。
隧道在DK28+888~DK36+415段主要为绿泥片岩及片岩,层厚普遍小于3cm,属极薄层~中薄层,灰绿色为主,矿物成分以绿泥石、云母、石英为主,变晶结构,薄片状构造为主,岩质软弱,节理裂隙发育,岩体破碎,部分段落呈中厚层状构造,岩体较破碎,该段落富水程度中等,绿泥片岩浸水后强度急剧降低。
其中DK29+765~DK36+415段具轻微~中等的变形潜势。
2.软岩大变形段的基本特性(1)变形量大:变形量远超常规预留变形量。
(2)初期支护变形速度快:隧道变形量测开始阶段,变形速率快,最大变形速率时间一般发生在边墙下台阶落底至仰拱闭合成环前。
(3)变形持续时间长:大变形区段变形时间从开挖至衬砌浇筑前,一般30d 或更长。
(4)施工难度大,安全风险高:开裂变形持续不断,易发生大面积失稳坍塌,处置塌方难度大。
3. 软岩大变形段的施工情况软岩大变形表现形式多样,主要表现在边墙挤压纵向变形开裂,拱顶下沉环向变形开裂,钢架凸起变形、扭曲,边墙变形侵限拆换拱,初支喷射混凝土鼓包掉块,隧底初支受力鼓起,掌子面岩石崩解滑坍,应力集中部位明显开裂掉块,局部二衬开裂等现象。
4. 软岩大变形控制技术措施及施工技术从主动加固围岩,发挥围岩自承能力,控制围岩塑性区发展出发,提出高地应力软岩隧道大变形主动控制技术要点为“加深地质、主动控制、强化锚杆、工法配套、优化工艺”二十字方针。
超深埋隧道高地应力岩爆施工技术分析
| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application ·56·2020年第22期作者简介:韦猛,男,副教授,研究方向为隧道与地下工程。
超深埋隧道高地应力岩爆施工技术分析韦 猛,李劲锋,童 源(成都理工大学,四川 成都 610059)摘 要:随着我国经济水平的快速发展,在城市基础工程建设中地铁隧道工程数量和规模逐渐上升,文章详细介绍了在超深埋隧道高地应力岩爆施工中所使用的技术,针对超深埋隧道高地应力岩爆发生的实际状况和爆裂程度,提出了超深埋隧道高地应力岩爆的防治措施,经实践证明,这些措施能够将超深埋隧道高地应力岩爆施工中的岩爆损害降到最低,解决了在我国超深埋隧道高地应力岩爆施工中的技术难题,可为今后超深埋隧道高地应力岩爆施工提供参考。
关键词:超深埋隧道;高地应力岩爆;施工技术;控制措施中图分类号:U455.49 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2020)22-0056-02我国建设工程在对岩爆产生的类型、原因、激烈强度、等级、预防治理等都有一定的研究成果。
当前在隧道工程施工中,施工方经常会面临复杂多变的工程地质条件和岩体性质,这会对超深埋隧道高地应力岩爆施工造成诸多不便。
为此,研究岩爆问题的过程中要基于实际工程背景进行项目研究,此次研究便结合北京—昆明高速公路中的一段隧道施工,系统地探讨了该隧道施工中岩爆的预测研究和岩爆防治工程措施。
1 超深埋隧道高地应力岩爆施工工程概况该高速公路隧道位于北京—昆明高速路段,为双线分离式隧道,隧道的工程理论设计车速为80km/h ,当前隧道的左线总长度为9800m ,右线总长度为10007m ,隧道在施工过程中可采用单口掘进的方式,向前开拓约5000m 。
当前该隧道是亚太地区单口掘进长度最长的隧道之一,隧道在施工过程中的最大埋深达到1648m ,为中国之最。
但在该隧道的施工过程中,施工方发现隧道施工中地质情况极容易产生异变,隧道埋深段在施工中易产生高地应力,这给施工带来了一定的安全隐患。
高地应力地下洞室开挖施工岩爆防治措施
高地应力地下洞室开挖施工岩爆防治措施发布时间:2021-12-01T08:15:20.706Z 来源:《科学与技术》2021年25期作者:曹吕军[导读] 随着我国铁路高应力地下洞室的大规模建设,大量超深埋高应力地下洞室在高地应场条件下的岩爆效应将成为铁路建设中的关键技术难题。
曹吕军中国水利水电第五工程局有限公司四川成都 610011摘要:随着我国铁路高应力地下洞室的大规模建设,大量超深埋高应力地下洞室在高地应场条件下的岩爆效应将成为铁路建设中的关键技术难题。
为了判别、预防岩爆的发生,提出不同等级岩爆防控措施,通过调研国内相关专家的研究成果及国内外典型岩爆高应力地下洞室建设的相关研究成果,分析岩爆发生条件、高应力状态下岩爆发生机理、岩爆的预测、岩爆防治措施及作用机理,总结高应力地下洞室发生岩爆的特征规律,提出高应力状态下不同等级岩爆的防控措施。
对施工中岩爆发生的规律进行了分析,探讨了隧洞开挖岩爆发生的特点及所具有的风险,为岩爆风险防治和风险管理提供了思路,提出了针对高地应力大型地下洞室群施工采取的岩爆防护安全措施,对指导施工及解决生产问题、提高施工安全及生产效率起到了很好的作用。
关键词:高地应力;地下洞室;开挖;岩爆;防治引言岩爆是一种常见的典型工程地质灾害现象,在矿山开采、高应力地下洞室开挖、水利工程等高地应力和复杂地质条件的工程时有发生。
岩爆往往极具破坏性,对生命财产安全构成极大的威胁,也严重影响了工的稳定性。
因此,国内外学者对岩爆的研究一直没有停止过,目前也取得了很多有巨大价值的成果,但由于地质条件的复杂性、岩爆显现的突发性等诸多因素,在岩爆机理及岩爆判别标准方面还有很多不足,没有统一的标准,不能进行准确有效的预测。
本文在总结已有岩爆特征规律的基础上,系统的分析了岩爆的预测、控制预防措施及适用范围。
1岩爆具有的特征岩爆为在洞室开挖过程中因岩石受力改变、应力集中、能量释放导致岩体脆性破坏而发生的弹射、崩落现象,岩体在受到地应力挤压达到最大承载力后失稳,在轴压与围压共同作用下,岩体与围压相互作用,当花岗岩应力超过极限强度后,其承载能力逐渐降低,随着围压的降低,大量能量释放,当能量超过裂隙及岩石所能承受的极限时,结构裂隙加速发展,直至发生突然破坏,岩石从岩面弹射或崩落,发生岩爆现象。
高埋深隧道开挖岩爆治理施工技术探讨
高埋深隧道开挖岩爆治理施工技术探讨摘要:针对高埋深隧道开挖过程易出现的岩爆灾害,本文以雷公山隧道为背景工程,介绍了目前岩爆灾害发生的机理,由于雷公山隧道复杂地质条件对现场施工带来巨大难度,文章结合岩爆发生机理对隧道施工工艺进行优化,以达到高埋深隧道开挖过程的岩爆治理,从而解决复杂地质条件下的隧道开挖遇到的灾害问题。
关键词:高埋深;隧道开挖;岩爆治理;高地应力1 前言高埋深长大隧道的开挖过程一般处于高地应力状态下,由于开挖卸荷和复杂地质构造作用,围岩中的集中应力会突然释放,使坚硬脆性岩体发生爆裂、松脱、剥离、弹射乃至抛射性破坏等岩爆现象,给隧道围岩的稳定性和人员设备安全造成严重威胁,对于高埋深公路隧道开挖出现的岩爆问题是急需解决的。
2 工程概况雷公山隧道地处云贵高原的东南侧向湘桂丘陵盆地过渡的斜坡台地。
场区地貌类型属侵蚀-剥蚀型低山地貌,地表受侵蚀作用强烈,地势起伏较大,最大埋深约681m,地质条件基岩按岩体节理裂隙发育及风化程度分为强、中风化层;灰褐色,薄~中层状,节理裂隙很发育且富水,结构面结合性差,岩体破碎,岩芯呈碎块状,围岩总体围岩为凝灰质板岩且富水主要为Ⅵ级围岩。
3 技术难点3.1 围岩破碎、风险高雷公山隧道地质条件基岩按的下降。
由此,岩体内部各种因素的相互作用促使岩体的卸荷时表现出了溃决式破坏,导致岩爆的发生。
根据以往现场岩爆观测资料,结合室内三轴卸围压岩石力学试验,认为岩爆发生过程是能量积聚–释放的过程,据此可分为:能量积聚、微裂纹形成与扩展、裂纹贯通与爆裂。
4.1 能量积聚隧道开挖前,岩体在三向应力平衡状态下,处于“压密”状态,储存有大量的弹性应变能。
隧道开挖,岩体径向应力解除、岩体径向约束减小,岩体沿径向方向向隧道内发生移动,但由于围岩二次应力分异,尤其是切向应力增加,以及围岩沿径向向隧道发生位移的约束端应力岩体节理裂隙发育及风化程度分为强、中风化层;灰褐色,薄~中层状,节理裂隙很发育且富水,结构面结合性差,岩体破碎,岩芯呈碎块状,围岩总体围岩为凝灰质板岩且富水主要为Ⅳ级围岩,施工过程中易造成局部掉块甚至坍塌等重大安全风险。
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超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术
发表时间:2019-03-01T10:51:21.297Z 来源:《防护工程》2018年第35期作者:刘华礼[导读] 本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术。
中铁六局集团有限公司交通工程分公司北京 100000 摘要:随着地下资源的开发,交通隧道工程建设不断走向地下深部。
已建地下工程中,锦屏二级水电站引水隧洞、新建二郎山隧道、国家油气能源地下储存库、拉林铁路桑珠岭隧道等诸多工程埋深超过千米,这些深埋地下工程围岩地应力均处于较高水平。
金鸡岭隧道为高应力硬岩隧道段,该隧道为双线隧道,埋深深,施工时易产生变形、岩爆等施工风险。
本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施
工技术。
关键词:超深埋隧道;高地应力;岩爆;施工技术
1前言
在隧道建设过程中,隧道开挖稳定性会受到复杂地质的影响,例如高地下水压、岩溶、采空区、软岩大变形及岩爆等。
在高地应力条件下,结构完整的脆性硬岩在开挖卸荷后,由于某些因素的诱发而发生动力失稳的现象,即岩爆。
目前,如何控制岩爆是岩石力学与工程界共同面临的一个难题。
为保证隧道开挖稳定性,加固围岩、弱化围岩、应力转移等防治理念被提出,进而形成了岩爆支护、区域防范和局部解危等岩爆控制措施。
在地下洞室开挖后,围岩支护作为最直接有效的岩爆支护措施,引起了工程领域各界人士的关注,得到了越来越多的研究。
在实际岩爆隧道中,特别是工期较紧的隧道施工中,如何在防治岩爆的基础上达到快速施工的目的是交通隧道等地下工程施工所面临的长期性难题。
2岩爆隧道支护现状岩爆的发生取决于岩石的强度、完整性、所处的初始地应力条件和周围地下水情况。
根据岩爆的特征和相关性质将岩爆分为3个等级弱岩爆,中等岩爆 ,强烈岩爆。
3个等级中,弱岩爆对施工的影响极小,基本上不会对人员和机械造成威胁,实际施工时基本不用采取特殊措施进行处理;中等岩爆持续时间较长,对机械、施工人员的安全及心理造成严重影响,基于加固围岩的思想,目前常采用钢支撑和喷-锚-网(钢筋网)的整体支护方式对隧道中等岩爆区段进行支护,在施工过程中根据实际情况可能还要采用防护网等被动的临时支护措施;强烈岩爆极具危险性,在加强支护的同时还要采用多种辅助措施(如超前应力施工释放孔等)弱化围岩,降低岩爆发生的频率和能量。
3工程概况
金鸡岭隧道进口里程为DK196+353,出口里程为DK200+771.31,全长4418.31m,为双线隧道,隧道最大埋深291.3m。
隧道工程量大,存在不良地质,施工技术复杂,金鸡岭隧道隧址区DK197+298~DK197+500为极高应力区,开挖时有岩爆发生;DK200+050~DK200+282段为高应力区,开挖过程中可能有岩爆发生,施工中根据岩爆等级采取相应措施,减小岩爆危害,施工难度大。
4超深埋隧道高地应力岩爆段施工技术针对高地应力硬岩易发生岩爆的特点,制定了“早预报、超前支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测,步步为营,稳步前进”的整治原则和总体方案,配合超前小导管等辅助方案。
4.1施工工艺流程
高地应力硬岩隧道施工工艺流程如图1所示。
图 1 施工工艺流程图超前应力钻孔打设超前应力钻孔,可以有效降低前方掌子面的高地应力,也可以采用注水的方式,降低周围岩体的表面张力,钻孔直径45mm~108mm,深度5m~20m。
对轻度岩爆每循环掌子面打设1孔~3孔;中度岩爆每循环掌子面打设4孔~6孔;强烈岩爆每循环掌子面打设6孔~8孔,对掌子面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,同时对于强烈岩爆地段可采取超前钻孔内部松动爆破的方法,或用小炮震裂完整岩石的方法,或孔内注水的方法,从而减少应力集中。
4.2超前支护措施
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30m~50m导洞,导洞直径不大于5m,可作为岩爆超前预报和释放地应力。
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射高压水,在某种程度上可以削弱围岩表面的强度,选取超前探孔向围岩岩体内均匀注高压水,从而提前减小围岩变形能力并将最大切向应力转移到围岩的内部,注高压水的劈裂作用也可以软化硬岩,从而降低硬岩的强度,并可以新产生裂缝或是使既有缝隙更加发展,继而释放围岩内部的弹性应变能量。
也可以提前在掌子面有概率导致岩爆的位置有规律地钻少许空眼,不设置锚杆,而采取注水的方式,可以释放部分压力,可以避免硬岩达到极限强度而导致岩爆。
4.3开挖施工工艺
本隧道采用的施工方法为钻爆法,掘进进尺采用短进尺,可以节省药量和降低爆破频率,控制光爆效果,以释放围岩表层应力集中现象,从而避免岩爆。
在岩爆烈度中等以上的区域,炮眼间距保持在25cm范围内,并用隔眼填药,阻塞炮泥,加强光爆效果,做到爆破边缘线光滑。
采取措施规避不平顺导致的应力集中,以避免岩爆的发生。
开挖司钻过程中周边眼间距控制在45cm~50cm,钻眼平行无交叉,眼底平齐。
采用浅洞爆破,减小循环进尺,缩减一次性药量。
拱部采用小药卷光面爆破的方法,拓宽不同部位雷管的位置间隔,这样可以延后爆破时间,减轻对岩体的爆破震动,规避由于爆破震动诱发岩爆,从而降低岩爆频率和强度。
在轻岩爆一般进尺控制在2.5m,对于中等烈度的岩爆区域,循环进尺保持在2m,采取全断面法施工,一次成洞,以保证围岩应力的平衡状态。
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,较好地通过了强烈岩爆段。
4.4支护措施
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。
中等烈度的岩爆区域采用浅孔密锚挂网混凝土,药卷锚杆规格为 22mm,L=2m@1.2m~1.2m,梅花形布置;钢筋网采取Φ6.5mm@20cm×20cm,喷C20素混凝土5cm,最终喷混凝土至设计厚度,必要时加胀壳式锚杆。
较强岩爆区段,必要时加Ⅰ20型钢拱架,以减轻岩爆损坏程度来规范控制光爆效果,从而最大程度地释放围岩表面应力,采用超前孔眼解除应力的手段及预裂爆破等工法,能让岩体应力释放、在开挖前弹性应变能有所降低,并用缝管式锚杆、梅花型布置,加钢筋网 6.5mm@15×15cm,喷混凝土至设计厚度。
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。
5结束语
工程实践证明:该高应力硬岩隧道开挖时,采用全断面开挖法,提前打应力释放孔或做好超前摩擦锚杆支护,用短进尺掘进,减少药量和爆破频率,喷射混凝土、辅助其他工法进行超前支护和加固,可降低岩爆频率和岩爆强度,同时采取信息化监控量测措施和风险防范措施,可有效地控制隧道受力变形,确保高应力硬岩隧道施工安全。
参考文献:
[1]解琦;鲁志伟.山岭隧道高地应力岩爆处治分析[J].公路,2018(07)。