关于岩爆判别准则及防治措施

安革连～琶布铁路隧道

岩爆判别准则及处理措施

安革连～琶布铁路隧道主隧道全长19200m，主隧道最大埋深约1260m，施工斜井总长6880m，斜井最大埋深约946m。隧道穿越主要岩层为石英斑岩、花岗斑岩、花岗正长岩等，岩石质地坚硬，隧道开挖存在岩爆可能。实际施工中2号斜井已发生岩爆现象，对现场施工造成一定的影响，为减小岩爆对施工及安全的影响，初步制定岩爆地段的指导性判别准则及处理措施，供项目部参考。

一、可能发生岩爆的区段及工程地质特征

根据《工程地质勘察报告》，主隧道及斜井可能发生岩爆的区段及工程地质性质见表1.

表1 可能发生岩爆区段及工程地质特征

表中可能发生岩爆的里程范围仅为勘察阶段理论推测，实际发生岩爆的里程范围会有所不同。

二、岩爆发生的判据

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。岩爆的发生与岩石强度、地应力、岩体的完整性、开挖方法有关，归纳起来，岩爆发生的基本条件如下：（1）岩石单轴抗压强度：σc＞80MPa（至少＞60MPa）

（2）岩质和岩性：坚硬、脆性

（3）岩体结构：完整或基本完整

（4）地应力值

最大地应力可取围岩自重应力场中的垂直分量σmax=γ·H

式中：γ——围岩容重

H——埋深

σmax＞0.25σc；严重岩爆

σmax=0.15～0.25σc；中等岩爆

σmax＜0.15σc；轻微或不发生

（5）开挖轮廓。钻爆法施工应采用光面爆破，提高光爆效果，钻爆法在开挖轮廓上造成的超欠挖会造成应力局部集中，进而引发岩爆。

三、岩爆烈度划分标准

为便于岩爆地段的处理，根据岩爆发生的强度及烈度，将岩爆划分为无岩爆、轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆。根据国内秦岭隧道的岩爆预报、防治技术研究成果，岩爆划分标准见表2，本划分标准仅供参考，在本隧道施工过程中，根据实际发生的岩爆特征进行修正。

表2 岩爆烈度划分标准

四、岩爆地段防治、支护措施

（1）防治措施

①超前钻孔、灌注高压水。在掌子面打设3~5个超前钻孔，孔径45mm~60mm，长度不小于3倍循环进尺，超前钻孔内灌注高压水，软化围岩、提前释放应力；中等岩爆及强烈岩爆地段，超前钻孔内进行松动爆破，在围岩内部形成一个破碎带，即形成一个低弹性区，使高地应力转移到围岩深部，或者掏槽眼采用松动爆破，掏槽眼松动爆破一段时间后再进行辅助眼及周边眼装药、爆破。

②采用光面爆破，提高光爆效果，减少超欠挖。建议加大周边眼数量，采用隔孔装药，更好的提高光爆效果。

③爆破开挖完后，向掌子面及周围岩壁洒水，软化围岩。

④开挖完后及时初喷混凝土，减少岩块脱落。

⑤对施工人员及设备采取保护措施，如施工台车架设防护网；每次爆破循环之后，施工人员躲避到安全处，待激烈的岩爆平息后再行施工等措施。

（2）支护措施

①轻微岩爆地段采用锚网喷支护，若条件具备，采用钢纤维喷射混凝土，设立局部锚杆+钢筋网或局部地段拱墙系统锚杆+钢筋网。

②中等岩爆地段，应采用拱部或拱墙系统锚杆+钢筋网+喷射混凝土支护，必要时设立格栅钢架。

③强烈岩爆地段，应采用格栅钢架（或型钢钢架）+喷射混凝土支护，钢架之间打设系统锚杆及钢筋网。

④掌子面若发生岩爆，应打设掌子面超前锚杆，锚杆长度不小于3倍循

环进尺。

五、岩爆特征记录

为便于总结岩爆规律及防治措施，每次岩爆发生时，现场施工人员应记录岩爆特征，包括但不限于以下内容：

岩爆发生的时间，即爆破完后多长时间发生；

岩爆发生的范围及距离，即岩爆发生在掌子面、拱部或边墙，及岩爆地段距离掌子面长度；

岩爆声音、崩裂岩块大小及形状，并留有相关影像资料；

爆坑大小及分布，并留有相应照片资料。

中铁隧道勘测设计院有限公司

安革连～琶布铁路隧道设计分部

2014年3月3日