邢又家XING You-jia

（中铁二十三局集团第一工程有限公司，日照 276826）

（China Railway 23th Bureau Group 1st Engineering Co.，Ltd.，Rizhao 276826，China）

0 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。在施工过程中，必须引起高度注意。因此，隧道工程施工中岩爆地段的施工技术措施显得尤为重要。

1 工程概况

德兴至上饶（三清山）高速公路A6 合同段的怀玉山隧道是一座上下行分离的四车道高速公路隧道。该隧道位于江西上饶玉山县怀玉乡境内，起讫里程桩号为：左洞ZK21+002～ZK24+425，长3423m，右洞YK21+013～YK24+429.5，长3416.5m，属特长隧道。其中我单位施工段起讫里程：左洞ZK21+002～ZK22+700，长1698 米，右洞YK21+013～YK22+700，长1683 米。地勘资料显示怀玉山隧道K21+400～K22+400 存在初始高应力，岩性为微风化花岗岩，呈浅灰-灰白色，结构致密，围岩整体性较好，强度较高，且岩体干燥，存在岩爆发生的可能性。

2 岩爆现象产生的原因

岩爆产生的影响因素一般由以岩性为主的内部因素和以围岩应力、岩层结构为主的外因共同构成。当围岩处于高地应力地区时，同时具备岩石干燥和脆性两个条件时，则极有可能造成岩爆现象的出现。

3 岩爆的类型特征

岩爆类型按照岩体破裂程度大小特征分为4 种类型：

①弹射型岩爆：该类型岩爆发生在极完整、极坚硬的围岩岩壁上，零星出现，通常发生在隧道开挖后6～12 小时以内，有“啪、啪”声响，伴以5～10cm 中间厚边缘薄的岩片或岩粉弹出。岩爆发生前无征兆，持续时间短，对施工人员安全威胁较大。②爆炸抛射型岩爆：该类型岩爆零星断续出现，一般在洞身开挖后6～12 小时内发生，发生时先有“啪、啪”声响，随后会有“砰”的巨响，伴随响声片状、块状岩块（最大20～30cm）和岩粉被抛出，岩爆坑深度在20～50cm 之间，岩块抛掷距离5～7m，持续时间在几个小时以内。具有一定的偶然性和突发性，对机械和施工人员的安全有较大威胁。③破裂剥落型岩爆：该类型岩爆通常发生在洞身开挖30 分钟内，发生时能听到“啪、啪……”或“嘎、嘎……”连续声响，伴随出现岩面开裂、岩块剥落。这种类型的岩爆从发出声响到岩面开裂再到岩块剥落存在着一个连续的过程，因其规模大（岩爆坑大小可达数米）、历程时间长。对机械设备和人员的安全都有很大的威胁。④冲击地压型岩爆：该类型岩爆只出现在条带状混合片麻岩中含黑云母片岩地，岩爆发生界面与缓倾斜的片麻节理产状基本一致。岩爆发生时爆落岩块大小皆有，共同显著特点是多含有平行裂面，位置多存在于掌子面后1～2 倍洞泾范围内，对机械设备和人员的安全都有很大的威胁。

4 岩爆类型分析

怀玉山隧道岩爆段存在初始高地应力，同时围岩为微风化花岗岩，呈浅灰-灰白色，结构致密，围岩整体性好，强度高，且岩体干燥，隧道开挖后有“啪、啪”声响，并伴以中间厚边缘薄的岩片弹出。以上特征与弹射型岩爆特征一致。经设计院和有关单位专家判定该隧道岩爆类型属弹射型岩爆。

5 岩爆段施工方案

根据弹射型岩爆的特点，制定如下施工方案：

5.1 施工安全防护方案 ①施工隧道岩爆段前仔细研究设计文件，对可能发生岩爆的段落、大致里程做好统计，并对作业班组做工前教育，提高作业人员思想意识。做好相应的技术准备和施工准备工作。②施工作业人员配备钢盔、防弹背心等防护装备，确保施工人员的人身安全；同时现场设专职检查人员，负责随时观察围岩状态，保证发生岩爆问题时第一时间能够得到有效的处理。③对打眼台车进行必要的改装，在台车的上方和侧方加装细眼钢筋网，防止在掌子面作业人员因突然地岩块迸出，造成作业人员伤害。

图1 超前水平钻孔示意图

5.2 开挖技术措施 ①爆破方式采用光面爆破，钻爆布眼过程中周边眼间距适当加密，同时周边眼控制装药量，保证新爆破界面圆顺，尽量避免造成局部应力集中而引起岩爆加剧。②适当缩短爆破进尺，采用“短进尺、多循环、弱爆破”的掘进方式，减少对围岩的扰动程度。③钻孔作业前对开挖好的洞壁、掌子面进行喷水处理后，在掌子面布设φ120mm 钻孔五个，布置示意图如图1 所示。超前水平钻孔在打炮眼时同时施做，钻孔深度为2～3 倍的炮眼深度。成孔后在孔口安装密封阀门，每个孔注满水后持压0.5～0.7MPa 且不少于5 分钟。湿润围岩增加围岩韧性，降低岩爆的发生。④在爆破、出渣、找顶完成后，再用高压水枪向洞壁、掌子面洒水三遍，每遍相隔5～10 分钟，洒水喷头水柱不小于10 米。达到软化围岩的目的。

5.3 支护技术措施 在洞身和掌子面的危石、孤石以及找顶、围岩软化完成后，及时对围岩进行挂网初喷，增强围岩的稳定性，必要时设置系统锚杆增强围岩的整体性，减少岩爆发生的可能性。

6 岩爆段施工注意事项

①采用“弱爆破，短进尺”工艺，每班次进尺不超过2米，减少炸药用量，控制光面爆破效果，减少围岩表层应力集中。②喷水或钻孔在爆破、通风、找顶排险后及时进行施工。排险过程认真仔细，将存在脱落隐患的石块全部排除，确定无掉块可能后方可进行喷水。③多班组循环作业，减少岩体暴露时间，及时施作支护。④开挖支护过程加强观测，开展掌子面地质调查工作，发现异常情况及时采取躲避措施。⑤水平钻孔深度要求不少于3 个循环进尺，略向下有一定倾角，达到有效湿润围岩，增加围岩韧性的目的。

7 施工效果

怀玉山隧道高地应力段施工过程中，共发生26 处弹射型岩爆，经过周密的方案设计和严格的现场管理，岩爆均得到了有效的控制和治理。未出现因岩爆问题造成的人员受伤和机械被损坏问题。通过对岩爆段工后洞身进行观测，未发现因岩爆再次发生造成的挂网喷砼开裂、脱落现象；经围岩收敛观测，围岩变形稳定。总体效果说明处理方案安全、合理、有效。

8 结束语

通过对怀玉山隧道岩爆段的施工，对弹射型岩爆的处理积累了一定的施工经验，在未来的类似工程施工中具有指导性作用。但岩爆作为在复杂地质条件下存在的一种地质现象，具有多种多样的类型和发生的不确定性，作为一种破坏力较大的一种地质灾害形式存在工程施工领域当中。怀玉山隧道施工的顺利完成，并不能说我们就有了十足的把握处理和战胜这种地质灾害，只能说我们对岩爆众多类型中的弹射型岩爆这一种类型有了一定认识和治理的能力，未来的工程建设中还有更多的困难有待解决。

[1]江西省交通设计院.德兴至上饶（三清山）高速公路两阶段施工设计，2010.

[2]张镜剑,傅冰骏.岩爆及其判据和防治[J].岩石力学与工程学报，2008.

[3]岩体工程地质及其灾害[M].上海:同济大学出版社，1993.

[4]公路隧道施工技术规范[M].北京:人民交通出版社，2009.