浅谈隧道施工期间岩爆预测和防治

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1、浅谈隧道施工期间岩爆预测和防治巴图格尔-师【摘要】在施工中安全快速对岩爆进行处理是确保工程施工安全和施工进度的关键和重点。本文重点介绍锦屏山引水隧洞工程施工期间岩爆段的预测和岩爆可能发生的等级与相应的防治措施和对施工进度的影响作了简单分析，并对项目部在施工中具体采取的防治措施进行了归纳总结，为类似工程施工提供参考借鉴。【关键词】岩爆预测防治措施1工程概况锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上。工程地处高山峡谷，呈V字型，远离人口稠密和交通发达地区。

2、锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，全长约16.67km的引水隧洞，截弯取直获得水头。电站总装机容量4800Mw，单机容量600Mw。工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成，为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。首部拦河闸坝位于雅砻江锦屏大河弯西端的猫猫滩，电站进水口位于闸址上游2.9km处的景峰大桥，地下发电厂房位于雅砻江锦屏大河弯东端的大水沟，四条引水隧洞穿过锦屏山连接闸坝与厂区枢纽。锦屏二级水电站引水隧洞处于高山峡谷的岩溶地区，地质条件复杂，具有

3、埋深大、洞线长、洞径大的特点。主要工程地质问题有高地应力和岩爆、涌(突)水、高地温、有害气体、围岩稳定及隧洞所穿越的断层破碎带等。2引水隧洞工程的应力特征施工设计文件附件对引水隧洞的应力特征作了说明：在深800～1200m时，地应力场由谷坡地带局部地应力转变为以垂直应力为主的自重应力场，但地应力随埋深的增加呈非直线型关系，s1/s3地应力比值是随埋深的增加而逐渐减小；在高程1600m处最大主应力值为70.1MPa，最小主应力值为30.1MPa。其主应力值是从上到下逐渐增大，断层穿过的岩体周围主应力

4、值有明显的减小。3岩爆发生的特征与规律3.1岩爆发生的特征根据辅助洞西端B线岩爆发生规律的统计表明：T2z杂谷脑组中，随埋深增7加，岩爆随之增多，发生的岩爆以零星、成片、连续型岩爆，岩爆等级以轻微为主，少数洞段发生有中等岩爆～强烈岩爆；在西端白山组T2b的个别洞段已发生强烈～极强岩爆，似放炮声、雷鸣声，有剥落、劈裂、弹射、有集中崩落现象，最大岩爆坑深达3～5m，岩爆发生时间持续在3～72小时不等。岩爆多发生在距掌子面6～12m的范围内，掌子面开挖后的5～20小时是岩爆发生的高峰期。3.2岩爆发生的

5、规律辅助洞西端岩爆总体上T2z、T1、T3地层比T2b要弱，但都有如下规律：①断层带和节理密集发育地带不会发生岩爆；②地下水出露洞段不会发生岩爆，或发生概率与发生强度要小一些；③地温值相对较低洞段不会发生岩爆，或发生概率与发生强度小一些，否则易发生岩爆；④岩相发生变化附近，易发生岩爆；⑤岩体为整体结构、类整体结构、块状结构的洞段易发生岩爆；⑥超前钻孔出现饼化现象的地段，岩爆的危险性很大；⑦听到岩石劈裂的响声和看到随后岩块的掉块现象可能会发生岩爆；⑧同一断面，中线一侧渗出水，另一侧也有岩爆发生。4引

6、水隧洞岩爆预测结合辅助洞西的岩爆发生规律，预测锦屏电站二级引水隧洞在开挖过程中将产生岩爆，其强烈程度以轻微～中等为主，局部洞段将发生强烈～极强岩爆，但总体上洞线以进入白山组为界，之前要弱些，进入白山组后要强些。预测今后(以4#洞线为例)累计发生岩爆的长度：在引（4）2+500前，弱岩爆Ⅱb=668m、中等岩爆Ⅲb=44m，合计712m；在引（4）4+700前，弱岩爆Ⅱb=859m、中等岩爆Ⅲb=58m，合计917m；在引（4）6+000前，弱岩爆Ⅱb=1138m、中等岩爆Ⅲb=125m，Ⅳb=23

7、m，合计1286m。5岩爆的常用处理方法与措施目前岩爆处理的常用方法归纳起来，不外乎两种主要手段，即一是以防为主的方案：以改善围岩物理力学性质、应力解除法、调整作业、待避；二是以治为主的加固围岩方案：具体包括喷、锚网、超前支护、格栅钢架等加固措施。7根据辅助洞的经验，引水隧洞拟将采用如下方法处理岩爆：清碴找顶后（必要时先初喷CF30砼），作水胀式锚杆临时支护，此过程能在岩爆发生前的最佳时间4～5小时范围内予以完成（进尺1.8～2m时,出碴2.5小时、台车就位与锚杆钻孔安装1.5～2.5小时），随后

8、立即安排喷CF30钢纤维砼（掺以纳米为主的特殊材料），厚度5～10cm；等掌子面掘进到20m或稍后，将组织系统中空注浆锚杆的施工与复喷CF30（或C25素砼）砼至设计厚度。当掌子面有岩爆发生迹象时，亦在掌子面施作水胀锚杆并喷纲纤维砼，以确保施工过程的安全。对极强岩爆将采取应力解除、锚网喷、型钢拱架与二次衬砌等综合措施予以处理。特殊情况下，在出碴前也可先初喷5～10cm钢纤维砼。5.1应力释放孔可有效减轻岩爆强度对于中等岩爆及以上强度的岩爆，在钻爆破孔前可根据岩爆可能发生的部位，施作