隧道爆破开挖技术及塌方处理分析范文

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摘要：以某公路隧道为例，对其开挖施工中钻孔爆破设计、掏槽方式、钻爆作业施工参数、钻孔爆破作业等施工技术进行了总结。由于该公路隧道地质情况复杂，在爆破开挖的过程中造成了小面积塌方现象，对此提出了相应的塌方处理方案。并对此次事故进行了总结，提出了塌方预防措施，确保了该项目后续施工的顺利进行，也为以后类似项目积累了经验。

关键词：公路隧道；开挖；施工；塌方处理

1公路隧道开挖施工技术

1.1工程概况某高速公路隧道工程位于河北省境内，于2017年1月开工，根据岩土的特性，开挖过程中使用到了钻孔爆破施工作业方式。该技术对隧道安全性提出了极高的要求，因此，需要做好设计和施工等各方面的工作，确保顺利施工。

1.2钻孔爆破设计在该公路隧道施工时，根据不同岩性、不同断面结合爆破效果作适当调整。钻孔采用2台YT—28凿岩机于工作面同时作业。爆破采用毫秒电雷管微差起爆的方法，起爆顺序为掏槽眼→辅助眼→周边眼，开挖爆破钻孔设计图如下图1所示，1—9孔为掏槽眼、10—15孔为辅助眼、16—29孔为周边眼。1.3掏槽方式掏槽采用双空菱形掏槽，掏槽孔为直孔，布置形式见图2。

1.4钻爆作业施工参数影响洞室光面爆破的主要技术参数有：炮眼间距（E）、最小抵抗线（W）、不偶合系数（D）和线装药量（q）。本洞室依据工程类比法及施工经验，对周边光面爆破设计的主要参数见表1，表2。另外钻设的周边眼做到：准、平、直、齐。

1.5钻孔爆破作业（1）钻孔：采用钻孔的开孔孔位依据测定标志出的炮眼布置图确定。周边孔在断面轮廓线上开孔，其沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其他炮孔孔位的偏差不大于10cm。炮孔孔底均落在爆破图规定的平面上。炮孔钻设完成后要经检查合格后，方可装药爆破。（2）装药爆破：对于炸药采用人工方式装入，并采用黏土炮泥和水泥炮泥结合对炮孔进行封堵，爆破采用分段毫秒延期电雷管全断面一次性引爆。安全装药与爆破的程序与工艺：①验孔。在装药前，用炮棍插入炮眼内，检验炮眼的角度、深度、方向及炮眼内的情况。②清孔。采用压缩空所吹眼器清除净炮眼内的岩粉，以防岩粉堵塞，使药卷不能密接或装不到眼底。③装药。撑子面的炮眼使用炸药和电雷管的种类、品种、装药量、电雷管的段数必须符合放炮说明书的规定。装药时，用一手拉着电雷管的脚线，一手用炮棍将装入眼口的药卷一个个推入，使药卷与眼底、药卷与药卷互相密接，不得用炮棍冲撞或捣实。采用反向起爆。所有药卷和电雷管的聚能穴方向一致。④封孔。采用水炮泥与黏土炮泥相结合的夹泥法进行封孔。最初的两段炮泥应慢用力、轻捣动，以后各段须依次用力一一捣实。炮泥的长度必须符合规定。⑤联线。由专门培训过的班组长协助放炮工按照爆破说明书规定的联线方式，将电雷管脚线与脚线、脚线与联接线、联接线与放炮母线联好接通。⑥起爆。在做好相应的安全警戒之后，让施工的机械设备和人员及时撤离到安全区域，确定安全无误后，采用放炮器通电起爆。（3）洞室的爆破安全：洞室的爆破作业遵循一般爆破作业的安全规程；爆破作业时，要认真做好安全的警戒工作。人员撤至距工作面不少于200m的安全地点，施工机具撤至距工作面不少于100m的安全地点，难以撤离的施工机具和设备应加以妥善防护；本隧洞采用电力引爆，作业时，装炮时距工作面30m以内，断开电流，在30m以外用投光灯照明；在与相向开挖的贯通工作面相距30m放炮时，双方人员均撤离工作面，相距15m时停止一方工作，单向开挖贯通。

2塌方处理措施

该公路隧道采用上文所述的爆破方法对其进行开挖，但在开挖施工的过程中，出现了小面积塌方。分析其原因，主要是由于地质情况复杂，加上该公路隧道穿越严重分化的随层带等地下水较为丰富的地方很容易造成塌方。经过专家的讨论，决定对其进行加固处理，改变该地质段的开挖方法，具体如下。

2.1对塌方体后方进行固结在保证塌方段洞室围岩维持稳定后，在塌方体后方打入超前小导管，并同时进行预固结灌浆。就超前小导管的选择，主要推荐长度为5m，环向间距30cm的Φ48有孔钢管。通过边钻边注浆的方式，并依据注浆孔周围吃浆量的大小以及岩体的变化情况，将注浆压力严格控制在0.4MPa以内。另外，为最大程度地保证固结质量，施工人员还可以将自进式锚杆增加在影响段破碎部位，并在软弱围岩中增加L型Φ22钢筋将自进式锚杆与工字钢焊接连接，以良好控制围岩和掌子面的稳定性。

2.2对塌方体进行固结一般来说，塌方体较多为碎块页岩，松散的碎块会对隧洞的台阶法开挖产生较大的影响，因此一定要良好的固结塌方体。首先，沿塌方体坡面喷射C25混凝土做止浆墙，在掌子面下部布置3排注浆管，再采用水玻璃双浆液进行注浆，并要将注浆压力控制在0.6MPa以内。2.3台阶法开挖台阶法开挖一半都是遵循着由左至右的原则，首先在顶部弧形段，使用风镐进行凿除开挖，开挖完成后，及时初喷3～5cm素混凝土，进行喷、锚、网系统支护并架设I18城门洞型工字钢架，设置横撑在工字钢架的底部和中部，在钢架拱脚上方约30cm处，设置锁脚锚杆，并将钢架与拱脚锚杆进行焊接，然后再次喷厚度为10～15cm的混凝土。对于左右侧中台阶开挖，通常高度会控制在2m，且左右侧台阶的错开距离也控制在1～2m之间，开挖完成后，还是及时初喷3～5cm素混凝土，支护方法与此前所述相同。在按照顺序严格完成所有开挖与支护施工后，立即做仰拱，其长度一般约为2～4m。最后需要注意的是，为保证后期施工以及塌方段围岩能够成为一个整体，在完成塌方的处理后，还要将1500m3混凝土浇筑在冒顶部位，并同时对隧洞进行衬砌施工。

3塌方的预防措施

通过上述处理后，小面积的塌方得到了有效解决，总结经验，最主要的还是要做好塌方的预防措施，避免同样的事故再次出现，具体如下：在进行施工准备工作前，一定要积极配合建设单位进行组织设计的交底工作，对于施工的设计文件一定要进行仔细的审核，也要结合实际的工程需要，进行必要的验证以及补测。对于可能发生塌方的区域，必须要做好一定的必要准备，在施工的过程中，必须做好相对应的预防措施。在必要的情况下，采取相对的应急措施以消除各种不利因素的影响。只有这样，才可以避免塌方的产生。由于隧洞的地质条件相对比较复杂，对于质量的监控以及地址预报的工作必须要做好。在施工过程中，必须尽可能地做出明确标示，提醒相关的施工人员加以注意，采取相对合理的支护方式预防塌方的时间。对于一些塌方前的征兆，一定要做好总结。在实际的施工过程中必须要多加注意，对于发生的异常情况，一定要认真分析并制定相对应的预防措施，及时进行处理才能有效地保证施工人员的安全。要建立相对应的管理体制，加强各个部门之间的沟通联络，对于各项规范要求一定要全面贯彻落实，对于施工过程中可能出现的特殊情况在第一时间进行分析，做出相对应的预防措施，对于施工的全过程进行全面的管理，彻底杜绝因为施工方操作不当所引起的事故产生。总之，对于所有可能导致塌方的因素一定要认真分析，制定相对应的预防措施。在发生事故时，必须要有相关的应急措施，有效地控制塌方的范围，对施工人员展开合理救治，避免事故进一步扩大。

4结语

该公路隧道的开挖虽然遇到了一点挫折，开挖过程中出现了小面积的塌方现象，但是经过及时处理，将事故的危害降到了最低，没有造成很大的损失。并且及时对该次塌方事故进行了总结，提出了一系列预防措施，这对于以后类似工程积累了经验，可有效减少相似事故的发生。

参考文献：

[1]朱永全，景诗庭，赵玉成.大变形隧道极限位移的计算模拟[J].石家庄铁道学院学报，2000（9）：75-78．

[2]杜澍祥，周一龙，唐海中.VIKOR法在娄衡高速公路施工安全管理水平评估中的研究及应用[J].公路工程，2017（4）：198-203.

[3]林国富.公路隧道塌方透水的整治经验[J].福建建筑，2008（9）：101-102．

作者：张帅 单位：保定申成路桥有限责任公司