由于隧道工程遇到的地質(zhì)條件復(fù)雜性及多變性,加之地質(zhì)勘探的局限性,因而在隧道施工中經(jīng)常會遇到地質(zhì)突變的情況,如意外塌方和涌水等問題,使原制定的施工方案、技術(shù)措施和進(jìn)度計(jì)劃等也必須隨之變更。因此,在隧道施工中應(yīng)詳細(xì)制定出靈活多變實(shí)用的隧道施工方案,以適應(yīng)客觀條件的變化,及時正確處理隧道施工中所遇到的千變?nèi)f化的各種實(shí)際問題。本文就國內(nèi)外罕見的隧道導(dǎo)洞擴(kuò)建這一特殊工程對塌方預(yù)防及光面爆破的特殊要求及實(shí)施方案作簡要闡述。
青海拉脊山隧道位于青海省東部的湟中縣境內(nèi),屬于海拔嚴(yán)寒地區(qū),海拔3200-4041m,隧道右線全長5565m,左線全長5530m。拉脊山隧道導(dǎo)洞擴(kuò)挖段落為右洞進(jìn)口段,長度為798m,導(dǎo)洞擴(kuò)挖設(shè)計(jì)為單側(cè)擴(kuò)挖的方案(見圖1),主洞中線在原導(dǎo)洞中心向右偏移2.8m,對右側(cè)進(jìn)行擴(kuò)挖施工,左側(cè)盡量保持穩(wěn)定,本著少開挖(不開挖)的原則進(jìn)行施工。導(dǎo)洞地質(zhì)劃分如下:沿洞口向里,Ⅴ級圍巖分布在洞口段30m,后面緊跟Ⅲ級圍巖65m,Ⅳ級圍巖442m,剩余的導(dǎo)洞段為Ⅲ級圍巖。
1、隧道導(dǎo)洞光面爆破施工的難點(diǎn)
隧道導(dǎo)洞開挖在洞室周邊巖體中產(chǎn)生應(yīng)力集中,這個集中應(yīng)力首先作用于洞室壁面及其近區(qū)圍巖上,鉆爆法施工時放炮等震動的影響,加速了洞室圍巖區(qū)域面巖層節(jié)理、裂隙的開張以及巖體新生裂面的產(chǎn)生,近區(qū)圍巖成為碎裂巖體后,承載力降低。隧道導(dǎo)洞擴(kuò)挖過程中,對本已受震動破壞圍巖進(jìn)行了第二次破壞,極易在容易形成塌方,施工難度大。
隧道巖層變化復(fù)雜,從現(xiàn)在施工情況來看,隧道內(nèi)圍巖較軟,強(qiáng)度低,山體形成時間較短,巖體不均勻,斷層多,且不同種類巖石巖性相差很大,變化頻繁,洞內(nèi)200m范圍內(nèi)巖石出現(xiàn)了5次變化,各不相同,給光面爆破施工造成了很大的困難,且洞內(nèi)裂隙水較大,進(jìn)一步增加了施工難度。
2、 光面爆破施工設(shè)計(jì)
鉆爆參數(shù)表
|
周邊眼間距
(cm) |
周邊眼裝藥集中度(kg/m) |
炮眼直徑
(mm) |
開挖面積
(m2) |
每循環(huán)進(jìn)尺
(m) |
單位耗藥量
(kg/ m3) |
備注 |
上臺階 |
35 |
0.2 |
42 |
35 |
1 |
0.3~0.6 |
Ⅴ級 |
40 |
0.3 |
42 |
32 |
2 |
Ⅳ級 |
50 |
0.35 |
42 |
30 |
3 |
Ⅲ級 |
下臺階 |
40 |
0.3 |
42 |
35 |
1.5 |
0.4~0.6 |
Ⅴ級 |
50 |
0.4 |
42 |
27 |
2 |
Ⅳ級 |
60 |
0.4 |
42 |
25 |
3 |
Ⅲ級 |
3、導(dǎo)洞擴(kuò)挖施工的特殊要求
隧道導(dǎo)洞擴(kuò)挖過程中,對本已受震動破壞圍巖進(jìn)行了第二次破壞,極易在容易形成塌方。針對此種情況,嚴(yán)格控制內(nèi)圈眼、周邊眼的裝藥量,減少爆破振動,防止圍巖裂隙劇烈發(fā)展形成塌方,如導(dǎo)洞擴(kuò)挖過程中遇到的巖石屬于軟硬,內(nèi)圈眼、周邊眼的藥量取裝藥量的低值,內(nèi)圈眼藥量相對周邊眼略大,本項(xiàng)目處于軟巖的情況下一般內(nèi)圈眼的藥量為周邊眼藥量的1.2~1.8倍,內(nèi)圈眼藥量過大易造成裂隙擴(kuò)展過深,形成超挖或塌方,圍巖變化時需要根據(jù)巖石的強(qiáng)度、層(節(jié))理裂隙發(fā)育程度通過試驗(yàn)確定。
洞內(nèi)裂隙發(fā)育,裂隙水量較大,圍巖強(qiáng)度低,屬軟巖類,遇水變化明顯的段落,為解決進(jìn)尺深度和超欠挖控制的難題,采取了控制內(nèi)圈眼裝藥,適當(dāng)減小周邊眼間距,周邊眼采取深淺結(jié)合,裝藥量比正常情況下減少,并根據(jù)臨空面綜合考慮炮眼裝藥量。
4、 光面爆破實(shí)例
巖層描述:弱-中風(fēng)化千枚巖,灰黑色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),千枚狀構(gòu)造,主要礦物成分為泥質(zhì)物、碳質(zhì)物,次為長石等,巖體較破碎,軟質(zhì)巖,物理力學(xué)性質(zhì)差,無支護(hù)時易發(fā)生較大坍塌,有小股滲流現(xiàn)象(見圖4),采用挖掘機(jī)可以挖動。
實(shí)際施工時以爆破設(shè)計(jì)為藍(lán)本,根據(jù)具體的巖石情況,調(diào)整炮眼深度和裝藥量,為了在上述軟巖中達(dá)到每循環(huán)進(jìn)尺2m的目標(biāo),對不同部位的周邊眼進(jìn)行了調(diào)整,方案如下:(1) 周邊炮眼深度設(shè)置2m,藥量根據(jù)具體部位不同填裝,藥量比鉆爆方案減少;
(2) 周邊炮眼采用深淺結(jié)合的方式,間距比正常略小,深淺炮眼間隔設(shè)置,淺眼深度約為深眼的1/2~2/3,深炮眼正常裝藥,淺眼藥量為深眼的一半。
經(jīng)過多次調(diào)整,拉脊山隧道對軟巖的施工摸索出了自己的經(jīng)驗(yàn),上述為巖石最差的情況,爆破后巖石用手可以掰碎,在此種不利的情況下,基本保證了每循環(huán)進(jìn)尺2m的速度,超欠挖控制良好,取得了很好的效果。
1 結(jié)束語
隧道施工與地質(zhì)結(jié)構(gòu)息息相關(guān),由于地質(zhì)的復(fù)雜性、多變性決定了不可千篇一律照搬一個方案施工,要根據(jù)具體情況作出調(diào)整,避免出現(xiàn)塌方,保證工程質(zhì)量,加快進(jìn)度,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。