峡谷地区高速公路光面爆破及超前支护施工

峡谷地区高速公路光面爆破及超前支护施工

梅们

四川公路桥梁建设集团有限公司机械化施工分公司 四川成都610200

【摘要】峡谷地区高速公路建设的难度大，此类地区的地质环境极为复杂，施工段常处在悬崖峭壁的位置，在陡坡地势环境下极为容易出现工程坍塌事故，因此陡斜的高山峡谷地区的高速公路工程需要在施工中合理控制爆破参数，并加强支护措施，从而最大程度避免工程施事故，保障施工进度与工程安全。基于此，本文就以位于峡谷地区的四川峨汉高速公路为例，着重探讨了如何针对工程地质环境特征，开展工程光面爆破及超前支护施工，旨在为同类工程提供一定参考，最大程度避免工程事故的发生。

【关键词】峡谷地区；高速公路；隧道；光面爆破；超前支护

高速公路隧道工程不仅要从施工质量、施工进度等方面设计施工技术方案，还要结合工程所在地的地质环境、地势等多方面因素，考虑采取何种手段进行事故防控【1】。本工程位于四川凉山的大山之中，地势崎岖、山势陡峻、又毗邻乌斯河，地势环境非常复杂。此外，工程所在区域的岩体以脆性大的白云岩为主。陡坡大的地势、脆性大的岩体决定了这一工程发生施工坍塌的风险很高。特别是公路隧道工程在爆破的扰动下，更容易诱发工程事故，基于此，案例工程结合工程场地的特殊情况，加强光面爆破的施工控制，并采取锚杆、混凝土喷射、钢筋网相结合的超前支护措施，在保障施工质量的基础上，最大程度避免了工程事故的发生，具体如下。

1. 工程概况

峨汉高速大峡谷隧道位于四川凉山甘洛县境内，包含两条主洞隧道和一条斜井隧道，隧道穿越大渡河右岸贝母山山体，整体地势西 高东低，地表起伏大，地形崎岖， 峰峦重迭，气势雄伟，河谷幽深， 壁垂千仞，高差悬殊，隧道穿越的山体浑厚，山势陡峻，峡谷纵横。隧道从进洞开始埋深逐步增大，最大埋深达到1944m，见图1。

图1  峨汉高速大峡谷隧道区位示意图

本工程的地势陡峻、岩体又以脆性大的白云岩为主，极易发生塌方等各类事故，基于此，本工程缩短进尺，快速完成初支，适当减弱光面爆破的爆破力，减少对周围岩体的扰动，并通过锚喷网联合支护增强稳定性。

2. 光面爆破施工

2.1爆破参数

隧道光面爆破采用密度、爆速均较低的乳化炸药，通过电雷管起爆，以非电毫秒管进行引爆，其他爆破参数在施工前通过反复试验，以满足施工要求，又不会过度扰动周边岩体的原则，得到最佳爆破参数，见下表。

表1   光面爆破的参数

2.2炮眼布置

    本高速公路的隧道左洞采用基于机械设备的全断面开挖，隧道右洞采用人工台阶法开挖。周边炮眼以小直径药卷按照间隔装药的方式装药。对于岩石很软的位置通过导爆索替换药卷。对于装药量需要严格控制，药量均匀分布，促进爆破面平整，其他眼为连续装药。在做炮眼的时候先做掏槽眼、周边眼，再做辅助眼、底板眼以及内圈眼，最后是掘进眼。起爆时先起爆掏槽眼，形成新临空面，再起爆辅助眼，按照从内向外的顺序依次起爆，最后是起爆周边眼以及底板眼。隧道左右洞的炮眼布置如图2、图3所示：

图2  隧道左洞炮眼布置示意图（上下台阶法）

图3  隧道右洞炮眼布置示意图（全断面法）

2.3起爆网络

各炮孔均按照设计的药量装药，并一同装入非电毫秒雷管，装好后将炮孔堵住。之后将各炮孔的雷管角线全部理顺，并和传暴雷管集中联结，传暴雷管用延迟误差小的低段非电毫秒雷管，最后全部集合，通过电雷管联结，如图4所示。

图4 光面爆破的起爆网络

2.4光面爆破施工

①放样布眼

在钻眼之前需要先放样测量，准确定位隧道中心线的位置以及拱顶面高度，并通过醒目的红漆勾勒出轮廓，并将各炮眼的位置也画出来，位置误差不能超过±5cm，每次放线测量前，还要对上一次形成的爆破面进行检查，如果上次爆破面不是很理想，一些部分凹凸不平，就需要调整参数及药量，争取在这次爆破使爆破面平整。

②钻眼

各炮眼都要按照设计深度、角度钻眼，误差控制在±5cm以内。如果周边眼的位置在轮廓线上，那么允许在误差调整位置，但新炮眼圆心和旧炮眼的距离不能超过5cm。炮眼的方向可按照3%-5%斜率外插的形式钻眼，但是眼底圆心不能超过轮廓线。内圈眼和周边眼之间的排距误差也要控制在5cm以内【2】。如果周边眼采用斜率外插，那么内圈眼也应当为同样的斜率。如果上次爆破得到的爆破面凹凸不平，应适当调整炮眼的深度，也就是为调节药量做准备，争取在本次爆破中实现除掏槽眼外左右炮眼的眼底处在同样的平面。掏槽眼要比其他眼更深大约20cm。钻眼完成后，进行全面检查，如果有不合格的需要重新钻孔，直到检查合格才能装药进行光面爆破。

③清孔装药

     在钻完炮眼孔之后，需要通过小直径尺寸的高压风管充分吹净炮眼中的石屑渣滓，冲干净后再在各炮眼孔中分片分段装药，按照设计的药量从上到下依次装入炮眼之中，以及装入雷管。在装药时要注意不同类型炮眼中的药量不同，不能弄混，需要仔细装药，装药结束后通过炮泥将炮眼堵住，对于周边眼的堵塞长度至少为20cm，其他眼的堵塞长度至少要为30cm

【3】。周边眼通过小药卷配合导爆索的方式装药，从而起到爆破过程中的缓冲效果，各炮孔装药时均是反向装药。

④爆破

通过电雷管起爆，为减少延时问题，本工程采用低段非电毫秒雷管起爆。为增强爆破效果，本工程将周边眼制碱的距离控制在低于30cm，通过这种方式使爆破面的外轮廓更加圆顺，减少凹凸不平问题【4】。且采用隔眼装药，达到控制爆破力的作用，避免对岩体的过度扰动。此外，爆破施工过程中还请了专业爆破专家到施工现场参与指导与监督，旨在最大程度增强施工效果及安全性。

3.超前支护施工

为增强支护效果，本工程采用锚杆、混凝土喷射以及钢筋网灵活组合的形式，并按照勤支护、快封闭的支护原则，超前支护、及时施作。

3.1锚杆

    在掌子面进行超前锚杆支护，结合岩层的强度，调整锚杆的参数。对于岩性较为理想，坚硬、脆性低的区域，初支采用I14型钢，间距控制在1.2m，超前锚杆支护采用φ22药卷锚杆，锚杆长度为3.6m，搭接长度为1.2m，环向间距设置为40cm，在拱顶90°的范围内作锚杆支护。对于岩性中等、脆性一般的区域，初支采用I16型钢，间距控制在1.0m，超前锚杆支护采用φ22药卷锚杆，锚杆长度为3.5m，搭接长度为1.5m，环向间距设置为40cm，在拱顶120°的范围内作锚杆支护。对于岩性差、硬度低的软岩、脆性高的地段，初支采用I18型钢，间距控制在0.8m，超前锚杆支护采用φ25药卷锚杆，锚杆长度为4m，搭接长度为1.6m，环向间距设置为40cm，在拱顶120°的范围内作锚杆支护。

除上述锚杆支护外，还应当根据实际情况随机设置锚杆，在放炮通风后，需要先清理危石，但仍可能存在大型危石裂而不掉，在开挖及爆破后的5小时-20小时，甚至是3天内都可能出现塌方、岩爆的事故，所以必须处理好危石，预防事故的发生。具体的办法就是在存在不规则裂缝的区域打入若干锚杆，根据裂纹的尺寸、裂隙情况来设置锚杆方向和尺寸，这类随机锚杆主要采用胀壳式锚杆，这种锚杆能够再安装后立刻受力，从而尽快完成支护。

3.2喷射混凝土

    在完成出渣、处理危石等工作后，对掌子面、洞壁喷射5cm厚的混凝土，对于岩性较好的地段喷射素混凝土、岩性差的地段喷射钢纤维混凝土，通过这种方式及时将掌子面以及洞壁上的裂缝填满。对于岩性差的地段，采用抗剪能力强的钢纤混凝土，能够有效降低塌方、岩爆等事故的发生风险。

3.3锚喷网联合支护

     这种支护方法就是利用锚杆、混凝土、钢筋网形成一个完整的支护体系，能够承受更大的载荷，增强稳定性，降低事故的发生。但需要注意，对于不同地质的地段，具体的支护参数会有所不同。对于岩性比较理想、硬度高、脆性低的地段，在拱部180°的分范围内布设16根药卷锚杆（锚杆尺寸如3.1所述），以及φ6.5的25×25cm单层钢筋网，喷射20cm厚度的混凝土。对于岩性中度、硬度一般、脆性中度的地段，在开挖外轮廓的全环范围设置20根药卷锚杆，以及φ8的20×20cm单层钢筋网，喷射22cm厚度的混凝土，并加入适应的早强剂。对于岩性差、脆性高、硬度低的地段，在在开挖外轮廓的全环范围设置24根药卷锚杆，以及φ8的25×25cm双层钢筋网，喷射25cm厚度的混凝土，并加入适应的早强剂，按照上述参数针对不同地质情况地段设置联合支护体系，起到更具针对性的支护效果。

4.结束语

综上，峡谷地区地势险峻、地质情况复杂，此种地区的高速公路工程在施工时需要充分考虑安全性，保证施工质量要求的前提下，最大程度降低工程事故的发生。本工程项目按照上述光面爆破与支护施工措施，在施工期间未出现严重的塌方、岩爆等事故，取得了理想的施工效果。

【参考文献】

[1]杨永贵.复杂地质环境下高速公路隧道施工技术分析[J].科技创新与应用,2022,12(18):154-157.

[2]王德民.对当前高速公路隧道施工技术的分析与探究[J].建筑与预算,2021(10):89-91.

[3]庞杰忠.大断面地质条件下山区高速公路隧道施工技术研究[J].企业科技与发展,2021(09):83-85.

[4]陈挺松,汪贵英.超前支护技术在高速公路隧道施工中的应用[J].交通世界,2021(25):25-26.