浅谈硬质花岗岩隧道爆破施工风险控制措施

许展飞

摘 要：硬质花岗岩地区的隧道建设过程中，虽岩体强度较高，但由于花岗岩形成过程中受到的构造应力复杂，可能存在多裂隙，对其整体开挖强度存在大幅削弱的可能，花岗岩体中存在的裂隙也可成为良好的导水通道，威胁着隧道建设的整体安全性。本文依托硬质花岗岩地区某公路隧道建设工程，对隧道开挖过程中的风险控制措施进行分析，为相类似工程提供相应借鉴。

关键词：高速公路;硬质花岗岩;隧道;风险控制

拟建隧道岩性多为燕山晚期侵入二长岩、花岗斑岩和中生代白垩纪火山岩，新构造运动活跃，水流侵蚀作用强烈，山势陡峻、沟谷幽深，成为水系源头，为低山地貌单元，山丘叠起，较为连续，自然坡度较陡，边坡切割较深。山上植被较为发育，多以松树、板栗树、杂草为主。线路段最高标高在ZK119+937.6附近，高程 363.6m;最低标高在隧道出口，约219.88m，相对高差143.72m。隧道进出口端山坡坡度较陡，进口端约为20～22°，出口端约为22～24°。

根据本项目在高速网中的功能、作用、预测远景交通量、沿线地形及地物等情况，以及项目区域内顺接公路或相交叉的高速公路建设标准采用情况，确定建设标准为，设计速度120公里/小时，双向四车道，地震动峰值加速度为0.05～0.20g，基本地震烈度为7～8度区;隧道建筑界限净宽为11.5米;交通工程及沿线设施等级A级。

一、初期支护主要措施

初期支护是隧道施工中的重要环节，也是新奥法中的三重点环节之一，认真做好初期支护作业，是保证安全和施工生产能够顺利进行的必要条件。所以必须严格按设计和规范要求及时做好，施工要严格要求，喷射砼采用湿喷工艺。必须做好超前预支护（超前小导管、超前锚杆、封闭喷混凝土）、钢拱架安设、锚喷挂网作业，确保围岩稳定和施工安全。

（一）中空注浆锚杆

锚杆杆体安装：采用人工安装，杆体组装完成后，安装止浆塞、垫板、球形螺母，利用中空锚杆扳手拧紧。安装锚杆垫板时确保垫板与锚杆垂直，并与初喷混凝土面密贴紧压。

注浆：利用专用注浆泵注浆通过锚杆杆体预留通道接孔口注浆。隧道拱部利用排气管排气;隧道墙部自然排气，确保锚杆孔内注浆饱满，水灰比控制在0.45-0.5：1，注浆压力控制在0.3-0.8Mpa。

洞内注浆结束的标准：注浆压力和注浆量（理论注浆量0.0015*Lm? L为锚杆长度）控制在设计规定范围内。

（二）钢架施工

对局部欠挖部分应予凿除，以保证钢架施工位置、结构、尺寸正确;安装前应清除底脚下的虚碴及杂物，钢架底脚应置于牢固的基础上。钢架拼装在作业面进行，各节钢架间以连接板螺栓连接并密贴;沿钢架外缘每隔2m用混凝土预制块楔紧;钢架应尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架之间应按设计纵向连接。

钢架拱脚按设计打设锁脚锚杆（或锚管），下半部开挖后钢架应及时落底。钢架与围岩应尽量靠近，但应留不小于40mm间隙作混凝土保护层。钢架与围岩之间应设垫块，单侧点数不少于8个。钢架应尽可能多的与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护效应。

（三）喷射混凝土

喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。喷射速度要适当，以利于混凝土的密实，一般工作风压在0.l～0.15MPa左右。分层喷射时，一次喷混凝土的厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再喷射，应先用风水清洗喷射表面。初喷混凝土在开挖后及时进行，复喷应根据开挖工作面的地质情况分层、分时段进行喷射作业，以确保喷混凝土的支护能力和喷层的设计厚度;喷混凝土终凝后3h内不得进行爆破作业。

二、隧道超前支护施工

本隧道工程设计超前支护主要有Φ108×6大管棚超前支护和Φ42mm小导管超前支护及φ25早强砂浆锚杆。

利用洞口土体，形成管棚钻机施作平台，钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行确定。考虑钻机平台高度不能满足套拱施作高度，需开挖平台两侧，满足套拱施工。按照设计要求布设型钢钢架，下端设在稳固的地层上;导向管按照设计要求利用定位钢筋固定在工字钢架上，导向管纵向与线路方向需一致，外插角角度为1°～3°，以免管棚钻机钻孔侵入洞身开挖断面。混凝土套拱采用组合钢模板，端头模板木板安装，混凝土统一由拌和站集中供应，混凝土灌车运输，人工配合机械浇注并捣固密实。

三、隧道超前地质预报

TSP法可进行全方位空间三维探测，可对断层破碎带、岩溶等施工安全影响较大的不良地质现象进行准确的长期预报，TSP超前地质预报法探测的距离为200～400m，为了保证其准确性，在硬岩段探测距离控制在150m～200m;在软岩探测距离应控制在100～150m，前后两次震动波法超前地质探测搭接不小于10m。

超前地质探孔是对TSP预测方法不良地质体的最后确认，最直接最有效的探水方法，并可获得地层、岩性、节理裂隙等特征，结论直观可靠，视具体地质情况在掌子面布置1～5个超前钻孔，一般孔深30m。

施工中，全程进行掌子面地质素描，并通过地质雷达进行超前地质预报，重点加强洞口浅埋、软弱围岩段及洞身斷层破碎带的超前探测，对于洞身断层破碎带，根据以上综合分析成果，确定是否需要进行超前地质钻孔及超前钻孔的位置和数量。

四、结束语

本文浅述了硬质花岗岩隧道施工过程中相关风险控制的技术措施，主要集中于施工前的准备工作环节，该环节也是风险多灾变环节。为相类似工程提供借鉴。

参考文献：

[1]《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）;

[2]《公路水泥混凝土路面施工技术细则》（JTG/T F30-2014）;

[3]《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）;

[4]《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）;

[5]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）