湘桂鐵路中渡隧道危巖落石防治設(shè)計

袁文強(qiáng)

（四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計研究院， 成都 610017）

0 引言

湘桂鐵路位于湘中丘陵、廣西盆地內(nèi)，地勢相對較平緩?？傮w地勢為中部高（興安—帶的南嶺），南北兩側(cè)相對較低。北段（廟頭以北）屬湘中丘陵區(qū)，南段屬桂北中低山山地，而位于其間的“湘桂夾道”，即湘江、漓江、洛清江、柳江等谷地，以及其中的興安、嶺西村、溶江、靈川、桂林、柳州等大小盆地、平原，地面高程則多小于200m，地勢平坦，呈丘陵與平原相連的地貌景觀。

線路穿越灰?guī)r地層，地表基巖裸露，巖質(zhì)堅硬，節(jié)理裂隙發(fā)育，坡面多存在危巖落石，對危巖落石的防治要求高。沿線危巖落石及崩塌主要分布于巖溶孤峰段，以桂林地區(qū)及中渡鎮(zhèn)最有代表性。筆者以中渡隧道危巖落石防治實(shí)例,探討隧道危巖落石的防治技術(shù)。

1 工程概況

中渡隧道全長724m，為雙線隧道，速度目標(biāo)值250km/h。隧道進(jìn)口里程為DK451+603；出口里程為DK452+327。隧道進(jìn)出口房屋密集。

隧區(qū)屬峰叢地貌，相對高差5～115m，自然坡度10°～40°，覆土較薄，基巖裸露范圍廣，基巖為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。未發(fā)現(xiàn)構(gòu)造痕跡，基巖節(jié)理發(fā)育，多發(fā)育X節(jié)理及垂直節(jié)理，隧道進(jìn)出口段分布有危巖落石。

中渡隧道出口處中渡鎮(zhèn)朝陽村山腳屯后山屬松散型危巖，屬于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，山下共有農(nóng)戶73戶，279人。中渡隧道爆破過程中產(chǎn)生的震動可能引發(fā)巖石崩塌，對村民造成生命財產(chǎn)危害。

圖 1 中渡隧道出口山體正面危石與房屋

圖 2 中渡隧道出口端山體側(cè)面危石與房屋

圖3 山體坡面上分布的危石

圖4 山體坡面上分布的危石

2 危巖落石治理方案

中渡隧道出口端危巖落石極發(fā)育，且山腳房屋密集，針對這一情況，對中渡隧道施工階段危巖落石的防治采取了以防為主，以治為輔，防治結(jié)合的方式，即洞內(nèi)控制爆破+洞外危石處理的方案進(jìn)行處理。

2.1 洞內(nèi)控制爆破

由于爆破振動會對建筑物產(chǎn)生危害，故《爆破安全規(guī)程GB 6722-2014》（如表1）對不同類型的建筑物規(guī)定了允許質(zhì)點(diǎn)振動速度如下表：一般磚房為2.0～2.5cm/s, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋為3.0～4.0cm/s。據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，隧道地表并無建筑物，爆破震動對山腳下建筑物本身并無直接影響，但山體存在屬松散型危巖，屬于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，爆破引發(fā)落石崩塌造成次生災(zāi)害。因此選取允許爆破振動速度為0.7cm/s。

表1 爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)（摘自《爆破安全規(guī)程GB 6722-2014》）

由于常規(guī)爆破無法滿足要求，因此施工中應(yīng)控制一次爆破用藥量。根據(jù)薩道夫斯基公式，爆破振動的安全距離R為：

式中:

R-爆破振動安全允許距離，單位為米(m)

V-保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)振動安全允許速度，單位為厘米每秒(cm/s)

Q-炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量，單位為千克(kg)

K，α-與爆破點(diǎn)至計算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，可按表2選取，或通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

表2 不同巖性的K、α值表（摘自《爆破安全規(guī)程GB 6722-2014》）

控制爆破法：采用導(dǎo)洞開挖方式，導(dǎo)洞3m×3m，選取主振頻率小于20Hz，一次最大齊爆用藥量不超過10kg，分別計算四種工況下爆破振動安全允許距離如下表3：

表3 控制爆破振動安全允許距離R（m）

根據(jù)4種工科的對比，洞內(nèi)控制爆破設(shè)計如下：

（1）根據(jù)以上控制爆破計算結(jié)果，最大允許安全距離為78m，并考慮一定的安全富余，本次防護(hù)范圍按隧道拱頂以上85m，隧道左右各100m范圍考慮防護(hù)，即對DK452+195～DK452+327段隧道范圍實(shí)施控制爆破。

（2）根據(jù)《爆破安全規(guī)程 GB 6722-2014》按地表質(zhì)點(diǎn)爆破振動速度不大于0.7cm/s控制。

（3）每一循環(huán)爆破進(jìn)尺0.5～1m進(jìn)尺。

（4）一次最大齊爆用藥量不超過10kg。

2.2 洞外危石處理

根據(jù)以上控制爆破計算結(jié)果，對DK452+195～DK452+327段隧道中線左右各100m范圍內(nèi)坡面松動危石進(jìn)行清除處理，不易清除的采取支擋、嵌補(bǔ)、錨固等措施進(jìn)行治理。

圖5 山坡不易清除的危石進(jìn)行錨固

圖6 坡面的被動防護(hù)網(wǎng)

3 洞外危石防護(hù)

根據(jù)以上控制爆破計算結(jié)果，于DK452+200附近的緩坡地段設(shè)置SNS柔性被動防護(hù)網(wǎng)一道，范圍為隧道左右各100m，共200m長。

4 實(shí)施效果

施工單位在施工過程中按照設(shè)計進(jìn)行施工，在施工過程中除個別危石在爆破過程中震動滾落被坡面緩坡帶的被動防護(hù)網(wǎng)攔截，無其余危石滾落，確保了施工及村民生命財產(chǎn)安全。

5 結(jié)束語

通過中渡隧道危巖落石的實(shí)地調(diào)查分析及控制爆破計算，提出相應(yīng)的工程處理措施，確保了施工及村民生命財產(chǎn)安全。說明隧道危巖落石的防治是一個系統(tǒng)工程，采用洞內(nèi)控制爆破+洞外危石處理的防治結(jié)合的處理措施是可行的。同時為危巖落石發(fā)育地區(qū)處理類似問題提供了借鑒。