高鐵隧道施工中安全風(fēng)險(xiǎn)控制策略

鄧趙飛

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三有限公司，天津 300300）

1 工程概況

張吉懷鐵路巖背隧道位于湖南省懷化市鶴城區(qū)盈口鄉(xiāng)境內(nèi)，進(jìn)口位于鶴城區(qū)盈口鄉(xiāng)茄子村附近，出口位于鶴城區(qū)盈口鄉(xiāng)牛頭山村附近，隧道全長(zhǎng)1250m，其中Ⅴ級(jí)圍巖420m，Ⅳ級(jí)圍巖830m，設(shè)計(jì)時(shí)速350km/h 單洞雙線隧道，最大埋深約73m，全隧為4‰上坡。

2 光面爆破施工技術(shù)

2.1 鉆爆設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)原則：①在確?？梢允贡菩Ч_(dá)到預(yù)期的條件下，盡可能減少炮眼個(gè)數(shù)及裝藥量；②縮短爆破時(shí)間，節(jié)約爆破所需費(fèi)用；③因巖背隧道圍巖大多為軟弱圍巖，其具備裂隙較多的特點(diǎn)，因此應(yīng)嚴(yán)格控制裝藥量，避免錯(cuò)誤的產(chǎn)生。

（2）周邊眼之間的距離E 為50cm，裝藥量為1 節(jié)170g 底藥、3 節(jié)80g，等距離裝填，單孔裝藥量為0.36kg。

（3）助眼與周邊眼抵抗線W 為70cm，輔助眼之間距離在85～100cm 范圍內(nèi)，裝藥量為3 節(jié)350g，單孔裝藥量1kg。

（4）檢查相對(duì)距離E/W=0.85，周邊眼裝藥集中度q=0.36/3=0.12kg/m，與軟弱圍巖要求相吻合。

2.2 放樣布眼

將開(kāi)挖面的中心線和大致輪廓使用紅鉛油精準(zhǔn)規(guī)劃，繼而確定炮眼的位置，另外炮眼誤差必須精確到誤差4cm 范圍內(nèi)。

2.3 定位鉆孔

（1）在炮眼位置要嚴(yán)格按照規(guī)定鉆孔作業(yè)，鉆桿設(shè)置到與隧道軸線平行的狀態(tài)，周邊炮眼必須保持水平鉆孔。

（2）防止出現(xiàn)打穿炮眼或者交叉的問(wèn)題，每個(gè)炮眼的深度和間距都要掏槽眼測(cè)量控制，槽眼眼口之間的距離必須控制到誤差4cm 范圍內(nèi)，周邊炮眼口間的距離也要控制在5cm 范圍內(nèi)，底眼位置離開(kāi)挖的輪廓線距離不能超過(guò)14cm。

2.4 裝藥

進(jìn)行裝藥操作前，必須使用高壓風(fēng)將炮孔清潔干凈，將起爆藥卷按照規(guī)定加工好，放置在合適的位置，從而保障裝藥流程順利開(kāi)展。同時(shí)，周邊眼采取間隔裝藥辦法，其他炮眼采取連續(xù)裝藥辦法配合反向裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥操作應(yīng)該分區(qū)域、分組別開(kāi)展，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展壓實(shí)，堵塞炮泥等操作[1]。

2.5 周邊眼裝藥

（1）剖切直徑33mmPVC 管就是在PVC 管道兩端畫(huà)兩條均分線，用角磨機(jī)均勻切割成兩半，之后再用木工圓盤(pán)鋸切割。

（2）導(dǎo)爆索截割是根據(jù)隧道炮孔深度來(lái)確定導(dǎo)爆索長(zhǎng)度，至少要超過(guò)孔深35cm。

（3）切割藥卷是剖切300g 乳化炸藥卷，1 根150g 底藥段，75g藥段3 根，根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整。

（4）底藥150g、75g 藥卷3 根按照順序從剖切好的PVC 管底部間隔75cm 與導(dǎo)爆索一起捆扎，按照實(shí)際進(jìn)行調(diào)整。

（5）上述工作完成后，將與PVC 管捆扎好的藥包裝入炮孔內(nèi)，同時(shí)PVC 管光面方向一定要靠保留巖體方向；最后將各個(gè)炮孔導(dǎo)爆索用主導(dǎo)爆索以T 型方式搭接，并用2 發(fā)最高段位雷管起爆。

2.6 爆破工作

起爆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)設(shè)置為復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，確保爆破工作的安全性和準(zhǔn)確性。不僅如此，連接時(shí)應(yīng)格外注意，避免導(dǎo)爆管打結(jié)、拉細(xì)等不良效果的產(chǎn)生，各個(gè)炮眼雷管的連接次數(shù)應(yīng)一致，引爆后必須用黑膠布在導(dǎo)爆管自由端上端10cm 處進(jìn)行包扎，連接好起爆網(wǎng)絡(luò)后，應(yīng)反復(fù)派專(zhuān)人檢查其連接是否穩(wěn)定，盡可能排除安全隱患。

3 孔位及裝藥調(diào)整

如果孔位以及裝藥受周?chē)乩斫Y(jié)構(gòu)影響要做出位移，施工人員不能自行調(diào)整，調(diào)整工作必須由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況做出合理調(diào)整?？孜灰约把b藥調(diào)整對(duì)軟弱圍巖有很大的影響，防止爆破時(shí)造成隧道圍巖松動(dòng)變化，爆破時(shí)就要根據(jù)圍巖斷層或者夾層對(duì)其爆破參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（1）周邊眼間距設(shè)置：設(shè)置多個(gè)周邊眼，間距范圍控制在25～35cm。

（2）調(diào)整周邊眼裝藥量：使用90g 左右的底藥，剩余部分使用50g 均勻裝藥，同時(shí)根據(jù)實(shí)際效果，對(duì)線性裝藥量進(jìn)行合理調(diào)整。

（3）調(diào)整輔助眼：根據(jù)爆破效果，適當(dāng)縮短周邊眼和輔助眼間距，控制輔助眼裝藥量在390g 左右。

4 高鐵隧道施工安全的影響原因與控制方法

為確保爆破工作安全穩(wěn)定完成，施工人員必須提前做好地質(zhì)分析報(bào)告、支護(hù)和排水等工作，從而提高富水軟弱巖體的穩(wěn)定性及爆破施工安全性。

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)具體就是將施工位置周?chē)膸r體結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、排水等情況，還有地應(yīng)力等相關(guān)地質(zhì)信息進(jìn)行搜集整理，為之后的施工提供數(shù)據(jù)信息，促進(jìn)施工穩(wěn)定進(jìn)行。為提高爆破安全性，在為富水軟弱圍巖的隧道，就使用了TSP 地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、紅外探水技術(shù)、超前地質(zhì)鉆孔、加深炮孔等措施，將施工前方的巖體條件和含水構(gòu)造信息進(jìn)行采集整理。

4.1.1 TSP 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

（1）將小爆破發(fā)出的地震波通過(guò)隧道以球面波的方式進(jìn)行傳播后，地震波不同的速度在各個(gè)巖層中傳播反射，反射的信號(hào)由精準(zhǔn)度高的接收器收集。

（2）通過(guò)先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接受到的信息進(jìn)行分析整理，從而得出前方巖層性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、軟弱巖層和含水情況等。

（3）完成上述步驟后，計(jì)算機(jī)就可以顯示出各類(lèi)型圍巖構(gòu)造界面與隧道軸線相交所呈現(xiàn)的角度和掌子面的距離，從而分析出不良圍巖段的性質(zhì)，大致判斷出巖石的彈性模量、密度、泊松比等參數(shù)作為參考。

4.1.2 紅外探水

紅外輻射場(chǎng)的形成是由于巖層分子和晶體格振動(dòng)，不停向外輻射電磁波形成的。紅外輻射場(chǎng)數(shù)值的變化就直接反應(yīng)出前方是否存在地質(zhì)異常體。如果前方存在隱伏的異常體時(shí)，地質(zhì)異常體產(chǎn)生的輻射場(chǎng)覆蓋正常輻射場(chǎng)，從而導(dǎo)致正常輻射場(chǎng)發(fā)生變化。也就說(shuō)，紅外探測(cè)就是根據(jù)探測(cè)儀測(cè)量掌子面前方紅外輻射場(chǎng)的異常，對(duì)前方的地質(zhì)條件預(yù)測(cè)。

紅外探水的工作過(guò)程具體為：①在掌子面后方的探測(cè)段起點(diǎn)設(shè)置測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)距離在5m 左右，采用紅外線探水儀量測(cè)各測(cè)點(diǎn)的初始場(chǎng)強(qiáng)；②反復(fù)測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生變化的測(cè)點(diǎn)，并作橫向、垂向掃描，對(duì)于測(cè)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的極大和極小值收集整理；③通過(guò)坐標(biāo)方式繪制紅外探測(cè)曲線圖，縱坐標(biāo)為紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)；④根據(jù)曲線圖，采用趨勢(shì)外推法，判斷掌子面前方的含水體構(gòu)造。

4.1.3 超前地質(zhì)鉆孔及加深炮孔

巖芯需要使用沖擊鉆和回轉(zhuǎn)給進(jìn)裝置采取，要嚴(yán)格控制要控制直徑；活動(dòng)斷裂帶超前探測(cè)長(zhǎng)度控制在90cm 左右，剩余的斷裂帶超前探測(cè)長(zhǎng)度控制到50cm 左右。另外，搭接長(zhǎng)度控制在15cm 左右。

4.2 超前支護(hù)及治水

4.2.1 超前支護(hù)

對(duì)于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的破碎位置，使用超前管棚支護(hù)和超前小導(dǎo)管的超前支護(hù)措施，進(jìn)一步提高軟弱圍巖的穩(wěn)定性。超前管棚就是使用水平地址鉆機(jī)鉆孔，通過(guò)設(shè)置灌注漿孔，采用高壓注漿的方式完成超前支護(hù)。由于超前小導(dǎo)管也是用手持風(fēng)鉆鉆孔，可使用小導(dǎo)管來(lái)協(xié)助完成注漿泵注漿；同時(shí)，超前小導(dǎo)管尾部一定要和鋼架焊接牢固，這可以合理控制小導(dǎo)管數(shù)量和間距。

4.2.2 治水措施

巖屋沖一號(hào)隧道是軟弱圍巖，水利多存在于地表，需要采取合理的排堵治水措施，降低水對(duì)圍巖造成的影響。采取控制排放、做好堵水的方式對(duì)有中等富水性和強(qiáng)富水的斷層及影響帶地段進(jìn)行治理，剩余地段則需要因地制宜，主要做好排水工作，和其他方式相結(jié)合的治理原則。

針對(duì)此，截流是治理地表水常用的方式，在距離開(kāi)挖線6cm位置設(shè)置截水溝，讓地表水遠(yuǎn)離洞口，防止之后地表水將大量植被沖到洞口，造成洞口堵塞，對(duì)隧道洞口穩(wěn)定性造成威脅。地下水則是采用堵水的治理方式，根據(jù)施工的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)情況，通過(guò)注漿來(lái)提高軟弱巖體的穩(wěn)定性、封堵地下水。注漿的目的不同，注漿方式也會(huì)產(chǎn)生差異，例如在容易涌水的位置使用超前周邊注漿，防止地下水涌出。

對(duì)于斷層破碎帶也是用局部注漿的方式，對(duì)隧道周?chē)捎眯?dǎo)管法進(jìn)行注漿，防止巖層四周出現(xiàn)坍塌。另外注漿后巖面出現(xiàn)漏水、注漿盲區(qū)則需要徑向注漿，使用小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)充注漿。巖屋沖一號(hào)隧道是軟弱圍巖，水利多存在于地表，需要采取合理的排堵治水措施，降低水對(duì)圍巖造成的影響。采取控制排放、做好堵水的方式對(duì)有中等富水性和強(qiáng)富水的斷層及影響帶地段進(jìn)行治理，剩余地段則需要因地制宜，主要做好排水工作，和其他方式相結(jié)合的治理原則。

4.3 施工安全

（1）在挖掘隧道全過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)人員必須時(shí)刻將安全放在首位，采取一切措施預(yù)防危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

（2）具體操作人員必須佩戴好防護(hù)器具，在爆破過(guò)程中應(yīng)安排專(zhuān)業(yè)的安全員指揮全局，在爆破現(xiàn)場(chǎng)附近安排相關(guān)人員把守，設(shè)置警戒標(biāo)志，爆破前發(fā)出信號(hào)，待所有人員撤離到安全范圍內(nèi)才可以開(kāi)始爆破。

（3）爆破結(jié)束后應(yīng)該派遣專(zhuān)人檢查爆破現(xiàn)場(chǎng)，確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)安全后才能繼續(xù)施工。

（4）負(fù)責(zé)爆破的人員必須具備很強(qiáng)的責(zé)任心及高超的專(zhuān)業(yè)技能，要具備細(xì)心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男愿裉攸c(diǎn)，還應(yīng)熟悉爆破流程，受過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)并已獲得有效證件。若出現(xiàn)啞炮等未知性強(qiáng)的現(xiàn)象，應(yīng)交由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員處理，不能擅自主張?zhí)幚硎鹿省?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，挖掘隧道過(guò)程中，相關(guān)人員借助科學(xué)的鉆爆設(shè)計(jì)以及靈活調(diào)整，控制技術(shù)人員鉆孔程度、裝藥量、起爆方式、裝藥量等具體參數(shù)，這樣一來(lái)在爆破石質(zhì)軟弱圍巖時(shí)也可得到較好的光爆效果，借助上文敘述的施工策略及安全保護(hù)措施，該工程的施工階段未出現(xiàn)塌方等安全事故，在工期范圍內(nèi)完成隧道建設(shè)。