公路隧道钻孔爆破开挖施工技术及塌方处理策略探讨

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  摘要:目前,由于受到诸多自然因素的影响,致使公路隧道工程在施工期间必须关注地质、地形、地下水等客观因素。因此,在具体施工环节,必须切实重视对于爆破技术的灵活应用,以尽可能避免塌方情况的出现。本文主要概述了公路隧道钻孔爆破开挖的施工技术,探讨了塌方的原因及处理策略。
  关键词:公路隧道;施工技术;塌方处理
  1公路隧洞钻孔爆破开挖施工技术
  就钻孔爆破来说,其是通过钻孔、装药、爆破等一系列的活动来实现岩石的开挖。随着钻爆技术的发展,现在应用较多的是多臂钻车、凿岩台车等钻孔,光面爆破、毫秒爆破、预裂爆破等爆破技术。就钻爆作业来说,应注意下两点内容:
  1.1掘进方式的选定
  在公路隧道工程钻爆施工前,应根据工程的实际情况和施工要求等,选择恰当的和掘进方式,从而保障掘进作业的顺利开展。就掘进方式来说,其主要包括分部开挖法、导洞法、全断面掘进法等。具体来说,分部开挖法是在开挖大断面且围岩稳定性不高的情况下,先开挖部分断面,并及时做好支护,之后再逐次进行开挖的一种方法,在实际的钻爆开挖时,先进行钻孔、装药、爆破、通风散烟、出渣等工序,后进行钻孔、开挖,最终实现开挖作业的连续性和有效性;导洞法是指先进行部分断面的开挖形成导洞,后逐步扩大断面,直到完成整个断面的开挖,该方法是以中小型机械为主来进行施工的,导洞的断面应以能适应车辆的安全通行、风水管路安装和施工安全为准则,从而保障施工的安全性,同时导洞可以在一定程度上实现开挖爆破自由面的增加,在帮助了解和掌握隧道相关情况的同时,为洞内通风和排水打下一定的基础;全断面掘进法,一次钻孔完成整个开挖断面的爆破,从而达到开挖成型、全面推进的目的,如果隧道较高,则可将其分为上下两部分,形成台阶,并保障爆破的同步性、掘进的同时性。通常在地质条件、施工条件允许的情况下,应优先选择最后一种方法,与前两种方法相比,其具有施工简单、造价低的优势。
  1.2钻爆施工技术
  目前常用的钻爆施工步骤主要有:第一是打眼。在打眼之前,首先要放置好断面的中线,准确绘制开挖面轮廓线;然后以钻爆参数图为参照,精准布设炮眼位置。第二是炮眼。在炮眼角度、间距、深度等确定是,必须以钻爆参数为参照。对于掏槽眼的间距误差和眼底的间距误差必须控制在5cm之内,对应的内圈眼到周边眼之间的排距误差也不能超过5cm,眼底至开挖断面轮廓线之间的误差不能超过10cm。同时,如果炮眼的深度超过2.5m时,必须确保内圈炮眼与周边眼应的斜率必须相同,以此来保证炮眼的质量。第三是掏槽眼,通常在开挖断面的中央稍靠下部进行掏槽眼的布置,从而达到底部岩石的破碎,同时减少飞石的情况,对于周边炮眼的布置,应该以开挖轮廓线为基准,辅助眼的布置应该处于掏槽眼与周边眼之间,且呈交错均匀布置。在打眼时,必须确保与开挖面保持垂直,以此来保证爆破后的石碴块体的大小能够更好实现装碴需要。第四是装药。在装药之前,首先要做好清理工作,通过吹洗的方式,来确保炮眼之中的石屑、泥浆等被清理干净;随后开始装药,装药完毕后要利用炮泥对其做好密封。在周边眼堵塞时,对应的堵塞长度不能超过20cm;第五是对于超欠挖的控制。首先应该开展具体量测,假如岩层状况分布完整、抗压强度保持在30Mpa之上,对于个别呈现突出状态的岩石部分(隆起量没有超过5cm),即可实施欠挖。但是如果断面拱、墙脚超过1m时,则不能出现欠挖现象,避免影响开挖的质量。
  2公路隧道工程出现塌方的原因
  2.1地质状况较差
  在公路隧道工程中,经常会伴随穿过断层地段、薄层岩体的小曲褶、错动发育区域等诸多情况的出现于发生,在进行开挖后,该工程很容易出现围岩失稳、过快释放潜在应力等现象,从而导致围岩塌落、掉块的发生,甚至会引起隧道塌方现象。在很多情况下,由于受到岩溶地质的影响,经常会出现岩溶洞穴、岩溶水等方面的危害,直接影响隧道施工的质量。
  2.2地下水的影响
  地下水对于公路隧道施工的影响,已经成为目前公路隧道施工中最为严重的影响因素。由于受到地下水的软化、溶解、浸泡等因素干扰,致使经常出现隧道塌方。其中,涌水是隧道开挖中比较常见的情况,其是指开挖时遇到泉眼或者地下暗流,从而出现水流涌出,进而导致隧道内塌方。同时涌水还会带来一些沙石,使得隧道内通道堵塞,在一定程度上改变了隧道内围岩的地址情况,易导致交通事故。
  2.3其他因素
  除了地质和地下水的影响,还会受到其他因素的影响,比如设计因素、施工因素。其中,设计方面,如果施工前没有对公路隧道工程周围的情况进行详细的勘测,在一定程度上会影响设计的质量,如果没有选择适宜的支护方法,相應的支护设计强度、刚度可能无法满足设计标准要求;施工方面,如果没有选择恰当的施工技术、施工工艺等,很可能会影响施工的质量,或者操作不当也会引发质量问题,严重的话,会引起塌方现象的出现。
  3塌方的处理策略
  如果公路隧道工程施工过程中出现塌方事故,应对塌方体进行及时的处理,从而保障隧道工程的安全和质量。就塌方处理来说,主要包括以下几个方面:
  3.1初期支护变形及侵限段的加固处理
  塌方的出现可能会引起相邻段初期支护拱部较大的下沉变形,进而会出现裂缝、拱顶侵限等问题的发生。为了避免塌方范围的进一步扩大,应对初期支护出现裂缝、侵限地段进行加固,具体的加固措施有:其一,初期支护变形地段的加固处理,在施工后,应及时注浆来加固围岩,避免裂缝水的作用导致围岩情况的进一步扩大;其二,侵限的钢拱处理,主要是对其进行更换,且采用间隔换拱的方式进行换拱,需要注意的是,更换拱架前,应对更换部位施工径向注浆小导管,保障拱架背后岩体的稳固性;在拆除拱架的接头处打锁脚导管,完成注浆且固结后。可拆除二衬范围的拱架。
  3.2塌方处理施工
  对塌方处理中,首先要准确界定未塌方段与塌方段,然后依据具体情况开展施工处理。针对未塌方段,需要及时加固,以提升其稳定性;针对塌方段,则需要实施全方位性处理,首先要加强隧道地表排水与安全保障,通过对于塌方体的准确监控量测、影响段处理、洞顶地表处理等手段以提升其稳定性。   3.2.1加强塌方体的监控量测
  在实施监控量测时,首先要加强对于隧道塌方范围的观测,通过定时、定位性观测,及时有效掌握塌方体具体变化。其次要加强对于现场数据的适时分析与探究,然后通过对于围岩稳定性的深入剖析,以达到改善与优化应急方案的目的。
  3.2.2洞内塌方影响段处理
  关于塌方影响段,应对其进行以下几方面处理:一是封闭塌方体,通过在塌方体表面进行混凝土喷射以及挂网,从而保障塌方体的稳定性,具体来说,在塌方体下部进行布置小导管处理,通过小导管来完成注浆,并且在裂缝水流处预留导管,从而实现塌方体内的有效排水;二是塌方影响范围内使用Φ89mm×6mm的超前注浆钢管,间距50cm,角度以接触面30°深入岩体2m以上呈扇形排布;三是当塌方体被注入的浆体强度达到设计要求或超前支护强度达到设计要求后,才可以继续对塌方区域进行挖掘工作;四是初期支护采用小导管,其纵向间距为1m,环向间距为0.3m,工字钢支撑间距为50cm;五是二次衬砌施工,与原设计相比,二次衬砌处理应加厚,混凝土强度也要加强,从而保障衬砌的质量;六是注浆,注浆材料一般采用细粒水泥浆、环氧树脂混合料,且采用3.0Mpa的注浆压力,从而保障水泥静浆在一定范围内的土体中扩散,另外,要根据现场试验来确定施工的注浆量,从而保障最终工程的质量;七是完成初期支护后,仰拱、填充紧跟施作,使得隧道断面快速封闭成环,并紧接着进行二衬支护,从而降低塌方体的变形程度,确保塌方体的稳定性。
  3.2.3洞頂地表处理
  目前常见的洞顶地表处理手段,重点包括两种:一是通过设置截排水沟的方式,将其修筑在洞顶塌陷坑周边,来达到防控地表水持续汇集至塌方区;其二,在山体周边表面裂缝填灌水泥浆,对地表凹陷处进行回填并夯实,之后再将早强混凝土喷射在地表,以达到封闭塌方体的目的。
  3.2.4加强塌方处理的监控量测
  加强塌方处理之前的量测与监控,是实现塌方处理的必然选择。就监控量测来说,其要求为:前期监控应频繁,每班监控1次,变形情况得到基本控制后,监控应变为每天1次;同时要将监控量测结果向设计代表和总监办进行汇报,从而为后续工序施工提供参考资料。
  4结束语
  总之,作为一项综合性工程,公路隧道工程是国家发展与经济建设的重要支柱,其对于国民经济发展的影响自是无可替代。在实际的公路隧道工程建设中,钻孔爆破技术是非常重要的施工技术,有效掌握该技术,能够极大程度上保障公路隧道工程的质量。另外,还要掌握塌方的处理技术,从而保障塌方体的稳定性。
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