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摘要 ： 目前高速铁路飞速发展，隧道比例大、断面大、地质结构复杂；本文以隧道施工组织与管理为根本出发点，从地质分析、控制爆破、监控量测、初期支护方案等措施论述了隧道施工防坍技术，深入分析了施工过程中防坍的重要性，确保隧道的施工安全。
关键词：控制爆破 监控量测 初期支护 预防坍塌 施工管理
与安全
Abstract: The high-speed rail rapid development tunnel proportion is large, cross-section large, and geological structure complex. In this paper, tunnel construction organization and management as a fundamental starting point, from geological analysis, controlled blasting, monitoring measurements, initially supporting programs and other measures are discussed in the tunnel prevent collapse of construction technology, in-depth analysis of the construction process, the importance of anti-collapse, to ensure that the tunnel construction safety.
Key Words: controlled blasting, monitoring measurements, initial support, prevention of collapse, construction management and security
中图分类号：U455.1文献标识码：A 文章编号：
目前铁路隧道施工方法主要有矿山法（钻爆法）与掘进机法，采用钻爆法施工的山岭隧道由于受炸药爆破震动的影响，破坏了原有岩体内部受力平衡，当施工方法不当或支护不力时，围岩就会因失稳而发生坍塌。如何防止坍方是确保隧道施工安全、施工进度和工程质量的关键。因此必须加强施工组织管理，强化资源配置，坚决贯彻“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的施工原则，高度重视地质分析工作，提高地质预报的准确性，依据围岩的地质条件确定相详实可行的开挖方法、爆破技术、支护结构参数和施工预案，科学合理的选择施工方法，为安全、优质、快速施工创造条件。防止隧道坍塌应从以下五方面加强管理。
1、加强施工组织、强化资源配置、做好事前预控。
隧道施工应配置具有丰富施工经验的施工队伍、专业技术人员；加强地质分析与监控量测；机械设备配置、材料准备充分；关键设备和电源要有备用，对全体员工进行岗前安全技术培训，要有切实可行的技术方案和处理坍方的预案，做好原材料、机具设备和劳动力的组织等施工准备工作，施工前做好详实可行的施工方案、组织措施有力，从管理上防止隧道坍塌，确保施工安全。
2、做好超前地质预报、进行地质分析。
结合设计文件采用不同的探测方法，尤其对于不良地质地段，在开挖前必须采用地震波、地质雷达探测、超前地质钻、超前炮孔等方法做好超前地质预报，同时做好预加固、预支护等辅助施工措施。地震波探测长度为100m、地质雷达探测长度为30m、超前地质钻长度为50m、超前炮孔长度为5m。隧道施工地质技术是隧道施工中的关键工序和科学技术，配备地质专业技术人员，建立隧道施工信息平台。在隧道施工前认真做好现场勘查工作，仔细核对设计文件，施工过程中做必要的补测和验证。根据围岩类别采取长、中短程组合探测，根据超前地质预报的地质变化情况，结合地质素描、地表调绘、地表水监测情况、和设计已探明的地质资料，制定与现场地质相适应的施工方案与安全技术保证措施，预防坍塌事故的发生。
3、优化爆破方案、减小围岩扰动。
隧道开挖施工爆破直接影响隧道的稳定性，爆破方案必须考虑最大限度减少对围岩的扰动，减少应力集中，有利于形成自然拱，以最大限度保护周边岩体的稳定性，发挥围岩的自身承载能力，针对现场围岩岩性进行优化爆破设计，不断调整爆破设计参数，制定相应的爆破方案是隧道施工防坍的关键。
3.1在钻爆设计时要充分考虑爆破对地质条件的影响：(1)岩体层理的影响，层厚＜0.5m,节理裂隙极为发育的岩体,爆破易引起垂直层理方向的掉块或坍方，在易坍塌之处均采用密钻眼,少装药的爆破技术。 (2)破碎岩体的影响，断层破碎带的岩体破碎,有时软硬间隔,处理不当会引起严重坍方，除采用隧道减轻振动控制爆破技术外,还应采取台阶法或分部法开挖,并严格控制循环进尺在0.5～1.0m内。(3)非均质岩体的影响，非均质岩体对爆破作用的影响十分明显，分部开挖时应将石质差的一侧先开挖或掏槽区设在该侧；爆破参数应根据两种岩体的特性分别采用；为防止掉块,坍塌,开挖后及时支护。（4）人字形节理的影响，节理发育,成人字形,隧道拱部易出现坍塌,爆破时应控制药量,加密炮眼。
3.2对软弱围岩，一般采用台阶法，分次松动爆破开挖，宜采用楔形陶槽，在对称的陶槽眼中间加一排预裂空眼，先起爆预裂孔，预裂孔装药量少，可有效降低震速；爆破雷管跳段时差控制100ms左右，避免爆破地震叠加；为了减少上半断面掏槽爆破对拱部围岩的影响，拱部周边布置密空眼,将上半断面掏槽区尽量放在底部，减小主掏槽眼之间的间距，同时对上半断面周边炮眼采用密孔布置，隔孔装药的技术措施，以减轻爆破振动对围岩的扰动。对软弱围岩下半断面爆破，重视底板眼外插角、间距及装药量的控制，将地板眼分成3～4个段位起爆，减小爆破效应对底板围岩的扰动，严格控制底板的超挖，边墙周边密空眼布置，可以靠改变炮眼的起爆顺序来提高侧边墙的爆破效果。
4、加强监控量测、预见事故和排除险情。
在隧道施工过程中进行施工监控量测，使用专业量测仪表和工具对围岩变化情况和支护结构的工作状态进行量测、及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并在复合式衬砌中，依据量测结果确定二次衬砌施作的时间。监控量测的必测项目如下表：
隧道现场监控量测必测项目及量测方法
序号 量测 项目 方法及工具 布置 量测间隔时间
1～15d 16d～1月 1～3月 ＞3月
1 地质和支护状况观察 岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述。地质罗盘等 开挖后及初期支护后进行 每次爆破后进行
2 周边 位移 各种类型收敛计 每10～50m一个断面，每断面2～3对测点 1～2次/天 2次/天 1～2次/周 1～3次/月
3 拱顶 下沉 水平仪、水准尺、钢尺、测杆 每10～50m一个断面 1～2次/天 2次/天 1～2次/周 1～3次/月
4 锚杆或锚索内力及抗拔力 各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器 每10m一个断面，每个断面至少做3根锚杆
根据围岩条件及地表沉降要求有以下7个选测项目:地表下沉、围岩体内位移(洞内设点)、围岩体内位移(地表设点)、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护与衬砌内应力、表面应力及裂缝量测、围岩弹性波测试。由专业技术人员进行监控量测工作，对监控量测数据做好记录，及时绘制各种相关曲线和图表，并进行相关量测数据的分析与处理：（1）当位移－时间曲线趋于平缓时，应进行数据回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。（2）当位移－时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈现不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，必要时停止开挖，并制定相应的支护补强措施，调整原支护参数或开挖方法，排除险情与安全隐患后，方可继续作业。
5、初期支护方案正确、支护及时。
针对不同的围岩级别，特别是软弱围岩地段，根据设计文件与现场地质情况制定正确详实的支护方案，对洞口存在堆积体，滑坡体，浅埋及软弱地层等不良地质隧道，可采用大管棚、小导管注漿超前支护，地表注浆加固及地面旋喷桩加固等措施；部分洞口设置抗滑桩保证坡体的整体稳定，进洞后尽快施做洞门。洞内爆破作业后，先进行初喷，封闭开挖岩面后开始出碴，软弱地层段采用加强格栅钢架、锚杆、钢筋网、喷射砼为主要支护手段，必要时强化支护措施，同时减少对岩体的扰动，抑制围岩过渡松弛变形，加强施工组织指挥，要争分夺秒以最短的时间进行初期支护，严格把好初期支护的施工工艺质量关，保证初期支护的工程质量是防坍关键。在初期支护基本稳定后二衬砼应及时施作，在洞内迅速形成闭合环，防止围岩松弛变形，确保隧道施工安全。
6、结束语。
经过施工过程中对防止坍方的管理与控制，体会到铁路隧道必须按照“预报超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的原则施工；正确选择爆破参数、合理控制开挖进尺、加强支护是防止隧道坍方的核心工作；地质分析、强化资源配置、认真执行各项规章制度是防止隧道坍塌事故的重要保障。
参考文献：
1、GB 6722-2003《爆破安全规程》国家安全生产监督管理局，2003
2、陈豪雄，殷杰主编《隧道工程》中国铁道出版社，2003
3、黄成光 主编《公路隧道施工》人民交通出版社,2006
4、TZ204-2008《铁路隧道工程施工技术指南》中国铁道出版社，2009
作者简介：赵斌燕（1979年07月），女，汉族，四川省成都人；助理工程师；本科。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：控制爆破 监控量测 初期支护 预防坍塌 施工管理
与安全
Abstract: The high-speed rail rapid development tunnel proportion is large, cross-section large, and geological structure complex. In this paper, tunnel construction organization and management as a fundamental starting point, from geological analysis, controlled blasting, monitoring measurements, initially supporting programs and other measures are discussed in the tunnel prevent collapse of construction technology, in-depth analysis of the construction process, the importance of anti-collapse, to ensure that the tunnel construction safety.
Key Words: controlled blasting, monitoring measurements, initial support, prevention of collapse, construction management and security
中图分类号：U455.1文献标识码：A 文章编号：
目前铁路隧道施工方法主要有矿山法（钻爆法）与掘进机法，采用钻爆法施工的山岭隧道由于受炸药爆破震动的影响，破坏了原有岩体内部受力平衡，当施工方法不当或支护不力时，围岩就会因失稳而发生坍塌。如何防止坍方是确保隧道施工安全、施工进度和工程质量的关键。因此必须加强施工组织管理，强化资源配置，坚决贯彻“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的施工原则，高度重视地质分析工作，提高地质预报的准确性，依据围岩的地质条件确定相详实可行的开挖方法、爆破技术、支护结构参数和施工预案，科学合理的选择施工方法，为安全、优质、快速施工创造条件。防止隧道坍塌应从以下五方面加强管理。
1、加强施工组织、强化资源配置、做好事前预控。
隧道施工应配置具有丰富施工经验的施工队伍、专业技术人员；加强地质分析与监控量测；机械设备配置、材料准备充分；关键设备和电源要有备用，对全体员工进行岗前安全技术培训，要有切实可行的技术方案和处理坍方的预案，做好原材料、机具设备和劳动力的组织等施工准备工作，施工前做好详实可行的施工方案、组织措施有力，从管理上防止隧道坍塌，确保施工安全。
2、做好超前地质预报、进行地质分析。
结合设计文件采用不同的探测方法，尤其对于不良地质地段，在开挖前必须采用地震波、地质雷达探测、超前地质钻、超前炮孔等方法做好超前地质预报，同时做好预加固、预支护等辅助施工措施。地震波探测长度为100m、地质雷达探测长度为30m、超前地质钻长度为50m、超前炮孔长度为5m。隧道施工地质技术是隧道施工中的关键工序和科学技术，配备地质专业技术人员，建立隧道施工信息平台。在隧道施工前认真做好现场勘查工作，仔细核对设计文件，施工过程中做必要的补测和验证。根据围岩类别采取长、中短程组合探测，根据超前地质预报的地质变化情况，结合地质素描、地表调绘、地表水监测情况、和设计已探明的地质资料，制定与现场地质相适应的施工方案与安全技术保证措施，预防坍塌事故的发生。
3、优化爆破方案、减小围岩扰动。
隧道开挖施工爆破直接影响隧道的稳定性，爆破方案必须考虑最大限度减少对围岩的扰动，减少应力集中，有利于形成自然拱，以最大限度保护周边岩体的稳定性，发挥围岩的自身承载能力，针对现场围岩岩性进行优化爆破设计，不断调整爆破设计参数，制定相应的爆破方案是隧道施工防坍的关键。
3.1在钻爆设计时要充分考虑爆破对地质条件的影响：(1)岩体层理的影响，层厚＜0.5m,节理裂隙极为发育的岩体,爆破易引起垂直层理方向的掉块或坍方，在易坍塌之处均采用密钻眼,少装药的爆破技术。 (2)破碎岩体的影响，断层破碎带的岩体破碎,有时软硬间隔,处理不当会引起严重坍方，除采用隧道减轻振动控制爆破技术外,还应采取台阶法或分部法开挖,并严格控制循环进尺在0.5～1.0m内。(3)非均质岩体的影响，非均质岩体对爆破作用的影响十分明显，分部开挖时应将石质差的一侧先开挖或掏槽区设在该侧；爆破参数应根据两种岩体的特性分别采用；为防止掉块,坍塌,开挖后及时支护。（4）人字形节理的影响，节理发育,成人字形,隧道拱部易出现坍塌,爆破时应控制药量,加密炮眼。
3.2对软弱围岩，一般采用台阶法，分次松动爆破开挖，宜采用楔形陶槽，在对称的陶槽眼中间加一排预裂空眼，先起爆预裂孔，预裂孔装药量少，可有效降低震速；爆破雷管跳段时差控制100ms左右，避免爆破地震叠加；为了减少上半断面掏槽爆破对拱部围岩的影响，拱部周边布置密空眼,将上半断面掏槽区尽量放在底部，减小主掏槽眼之间的间距，同时对上半断面周边炮眼采用密孔布置，隔孔装药的技术措施，以减轻爆破振动对围岩的扰动。对软弱围岩下半断面爆破，重视底板眼外插角、间距及装药量的控制，将地板眼分成3～4个段位起爆，减小爆破效应对底板围岩的扰动，严格控制底板的超挖，边墙周边密空眼布置，可以靠改变炮眼的起爆顺序来提高侧边墙的爆破效果。
4、加强监控量测、预见事故和排除险情。
在隧道施工过程中进行施工监控量测，使用专业量测仪表和工具对围岩变化情况和支护结构的工作状态进行量测、及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并在复合式衬砌中，依据量测结果确定二次衬砌施作的时间。监控量测的必测项目如下表：
隧道现场监控量测必测项目及量测方法
序号 量测 项目 方法及工具 布置 量测间隔时间
1～15d 16d～1月 1～3月 ＞3月
1 地质和支护状况观察 岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述。地质罗盘等 开挖后及初期支护后进行 每次爆破后进行
2 周边 位移 各种类型收敛计 每10～50m一个断面，每断面2～3对测点 1～2次/天 2次/天 1～2次/周 1～3次/月
3 拱顶 下沉 水平仪、水准尺、钢尺、测杆 每10～50m一个断面 1～2次/天 2次/天 1～2次/周 1～3次/月
4 锚杆或锚索内力及抗拔力 各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器 每10m一个断面，每个断面至少做3根锚杆
根据围岩条件及地表沉降要求有以下7个选测项目:地表下沉、围岩体内位移(洞内设点)、围岩体内位移(地表设点)、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护与衬砌内应力、表面应力及裂缝量测、围岩弹性波测试。由专业技术人员进行监控量测工作，对监控量测数据做好记录，及时绘制各种相关曲线和图表，并进行相关量测数据的分析与处理：（1）当位移－时间曲线趋于平缓时，应进行数据回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。（2）当位移－时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈现不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，必要时停止开挖，并制定相应的支护补强措施，调整原支护参数或开挖方法，排除险情与安全隐患后，方可继续作业。
5、初期支护方案正确、支护及时。
针对不同的围岩级别，特别是软弱围岩地段，根据设计文件与现场地质情况制定正确详实的支护方案，对洞口存在堆积体，滑坡体，浅埋及软弱地层等不良地质隧道，可采用大管棚、小导管注漿超前支护，地表注浆加固及地面旋喷桩加固等措施；部分洞口设置抗滑桩保证坡体的整体稳定，进洞后尽快施做洞门。洞内爆破作业后，先进行初喷，封闭开挖岩面后开始出碴，软弱地层段采用加强格栅钢架、锚杆、钢筋网、喷射砼为主要支护手段，必要时强化支护措施，同时减少对岩体的扰动，抑制围岩过渡松弛变形，加强施工组织指挥，要争分夺秒以最短的时间进行初期支护，严格把好初期支护的施工工艺质量关，保证初期支护的工程质量是防坍关键。在初期支护基本稳定后二衬砼应及时施作，在洞内迅速形成闭合环，防止围岩松弛变形，确保隧道施工安全。
6、结束语。
经过施工过程中对防止坍方的管理与控制，体会到铁路隧道必须按照“预报超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的原则施工；正确选择爆破参数、合理控制开挖进尺、加强支护是防止隧道坍方的核心工作；地质分析、强化资源配置、认真执行各项规章制度是防止隧道坍塌事故的重要保障。
参考文献：
1、GB 6722-2003《爆破安全规程》国家安全生产监督管理局，2003
2、陈豪雄，殷杰主编《隧道工程》中国铁道出版社，2003
3、黄成光 主编《公路隧道施工》人民交通出版社,2006
4、TZ204-2008《铁路隧道工程施工技术指南》中国铁道出版社，2009
作者简介：赵斌燕（1979年07月），女，汉族，四川省成都人；助理工程师；本科。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。