[发明专利]一种高地温隧道岩爆防治的施工方法

说明书

本发明高地温隧道岩爆防治的施工方法，步骤：S1预测岩爆可能发生断面位置、岩爆等级及岩爆规模；S2钻设超前应力解除炮孔；S3钻设光面爆破孔；S4在隧道爆破开挖及锚喷支护的循环作业完成后，在隧道边墙打设侧壁高压注水孔；S5对超前应力解除炮孔、高压注水孔以及爆破孔中的周边眼进行封闭高压注水；S6注水完成后，先后对超前应力解除炮孔以及光面爆破炮眼进行爆破；S7开挖爆破后喷洒高压水软化表面；S8、对隧道进行短进尺循环开挖。通过打设超前应力解除孔和超前应力解除爆破，对高地应力岩体的高地应力进行一定程度的释放，起到了卸压消能的作用，在掌子面和边墙注水，软化掌子面岩体，消耗岩体中聚集的能量，起到了降低高地温的作用。

技术领域

本发明涉及一种隧道施工方法，特别是高地温环境下隧道的深部岩石工程施工方法。

背景技术

随着社会经济的发展，铁路建设标准的不断提高，越来越多的铁路必须穿越崇山峻岭，深部岩石工程越来越多，埋深越来越大。随着埋深的增加，岩体赋存的地质环境更加复杂。岩爆是在硬脆性岩体内，当岩体积聚的弹性应变能大于岩石破坏消耗的能量时，岩体结构平衡被打破，多余的能量使岩石发生爆裂和弹射，岩块从岩体中剥离、崩出的现象。岩爆是一种突发性地质灾害，不仅严重威胁施工人员及设备的安全、影响施工进度，而且还会造成超挖、初期支护失效。

同时各类坚硬、致密岩石，由于热导率较低，传热性能差，在岩体中易于聚集热能，因此随着隧道工程埋深的增加，地温一般也逐渐增加。如我国高黎贡山铁路隧道，地温最高达到了60℃；新疆喀什不仑口公格尔水电站引水隧洞岩石平均温度在90℃以上，最高温度达到143℃。高地温对隧道工程的不利影响主要表现为：影响施工作业环境，威胁作业人员安全；产生附加温度应力，不利于结构的安全性和耐久性；降低设备工作效率等。

另外还有研究表明，高地温还会对岩爆产生影响：高地温会加速岩爆的发生、提高岩爆等级。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的旨在提供一种针对高地温隧道岩爆防治的施工方法，减小岩爆发生概率及降低岩爆等级。

一种高地温隧道岩爆防治的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据地质测量数据及地应力反演计算，结合工程统计数据和岩爆判别公式，预测岩爆可能发生断面位置、岩爆等级及岩爆规模；

S2、钻设超前应力解除炮孔，要求炮孔在掌子面较均匀分布置，钻孔深度是单循环进尺的2倍；

S3、钻设光面爆破孔，光面爆破孔在掌子面均匀分布，光面爆破孔从内到外依次为掏槽眼、辅助眼、周边眼，钻孔深度是单循环进尺；

S4、在隧道爆破开挖及锚喷支护的循环作业完成后，在隧道边墙打设侧壁高压注水孔，钻孔深度为0.3D～0.5D，D为隧道洞径，一般布置间距为孔深的0.16～0.18倍；

S5、对超前应力解除炮孔、高压注水孔以及爆破孔中的周边眼进行封闭高压注水，并监测水压使水压稳定；

S6、注水完成后，先后对超前应力解除炮孔以及光面爆破炮眼进行爆破，炸药设计采用水袋包裹炸药的设计；

S7、开挖爆破后喷洒高压水软化表面，促使岩层原始应力的释放调整并软化围岩，降低因爆破引起的空气中粉尘的含量，同时进一步降低炮碴温度；

S8、对隧道进行短进尺循环开挖，开挖进尺控制在2m以内，必要时导坑法或者台阶法进行开挖。

优选的，步骤S2所述的炮孔与水平线呈5～10°夹角。

优选的，步骤S4所述的高压注水孔，所述钻孔深度在主应力方向取小值，在次应力方向取大值。

优选的，步骤S4所述的高压注水孔，所述布置间距在主应力方向取小值，在次应力方向取大值。