当今，隧道爆破开挖的施工工艺相对成熟。但是因为地质环境恶劣和施工技术存在一定的缺陷，不可避免地出现了许多安全事故。本文以燕子岩隧道为例，针对燕子岩隧道爆破开挖施工过程中存在的施工问题及安全质量问题展开分析与研究。
1 工程概况
燕子岩隧道位于贵州省清镇市卫城镇境内，地处山区，进口紧挨062县道，进口里程为D3K486+557，出口里程为D3K488+280，中心里程为D3K486+418.5，隧道全长1723m。全隧位于半径为R=9000m的左偏曲线上，全隧为9.5‰的单面下坡，于隧道洞身D3K486+870线路右线线路中线右侧15m处设置一处直径为180cm的通风竖井，竖井联络通道与线路正向交角为45°，全隧分为2个工区，进口工区：为高瓦斯工区，承担D3K486+557-D3K487+670段正洞施工1113m，其中D3K487+000-D3K487+600，共600m为高瓦斯段采用有轨运输，其余段采用无轨运输。出口工区：为低瓦斯工区，承担D3K487+670-D3K488+280段正洞施工，采用无轨运输，只有防爆的类型才能适用于机械设备的工作和高瓦斯区域的电器设备的工作，同时防爆型也是低瓦斯区域的必要装置。
在本项目中，突水突泥、煤与瓦斯突出、断层破碎带、软弱围岩、浅埋段、膨胀变形等是施工的难点，也是施工安全控制的重点。
2 本工程条件下存在的地质问题及解决方法
2.1 存在地质问题
2.1.1 辐射
D3K487+000-+500段环境γ射线辐射属放射性场所监督区。D3K487+500～D3K488+000段环境γ射线辐射属放射性场所控制区。施工期间需采取工程方面措施及劳动保护措施，参照《辐射防护规定》（GB 8703-88）及图纸要求办理。
2.1.2 瓦斯发生爆炸时涉及到的区域浓度
只有在适当的浓度区域内，瓦斯才会发生爆炸，如果空气新鲜且超过16%的甲烷浓度的时候，遇到火源时既不会发生燃烧也没有爆炸的现象，若是低于5%的甲烷浓度，遇到火源也不会发生爆炸现象，然而会有淡青色或者是浅兰色燃烧层出现在火焰的附近；通常只有在5%～16%的浓度范围内瓦斯才会出现爆炸现象。
2.1.3 地震
地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
2.1.4 瓦斯的突出
工程建设的时候，突然瓦斯出现一种强烈的运动而且产生的动力效应是极大的，并且有着非常复杂的机理，同时有非常大的破坏性，会产生突发性的自然危害，如瓦斯的爆炸等。
2.2 解决方案
2.2.1 瓦斯的检测
（1）平时对于瓦斯的检测。坑道的总回风流处；爆破区域的局部塌方处、19m左右的风流处以及回风流、进风流处；所有机械建设周围20m处的风流；电气开关和电扇附近20m处的风流，容易积聚瓦斯的开挖凹陷及隧道硐室等；容易溢出瓦斯的破碎岩体及煤层区域；通过动态方式检测瓦斯在炮渣表面的浓度；对放炮地点处附近20m进行“一炮三检”，也就是在爆破地点进行装药之前、爆破之前以及发生爆破后周围的浓度；超前水平钻探钻孔内及附近20m内的风流中；隧道的动火施工。
（2）特殊情况检测。地质构造（背斜、向斜）的核部；岩溶地段的岩腔，岩溶处理过程中；隧道贯通前贯通掌子面；隧道揭煤时；超前地质预报。
（3）人工检测瓦斯的频率。通常状况下，每检查一次都要间隔２小时，但是对于重点的塌方处理、电焊作业以及防水板的焊接等属于特殊工序，在整个的建设过程中必须不间断的进行检测；对于有的地区高于0.3%的瓦斯浓度，检测的频率就要加强，每检查一次的间隔不能超过１个小时；一般间隔两小时检查一次通风死角（断面的变化、塌腔、二衬台车端头）；隧道揭煤全过程检测。
2.2.2 超前地质预报——超前孔
超前地质钻探是利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法。超前钻探法和加深炮孔法的质量要求及保证措施如下：
（1）正洞孔数及相关要求：①岩溶强烈发育段施钻加深炮孔15孔及必要的超前钻孔。②可溶岩与非可溶岩接触带段落超前钻探法采用18孔+5孔Φ76的钻孔对地质进行提前检测。如果检测水在断层的破碎带时，要在一个孔进行取芯对断层带进行分析。③一般地段超前钻探法采用加深炮孔5孔适用于非可溶岩。
（2）平导孔数及相关要求：①岩溶强烈发育段超前钻探法（加深炮孔10孔）进行超前地质预报。如果TSP法的资料表示有异常出现，如炮孔加深、富水的破碎岩体，就需要Φ76钻孔探测，超前钻孔按2孔Φ76，每一循环孔深30m，搭接5m考虑。②可溶岩与非可溶岩接触带通过（Φ76的3孔+加深炮孔的10孔）对地质进行提前预测。如果检测水在断层的破碎带时，要在一个孔进行取芯对断层带进行分析。③煤系地层地段超前钻探法。
（3）孔深：超前钻孔探测一般探测孔为25m一个周期，通常是约30m为单孔深，5m为邻近孔的间隔。一旦发生特殊的状况，就需要结合预测结果判释，可加密钻孔或加深部分炮孔。
2.2.3 通风设计
燕子岩隧道进口段施工里程为：D3K486+557-D3K487+670正洞施工1113m燕该隧道高瓦斯段处于进口施工段，高瓦斯段里程为D3K487+000-D3K487+600，共600m，距离高瓦斯段443m，其中于隧道洞身D3K486+870线路右线线路中线右侧15m处设置一处直径为180cm的通风竖井，竖井深30.5m，隧道于D3K486+885处施作一联络通道，长21.22m，通道于线路正向呈45°，然后连同竖井。高瓦斯工区电气设备及作业机械设备必须采用防爆性。
该方案主要适用于进口高瓦斯段通风设计，其具体通风措施为：主要在洞口设置轴流风机，向正洞中传送新鲜的空气；吹出聚集在洞室、死角以及严重挖掘等区域的瓦斯，混合回风在进行排出；于D3K486+870竖井处设置1台大功率负压抽风机，将洞内瓦斯及粉尘排除洞外。
3 隧道贯通施工方案
根据本隧道具体情况，经现场实际勘察及设计情况，D3K487+640～D3K487+670为Ⅲ级围岩，围岩整体性较好，裂隙微发育，岩溶中等～弱发育。此段地质情况较好，故选在D3K487+670处贯通（见图1）。
图1 贯通前施工纵断面示意图
4 施工过程
4.1 施工具体步骤
出口位置挖至D3K487+670时，就要停止挖掘工作，调整出口表面，使之保持平整，喷砼封闭掌子面，挂设20×20cmφ8钢筋网，喷射C25混凝土10cm，必要时施做临时支撑。在出口处施工时，与下导的距离要控制在10m内。在进口处施工时，可使用台阶法展开工作，但要控制好台阶的长度，保证台阶的长度在3.5m—6m之间。仰拱与掌子面要保持15m左右的距离，仰拱与二衬要保持10m左右的距离。隧道施工还剩6m左右就能完成时，出口处的上导位置每2m就要设立1个环超前小导管，小导管的长度都是一致的，在挖掘阶段，挖开隧道后就要及时封闭。隧道上导挖通后，就要挖掘下导，直到整个隧道都被挖通，最后还要对挖掘后的隧道进行仰拱、二次衬砌。
4.2 施工方法
4.2.1 上导施工
拱顶在超前支护保护下，采用松动爆破，严格控制爆破炸药用量，挖掘之后就立刻将混凝土进行喷射至2cm厚达到封闭的作用；注浆以及系统锚杆的钻设，安装钢筋网片，然后复喷混凝土至设计厚度，形成较稳定的初支系统。
4.2.2 下导施工
以上导施工为基础从而进行下导的工程建设。下导工程建设的开往方式为：第一步将左边墙进行开挖，接下来才对右边墙进行开挖，通常是以3～5m的距离隔开通一台阶的左右墙，必须要注意的是开挖另一侧的时候必须是要完成同台阶的一侧墙开挖工作后才能进行，严令禁止对同一台阶的两个墙同时开挖，将会导致拱架悬空的现象出现。
4.2.3 仰拱施工
如果是以3.5m为挖掘的长度时就要进行一次仰拱施工，施工时要注意与下台阶保持10m的距离，当距离总长度还剩16m时，仰拱施工不必再与下台阶控距。为了减少仰拱施工过程中的缝隙问题，采取用混凝土进行填充的方法。进行仰拱施工时，会影响运料车、出碴车的正常工作，因此就要在施工前搭建浅桥，这样既能解决干扰问题，又能缩短施工时间。
5 结语
综上所述，隧道的运行效果直接影响我国铁路部门的发展，为了加快我国的铁路事业发展，需要在更偏远、更艰苦的地方修建隧道。本文结合燕子岩隧道工程条件下的地质环境和施工特性，做出了合理的施工技术分析，从而提高了工程质量及效率。
参考文献
[1]贾磊，解咏平，李慎奎．爆破振动对邻近隧道衬砌安全的数值模拟分析[J].振动与冲击，2015，（11）.
[2]钱耀峰，王星华．爆破施工对邻近隧道安全的影响[J].北京交通大学学报，2014，38（4）.
收稿日期：2018-01-09
作者简介：刘飞飞（1985-），男，陕西宝鸡人，中铁十一局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：技术管理。
