汪德福

摘要：受我國地理環(huán)境的影響，在交通建筑工程施工中經(jīng)常會遇到了隧道斷層破碎帶施工的情況，由于地質(zhì)條件復(fù)雜、圍巖穩(wěn)定性差等原因，增加了工程施工的難度，如果控制不好，將會嚴(yán)重影響到隧道工程的施工質(zhì)量，因此提高斷層破碎帶施工技術(shù)水平是保證隧道工程施工質(zhì)量的重要手段，也是促進我國交通建設(shè)快速發(fā)展的重要途徑。

關(guān)鍵詞：隧道；斷層破碎帶；施工要點；監(jiān)控測量

近年來，我國對交通建設(shè)的投資力度逐步加大，隧道工程項目也越來越多，對于施工的技術(shù)要求也越來越高。在隧道工程施工中經(jīng)常會遭遇斷層破碎帶施工的情況，采取科學(xué)合理的施工方法是保證工程安全、穩(wěn)定、快速施工的首要條件。本文以某隧道工程施工為例對斷層破碎帶施工技術(shù)的應(yīng)用進行探討。

1工程概況

某隧道工程在橫洞工區(qū)施工時遭遇斷層破碎帶，寬度在50m左右，圍巖自穩(wěn)能力差，給施工造成極大困難。面對這一現(xiàn)狀，綜合考慮各種因素，決定采取在拱部設(shè)超前中管棚注漿預(yù)固結(jié)圍巖的保護，然后再采用大拱腳臺階法施工的方法。

2工程地質(zhì)

2.1地層巖性

炭黑色、黑灰色、灰綠色，硬質(zhì)狀，夾5～15%的碎石角礫，粒徑10～300mm，局部偶夾塊石，石質(zhì)為頁巖、輝綠巖、泥質(zhì)灰?guī)r等，遇水極易軟化。分布于隧道洞身各圍巖段，厚0～10m，屬IV～V級圍巖。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)資料及測量顯示4#斷層（玉莫斷層）為區(qū)域性逆斷層，大致在DK368+600附近地表與線路相交，斷層大致走向N27°E，傾向NW，傾角80°左右；兩盤均為（Ptbnbq（3））地層；斷層破碎帶帶寬50m，由斷層角礫、斷層角礫巖、壓碎巖組成[1]。

3水文地質(zhì)及特征

該斷層區(qū)域地下水主要為構(gòu)造裂隙水，構(gòu)造裂隙水賦存于斷層帶、褶皺帶、構(gòu)造節(jié)理裂隙中，含水量相對豐富，地下水受大氣降水補給，通過裂隙、孔隙徑流，多以片狀、線狀在低處向沖溝排泄。

4超前中管棚施工

如何確保中管棚的位置和角度滿足設(shè)計要求，是方案成敗的關(guān)鍵所在。

4.1 中管棚及注漿設(shè)計

采用Φ60mm中管棚布設(shè)在拱部，導(dǎo)管外插角6～8°，每環(huán)34根，每根長10m，環(huán)向間距50cm/根，縱向間距8m/環(huán)。壓注1：1純水泥漿（w/c=1.0），采用P.042.5R普通硅酸鹽水泥，注漿壓力為0.5～2.0MPa。采用短進尺開挖支護，每循環(huán)開挖支護不超過1m。

4.2 施工要點

4.2.1中管棚采用Ф60mm熱軋無縫鋼管（壁厚5mm）加工，中管棚前部鉆3排注漿孔，孔徑為10mm，孔間距20cm，呈梅花型均勻布置，前端加工成錐形釬頭，尾部止?jié){段長度不小于200cm，以利于中管棚安裝推進和漿液滲入破碎巖體。

4.2.2中管棚安設(shè)采用C6地質(zhì)鉆機成孔及推進就位，孔徑80mm。

4.2.3注漿準(zhǔn)備工作：注漿前先檢查注漿管路，確保管路暢通、不阻塞、不跑漿，機械性能良好。確認各項準(zhǔn)備工作完成后，做現(xiàn)場注漿試驗，確定合理的注漿參數(shù)，據(jù)以施工。注漿參數(shù)選擇水泥漿液水灰比為0. 8～1. 0 左右，水玻璃濃度30～35 波美度，水泥漿與水玻璃體積比1 ∶0. 3～1 ∶0. 8，注漿壓力0. 5 MPa～2. 0MPa。

4.2.4注漿選用KB-50/70液壓注漿機注漿，漿液采用攪拌機拌制，為防止?jié){液從其它孔眼溢出，注漿前對所有孔眼安裝止?jié){塞，注漿從兩側(cè)拱腳向拱頂順序進行；注漿時相鄰孔眼間隔開，不能連續(xù)注漿，以確保固結(jié)效果和注漿量控制。間歇3 h～5 h 后，進行第二次高壓注漿，注漿壓力1. 2 MPa～2. 0 MPa，當(dāng)進漿量小于20 L/ 10min 時可結(jié)束注漿工作。若注漿量超限仍未達到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，直至符合注漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均被漿液充填，方可終止注漿。

4.2.5注漿過程派專人值班，填寫《注漿記錄表》，記錄注漿時間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。

5超欠挖和圍巖的擾動控制

為了有效控制超欠挖和減少對圍巖的擾動，采用短進尺、弱爆破進行開挖，開挖進尺根據(jù)圍巖穩(wěn)定性確定為l～2榀鋼拱架間距，即1.0～1.2m，邊墻按鋼拱架的兩個單元分兩個臺階施工，上下臺階相距3m，左右邊墻錯開5m，隧底開挖一次成形，每循環(huán)進尺1.5～1.8m。

6錨噴初期支護

6.1初支

系統(tǒng)支護拱部采用Φ22組合式中空錨桿，邊墻采用Φ22砂漿錨桿，縱、環(huán)向間距均為1.0m/根，呈梅花形布置，錨桿每根長4.0m；全環(huán)設(shè)I20b工字鋼鋼架，鋼架縱向間距為0.6m/榀；拱墻設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸20cm×20cm；噴射28cm厚C25噴射混凝土。

6.2噴射混凝土施工

（1）施工采用濕噴工藝，強度為C25噴射混凝土，混凝土的強度及施工配合比應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。噴射機要求密封性能良好，輸料連續(xù)、均勻，附屬機具的技術(shù)條件應(yīng)能滿足噴射作業(yè)需要。

（2）噴射混凝土前應(yīng)清除松動雜質(zhì)，設(shè)置控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志（釘設(shè)厚度檢測鋼筋）。噴射中如有松動或脫落的石塊、混凝土塊應(yīng)該及時清除，確保施工安全。

（3）如工作面有滴水或淋水，提前做好鉆孔埋管的引排水工作。

（4）噴射混凝土的噴射路線須自下而上呈“S”形運動；噴射時，噴頭作連續(xù)不斷的圓周運動，并形成螺旋狀前進，后一圈壓前一圈三分之一。

（5）噴射機風(fēng)壓要求0.4～0.6Mpa，噴頭與受噴面距離控制在0.8m～1.2m為宜。

（6）噴頭與受噴面宜保持垂直，如遇受噴面被鋼筋網(wǎng)片、鋼架覆蓋時，可將噴頭稍微偏斜10°～20°。

（7）噴射厚度受混凝土進入噴射機、速凝劑的效果、氣溫的影響，噴射墻部時，一次噴射厚度不超過10cm，噴射拱部時，一次噴射厚度不超過7cm。

（8）噴射混凝土表面須大面平整并呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。

（9）為縮短圍巖的暴露時間，防止圍巖進一步風(fēng)化，該段在開挖到位后先初噴4cm厚混凝土，待鋼架、錨桿及鋼筋網(wǎng)安裝完成后復(fù)噴射24cm厚混凝土至設(shè)計厚度，噴射混凝土總厚度為28cm。

（10）混凝土噴射完成后及時采取有效的養(yǎng)護和保護措施。

6.3鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

鋼筋網(wǎng)采用Ф8HPB235鋼筋在洞外集中加工焊接成片，洞內(nèi)安裝，網(wǎng)片網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm。網(wǎng)片安裝搭接長度為1個網(wǎng)格（20cm），鋼筋網(wǎng)片搭接必須焊接牢固，網(wǎng)片安裝時應(yīng)緊貼圍巖初噴面，與錨桿連接牢固，以保證噴射混凝土?xí)r不松動。

6.4型鋼架設(shè)

型鋼鋼架在洞外加工后洞內(nèi)現(xiàn)場拼裝，單元間連接處用M24×80螺栓進行連接，各單元間必須連接牢固。

（1）型鋼鋼架嚴(yán)格按設(shè)計間距架立。

（2）為充分發(fā)揮鋼架的承載能力，首先要求鋼架的垂直度必須滿足規(guī)范要求；其次，拼裝拱部鋼架時，嚴(yán)格控制左、右拱腳標(biāo)高，以防拱架偏斜，影響與邊墻部分鋼架的圓順連接或初期支護侵限。

（3）為方便拱部與邊墻鋼架的連接，在拱腳連接處鋪設(shè)縱向槽鋼。鋼架邊墻底部必須置于基巖上，以防下沉變形。

7監(jiān)控測量

初期支護完成后，在隧道拱頂、拱腳及邊墻的內(nèi)軌頂面標(biāo)高處埋設(shè)測點進行拱頂下沉和水平收斂量測，根據(jù)量測結(jié)果及時調(diào)整工序及預(yù)留變形量、開挖進尺等，便于指導(dǎo)施工，確保施工安全。經(jīng)量測，拱頂最大累計下沉量為15mm，水平最大累計收斂量為11mm。通過對斷層破碎帶采用超前中管棚棚預(yù)支護、人工環(huán)形及周邊開挖技術(shù)和錨噴初期支護措施，且通過現(xiàn)場監(jiān)控量測得出以下結(jié)論：

（1）短進尺、弱爆破開挖可以減小對圍巖的擾動，有效控制超欠挖。

（2）超前中管棚注漿預(yù)加固支護，可以大量減少拱部圍巖的坍方、掉塊，保證了施工安全、質(zhì)量和進度。

（3）通過現(xiàn)場監(jiān)控量測，將預(yù)留變形量由設(shè)計的10cm調(diào)至5cm，有效控制拱墻二次襯砌回填數(shù)量。

8結(jié)束語

通過現(xiàn)場施工實踐，說明斷層破碎帶施工技術(shù)在長大隧道施工中的效果非常顯著，為隧道開挖支護創(chuàng)造了積極有利的條件，本文總結(jié)了斷層破碎帶施工技術(shù)在鐵路工程長大隧道施工中的應(yīng)用，供類似工程項目施工參考。

參考文獻：

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