任 佳 鵬

(山西太舊高速管理有限責(zé)任公司，山西 晉中 030600)

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斷層及破碎帶隧道施工技術(shù)的分析

任 佳 鵬

(山西太舊高速管理有限責(zé)任公司，山西 晉中 030600)

闡述了斷層和破碎帶對(duì)隧道施工的影響，介紹了斷層和破碎帶隧道施工的技術(shù)準(zhǔn)備工作，分析了斷層和破碎帶隧道的開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)，提出了斷層和破碎帶局部塌陷的處理方法。

隧道，斷層，破碎帶，開(kāi)挖技術(shù)

0 引言

現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷加速，隧道的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。在隧道施工過(guò)程中，很容易碰到斷層和破碎帶等，為施工帶來(lái)了不少困難與障礙。斷層和破碎帶具有穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，如果處理不當(dāng)，隧道就可能會(huì)出現(xiàn)巖體不穩(wěn)，甚至塌陷等狀況。因此，必須要加大對(duì)斷層和破碎帶隧道施工的控制力度，掌握科學(xué)的施工方法，提高斷層和破碎帶隧道施工的安全性及穩(wěn)定性。

1 斷層和破碎帶對(duì)隧道施工的影響

隧道在經(jīng)過(guò)斷層或破碎帶路段時(shí)，其開(kāi)挖難度會(huì)顯著提高。這是由于斷層和破碎帶都會(huì)降低巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還會(huì)在一定程度上影響到巖體的完整性與隧道結(jié)構(gòu)表層的抗滑阻力，從而使隧道的整體施工安全無(wú)法得到保障。所以，在隧道實(shí)際施工過(guò)程中，需要特別注意斷層和破碎帶等地段，并針對(duì)這些容易出現(xiàn)問(wèn)題的地段進(jìn)行科學(xué)預(yù)防和處理。另外，斷層和破碎帶還容易表現(xiàn)出比較明顯的黏土化特點(diǎn)與涌水特點(diǎn)，這就導(dǎo)致在隧道施工過(guò)程中，如果對(duì)該地段處理不善，就可能會(huì)造成大量涌水或涌砂等現(xiàn)象，從而破壞掉隧道周?chē)鷰r體的穩(wěn)定性與支撐結(jié)構(gòu)的有效性，甚至直接影響到整個(gè)隧道工程的開(kāi)展。

2 斷層和破碎帶隧道施工的技術(shù)準(zhǔn)備

2.1 對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查

在對(duì)斷層和破碎帶區(qū)域的隧道進(jìn)行建設(shè)前，必須對(duì)該路段的斷層和破碎帶有一個(gè)深入了解，全面掌握斷層和破碎帶的性質(zhì)、蓄水量、活躍度等關(guān)鍵因素，并對(duì)其進(jìn)行合理的判斷與測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，要著重檢測(cè)并調(diào)查斷層和破碎帶的傾斜角度、方向與強(qiáng)度，為斷層和破碎帶區(qū)域隧道的實(shí)際施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 準(zhǔn)備好相關(guān)施工器械

當(dāng)對(duì)斷層和破碎帶的寬度、強(qiáng)度、傾斜方向、活躍度都有了較為深入的理解后，就可以依據(jù)隧道施工方案與具體施工情況，選出相應(yīng)的施工器械和適當(dāng)?shù)氖┕し椒āＲ刈龊勉@孔臺(tái)車(chē)的選擇工作，把握好機(jī)器與機(jī)器之間的距離，設(shè)定好機(jī)器與原材料的供應(yīng)方式，保證斷層和破碎帶區(qū)域隧道的施工能夠安全、穩(wěn)妥地進(jìn)行。

3 斷層和破碎帶隧道的施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 斷層破碎帶隧道的開(kāi)挖技術(shù)

1)半斷面微臺(tái)階開(kāi)挖技術(shù)。

如果隧道需要穿過(guò)部分或大片的斷層與破碎帶，且斷層和破碎帶位于隧道頂端時(shí)，往往可以選用半斷面微臺(tái)階的施工方法，靈活利用有效空間，提升施工效率。在運(yùn)用這種方法時(shí)，要注意確保斷層和破碎帶的穩(wěn)固性，開(kāi)挖以后要適時(shí)做好錨噴保護(hù)工作，可將后拱部分及下半部分一同開(kāi)挖，使斷層能夠盡快閉合。

2)上下斷面次序開(kāi)挖技術(shù)。

即隧道上半部分完全穿過(guò)斷層和破碎帶時(shí)，對(duì)下半部分的斷層實(shí)行開(kāi)挖保護(hù)。這種技術(shù)適用于斷層和破碎帶覆蓋面積較廣，穩(wěn)定性弱等情況。如果斷層和破碎帶風(fēng)化過(guò)于嚴(yán)重，引起巖體穩(wěn)固性下降，則可以先保留中間的核心部分，對(duì)周?chē)鷰r石實(shí)行爆破，并設(shè)置好支撐結(jié)構(gòu)，再針對(duì)爆破預(yù)留位置繼續(xù)開(kāi)挖。此時(shí)可先對(duì)中槽開(kāi)挖，再在馬口部位展開(kāi)交錯(cuò)開(kāi)挖，確保開(kāi)挖工作順利進(jìn)行。

3)微震爆破技術(shù)。

在對(duì)斷層和破碎帶進(jìn)行爆破時(shí)，不僅要嚴(yán)格按照短循環(huán)進(jìn)尺、劑量嚴(yán)格把控的規(guī)定開(kāi)展工作，還要對(duì)爆破鉆孔的部位實(shí)行合理安排，設(shè)計(jì)好炸藥的規(guī)格和裝藥結(jié)構(gòu)，確保爆破工作安全進(jìn)行。此外，還要正確挑選掏槽的形狀，對(duì)周邊巖體實(shí)行有效保護(hù)，還要掌握好起爆參數(shù)與次序。

3.2 斷層破碎帶隧道的支護(hù)技術(shù)

1)噴錨網(wǎng)聯(lián)合支撐技術(shù)。

噴射混凝土可以讓周?chē)鷰r體表層形成較厚的剛性或半剛性保護(hù)膜，確保了巖體的穩(wěn)定性和安全性。混凝土初噴時(shí)，其厚度應(yīng)當(dāng)達(dá)到3 cm～5 cm，要保證混凝土能夠有效封鎖巖體表面，以免造成塌陷。噴射結(jié)束后，要在周?chē)_(kāi)展錨桿與鋼筋網(wǎng)的固定工作，把錨桿的直徑控制在22 mm左右，單根長(zhǎng)度為3 m～3.5 m左右。錨桿應(yīng)當(dāng)安插為梅花形狀，其間隔距離為1 m，若是有特殊需要，還可以增加其密度。鋼筋網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)格間距應(yīng)控制在0.2 cm以?xún)?nèi)，并以雙層鋼筋網(wǎng)為佳。此外，如果隧道頂端存有小范圍的斷層和破碎帶，則可以在斷層兩邊安插徑向錨桿，并采用鋼筋編網(wǎng)，之后把鋼筋和錨桿連接穩(wěn)固，再進(jìn)行混凝土噴射。

2)鋼架支撐技術(shù)。

該技術(shù)可以進(jìn)一步提高初期保護(hù)的強(qiáng)度，使周?chē)鷰r體的穩(wěn)定性得到更為有效的保障。該技術(shù)通常是把鋼架的間隔距離設(shè)成50 cm～100 cm，并選用Φ22的螺紋鋼筋將其縱向連結(jié)起來(lái)，把環(huán)間距控制在0.5 m～1 m左右，將其和錨桿連接穩(wěn)固，再用混凝土重噴，使其和鋼架表層保持平行。對(duì)于鋼架的選擇，可以采用U形鋼架，并結(jié)合實(shí)際情形，調(diào)節(jié)鋼架的搭建長(zhǎng)度，讓鋼架能夠和周?chē)鷰r體密切結(jié)合。若其中出現(xiàn)較大空隙，則要運(yùn)用混凝土進(jìn)行填筑。若拱部有適量鋼架進(jìn)行支撐，則要確保鎖腳錨桿的穩(wěn)固性。

3)超前支護(hù)技術(shù)。

這一技術(shù)包含了超前管棚、超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)等。對(duì)于超前支護(hù)技術(shù)，應(yīng)選用直徑較大，且長(zhǎng)度在4 m～6 m左右的鋼管，制作成管棚材料，再把鋼管前部削尖，讓鋼筋箍在鋼管底部，支點(diǎn)由鋼架進(jìn)行支撐。管棚打進(jìn)巖體時(shí)，其角度要和洞軸保持在10°～15°左右。管棚鋼管的橫向間隔距離要設(shè)計(jì)成30 cm～50 cm，縱向間隔距離控制在2 m以?xún)?nèi)，管棚支護(hù)的寬度大概是拱頂長(zhǎng)度的50%～75%，且布置可以采用橫向交錯(cuò)的方式。如果要用到小導(dǎo)管，就要把小導(dǎo)管的長(zhǎng)度定為3.5 m～4 m之間，拱頂間隔距離在0.3 m～0.4 m間。注漿前，必須運(yùn)用混凝土把上半部分的斷面徹底封好，以免產(chǎn)生漏漿等現(xiàn)象。注漿要遵循自下而上的次序，待漿液強(qiáng)度超過(guò)80%，則可以繼續(xù)實(shí)行開(kāi)挖。超前支護(hù)的運(yùn)用見(jiàn)圖1。

4)支護(hù)加固和注漿補(bǔ)強(qiáng)。

如果隧道工程采取了半斷面開(kāi)挖的設(shè)計(jì)方案，則在下半部分?jǐn)鄬舆€未開(kāi)挖時(shí)，就要在上半部分?jǐn)鄬訉?shí)行支護(hù)注漿等工作，保證注漿孔洞的深度達(dá)到1 m～2 m，且孔間距保持在1 m～5 m，以梅花形狀散布開(kāi)來(lái)。對(duì)下半部分?jǐn)鄬舆M(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，為了不讓拱頂塌陷，可以在拱腳位置設(shè)定一個(gè)支撐口。對(duì)于拱腳和邊墻等特殊位置，還可以利用小導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)注漿加固，提高其穩(wěn)定性和安全性。

4 斷層和破碎帶局部塌陷的處理方法

在進(jìn)行隧道工程施工時(shí)，如果沒(méi)有處理好斷層和破碎帶，則隧道就很容易出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象。這時(shí)候，可以利用超前支護(hù)、初期支護(hù)等方法，提高隧道施工面的穩(wěn)固性，并加大支撐體系的強(qiáng)度和有效性。除此之外，還可以利用漿砌片石和混凝土等相關(guān)原材料，填筑好隧道的塌空位置。假如在施工時(shí)遇到了大范圍漏水、涌水等問(wèn)題，就應(yīng)當(dāng)先安置好排水管道，適時(shí)排出隧道積水，以免隧道出現(xiàn)大范圍垮塌、漫水等現(xiàn)象。對(duì)于修補(bǔ)完善的塌陷位置，還要定期實(shí)行專(zhuān)業(yè)的檢查，保證注漿牢固。

5 結(jié)語(yǔ)

斷層與破碎帶隧道施工技術(shù)是衡量整個(gè)工程水平的主要標(biāo)尺。在進(jìn)行隧道施工時(shí)，很容易遇到斷層與破碎帶等安全隱患，甚至危及隧道的總體建設(shè)安全。因此，要充分結(jié)合斷層與破碎帶隧道施工的具體情況，做好監(jiān)督、預(yù)防工作，安排好各項(xiàng)工序流程，為斷層與破碎帶隧道施工打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)根基，并積極提高施工團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平，給施工安全提供切實(shí)的保障。

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Analysis on tunnel construction technologies of fault and fracture zone

Ren Jiapeng

(ShanxiTai-JiuHighwayManagementCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The paper describes the impact of fault and fracture zone upon tunnel construction, introduces the tunnel construction technology preparations of fault and fracture zone, analyzes tunnel excavation and support technology points of fault and fracture zone, and finally puts forward local collapsible processing methods of fault and fracture zone.

tunnel, fault, fracture zone, excavation technology

1009-6825(2016)11-0192-03

2016-01-25

任佳鵬(1982- )，男，工程師

U455

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