齊元華 （中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 101300）

隧道從斷層破碎帶穿過的時(shí)候，圍巖的穩(wěn)定性會(huì)比較差，在挖掘施工的時(shí)候，易于出現(xiàn)塌方和變形的問題，給施工安全造成了嚴(yán)重的影響。管棚超前支護(hù)技術(shù)具有較強(qiáng)的聯(lián)合支護(hù)效應(yīng)、托梁效應(yīng)和有拱效應(yīng)，使施工過程中易于出現(xiàn)的地層變形和圍巖坍塌等問題得到有效處理，其主要的優(yōu)點(diǎn)為使用范圍廣、支撐效果明顯、施工技術(shù)簡(jiǎn)便和施工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)低等。

1 工程概況

該項(xiàng)目施工地點(diǎn)為西寧市多巴鎮(zhèn)扎麻隆村周邊，與西寧南、北繞城公路相連接，線路沿途經(jīng)過果米灘、下脖項(xiàng)、石板溝和扎麻隆等地，整條線路左線全長(zhǎng)6.3km，右線全長(zhǎng)6.4km。該路段的施工標(biāo)準(zhǔn)為雙向八車道高速公路，整體式路基的寬度設(shè)計(jì)為41m，使用瀝青混凝土來鋪設(shè)整條線路的路面，按照一級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)橋涵的荷載。隧道的主要類型為分離式隧道，隧道的凈高可以達(dá)到5m左右，斷面凈寬保持在11m左右。

2 斷層破碎帶超前支護(hù)施工條件

2.1 構(gòu)造

斷層的地質(zhì)環(huán)境比較惡劣，地下水豐富，如果不能進(jìn)行妥善處理就會(huì)給施工質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響，甚至?xí)?dǎo)致大范圍的坍塌或者是變形。受復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的影響，該項(xiàng)目的施工周期比較長(zhǎng)，隧道單洞的挖掘長(zhǎng)度和寬度比較大，這就要求施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一定要滿足設(shè)計(jì)的要求，排煙需求和通風(fēng)要求一定要達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。由于出渣運(yùn)輸?shù)木嚯x比較長(zhǎng)，使得洞內(nèi)施工受到了嚴(yán)重的影響。

2.2 施工條件

在對(duì)斷層進(jìn)行施工的時(shí)候，需要對(duì)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析，全面了解區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件，對(duì)地下水的儲(chǔ)存情況進(jìn)行認(rèn)真分析，準(zhǔn)確判斷涌水的存在情況，對(duì)附近的富水區(qū)進(jìn)行仔細(xì)觀察。當(dāng)這些問題得到詳細(xì)掌握以后，需要出具書面報(bào)告，為斷層支護(hù)施工提供更多的參考信息，使后期施工變得更加得心應(yīng)手[1]。以項(xiàng)目的施工需求為基礎(chǔ)，對(duì)挖掘支護(hù)施工的方案、技術(shù)和有關(guān)參數(shù)進(jìn)行明確，還要對(duì)施工流程進(jìn)行科學(xué)確定。在對(duì)松散的斷層帶進(jìn)行處理的時(shí)候，需要采取深孔預(yù)注漿的技術(shù)進(jìn)行處理，使斷面施工的合理性得到保障。通常情況下，在對(duì)斷層破碎帶進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的時(shí)候，一定要采取形式多樣的方式，對(duì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行積極的完善，使涌水測(cè)量變得更加精準(zhǔn)，使巖石的完整性不斷明確。

3 管棚超前支護(hù)施工

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

①鋼管的規(guī)格。使用的鋼管類型為熱軋無縫鋼管，壁厚為0.6cm，直徑為11cm，管身鉆孔的孔眼直徑為1.5cm，間距保持在30cm左右，采取梅花型的方式交錯(cuò)布置，使?jié){液的滲透能力不斷地提高，將管頭加工成為錐形，以便鋼管送入。在鋼管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，鋼筋籠主筋的直徑為2.5cm，鋼環(huán)的壁厚為0.3cm，鋼環(huán)與主筋緊緊地焊接在一起。鋼筋籠的具體設(shè)計(jì)情況詳見圖1。②管距。環(huán)向間距保持在40cm左右。③外插角的度數(shù)保持在1°～3°之間。④相同管棚中的接頭位置一定要互相錯(cuò)開，使用第一種分節(jié)編排次序的辦法來為單號(hào)鋼管編號(hào)，使用第二種分節(jié)編排次序的辦法來為雙號(hào)鋼管編號(hào)[2]。⑤管棚接頭的質(zhì)量一定要滿足設(shè)計(jì)的要求，使用長(zhǎng)為30cm的絲扣進(jìn)行連接。⑥在隧道斷層破碎帶進(jìn)行施工時(shí)，首先對(duì)單號(hào)鋼花管進(jìn)行施工，再對(duì)雙號(hào)鋼花管進(jìn)行施工。雙號(hào)鋼花管具有檢查管的作用，一旦發(fā)現(xiàn)單號(hào)鋼花管存在注漿不密實(shí)的情況，可以對(duì)其進(jìn)行有效處理。

3.2 前期準(zhǔn)備

①排地表水。將環(huán)型截水溝設(shè)置在洞口仰坡穩(wěn)定地層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地表水的有效攔截。創(chuàng)建枝狀排水體系，使地表水可以在短時(shí)間內(nèi)從洞口不穩(wěn)定范圍排出，有效預(yù)防積水下滲的問題。②地下水引排。在合適的位置設(shè)置降水井，使用螺桿泵和深井潛水泵抽取地下水，從而使洞口地下水水位降低。③管棚導(dǎo)向墻。在洞口管棚施工以前，需要將導(dǎo)向墻澆筑好，導(dǎo)向墻需要使用C20鋼筋混凝土澆筑在洞口襯砌外輪廓線之外。設(shè)置導(dǎo)向鋼管在導(dǎo)向墻中，布置導(dǎo)向鋼管時(shí)，一定要確保方向、位置和間距的精準(zhǔn)。

3.3 施工技術(shù)

①對(duì)隧道斷層破碎帶的設(shè)計(jì)輪廓線進(jìn)行測(cè)量放樣，把管棚位置標(biāo)記好，其間距為40cm。②對(duì)管棚鉆機(jī)進(jìn)行定位和移動(dòng)。③鉆孔施工。鉆孔的時(shí)候，以導(dǎo)向墻中預(yù)埋的導(dǎo)線管為基礎(chǔ)，噴涂素混凝土在掌子面上，以此來充當(dāng)止?jié){墻，有效控制掌子面坍塌和漏漿問題。鉆孔施工以前，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行認(rèn)真檢查，根據(jù)實(shí)際情況來確定鉆進(jìn)時(shí)的加泥漿形式。鉆孔施工一定要確保勻速，在遇到夾砂層或者是夾泥層的時(shí)候，一定要對(duì)鉆速進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止出現(xiàn)夾鉆的情況。④鉆孔施工結(jié)束以后，用清水將套管內(nèi)孔清理干凈，接著取出鉆桿，將套管留在孔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)孔洞的作用。⑤將事先準(zhǔn)備好的鋼花管插入到套管里面，使用管箍將接頭位置處理好，將鋼管緩緩地打入到巖土中，使鋼管得到有效固定。⑥鋼管插進(jìn)完成后，將套管取出，冒出的巖土?xí)逛摴軘D壓的更加緊密，使用水泥漿把孔口四周密封好。

圖1 鋼筋籠設(shè)計(jì)圖示（單位：mm）

3.4 預(yù)注漿

管棚安裝完成以后，進(jìn)行水泥漿灌注施工。借助漿液的滲透作用，將四周巖體固定好，使圍巖裂縫水問題得到有效地控制，從而達(dá)到超前支護(hù)的作用，使管棚的剛度和強(qiáng)度不斷地提高。在注漿施工的時(shí)候，對(duì)于地下水比較豐富的位置使用水泥玻璃雙液漿進(jìn)行灌注，水灰比為1∶1，注漿壓力保持在2MPa左右，漿液擴(kuò)散半徑保持在0.5m左右。需要事先做好現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)工作，依據(jù)試驗(yàn)的情況來對(duì)注漿參數(shù)進(jìn)行有效地調(diào)整。經(jīng)過大量的試驗(yàn)得出，單根鋼管注漿量公式見式（1）[3]：

式（1）中：r-鋼管半徑，m；L-鋼管總長(zhǎng)度，鋼管需要與鉆機(jī)進(jìn)行連接，通常情況下，鋼管的長(zhǎng)度設(shè)置為40m；R-漿液擴(kuò)散半徑，通常情況下，設(shè)置為0.5m；η-地層孔隙率；α-漿液有效充填率，通常情況下為0.9；β-漿液損耗系數(shù)，通常情況下為 1.15。

3.5 注漿

①注漿配比。如果漿液配比比較科學(xué)，可以使?jié){液的膠凝時(shí)間得到有效控制，使?jié){液的擴(kuò)散加固范圍不斷提高。實(shí)際施工時(shí)，注漿速度通常保持在25L/m in左右。②注漿壓力。通過觀察注漿壓力來檢查注漿的完成情況，當(dāng)注漿壓力達(dá)到預(yù)定的壓力值時(shí)，鋼管注漿施工才能停止。注漿結(jié)束以后，使用10號(hào)水泥砂漿將管棚鋼管填充好，使鋼管的剛度和強(qiáng)度不斷地提高。③注漿時(shí)安排專人負(fù)責(zé)管理，將記錄表填寫好，對(duì)注漿壓力、漿液消耗量和注漿時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。④對(duì)注漿效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。使用鉆孔取芯的辦法對(duì)注漿加固區(qū)進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)注漿填充情況的有效獲取。在對(duì)無孔鋼管鉆孔注漿情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過分析孔內(nèi)的涌水量和涌水顏色來獲取注漿的效果。

4 結(jié)語

對(duì)于隧道斷層破碎帶來說，其地質(zhì)環(huán)境與眾不同，蘊(yùn)藏的地下水非常豐富，在施工的時(shí)候，一定要合理安排、科學(xué)組織，使施工過程中易于出現(xiàn)的變形和坍塌等事故得到有效控制，使施工環(huán)境得到較好的保障，促使施工質(zhì)量得到提高。斷層破碎帶支護(hù)施工時(shí)，對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷地積累，同時(shí)優(yōu)化和升級(jí)施工技術(shù)，為今后的施工提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論數(shù)據(jù)，使不良地質(zhì)環(huán)境得到科學(xué)的處理，使隧道施工的施工技術(shù)變得更加先進(jìn)、科學(xué)。