雷明林，武剛，潘俊濤

（云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院，昆明650051）

1 引言

在開展隧道以及其他地下項目施工的過程中，通常都會涉及穿越斷層破碎帶，在穿越破碎帶的過程中，經(jīng)常會發(fā)生一定規(guī)模的突水突泥地質(zhì)災(zāi)害，不僅影響了隧道施工安全，還給周邊環(huán)境帶來了巨大的威脅，嚴(yán)重制約著隧道建設(shè)的和諧發(fā)展。所以，為了提高項目施工過程中的安全性和穩(wěn)定性，項目設(shè)計人員以及施工人員必須深入研究穿越斷層破碎帶的施工過程，然后根據(jù)項目實際情況采取有效的加固措施及時進行預(yù)防和治理。

2 斷層巖注裝加固機理

首先，需要深入分析斷層破碎帶巖體注漿加固機理：采取有效的注漿加固措施可以明顯提高巖土的力學(xué)性能，進一步增強巖體的強度和密實度，且?guī)r體的抗變形能力在注漿加固措施的應(yīng)用下也可以得到明顯增強。其次，漿巖截面是加固工作的重要環(huán)節(jié)。通常來說，注漿加固方法主要有2種：直接加固和間接加固。直接加固主要是通過直接接觸巖體結(jié)構(gòu)面，提高巖界面強度，有效避免或者延緩破壞的發(fā)生；間接加固則是充分發(fā)揮了注裝壓密作用，改善周圍巖體的內(nèi)部應(yīng)用場和應(yīng)力傳播途徑，進一步增強巖體整體的力學(xué)性能水平【1】。再次，漿巖界面黏結(jié)強度較高，因此幾乎不會發(fā)生相互滑動或者錯位的現(xiàn)象。在界面兩側(cè)，加固物理學(xué)屬性和漿脈不匹配，因此就會產(chǎn)生黏結(jié)約束應(yīng)力，使得界面位置的應(yīng)力情況發(fā)生改變，最終導(dǎo)致界面區(qū)域的強度受到破壞。最后，漿巖界面因為受到外部荷載的作用，就會發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，使得界面兩側(cè)的巖體內(nèi)部很容易遭到破壞。

總結(jié)來說，水泥漿脈因為強度較高、變形能力較弱，其在協(xié)調(diào)斷層巖變形的過程中可能會受到附加拉力，最終導(dǎo)致水泥漿脈發(fā)生一定程度的破損；界面兩側(cè)的巖體在相互作用的情況下會產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力分布情況，使得變形不夠協(xié)調(diào)；如果微觀拉應(yīng)力大于裂縫黏結(jié)力，在這樣的情況下就會產(chǎn)生一定數(shù)量的張拉型裂紋。

3 工程概況

本文涉及公路隧道為分離式單向雙車道公路隧道，最大埋深為140m，車輛中心線的距離為33m，兩洞凈距22m。在開展該公路隧道右洞施工的過程中，先進行了掌子面爆破，經(jīng)過觀察，發(fā)現(xiàn)掌子面有突泥突水的情況發(fā)生，總突泥量小于1×104m3。完成掌子面的爆破工作后，山頂位置出現(xiàn)了錯臺裂縫，寬度超過了60m，地表出現(xiàn)了較大面積的塌陷坑，另外，和涌水突泥臨近的公路也出現(xiàn)了輕微的沉降和裂縫現(xiàn)象。

4 涌水突泥原因分析

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對出現(xiàn)涌水突泥現(xiàn)象的原因進行分析，具體如下：

1）隧道區(qū)基巖巖性屬于混合巖，在風(fēng)化作用的影響下，附近巖體發(fā)生了一定程度的破碎，再加上地質(zhì)構(gòu)造的相互運動，部分破碎的巖體進入到圍巖內(nèi)部，導(dǎo)致隧道附近區(qū)域的地質(zhì)情況極為復(fù)雜。

2）隧道周圍分布著2條區(qū)域性斷層，這2條斷層的走向為南北走向和東西走向，分別記為F1斷層和F2斷層。其中，F(xiàn)1斷層向西傾斜50°，F(xiàn)2斷層位于F1斷層的西側(cè)，圍巖巖體因為受到F1斷層的影響，所以也出現(xiàn)嚴(yán)重的破碎，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，其穩(wěn)定性較差。F1斷層和F2斷層在延續(xù)的過程中發(fā)生了交匯，交匯的地點在某國道附近，所以該位置的巖體破碎的情況更加嚴(yán)重。再加上長時間的風(fēng)化作用的影響，巖體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈V物細(xì)粒，縫隙中的礦物細(xì)粒和大氣降水相互混合，從而形成具有一定黏度的泥漿。

3）本文涉及隧道出口位置的圍巖巖性屬于中風(fēng)化圍巖，圍巖整體性較高，具有一定的隔絕地下水的作用。地下水在破碎的巖體內(nèi)發(fā)生聚集，最終導(dǎo)致地下水排水不夠順暢。通常來說，掌子面的位置要高于地下水位，因此，掌子面會承受較大的水壓，完成爆破工作后，隔水層被打穿，黏土和礦物細(xì)粒就會隨著地下水一起被沖走，也就是常見的涌水突泥情況。

5 地表陷坑及裂縫處理

5.1 地表塌陷處治

開挖靠近國道的塌坑，直到開挖至底部，然后合理地應(yīng)用填充物對塌腔底部進行填充，建造流水平臺的同時，對邊坡土進行處理。為了提高邊坡的穩(wěn)定性，需要綜合考慮項目實際情況，設(shè)置錨桿同時噴射混凝土。在平臺面的上方設(shè)置防水板，在周邊修建排水溝，澆筑混凝土直到混凝土形成具有一定坡度的排水坡面。

5.2 錯臺裂縫處治

在處理錯臺的過程中，所應(yīng)用的方法為人工處理法，經(jīng)典的處理方式有填土和壓實。其中，填土施工的過程中需要應(yīng)用土工布進行覆蓋，覆蓋過程中必須保證相鄰?fù)凉げ嫉拇罱娱L度超過1m。在土工布的上方設(shè)置填土層，進一步提高其防水效果【2】。完成所有的操作后，需要配置專業(yè)人員觀測錯臺裂縫，并且及時上報觀測結(jié)果。

5.3 國道裂縫處治

為了保證隧道施工階段行車的安全性，采取半幅通行管制的方法進行交通管制。另外，還需要應(yīng)用雷達監(jiān)測地下情況，避免公路下方25m范圍內(nèi)出現(xiàn)空腔。經(jīng)過檢測和分析發(fā)現(xiàn)，路面狀態(tài)較好，沒有出現(xiàn)路面塌陷的現(xiàn)象。采取局部加固的措施對國道進行加固保護，并采取有效的方法處理和修復(fù)國道的裂縫。

6 洞內(nèi)處治措施

6.1 洞內(nèi)施作止?jié){墻

在開展止?jié){墻施工的過程中，一般都會應(yīng)用到大塊預(yù)制件和洞碴。在開展每一級止?jié){墻施工的過程中，都需要埋設(shè)一定數(shù)量的注漿管，用于隧道排水和注漿工作，如圖1所示為止?jié){墻構(gòu)造示意圖。

圖1 止?jié){墻示意圖

6.2 掌子面注漿加固

斷層破碎帶是洞內(nèi)管棚主要的地質(zhì)條件，在開展洞內(nèi)管棚施工的過程中，為了提高開挖質(zhì)量，保證項目施工可以順利有序的進行，首先要做的工作就是注漿加固掌子面。通常來說，需要將管棚施工工作室設(shè)置在工作面后一段，并且需要注意，管棚施工工作室的半徑比正常開挖半徑要大。施工過程中，如果斷面積有所增加，那么需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)大支護參數(shù)。本文涉及項目掌子面的注漿管按梅花形布置，控制相鄰鋼管之間的距離為1.0m，應(yīng)用水平注漿的方法開展混凝土注漿工作。在開展正式注漿施工之前，需要應(yīng)用現(xiàn)場試驗的方法確定最為合理的注漿壓力和漿液配合比例。

6.3 管棚超前預(yù)支護及套拱支撐

掌子面的注漿加固工作完成后，需要將導(dǎo)向管安裝在套拱上，將其作為管棚的固定端，主要作用就是調(diào)整管棚搭設(shè)的角度和方向，提高管棚操作的準(zhǔn)確性。套拱為管棚的固定端，將工字鋼安裝在套拱的內(nèi)部，然后將工字鋼和孔口管應(yīng)用焊接的方式焊接在一起。在焊接鋼拱、孔口管以及鋼筋網(wǎng)的過程中，所應(yīng)用到的焊接方式為雙面焊接，在開展焊接操作的過程中，嚴(yán)格控制焊縫的長度必須＞5d（d為鋼筋直徑）【3】。在開展管棚施工的過程中，一般需要應(yīng)用臨時支撐提高套拱的穩(wěn)定性。應(yīng)用厚度為8mm的熱軋無縫鋼管制作管棚，嚴(yán)格控制相鄰鋼管之間的距離為30cm。

6.4 徑向注漿加固

在開展隧道開挖施工之前，為了提高隧道施工過程中的安全性，需要對隧道進行初期支護，所應(yīng)用的方法為徑向注漿。徑向注漿過程中，所應(yīng)用的施工材料為φ450cm的鋼花管，合理控制鋼花管的縱向間距、環(huán)向間距、傾角分別為151cm、61cm、60°。在開展徑向注漿加固施工的過程中，必須嚴(yán)格按施工設(shè)計控制好相關(guān)參數(shù)。另外，需要通過現(xiàn)場試驗確定好注漿漿液最合理的配合比以及最合理的注漿壓力。

7 結(jié)語

綜上所述，注漿止水施工技術(shù)的應(yīng)用對于提高高壓富水?dāng)鄬訋У刭|(zhì)構(gòu)造的突水突泥災(zāi)害的處理效果具有積極的意義，極大地保證了隧道施工安全，提高了隧道施工的安全性和穩(wěn)定性，使隧道項目的經(jīng)濟效益和社會效益得到保障。