付開(kāi)進(jìn)

（成自鐵路有限責(zé)任公司，四川 成都 610095）

0 引言

隧道工程施工經(jīng)常性遇到全風(fēng)化斷層破碎帶，這種地段的建筑工程受地質(zhì)要素影響極為顯著，較差的穩(wěn)定性增加了工程施工難度和安全隱患。就全風(fēng)化斷層破碎帶隧道施工技術(shù)而言，最為關(guān)鍵的便是施工技術(shù)的選擇與工藝處理，若是處理措施不當(dāng)，會(huì)在很大程度上造成巖體穩(wěn)定性下降，甚至出現(xiàn)塌方等危險(xiǎn)現(xiàn)象[1]。所以，在全風(fēng)化斷層破碎帶隧道施工期間，選擇合適的處理工藝，優(yōu)化施工管理方法已經(jīng)成為隧道工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，須高度重視。本文基于全風(fēng)化斷層破碎帶隧道施工現(xiàn)狀，分析關(guān)鍵施工技術(shù)要點(diǎn)，深化全風(fēng)化斷層破碎帶隧道施工質(zhì)量，保證順利開(kāi)展隧道施工。

1 全風(fēng)化斷層破碎帶對(duì)隧道產(chǎn)生的影響

隧道工程貫穿全風(fēng)化斷層破碎帶時(shí)，由于隧道外巖體自身穩(wěn)定性差，開(kāi)挖中極易產(chǎn)生坍塌，同時(shí)會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擠壓，隧道施工中不僅要考慮巖體坍塌對(duì)作業(yè)人員人身安全產(chǎn)生的威脅，還要全面考量巖體對(duì)隧道工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞影響。

隧道工程周?chē)鷰r體會(huì)因?yàn)槿L(fēng)化斷層破碎帶而受到影響，施工階段要針對(duì)全風(fēng)化斷層破碎帶妥善處理各項(xiàng)施工要點(diǎn)，其中最為突出的是全風(fēng)化斷層破碎帶寬度應(yīng)不小于施工安全及隧道結(jié)構(gòu)受力的實(shí)際寬度；再者，全風(fēng)化斷層破碎帶位置時(shí)常出現(xiàn)涌水或黏土化特征，在具體施工期間應(yīng)妥善處理好涌砂、涌水等問(wèn)題，有效保證隧道支護(hù)體系性能及圍巖穩(wěn)定性；另外，全風(fēng)化斷層破碎帶的其他特點(diǎn)、規(guī)模及組合方式等，都會(huì)影響隧道工程質(zhì)量。

2 全風(fēng)化斷層破碎帶隧道施工技術(shù)的選擇

2.1 破碎帶寬度較小的隧道施工

在全風(fēng)化斷層破碎帶地質(zhì)環(huán)境下組織隧道工程施工，首先要確定破碎帶寬度，若監(jiān)測(cè)到破碎帶寬度較?。?0m內(nèi)），為巖體內(nèi)局部全風(fēng)化破碎，表示該區(qū)域范圍內(nèi)具有較大的巖石塊，且?guī)r石塊處于堅(jiān)硬與完整狀態(tài)。實(shí)施隧道工程期間，如斷層內(nèi)為富水區(qū)，則首先考慮適度排水和止水措施，選擇應(yīng)用一般施工方法即可順利完成施工目標(biāo)，避免施工期間多次更換不同的施工技術(shù)。比如，將每次循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺的長(zhǎng)度縮短，提高臨時(shí)鋼架支撐體系安裝速度與效率，并快速采用噴射混凝土封閉鋼架支撐形成完整的臨時(shí)受力體系[2]。

選擇使用常規(guī)支護(hù)技術(shù)做好前期階段支護(hù)工作，陸續(xù)進(jìn)行后續(xù)施工工序相關(guān)操作。采取混凝土加厚措施對(duì)全風(fēng)化斷層破碎帶進(jìn)行加固支護(hù)，繼而提高隧道安全性能。

2.2 破碎帶寬度一般的隧道施工

若監(jiān)測(cè)到全風(fēng)化斷層破碎帶寬度一般（30～60m)，其施工難度比較小寬度的斷層要大很多，選擇與應(yīng)用施工技術(shù)時(shí)，其流程和技術(shù)手段也同樣會(huì)變得復(fù)雜多樣。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是全風(fēng)化斷層破碎帶的巖石總體上比較破碎，施工開(kāi)始前要采取科學(xué)的勘查技術(shù)手段充分調(diào)查和了解地質(zhì)情況，按照施工要求與施工目標(biāo)，制定合理化施工方案。在選擇合適的施工技術(shù)以后，再組織實(shí)施，只有保障每個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量監(jiān)管到位，提升施工管理力度，才能實(shí)現(xiàn)理想的施工效果。

在實(shí)施隧道工程的時(shí)候要充分做好前期準(zhǔn)備工作，制定施工質(zhì)量問(wèn)題預(yù)防方案，以科學(xué)合理的防護(hù)技術(shù)手段貫徹落實(shí)安全施工措施。隧道開(kāi)挖前，如斷層內(nèi)為富水區(qū)，則首先考慮適度排水和止水措施，再利用超前小導(dǎo)管將水泥漿注入隧道周邊一定范圍巖體內(nèi)實(shí)現(xiàn)破碎巖體超前固結(jié)。開(kāi)挖中，可通過(guò)合理的分部開(kāi)挖斷面及開(kāi)挖順序選用，并采取鋼架、鋼筋網(wǎng)、噴射加厚混凝土、加密加長(zhǎng)超前錨桿、加密加長(zhǎng)徑向錨桿等臨時(shí)支撐體系和巖體加固措施，實(shí)現(xiàn)隧道施工質(zhì)量及安全保障。

2.3 破碎帶寬度較大的隧道施工

若監(jiān)測(cè)到全風(fēng)化斷層破碎帶寬度較大（推薦值大于60m），其施工難度會(huì)更復(fù)雜，在實(shí)際施工階段所使用的技術(shù)手段也并不簡(jiǎn)單，要求綜合運(yùn)用多種工藝手段和施工技術(shù)共同完成施工，但是必須要與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有機(jī)結(jié)合。由于全風(fēng)化斷層破碎帶寬度較大，巖體的形態(tài)會(huì)變得松散和破碎，甚至于可能存在流塑狀。如斷層內(nèi)為富水區(qū)，則首先考慮適度排水，工程實(shí)施階段考慮先對(duì)隧道穿越的一定范圍巖體實(shí)施整體注漿止水或預(yù)加固，再合理搭建實(shí)施開(kāi)挖所需的超前管棚，在開(kāi)挖期間，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巖質(zhì)及預(yù)加固效果情況，合理選用分部斷面開(kāi)挖方式、開(kāi)挖順序及循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺，并對(duì)分部開(kāi)挖斷面配以臨時(shí)仰拱等臨時(shí)加固措施，逐步實(shí)現(xiàn)隧道全斷面臨時(shí)支撐體系封閉成環(huán)，同時(shí)需考慮選用每次開(kāi)挖鋼架超前支護(hù)半斷面和注漿管棚的方式實(shí)現(xiàn)。在全風(fēng)化斷層破碎帶寬度較大的區(qū)域范圍內(nèi)施工，理應(yīng)在管棚支護(hù)下先將上半斷面進(jìn)行挖掘，當(dāng)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、徑向錨桿以及噴射混凝土等初期支護(hù)結(jié)構(gòu)具備完整的支護(hù)功能以后，再次深度挖掘管棚支護(hù)下方位置。

2.4 破碎帶裸露地表時(shí)的隧道施工

當(dāng)全風(fēng)化斷層破碎帶裸露在地表時(shí)，在組織施工期間首先要做好地表水預(yù)防工作，預(yù)加固隧道，通過(guò)應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)防治水患災(zāi)害。全風(fēng)化斷層破碎帶完全暴露在自然環(huán)境中，若遭遇強(qiáng)降雨天氣便會(huì)被大水淹沒(méi)，甚至被摧毀，導(dǎo)致隧道不能正常通行，嚴(yán)重情況下會(huì)造成人員傷亡。所以，在實(shí)際施工期間需落實(shí)并靈活應(yīng)用淺埋施工技術(shù)，該技術(shù)手段包含地表注漿加固、地表錨桿、地表排水槽等。通過(guò)對(duì)地表注漿管、砂漿錨桿的管（桿）間距離、分布形態(tài)、深度和直徑等基本參數(shù)進(jìn)行控制，充分考慮隧道施工受影響的地表范圍及注漿加固質(zhì)量，真正地做好水害預(yù)防和控制工作，保證全風(fēng)化斷層破碎帶隧道工程施工安全，同時(shí)確保隧道工程竣工后能夠安全使用[3]。

3 全風(fēng)化斷層破碎帶隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 隧道超前支護(hù)施工

開(kāi)挖隧道工程后其周?chē)鷧^(qū)域的巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會(huì)大幅度下降，對(duì)比分析其他相同類(lèi)型的隧道工程，在全風(fēng)化斷層破碎帶隧道工程施工中，要求充分利用圍巖預(yù)注漿方式將周?chē)貙舆M(jìn)行加固處理，而后選用管棚超前支護(hù)手段在隧道拱部一定范圍開(kāi)挖線外提高穩(wěn)定性，然后陸續(xù)推進(jìn)開(kāi)挖施工。

超前預(yù)支護(hù)技術(shù)有管棚支護(hù)和水平旋噴等技術(shù)手段，在隧道工程施工時(shí)作為輔助手段，可有效提升全風(fēng)化斷層破碎帶地層區(qū)域施工安全性。預(yù)支護(hù)期間，斷層破碎帶處于全風(fēng)化狀態(tài)，地層壓力會(huì)顯著增加，當(dāng)管棚支護(hù)形成后，管棚和管棚注漿會(huì)將周邊一定范圍全風(fēng)化狀態(tài)巖層形成整體的受力體系。所以，選擇應(yīng)用管棚支護(hù)手段可強(qiáng)化對(duì)前方地層預(yù)支護(hù)的力度[4]。

注漿加固后，可在隧道工程拱部位置大約150°范圍內(nèi)完成管棚支護(hù)打設(shè)，鉆孔工作結(jié)束后要及時(shí)清除內(nèi)部雜亂物品，同時(shí)將鋼管放入其中。利用絲扣將管棚進(jìn)行連接固定，將設(shè)定好配比的水泥漿注入管內(nèi)，將地層與管壁之間的空隙進(jìn)行填充，確保管棚與地層之間牢固粘結(jié)[5]。

3.2 注漿加固

隧道工程注漿加固前期要按照工藝要求制備水泥漿，嚴(yán)格遵守水灰比標(biāo)準(zhǔn)，利用水玻璃將水泥漿稀釋?zhuān){期間，當(dāng)注漿量下降的時(shí)候壓力會(huì)隨之上升，若注漿壓力值不超過(guò)1.5MPa時(shí)，要適當(dāng)降低注漿泵注漿流量，提升壓力值；若注漿壓力值超過(guò)1.5MPa，要即刻停止注漿工作并拔出注漿管。在該環(huán)節(jié)中為了避免鄰近的注漿孔出現(xiàn)漿液互串的問(wèn)題，注漿過(guò)程中需要及時(shí)調(diào)整注漿施工步驟，嚴(yán)格控制注漿質(zhì)量影響因素。

3.3 開(kāi)挖施工

全風(fēng)化斷層破碎帶穩(wěn)定性很差，在進(jìn)行開(kāi)挖的時(shí)候地層壓力會(huì)隨著開(kāi)挖推進(jìn)增加，開(kāi)挖時(shí)可選擇應(yīng)用六步CRD開(kāi)挖方式展開(kāi)，減少一次開(kāi)挖面積，以此保證隧道施工具有良好的安全性。

（1）開(kāi)挖施工確定應(yīng)用預(yù)留核心土環(huán)形開(kāi)挖技術(shù)，控制臺(tái)階施工長(zhǎng)度宜為2~3m，當(dāng)環(huán)形開(kāi)挖完成后，及時(shí)完成巖面初次噴射混凝土封面，緊接著搭建鋼拱架和臨時(shí)仰拱鋼架，牢固安裝鎖腳錨管并完成管內(nèi)注漿，張掛好鋼筋網(wǎng)。最后分批次噴射設(shè)定配比的混凝土材料直至厚度達(dá)到設(shè)定值，使支護(hù)結(jié)構(gòu)形成環(huán)形封閉體系。開(kāi)挖進(jìn)尺需按逐榀開(kāi)挖逐榀封閉成環(huán)控制。

（2）結(jié)合巖層巖質(zhì)、全風(fēng)化程度及含水量合理選用鋼拱架型號(hào)和鎖腳鋼管直徑及長(zhǎng)度，鋼拱架一般選擇在工20～工28之間;鎖腳鋼管直徑一般選用42mm或50mm,長(zhǎng)度一般選用4～5m之間。

（3）隧道臺(tái)階開(kāi)挖需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的臺(tái)階開(kāi)挖順序陸續(xù)組織施工，開(kāi)挖進(jìn)尺控制在每次一榀范圍，上一榀需預(yù)留下一榀鋼筋網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度，確保鋼架支護(hù)能形成整體受力體系，同時(shí)每個(gè)相鄰臺(tái)階需錯(cuò)開(kāi)施工。

（4）混凝土噴射作業(yè)期間，要及時(shí)對(duì)上部分已開(kāi)挖搭接位置進(jìn)行分次補(bǔ)噴至設(shè)計(jì)厚度。

（5）按照設(shè)計(jì)六步CRD開(kāi)挖方式逐步完成每部分?jǐn)嗝骈_(kāi)挖直至隧道全部斷面開(kāi)挖完成，最后實(shí)施隧道鋼架支護(hù)的仰拱鋼架安裝封閉，需逐榀拆除中間臨時(shí)鋼架支撐,逐榀安裝隧道仰拱鋼架封閉成環(huán)，及時(shí)安裝鎖腳鋼管和掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片，最后分次噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度形成整體的隧道支護(hù)受力體系。

（6）結(jié)合隧道開(kāi)挖安全距離要求，當(dāng)開(kāi)挖長(zhǎng)度達(dá)一定距離后需及時(shí)實(shí)施隧道二次襯砌混凝土完成隧道永久受力體系，一般在35～45m之間時(shí)，需及時(shí)組織隧道二次襯砌施工，施工采取分段依次推進(jìn)，分段長(zhǎng)度一般為10～12m，特別注意隧道二次襯砌緊跟管理[6]。

4 全風(fēng)化斷層破碎帶隧道施工注意事項(xiàng)

4.1 靈活選擇和應(yīng)用輔助工法

隧道工程具體施工階段經(jīng)常性地面臨大規(guī)模的全風(fēng)化斷層破碎帶，嚴(yán)重破碎的巖層結(jié)構(gòu)勢(shì)必會(huì)為施工安全帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，豐富的地下水資源也會(huì)降低周?chē)鷰r層穩(wěn)定性。開(kāi)挖期間若沒(méi)有選擇合適的輔助工法，皆有可能出現(xiàn)隧道坍塌等安全事故，造成施工人員人身安全和財(cái)產(chǎn)安全損失。對(duì)此，在隧道施工前期階段要及時(shí)組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員展開(kāi)深入分析研究，提出科學(xué)的支護(hù)管理方案，強(qiáng)化施工安全性。

4.2 合理處理大變形巖層

隧道開(kāi)挖施工中，當(dāng)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)巖層大變形時(shí)要即刻停工，并迅速撤離作業(yè)人員，加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息及時(shí)反饋給相關(guān)人員，結(jié)合監(jiān)測(cè)反饋數(shù)據(jù)，組織相關(guān)技術(shù)專(zhuān)家開(kāi)展處理方案研究。當(dāng)變形速率及變形值持續(xù)增大，可考慮將已開(kāi)挖隧道進(jìn)行回填或在鋼架支護(hù)體系內(nèi)加設(shè)臨時(shí)支撐，以維系支護(hù)體系穩(wěn)定后，封閉掌子面，按研究確定的變形處理方案及時(shí)組織實(shí)施變形處理。在處理過(guò)程中，還需及時(shí)結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整處理方案，確保隧道大變形段施工的安全和質(zhì)量。

4.3 明確施工工序

按照CRD開(kāi)挖法，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)分部斷面開(kāi)挖、分工序施工順序開(kāi)展隧道施工，同時(shí)做好相鄰斷面及上下工序的穩(wěn)固、高效銜接，遵守上道工序不合格絕不進(jìn)行下道工序原則，強(qiáng)化圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，保證各工序施工質(zhì)量，提升隧道施工安全性[7]。

5 結(jié)束語(yǔ)

常規(guī)全風(fēng)化斷層破碎帶隧道工程施工，地層具有極差穩(wěn)定性，經(jīng)常性地出現(xiàn)超限、變形等問(wèn)題，開(kāi)挖期間會(huì)增大安全壓力，要求必須綜合考慮巖質(zhì)、巖層走向、含水量、作業(yè)時(shí)間等綜合因素，及時(shí)研究調(diào)整施工方案，以保障施工安全性。本文論述施工的基礎(chǔ)技術(shù)要點(diǎn)，從超前支護(hù)和具體施工環(huán)節(jié)兩個(gè)方面展開(kāi)，并從輔助工法、大變形巖層、初期支護(hù)要求以及施工工序安排等角度探討施工注意事項(xiàng)，旨在為保障隧道施工安全性和質(zhì)量提供方法與策略。