盤嶺公路隧道斷層破碎帶反向施工技術(shù)

王輝

摘要：盤嶺隧道出口段由于斷層位置與設(shè)計(jì)不符，開挖面塌方導(dǎo)致大量的泥砂和水的涌出。為加快施工進(jìn)度，保證施工安全，采用雙層長(zhǎng)管棚加超前小導(dǎo)管注漿的方案先行開挖左洞通過(guò)斷層區(qū)，然后在前方通過(guò)橫向通道同時(shí)向后向前開挖右洞，右洞斷層區(qū)采用全斷面帷幕注漿加長(zhǎng)管棚的反向施工方案。實(shí)踐證明，該方案充分利用了雙線隧道的優(yōu)勢(shì)，既安全順利地通過(guò)了斷層破碎帶，又將斷層施工對(duì)工程進(jìn)度的影響降至最低程度，對(duì)類似工程施工有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：隧道；斷層；反向施工。

中圖分類號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

1 工程概況

盤嶺隧道為貴州三穗至黎平高速公路的分離式特長(zhǎng)隧道，出口段位于天柱縣南側(cè)，隧道區(qū)屬于中低山地貌，地形起伏較大，山體不規(guī)則，其山脈走向呈南北向。隧道洞身穿越山體，山坡植被茂密，溝谷水田發(fā)育，走向以西北向?yàn)橹鳎省癡”字型溝谷，起伏變化較大。

盤嶺隧道K72+668～K71+760、ZK72+707～ZK71+741段圍巖原設(shè)計(jì)級(jí)別為S-Ⅲa、埋深約為240m～270m，其中左線ZK72+720～ZK72+780、右線K72+740～K72+780段地質(zhì)為斷層破碎帶，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量查看，在K72+700～K72+730段山頂?shù)孛矠橐粵_溝，沖溝深度大于50m。

2 斷層段施工狀況

盤嶺隧道右線從K72+668段施工時(shí)圍巖開始變化， K72+668～K72+625段圍巖施工情況如表1所示：

鑒于以上情況，業(yè)主會(huì)同設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工方代表并邀請(qǐng)有關(guān)專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，綜合分析斷層帶的地質(zhì)水文情況，施工單位采取了以下措施：

（1）從洞外運(yùn)輸洞渣回填至掌子面，并回填至拱頂標(biāo)高，拱頂位置采用編織袋裝填洞渣后堵塞拱部臨空面，并盡可能塞滿拱頂塌腔；回填洞渣呈三臺(tái)階狀。采用噴射砼對(duì)洞渣表面進(jìn)行封閉，厚度10cm。

（2）從K72+625后退4.5米即K72+629.5開始設(shè)置徑向注漿管對(duì)已支護(hù)段拱部進(jìn)行注漿加固，確保已開挖支護(hù)段初期支護(hù)的安全。注漿采用ф42鋼管，鋼管長(zhǎng)3.5m，縱環(huán)向間距為1.0×1.0m；漿液采用水泥-水玻璃雙液漿。

（3）加固完成后，對(duì)已經(jīng)架立好的最后一榀工字鋼腹板吹焊割孔，從工字鋼腹板向前方施工6m長(zhǎng)雙層小導(dǎo)管，并注漿加固。

施工現(xiàn)場(chǎng)按照要求完成了第3步，準(zhǔn)備采取先從拱頂處挖開一小孔進(jìn)行檢查注漿情況，但剛挖開一個(gè)小孔后從孔內(nèi)涌出大量泥砂和水，涌出方量約1100m3。涌出來(lái)的渣子為斷層角礫和斷層泥的膠結(jié)物，涌出物主要為斷層角礫與斷層泥的膠結(jié)物，富水，幾無(wú)自穩(wěn)能力。

在實(shí)際施工中結(jié)合超前地質(zhì)雷達(dá)、施工掌子面前方地質(zhì)探孔的情況，判定斷層帶的位置較原設(shè)計(jì)有所偏差，與主洞軸線相交位置偏移至左線ZK72+535～ZK72+595、右線K72+585～K72+625段，斷層走向與線路呈45°角。為順利通過(guò)該富水?dāng)鄬悠扑閹?，業(yè)主再次邀請(qǐng)有關(guān)各方進(jìn)行會(huì)診，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、超前探孔和超前地質(zhì)雷達(dá)對(duì)斷層的位置和性狀做了調(diào)查、并擬定了切實(shí)有效的斷層處治方案。

3 斷層破碎帶施工方案

為加快施工進(jìn)度，對(duì)施工工序進(jìn)行了優(yōu)化，即先處治左線斷層破碎帶，待左線通過(guò)后，左線繼續(xù)向前進(jìn)行開挖、初支、二襯施工，增設(shè)一個(gè)輔助橫洞對(duì)盤嶺隧道右洞斷層破碎帶進(jìn)行反向處治施工，在另一個(gè)車行橫洞位置（ZK72+475）施工橫洞進(jìn)入右洞，隨后進(jìn)行右洞剩余地段的開挖、初支、二襯施工。最終形成左線一個(gè)工作面、右線施工高峰期三個(gè)工作面的施工狀況。

左洞斷層破碎帶（ZK72+585～ZK72+525）采用雙層長(zhǎng)管棚加超前小導(dǎo)管注漿的方案，右洞采用全斷面帷幕注漿加長(zhǎng)管棚反向施工方案。從左洞穿越斷層帶后，設(shè)置橫通道，進(jìn)行反向施工。

4 斷層處治施工方法

4.1 盤嶺隧道左洞

4.1.1 雙層長(zhǎng)管棚施工

左洞斷層破碎帶（ZK72+585～ZK72+525）采用雙層長(zhǎng)管棚加超前小導(dǎo)管注漿的方案，管棚搭接長(zhǎng)度6m。共設(shè)置3段雙層長(zhǎng)管棚，首段雙層長(zhǎng)管棚長(zhǎng)24m，在管棚、小導(dǎo)管超前注漿加固圈保護(hù)下開挖18m；第2段雙層長(zhǎng)管棚，管棚長(zhǎng)26m，在超前注漿加固圈保護(hù)下開挖20m；第3段雙層長(zhǎng)管棚，管棚長(zhǎng)26m，在超前注漿加固圈保護(hù)下開挖22m。

4.1.2 超前、徑向小導(dǎo)管施工

超前小導(dǎo)管施工參數(shù)：φ42×4，L=4.5m，α=10～15°，環(huán)向間距40cm。

徑向設(shè)置徑向鋼管對(duì)洞周圍巖進(jìn)行注漿加固，注漿加固圈5m。徑向小導(dǎo)管施工參數(shù)：φ42×4，L=4m， 徑向布置，縱環(huán)間距1.2×1.2 m。

4.1.3 圍巖開挖

左洞斷層破碎帶采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖法開挖。

①施工順序

由于本段地質(zhì)多為斷層破碎帶，圍巖極其破碎，主要以小藥量微振動(dòng)光面爆破或者人工配合機(jī)械進(jìn)行開挖施工，隧道開挖前必須先施作超前支護(hù)，全斷面再分四部開挖。

預(yù)留核心土環(huán)形開挖法施工工序：a.利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道洞身的縱向超前支護(hù)。b.分部開挖I、II、III部，每循環(huán)進(jìn)尺0.6～1.2m，掌子面噴混凝土封閉。c.施作I、II、III部的初期支護(hù)①，即初噴4cm厚混凝土，打設(shè)錨桿、鋼筋網(wǎng)、架立型鋼。d.復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。e.開挖上斷面核心土IV。f.左右交錯(cuò)開挖V、VI部，并施作②、③部初期支護(hù)。g.施作仰拱④。h.灌筑仰拱填⑤（含中心排水管（溝）部分），并施作路面基層混凝土。i.利用襯砌模板臺(tái)車一次性灌筑二次襯砌⑥（拱墻襯砌一次施作）。

4.1.4 初期支護(hù)

左洞斷層破碎帶初支采用工22b型鋼鋼架+網(wǎng)噴26cm厚混凝土。

4.2 盤嶺隧道右洞

右洞采用全斷面帷幕注漿加長(zhǎng)管棚反向施工方案。從左洞穿越斷層帶后，設(shè)置輔助橫通道，進(jìn)行反向施工。

4.2.1 輔助橫通道施工

在左洞通過(guò)斷層帶后，暫定在ZK72+515施工橫向輔助施工通道；橫通道采用原行車橫洞斷面。通過(guò)橫通道到達(dá)右洞斷層帶后方，反向向斷層方向開挖。橫通道初期支護(hù)設(shè)置型鋼鋼架，橫通道與主洞銜接位置主洞初期支護(hù)予以加強(qiáng)。具體施工工藝如下：a. 左洞通過(guò)斷層施工過(guò)程中，右洞掌子面作為地下水排泄通道不得予以封閉；右洞從洞身方向施工過(guò)程中，初期支護(hù)噴砼采用CF25濕噴砼。b. 右洞反向施工為反坡，應(yīng)做好排水措施，避免洞內(nèi)積水。c. 右洞方向施工，輔助通道狹窄，應(yīng)注意交通安全的同時(shí)，必須配備必要逃生通道和救援設(shè)備；d. 右洞反向帷幕注漿時(shí)，YK72+633掌子面作為地下水排泄通道暫不得予以封閉，最后一環(huán)帷幕注漿前，應(yīng)首先對(duì)YK72+633掌子面予以封堵和加固處理。e. 右洞反向施工段初期支護(hù)均予以加強(qiáng)，設(shè)置18工字鋼作為初期支護(hù)。

4.2.2 右洞全斷面帷幕注漿

右線預(yù)計(jì)斷層破碎帶影響范圍80米（K72+553～+633），該段采用全斷面帷幕注漿加固后開挖通過(guò)， 該段共設(shè)置4個(gè)循環(huán)帷幕注漿，

4.2.3 帷幕注漿段長(zhǎng)管棚施工

① 在上一循環(huán)帷幕注漿完成后，逐榀預(yù)留核心土擴(kuò)大斷面開挖，預(yù)埋導(dǎo)向管。封閉掌子面，施工洞內(nèi)長(zhǎng)管棚。

② 管棚施工采取分區(qū)間隔施工，先鉆孔施工奇數(shù)孔位管棚，待注漿完成后再施工偶數(shù)孔位管棚，以便檢查奇數(shù)孔位注漿效果；

③管棚注漿采用水泥漿液（添加水泥漿液體積5%的水玻璃），應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定合理注漿參數(shù)，初步擬定注漿參數(shù)如下：水泥漿水灰比為1：1，水玻璃濃度為35波美度，水玻璃模數(shù)為2.4，注漿壓力2.0-4.0MPa 。

④Φ25固定鋼筋與孔口管、I18工字鋼進(jìn)行焊接，沒(méi)有孔口管部分鋼拱架采用Φ22縱向連接鋼筋進(jìn)行連接，連接鋼筋環(huán)向間距為100cm；

⑤長(zhǎng)管棚施工過(guò)程中檢查超前帷幕注漿的效果，當(dāng)注漿效果不能滿足要求時(shí)，應(yīng)按帷幕注漿程序重新注漿。

4.2.4 超前小導(dǎo)管施工

超前小導(dǎo)管施工參數(shù)：φ42×4，L=4.5m，α=10～15°，環(huán)向間距40cm。

4.2.5 初期支護(hù)施工

初期支護(hù)采用兩次初支，第一層初期支護(hù)由22b工字鋼、26cmCF25濕噴混凝土和鋼筋網(wǎng)組成，緊跟掌子面；第二層初支采用20cm高度的鋼筋格柵拱架、24cmCF25濕噴混凝土和鋼筋網(wǎng)組成，上臺(tái)階一次成型，并盡量靠近掌子面。第一層初支預(yù)留12-15cm預(yù)留變形量，第二層初支預(yù)留8-10cm預(yù)留變形量；預(yù)留變形量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況和監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

4.2.6 圍巖開挖

右洞斷層破碎帶采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖法開挖。

5 結(jié)語(yǔ)

盤嶺公路隧道斷層破碎帶的施工實(shí)踐表明，斷層位置的判斷需要結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等措施并提前做好應(yīng)急施工方案，這樣可以避免突發(fā)性的隧道塌方而造成財(cái)產(chǎn)人員損失；選擇合理的隧道斷層通過(guò)方案及施工方法，既可以加快通過(guò)斷層區(qū)，又能保證圍巖整體穩(wěn)定性以及避免大面積坍塌；雙線隧道的反向施工方案具有較強(qiáng)適用性，可對(duì)其它高速公路隧道施工提供參考。