隧道施工中對斷層破碎帶的處理

張浩平

[摘 要]本文結(jié)合青磁窯隧道的施工實際，簡要介紹了青磁窯隧道施工中對斷層破碎帶的處理方案及施工方法，對其它相類似的工程提供了一定的參考價值。

[關(guān)鍵詞]隧道 斷層破碎帶 處理 施工方案 方法

中圖分類號：U455.49 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0178-01

1 工程概況

青磁窯隧道位于山西省渾源縣青磁窯鄉(xiāng)，左線起始樁號ZK82+230，終點樁號ZK83+045，全長815米；右線起始樁號K82+295，終點樁號K83+065，全長770米。隧道采用分離式斷面，雙洞雙車道，凈寬10.75m，凈高5.0m。洞門形式采用端墻式，洞身段采用柔性支護體系結(jié)構(gòu)的復(fù)合式初襯。

2 地質(zhì)構(gòu)造

2.1 F1斷層

位于隧道ZK82+500～ZK83+000左側(cè)30～50米，與路線基本平行，該斷層不穿越隧道。在ZK82+960左50米處有明顯斷層露頭，物探資料在ZK82+700橫斷面的240號點附近，深部等值線發(fā)生向下扭曲及低阻封閉等現(xiàn)象，推斷為斷層的反應(yīng)。斷層性質(zhì)為正斷層，斷層產(chǎn)狀190～220°∠65°，斷距120～130米，破碎帶寬度20～25米，上盤巖性為石炭系太原組砂巖、泥巖；下盤巖性為奧陶系下馬家溝組灰?guī)r。

2.2 F2斷層

位于ZK82+232～ZK82+465右側(cè)15～25米，與隧道地表交于ZK82+465處，呈隱伏狀態(tài)，根據(jù)2#鉆孔揭示，在地表至45米深度內(nèi)為斷層角礫，在ZK82+230右15米處有斷層露頭，斷層性質(zhì)為正斷層，斷層產(chǎn)狀170～201°∠72°～74°，斷距20～30米，破碎帶寬度5～15米，上下盤巖性均為奧陶系下馬家溝組灰?guī)r夾泥灰?guī)r。斷層對隧道左線進口段圍巖完整性影響較大。

3 斷層破碎帶處理方案

根據(jù)設(shè)計圖紙青磁窯隧道左線地質(zhì)縱斷面圖（圖1）及隧道超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果顯示：青磁窯隧道左線進口段ZK82+310～ZK82+410，洞體埋深37.5至66.2m，圍巖由奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組O2x灰?guī)r、泥灰?guī)r及斷層角礫組成，強至中風(fēng)化，屬軟巖至較軟巖，受F2斷層影響，巖體破碎，碎裂狀結(jié)構(gòu)，雨季有滴滲水現(xiàn)象。圍巖質(zhì)量指標(biāo)：Kv=0.35，Rc=15MPa，BQ=210。

與會人員經(jīng)過討論，得出了詳細的施工方案，對穿越斷層破碎帶的隧道結(jié)構(gòu)采用以下的加固措施：拱部采用兩排Φ42超前小導(dǎo)管支護，邊墻采用單排Φ42超前小導(dǎo)管支護，仰拱采用花管注漿加固，施工采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法。

4 施工方法

4.1 總體施工工序

超前支護（超前小導(dǎo)管）→洞身開挖（單側(cè)壁導(dǎo)坑法）→初期支護→仰拱施工→防排水施工→二次襯砌

4.2 斷層破碎帶超前支護

斷層破碎帶超前支護拱部采用兩排Φ42超前小導(dǎo)管支護，一種布置形式為環(huán)向間距40cm，縱向間距400cm，小導(dǎo)管長度5.2米，鋼管以15°外傾角打入圍巖，另一種布置形式為環(huán)向間距40cm，縱向間距400cm，小導(dǎo)管長度5.54米，鋼管以25°外傾角打入圍巖；邊墻采用單排Φ42超前小導(dǎo)管支護，環(huán)向間距40cm，縱向間距400cm，小導(dǎo)管長度5.2米，鋼管以15°外傾角打入圍巖。詳見斷層破碎帶超前支護設(shè)計圖（圖2）。

4.3 超前小導(dǎo)管施工要點

①、鋼管的型號、質(zhì)量和規(guī)格等應(yīng)符合設(shè)計和規(guī)范要求。

②、超前鋼管與鋼架支撐配合使用，超前鋼管應(yīng)從鋼架腹部穿過，尾端與鋼架焊接。

③、鋼管插入孔內(nèi)的長度不得短于設(shè)計長度的95%。

④、小導(dǎo)管外徑根據(jù)設(shè)計及鉆孔直徑選擇，外徑一般比鉆孔直徑小2cm，管壁按照設(shè)計要求交錯鉆眼。

⑤、超前小導(dǎo)管縱向兩組間應(yīng)有不小于1.03米搭接長度。

⑥、小導(dǎo)管施工外插角為15°和25°。

⑦、小導(dǎo)管插入鉆孔后應(yīng)外露一定長度，以便連接注漿管，同時采用濃度40°Be水玻璃拌52.5水泥的塑膠泥將導(dǎo)管周圍孔壁封堵密實。

⑧、小導(dǎo)管注漿配合比應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，水泥漿水灰比為1：1，水玻璃占水泥砂漿體積比5%，注漿壓力為0.5～1.0MPa，注漿完成后4h后方能開挖，開挖時，保留1.5-2.0米的止?jié){墻，防止下一孔口跑漿。

⑨、注漿結(jié)束后，根據(jù)一定數(shù)量的鉆孔檢查或聲波探測儀檢查注漿效果，如未滿足要求，應(yīng)進行補注。

4.4 斷層破碎帶洞身開挖及初期支護

4.4.1 先行導(dǎo)坑超前支護

洞身開挖前，先用全站儀以坐標(biāo)法定出中隔壁開挖輪廓線和超前小導(dǎo)管布置點，然后根據(jù)設(shè)計圖紙給出的支護參數(shù)（Φ42超前小導(dǎo)管注漿，長度500cm，環(huán)向間距35cm，外插角10°，每環(huán)19根）進行超前小導(dǎo)管施工，具體施工方法同前述超前支護施工。

4.4.2 先行導(dǎo)坑錨噴支護、鋼架支撐等，設(shè)置臨時壁墻支撐

先行導(dǎo)坑開挖后，側(cè)導(dǎo)坑外邊墻先進行初期支護，支護參數(shù)（Ⅰ18鋼拱架支撐，縱向間距80cm，噴C25混凝土25cm，鋼筋網(wǎng)ф8，20×20cm）。側(cè)導(dǎo)坑外邊墻初期支護完成后，設(shè)置臨時壁墻支撐，臨時壁墻支護參數(shù)如。

4.4.3 側(cè)壁導(dǎo)坑法施工要點

（1）左右部的臺階開挖高度根據(jù)地質(zhì)情況及隧道斷面大小而定，上臺階高度宜為2.5m；左、右兩側(cè)洞體施工縱向拉開間距不大于15m。臺階開挖長度3～5m，及時施作初期支護和中隔壁臨時支護。

（2）各工作面每循環(huán)進尺為1榀拱架的距離。先行導(dǎo)坑開挖后，應(yīng)及時施作中隔壁超前支護。

（3）后一側(cè)開挖形成全斷面時，應(yīng)及時完成全斷面初期支護閉合。

（4）中隔壁設(shè)置為弧形臨時支護，隧道左右開挖面初期支護連接平順，確保鋼架連接狀態(tài)良好。

6 結(jié)論

在開挖過程中從未出現(xiàn)大面積塌方事故，確保了施工質(zhì)量、安全、進度和經(jīng)濟。在隧道施工中必須做好地質(zhì)超前預(yù)報，結(jié)合施工開挖的實際情況，按動態(tài)設(shè)計、動態(tài)施工的原則進行處理。