斷層及破碎帶隧道施工技術的分析

任 佳 鵬

(山西太舊高速管理有限責任公司，山西 晉中 030600)

?

斷層及破碎帶隧道施工技術的分析

任 佳 鵬

(山西太舊高速管理有限責任公司，山西 晉中 030600)

闡述了斷層和破碎帶對隧道施工的影響，介紹了斷層和破碎帶隧道施工的技術準備工作，分析了斷層和破碎帶隧道的開挖與支護技術要點，提出了斷層和破碎帶局部塌陷的處理方法。

隧道，斷層，破碎帶，開挖技術

0 引言

現(xiàn)階段社會經(jīng)濟發(fā)展不斷加速，隧道的應用范圍也越來越廣。在隧道施工過程中，很容易碰到斷層和破碎帶等，為施工帶來了不少困難與障礙。斷層和破碎帶具有穩(wěn)定性差的特點，如果處理不當，隧道就可能會出現(xiàn)巖體不穩(wěn)，甚至塌陷等狀況。因此，必須要加大對斷層和破碎帶隧道施工的控制力度，掌握科學的施工方法，提高斷層和破碎帶隧道施工的安全性及穩(wěn)定性。

1 斷層和破碎帶對隧道施工的影響

隧道在經(jīng)過斷層或破碎帶路段時，其開挖難度會顯著提高。這是由于斷層和破碎帶都會降低巖石的強度和穩(wěn)定性，還會在一定程度上影響到巖體的完整性與隧道結構表層的抗滑阻力，從而使隧道的整體施工安全無法得到保障。所以，在隧道實際施工過程中，需要特別注意斷層和破碎帶等地段，并針對這些容易出現(xiàn)問題的地段進行科學預防和處理。另外，斷層和破碎帶還容易表現(xiàn)出比較明顯的黏土化特點與涌水特點，這就導致在隧道施工過程中，如果對該地段處理不善，就可能會造成大量涌水或涌砂等現(xiàn)象，從而破壞掉隧道周圍巖體的穩(wěn)定性與支撐結構的有效性，甚至直接影響到整個隧道工程的開展。

2 斷層和破碎帶隧道施工的技術準備

2.1 對地質情況進行調查

在對斷層和破碎帶區(qū)域的隧道進行建設前，必須對該路段的斷層和破碎帶有一個深入了解，全面掌握斷層和破碎帶的性質、蓄水量、活躍度等關鍵因素，并對其進行合理的判斷與測量。在測量時，要著重檢測并調查斷層和破碎帶的傾斜角度、方向與強度，為斷層和破碎帶區(qū)域隧道的實際施工打下堅實的基礎。

2.2 準備好相關施工器械

當對斷層和破碎帶的寬度、強度、傾斜方向、活躍度都有了較為深入的理解后，就可以依據(jù)隧道施工方案與具體施工情況，選出相應的施工器械和適當?shù)氖┕し椒?。要著重做好鉆孔臺車的選擇工作，把握好機器與機器之間的距離，設定好機器與原材料的供應方式，保證斷層和破碎帶區(qū)域隧道的施工能夠安全、穩(wěn)妥地進行。

3 斷層和破碎帶隧道的施工技術要點

3.1 斷層破碎帶隧道的開挖技術

1)半斷面微臺階開挖技術。

如果隧道需要穿過部分或大片的斷層與破碎帶，且斷層和破碎帶位于隧道頂端時，往往可以選用半斷面微臺階的施工方法，靈活利用有效空間，提升施工效率。在運用這種方法時，要注意確保斷層和破碎帶的穩(wěn)固性，開挖以后要適時做好錨噴保護工作，可將后拱部分及下半部分一同開挖，使斷層能夠盡快閉合。

2)上下斷面次序開挖技術。

即隧道上半部分完全穿過斷層和破碎帶時，對下半部分的斷層實行開挖保護。這種技術適用于斷層和破碎帶覆蓋面積較廣，穩(wěn)定性弱等情況。如果斷層和破碎帶風化過于嚴重，引起巖體穩(wěn)固性下降，則可以先保留中間的核心部分，對周圍巖石實行爆破，并設置好支撐結構，再針對爆破預留位置繼續(xù)開挖。此時可先對中槽開挖，再在馬口部位展開交錯開挖，確保開挖工作順利進行。

3)微震爆破技術。

在對斷層和破碎帶進行爆破時，不僅要嚴格按照短循環(huán)進尺、劑量嚴格把控的規(guī)定開展工作，還要對爆破鉆孔的部位實行合理安排，設計好炸藥的規(guī)格和裝藥結構，確保爆破工作安全進行。此外，還要正確挑選掏槽的形狀，對周邊巖體實行有效保護，還要掌握好起爆參數(shù)與次序。

3.2 斷層破碎帶隧道的支護技術

1)噴錨網(wǎng)聯(lián)合支撐技術。

噴射混凝土可以讓周圍巖體表層形成較厚的剛性或半剛性保護膜，確保了巖體的穩(wěn)定性和安全性?；炷脸鯂姇r，其厚度應當達到3 cm～5 cm，要保證混凝土能夠有效封鎖巖體表面，以免造成塌陷。噴射結束后，要在周圍開展錨桿與鋼筋網(wǎng)的固定工作，把錨桿的直徑控制在22 mm左右，單根長度為3 m～3.5 m左右。錨桿應當安插為梅花形狀，其間隔距離為1 m，若是有特殊需要，還可以增加其密度。鋼筋網(wǎng)內的網(wǎng)格間距應控制在0.2 cm以內，并以雙層鋼筋網(wǎng)為佳。此外，如果隧道頂端存有小范圍的斷層和破碎帶，則可以在斷層兩邊安插徑向錨桿，并采用鋼筋編網(wǎng)，之后把鋼筋和錨桿連接穩(wěn)固，再進行混凝土噴射。

2)鋼架支撐技術。

該技術可以進一步提高初期保護的強度，使周圍巖體的穩(wěn)定性得到更為有效的保障。該技術通常是把鋼架的間隔距離設成50 cm～100 cm，并選用Φ22的螺紋鋼筋將其縱向連結起來，把環(huán)間距控制在0.5 m～1 m左右，將其和錨桿連接穩(wěn)固，再用混凝土重噴，使其和鋼架表層保持平行。對于鋼架的選擇，可以采用U形鋼架，并結合實際情形，調節(jié)鋼架的搭建長度，讓鋼架能夠和周圍巖體密切結合。若其中出現(xiàn)較大空隙，則要運用混凝土進行填筑。若拱部有適量鋼架進行支撐，則要確保鎖腳錨桿的穩(wěn)固性。

3)超前支護技術。

這一技術包含了超前管棚、超前小導管注漿技術等。對于超前支護技術，應選用直徑較大，且長度在4 m～6 m左右的鋼管，制作成管棚材料，再把鋼管前部削尖，讓鋼筋箍在鋼管底部，支點由鋼架進行支撐。管棚打進巖體時，其角度要和洞軸保持在10°～15°左右。管棚鋼管的橫向間隔距離要設計成30 cm～50 cm，縱向間隔距離控制在2 m以內，管棚支護的寬度大概是拱頂長度的50%～75%，且布置可以采用橫向交錯的方式。如果要用到小導管，就要把小導管的長度定為3.5 m～4 m之間，拱頂間隔距離在0.3 m～0.4 m間。注漿前，必須運用混凝土把上半部分的斷面徹底封好，以免產(chǎn)生漏漿等現(xiàn)象。注漿要遵循自下而上的次序，待漿液強度超過80%，則可以繼續(xù)實行開挖。超前支護的運用見圖1。

4)支護加固和注漿補強。

如果隧道工程采取了半斷面開挖的設計方案，則在下半部分斷層還未開挖時，就要在上半部分斷層實行支護注漿等工作，保證注漿孔洞的深度達到1 m～2 m，且孔間距保持在1 m～5 m，以梅花形狀散布開來。對下半部分斷層進行開挖時，為了不讓拱頂塌陷，可以在拱腳位置設定一個支撐口。對于拱腳和邊墻等特殊位置，還可以利用小導管實現(xiàn)注漿加固，提高其穩(wěn)定性和安全性。

4 斷層和破碎帶局部塌陷的處理方法

在進行隧道工程施工時，如果沒有處理好斷層和破碎帶，則隧道就很容易出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象。這時候，可以利用超前支護、初期支護等方法，提高隧道施工面的穩(wěn)固性，并加大支撐體系的強度和有效性。除此之外，還可以利用漿砌片石和混凝土等相關原材料，填筑好隧道的塌空位置。假如在施工時遇到了大范圍漏水、涌水等問題，就應當先安置好排水管道，適時排出隧道積水，以免隧道出現(xiàn)大范圍垮塌、漫水等現(xiàn)象。對于修補完善的塌陷位置，還要定期實行專業(yè)的檢查，保證注漿牢固。

5 結語

斷層與破碎帶隧道施工技術是衡量整個工程水平的主要標尺。在進行隧道施工時，很容易遇到斷層與破碎帶等安全隱患，甚至危及隧道的總體建設安全。因此，要充分結合斷層與破碎帶隧道施工的具體情況，做好監(jiān)督、預防工作，安排好各項工序流程，為斷層與破碎帶隧道施工打下堅實的技術根基，并積極提高施工團隊的技術水平，給施工安全提供切實的保障。

[1] 彭雙喜.斷層及破碎帶隧道施工技術的探討[J].黑龍江交通科技,2014(1):93.

[2] 劉季富.穿越斷層破碎帶淺埋段隧道沉降控制施工技術[J].山東建筑大學學報,2010(2):210-215.

[3] 龔成明,孟慶余,李五紅.隧道穿越斷層破碎帶的安全施工技術[J].鐵道工程學報,2012(5):45-48，100.

[4] 黃 欣.斷層破碎帶隧道施工技術要點分析[J].佳木斯職業(yè)學院學報,2014(12):195-196.

Analysis on tunnel construction technologies of fault and fracture zone

Ren Jiapeng

(ShanxiTai-JiuHighwayManagementCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The paper describes the impact of fault and fracture zone upon tunnel construction, introduces the tunnel construction technology preparations of fault and fracture zone, analyzes tunnel excavation and support technology points of fault and fracture zone, and finally puts forward local collapsible processing methods of fault and fracture zone.

tunnel, fault, fracture zone, excavation technology

1009-6825(2016)11-0192-03

2016-01-25

任佳鵬(1982- )，男，工程師

U455

A