斷層及破碎帶隧道施工技術(shù)

盧 杰

(山西路橋集團(tuán)國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030006)

1 概述

我國交通行業(yè)近年來發(fā)展迅速，其中很多涉及到高速公路和鐵路的隧道工程，隧道工程的工期會受到諸多因素的影響，其中圍巖破碎的程度是影響隧道工程工期的非常重要的一種因素。隧道工程一般處在地質(zhì)條件復(fù)雜的地帶，可能存在圍巖的穩(wěn)定性較差等現(xiàn)象，這些因素可能會導(dǎo)致一些危險情況的發(fā)生，例如塔防或者掉塊等，為了避免這些危險情況的發(fā)生就要求施工方對施工現(xiàn)場提出更高的要求，不僅要確保安全施工，也要促進(jìn)施工更加快速、穩(wěn)定，施工過程的快速穩(wěn)定是通過斷層破碎帶的關(guān)鍵。斷層破碎帶隧道施工技術(shù)上應(yīng)該注意一些問題，下文將進(jìn)行簡要闡述。

2 超前小導(dǎo)管施工

超前小導(dǎo)管施工的關(guān)鍵是在破碎的巖體中超前鉆孔，在鉆孔后打入小導(dǎo)管，小導(dǎo)管的長度控制在4 m，每根導(dǎo)管兩端應(yīng)具有不同的設(shè)置，其中兩端應(yīng)該設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)，一端為尖錐形，另一端為4排孔眼，兩端不同的結(jié)構(gòu)是為了方便小導(dǎo)管將漿液推進(jìn)和滲入破碎巖體，在注漿時應(yīng)該防止?jié){液從其他孔眼溢出，因此在注漿之前一定要先檢查是否已經(jīng)安裝止?jié){塞，順序應(yīng)該遵從由兩側(cè)拱腳向拱頂?shù)脑瓌t。另外，在注漿時不可以連續(xù)的注漿，不同的孔眼要相互隔開，這不僅有助于達(dá)到很好的固結(jié)效果，也能對注漿量起到很好的控制作用。

3 隧道的開挖

隧道開挖技術(shù)是斷層及破碎帶隧道施工技術(shù)的關(guān)鍵性技術(shù)，開挖過程中要對每一個開挖細(xì)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。首先是對開挖施工條件的選擇，不同位置應(yīng)該選擇不同機(jī)器進(jìn)行工作，這不僅有助于提高工作效率，也有助于保障安全生產(chǎn)，例如機(jī)械施工方式選擇在比較容易進(jìn)行機(jī)械操作的洞口，而對于洞身的施工則選擇簡易自拼裝臺車鉆眼較為合適，可以結(jié)合實際情況添加一些輔助開挖的方式，例如使用多段毫秒雷管，專用導(dǎo)爆管等；總之應(yīng)該根據(jù)具體情況決定具體的開挖方式，選擇最優(yōu)的方式從而達(dá)到預(yù)期的效果。另外，就是對于隧道開挖的出渣問題，出渣問題可以通過裝載機(jī)配合自卸汽車來完成，總而言之，在隧道施工中應(yīng)綜合考慮多方面因素，不管是開挖還是出渣問題都需要合理安排，可以根據(jù)具體的情況進(jìn)行隧道開挖方式的選擇。

3.1 全斷面開挖法

全斷面開挖法是對整個隧道開挖斷面進(jìn)行全面施工，這種開挖方法強(qiáng)調(diào)一步到位，鉆孔、爆破成型、初期支護(hù)到位都要求一次完成。這種開挖方式比較突出的特點是：作業(yè)空間相對較大，方便進(jìn)行機(jī)械化大型設(shè)備作業(yè)，對施工進(jìn)度的提高比較有利，并且這種施工方式操作起來比較簡單，方便管理者對施工過程進(jìn)行管理，也方便相關(guān)人員進(jìn)行組織施工。另外，這種開挖方式可以有效減少爆破震動次數(shù)，有助于提升爆破效果，對維持圍巖的穩(wěn)定性十分有利。這種高要求的開挖方式，對于開挖效果的要求是一次成形?？缍却?、高度高等是這種開挖方式的主要特點，這就要求被開挖的對象要具有較高的穩(wěn)定性。這種開挖方式比較適用于1級～3級硬巖地層，軟巖地層只適用于2級。這就是說，自身強(qiáng)度不夠高的軟巖隧道不適合采用全斷面法進(jìn)行開挖。

3.2 臺階法施工

臺階法施工與全斷面施工相比，最為突出的特點是分布開挖，也就是說它將結(jié)構(gòu)斷面進(jìn)行分割，在兩個或多個工作面進(jìn)行開挖。它具有自己比較突出的優(yōu)點，首先是操作起來比較靈活多變，便于施工人員進(jìn)行操作，其次是它具有更強(qiáng)的適用性，打破了全斷面開挖法的局限性，它的作業(yè)空間雖然不像全斷面施工那么大，但是作業(yè)空間也足夠大，另外它還有一個突出特點是作業(yè)速度較快，能夠?qū)⒅ёo(hù)閉合較早的完成，這有利于維持開挖面的穩(wěn)定性，也能夠有效防止因結(jié)構(gòu)變形而引起的地面沉降。這種開挖方式講究分步開挖，分為正臺階上下兩部分，分別進(jìn)行開挖，由人工進(jìn)行上半斷面的開挖，出渣由機(jī)械來進(jìn)行完成，而下半斷面的開挖和出渣都是由機(jī)械來進(jìn)行完成；這種開挖方式比較適用于地層環(huán)境較差的區(qū)域，中隔墻臺階法是比較適用于自穩(wěn)能力較差的地層。

3.3 臺階開挖法

臺階開挖應(yīng)該要注意對臺階長度的把握，一定要確保臺階長度適中，適中的臺階長度才能確保施工過程的順利進(jìn)行，并且可以保障施工的合理性和科學(xué)性。臺階長度不可以根據(jù)某一個單一元素進(jìn)行確定，臺階長度的確定要以綜合因素為依據(jù)，初期支護(hù)形成閉合斷面的時間作為主要考慮因素，與此同時也要注意圍巖穩(wěn)定性的影響，同時也要將開挖、支護(hù)及出渣等所需機(jī)械設(shè)備工作空間考慮在內(nèi)，綜合考慮各方面因素之后最終確定選擇長臺階、短臺階還是微臺階。在選擇臺階長度后也要結(jié)合具體的實際情況進(jìn)行施工，例如，在選擇短臺階進(jìn)行作業(yè)時，尤其要注意上下斷面的相互干擾問題，應(yīng)該合理的對作業(yè)進(jìn)行組織安排，在處理較短的隧道時，可以考慮先將上半斷面貫通，然后再進(jìn)行下半斷面的施工。

3.4 側(cè)壁導(dǎo)坑法

側(cè)壁導(dǎo)坑法分為單側(cè)壁和雙側(cè)壁兩種。其中，單側(cè)壁導(dǎo)坑法主要是從隧道斷面一側(cè)先開挖出一個導(dǎo)坑，并且一直保持一定的超前距離。單側(cè)壁導(dǎo)坑法比較適用于地層較差的隧道，同時也適用于斷面較大的隧道。在開挖過程中要確保工作面的穩(wěn)定，在施工過程中可以采取一些輔助施工措施，例如，開挖方法通常是人工或人工與機(jī)械相結(jié)合的方法。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺階法的簡稱，這種施工方法是將大跨度變?yōu)樾】缍鹊姆椒?。在斷面較大、地層較差的隔巖比較適用，這種施工方法相對來說工序較為復(fù)雜，并且施工成本較高，工期進(jìn)度也相對較慢。

3.5 臺階七步法

臺階七步法是與臺階法比較相似的一種施工方法，這種施工方法是在隧道開挖過程中，施工方式是從七個開挖面進(jìn)行，支護(hù)工作分部同時進(jìn)行，形成一個系統(tǒng)的整體，由于七步臺階法的施工過程是在多個作業(yè)面同時施工，所以可以將施工時間有效縮短?；炷裂龉熬o跟下臺階，各項工作及時跟進(jìn)使初期支護(hù)體系更加穩(wěn)固。

4 錨噴初期的支護(hù)

初期支護(hù)體系對整個施工過程產(chǎn)生影響，而對初期支護(hù)產(chǎn)生重要影響的則是對系統(tǒng)錨桿的選擇，選擇系統(tǒng)錨桿時應(yīng)該注意對規(guī)格的要求，無論是縱向還是環(huán)向都應(yīng)該選擇一定規(guī)格，間距應(yīng)該控制在100 cm上下，用梅花形進(jìn)行布置，并且對拱墻進(jìn)行鋼格欄的設(shè)置?；炷恋倪x擇也應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)膰娚錂C(jī)進(jìn)行噴射，對混凝土也要滿足特殊的要求，應(yīng)該選擇硅酸鹽水泥(425水泥并配以普通水泥)，選擇原材料是石灰?guī)r的碎石，并且各項指標(biāo)都應(yīng)該符合要求。

5 監(jiān)控量測

量測是每個施工過程中都應(yīng)該被足夠重視的問題，尤其是在隧道施工過程中，對量測應(yīng)該具有更高的要求，這不僅關(guān)系到施工過程的安全性，更關(guān)系到施工結(jié)束后，隧道投入使用的安全性，因此應(yīng)該注重對隧道施工技術(shù)的監(jiān)控量測。在隧道施工過程中，在初期支護(hù)完成以后，應(yīng)該對一些指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量并及時的做好各項記錄作為以后開展工作的重要理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，例如隧道的拱頂和拱腳，隧道周圍的外墻內(nèi)軌應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一些指標(biāo)的量測，例如內(nèi)軌頂面應(yīng)進(jìn)行水平收斂量測，對于拱頂也應(yīng)該進(jìn)行及時下沉。量測元件應(yīng)該盡可能減少振動，防止對量測的結(jié)果產(chǎn)生不良影響。量測工具應(yīng)該選擇正規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的儀器，量測要確保具有時效性、準(zhǔn)確性及科學(xué)性等。量測的結(jié)果可以作為工序調(diào)整的重要理論依據(jù)，也可以作為施工過程中重要的指導(dǎo)文件，確保每一步施工都有數(shù)據(jù)可查，都更加合理和優(yōu)化，量測首先是對當(dāng)前工作的監(jiān)控和檢查，其次是對以后的工作的經(jīng)驗總結(jié)，總結(jié)出問題，避免在以后的工作中出現(xiàn)相同的問題，最終確保施工安全性，保證施工質(zhì)量等。

6 結(jié)語

隨著交通行業(yè)的快速發(fā)展，隧道施工技術(shù)的要求也越來越高，但是，現(xiàn)階段隧道的施工面臨著許多的難題，尤其是斷層及破碎帶隧道更是面臨著多重考驗，施工過程中不僅要考慮安全性，也要考慮施工質(zhì)量，所以這對施工人員就要提出很高的要求，不僅要根據(jù)實際情況做出合理的施工方案，合理有效的對施工現(xiàn)場進(jìn)行管理控制，選擇合適的施工技術(shù)在斷層及隧道施工過程中十分重要，施工人員有責(zé)任和義務(wù)對施工技術(shù)進(jìn)行熟練的掌握，為隧道施工安全提供保障，也為交通事業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。

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