軟斷層破碎帶等弱圍巖地段施工技術(shù)

王天宇

摘 要：本文主要介紹了敘畢鐵路中隧道工程在穿越軟弱巖層、斷層以及涌水等不良地質(zhì)點的施工特點，遵循了“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”的施工原則，克服了隧道工程在施工的過程中出現(xiàn)的地層涌水、圍巖坍塌與斷層破碎帶等不良的地質(zhì)現(xiàn)象，取得了不錯的效果。

關(guān)鍵詞：軟斷層破碎帶；軟弱圍巖；隧道施工；超前支護

1、鐵路工程概況

敘畢鐵路位于四川、云南、貴州三省的交界處，全長151.838公里，含敘永北接軌站改擴建工程，沿線分布永寧河、南廣河、赤水河、云貴高原等山川河流。

2、隧道工程施工方案及技術(shù)措施

2.1工程概況

本標段共新建隧道18.5座，總長度36450.4延長米，其中車站雙線隧道1070延長米，車站三線隧道626延長米，其余均為單線隧道。3座橫洞，1座斜井，總長1132延長米。

2.2工程特點

該工程有幾下幾個特點：橋隧相連、施工干擾大；橋梁工程特殊孔跨較多，隧道工程存在高瓦斯、巖溶、突泥突水、危巖落石、順層、軟巖大變形等情況，施工安全、質(zhì)量風(fēng)險大；橋隧比例高，工期緊；隧道地質(zhì)復(fù)雜、施工難度大、風(fēng)險高；環(huán)境保護任務(wù)重、責(zé)任大。

3、軟斷層破碎帶等弱圍巖地段施工工序

在進行軟斷層破碎帶等弱圍巖地段的施工時，首先要做好超前地質(zhì)預(yù)報，根據(jù)地質(zhì)變化及時調(diào)整支護措施。其次再選好施工方法，嚴格控制循環(huán)進尺，軟弱圍巖順層地段，力求安全穩(wěn)妥，不盲目冒進，杜絕塌方。施工中要嚴格堅持“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”的原則進行施工，必要時采取超前帷幕注漿進行堵水。另外，各級圍巖開挖時按照設(shè)計要求預(yù)留足夠的變形量。最后，在初期支護完畢之后，根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果及時進行二次襯砌施工。

4、軟斷層破碎帶等弱圍巖對施工的影響及治理方法

4.1反坡排水難度大

當(dāng)施工排水為反坡時，洞內(nèi)積水不能自然排出，必須配備充足的抽水設(shè)備，將積水接力抽排至洞外，抽排水設(shè)備能力按設(shè)計預(yù)測的正常涌水量的3倍配置。施工中確保洞內(nèi)排水通暢是保證隧道正常施工的關(guān)鍵。

4.2有害氣體

隧道區(qū)地處瓦斯地層，施工時要經(jīng)常檢測有害氣體含量，加強安全教育，嚴格遵守瓦斯隧道安全生產(chǎn)有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，特別盡量避免使用烈性炸藥或同時使用大量炸藥，爆破后加強通風(fēng)；無水地段采用增濕措施，降低空氣中固體粉塵濃度，保證有害氣體及固體粉塵不超標，保證施工人員安全。隧道施工應(yīng)加強通風(fēng)、監(jiān)測，確保施工安全。

4.3隧道突水、涌水的預(yù)防及處理

在進行隧道施工中，要按設(shè)計要求的防排水的原則進行，還要加強地質(zhì)超前預(yù)報，提前判明前方地質(zhì)、地下水情況，提前采取有針對性的措施。其次，要嚴格按照設(shè)計要求堵水措施（超前預(yù)注漿或徑向注漿）進行堵水施工，必要時采取超前帷幕注漿的方式進行堵水，以降低圍巖的滲透系數(shù)，控制地下水流失。最后，在堵水效果達到設(shè)計要求時方可允許繼續(xù)開挖掘進。

5、軟斷層破碎帶等弱圍巖地段施工技術(shù)

5.1洞身開挖施工技術(shù)

本標段隧道單線段：Ⅱ、Ⅲ級圍巖段采用全斷面法施工；IV 級圍巖段采用臺階法施工；V 級圍巖一般地段采用臺階法施工。車站段：IV 級圍巖段采用臺階法或三臺階法施工；V 級圍巖段采用臺階法或 CRD 法施工。下面重點說明三臺階法。

本標段部分車站地段采用三臺階法施工。三臺階法工序說明：①上臺階開挖：在拱部超前支護施工后，沿隧道開挖輪廓線環(huán)向開挖上臺階。每循環(huán)開挖進尺不應(yīng)大于2榀鋼架間距。開挖后立即初噴3～5cm混凝土封閉，并架設(shè)型鋼鋼架。按照設(shè)計要求施作鎖腳錨管和系統(tǒng)錨桿，噴射混凝土。②中臺階開挖：每循環(huán)開挖進尺不應(yīng)大于2榀鋼架間距，開挖后立即初噴3～5cm混凝土封閉，并架設(shè)型鋼鋼架。按照設(shè)計要求施作鎖腳錨桿和系統(tǒng)錨桿，噴射混凝土。③下臺階開挖：每循環(huán)開挖進尺不應(yīng)大于2榀鋼架間距，開挖后立即初噴3～5cm混凝土封閉，并架設(shè)型鋼鋼架。按照設(shè)計要求施作鎖腳錨桿和系統(tǒng)錨桿，噴射混凝土。④隧道仰拱開挖：圍巖較好時，仰拱與下臺階同時開挖；圍巖軟弱破碎時，仰拱單獨開挖。仰拱按每循環(huán)3m組織施工。采用人工配合機械開挖，人工清底，并及時施工仰拱襯砌和填充。⑤各步臺階一次開挖長度宜控制在3.5m～4m之間，第3部臺階開挖后仰拱應(yīng)緊跟。⑥隧道開挖后初期支護應(yīng)及時封閉成環(huán)，圍巖封閉位置距離掌子面不得大于35m。⑦軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道的二次襯砌應(yīng)及時施作，二次襯砌距離掌子面的距離，圍巖封閉位置距離掌子面不得大于90m。

5.2超前支護施工技術(shù)

洞口及明暗分界段采用超前長管棚加固地層，洞身斷層及破碎帶等Ⅳ、Ⅴ級圍巖段采用超前中管棚及小導(dǎo)管支護加固地層；大管棚采用管棚鉆機成孔、超前小導(dǎo)管采用YT28風(fēng)槍成孔，采用專用注漿泵注漿。

5.3初期支護施工技術(shù)

初期支護在開挖完成后及時施工，緊跟開挖面。噴射混凝土采取濕噴工藝施工，Ⅳ級圍巖較好地段采用格柵支護，V級圍巖采用型鋼鋼架支護。全隧拱部采用組合中空錨桿，邊墻采用砂漿錨桿。

5.4襯砌施工技術(shù)

當(dāng)圍巖及初期支護變形基本穩(wěn)定之后進行襯砌施工，在淺埋、斷層破碎帶及軟巖變形大地段襯砌緊跟為宜及時施做。土工布采用射釘固定在初支表面，防水板采用熱熔鋪設(shè)工藝。

5.5 防止弱圍巖失穩(wěn)和坍塌施工技術(shù)

（1）弱圍巖坍方預(yù)防措施

首先，要做好超前地質(zhì)預(yù)報工作。對開挖面前方地層進行探測預(yù)報，判明地層和含水情況，為超前支護和止水提供依據(jù)，及時修改或加強超前支護和支護參數(shù)。其次，要加強施工監(jiān)控量測，實行信息化施工。對地表沉降、拱頂下沉、圍巖收斂進行量測，及時對數(shù)據(jù)進行整理分析，及時反饋于設(shè)計和施工，及時優(yōu)化設(shè)計參數(shù)和施工方法。另外，根據(jù)不同地質(zhì)情況和開挖方式，采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固地層的超前支護措施，注漿選材視不同巖層和地下水情況采用水泥漿，通過注漿加固周邊圍巖，提高其自承能力，減少圍巖松弛變形。

施工中，要嚴格控制開挖工序，尤其是開挖進尺，杜絕各種違章施工。控制爆破裝藥量，減小對軟弱破碎圍巖的擾動，進而保證施工的質(zhì)量。

（2）圍巖塌方發(fā)生后的處理步驟

第一，加固塌體兩端原有支護，防止塌方范圍繼續(xù)擴大；第二，先行清除或錨固塌方范圍內(nèi)頂部或側(cè)壁危石及大裂縫；第三，采用超前大管棚或超前小導(dǎo)管進行注漿加固；第四，采用分部短進尺開挖及支護；第五，施作仰拱和二次襯砌。另外，對于坍穴高度較大的塌方，采用施作護拱，坍穴內(nèi)吹砂填充，然后注水泥漿加固。

5.6軟巖隧道控制變形技術(shù)

對于施工開挖后可能存在軟質(zhì)巖大變形的隧道地段，需采取加強措施。圍巖級別低及巖體抗壓強度低時會產(chǎn)生圍巖的塑性特征，主要表現(xiàn)為變形量大、變形時間長、出現(xiàn)松弛、塑性范圍大等特點。

隧道存在軟巖地段采取下述技術(shù)措施：一是做好地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報；二是短進尺，弱爆破，減少對圍巖的擾動；三是加強用水管理；四是建立日常量測管理，記錄初位移速度和最終位移值的預(yù)測，根據(jù)不同巖類確定控制位移值標準；五是為了防止斷面擠入，采用短臺階分部開挖，下半斷面開挖和仰拱同時施工，并及時澆筑仰拱，判斷底部隆起或下沉，必要時對底部設(shè)橫撐，打底部錨桿或向底部注漿，控制下沉或上隆；六是在墻部兩側(cè)錨桿接長，使錨桿長度超過圍巖塑性區(qū)；七是為了防止支護開裂，增加或增強鋼筋網(wǎng)，必要時用濕噴鋼纖維混凝土；八是對掌子面用超前支護或注漿封閉。

6、結(jié)論

綜上所述，在施工的過程當(dāng)中要加強對超前地質(zhì)的預(yù)報，采用合理的開挖方式并做好圍巖的加固。在遇到軟斷層破碎帶等弱圍巖地段時很多難題就會迎刃而解，對工程的提前與工程的經(jīng)濟效益都是十分有益的。

參考文獻

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