斷層破碎帶地段隧道施工技術(shù)要求探討

陳帥 錢增斌

摘? ? 要：隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的深入發(fā)展，對(duì)交通建設(shè)領(lǐng)域的投入也逐步增加。作為交通建設(shè)的隧道工程，由于其特殊的地質(zhì)環(huán)境，在通過(guò)斷層破碎帶時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)巖體結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)、坍塌、突沙和涌水等現(xiàn)象，因此，如何做好斷層破碎帶地段隧道工程的施工是整個(gè)工程的關(guān)鍵。本文從斷層破碎帶對(duì)隧道施工的影響入手，并結(jié)合實(shí)際施工技術(shù)要求，對(duì)斷層破碎帶地段隧道施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討，以期能為從事該工作的人員提供參考。

關(guān)鍵詞：斷層破碎帶;隧道工程;施工技術(shù)

1? 引言

隧道施工過(guò)程中，經(jīng)常需要從斷層區(qū)穿過(guò)，如果施工時(shí)采取的支護(hù)措施不合理，就會(huì)出現(xiàn)坍塌、變形等災(zāi)害，影響施工的正常進(jìn)行與后期安全。因此，為有效提高隧道穿越斷層破碎帶的安全性與穩(wěn)定性，必須要對(duì)隧道穿越斷層破碎帶等復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工技術(shù)進(jìn)行深入的研究?；诖?，本文結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，探討了斷層破碎帶地段隧道施工控制技術(shù)。希望為順利通過(guò)斷層破碎帶，有效降低因地質(zhì)災(zāi)害所引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)提供幫助。

2? 斷層破碎帶對(duì)隧道施工的影響

斷層破碎帶對(duì)隧道施工的影響主要與斷層破碎帶規(guī)模、破碎帶的地質(zhì)特征及復(fù)雜的隧道軸線和斷層構(gòu)造線的相互組合方式有關(guān)：一是，在穿越斷層破碎帶地段隧道施工時(shí)，開(kāi)挖難度與其他工程相比相對(duì)較大。二是，斷層破碎帶的存在降低了擬開(kāi)挖巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，由于斷層破碎帶地段力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低，對(duì)巖層結(jié)構(gòu)表面的抗滑阻力和周圍巖體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。三是，由于斷層破碎帶具有明顯的黏土化或突沙、涌水等特征，如果施工組織設(shè)計(jì)方案和施工方法不合理，極易出現(xiàn)大量的突沙和涌水現(xiàn)象。四是，斷層破碎帶地段地質(zhì)的特殊性，也極易形成巖溶發(fā)育帶和風(fēng)化深槽，在斷層的懸崖或陡坡處，更容易引發(fā)坍塌等事故災(zāi)害。五是，在斷層破碎帶施工時(shí)，外部荷載較大時(shí)極易產(chǎn)生不均勻沉降，存在較大的安全隱患，也會(huì)對(duì)工期和施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。如斷層破碎帶出現(xiàn)在隧道側(cè)面，若輔助鋼架支護(hù)和噴射混凝土施工不當(dāng)極易造成側(cè)壁整體滑塌。

3? 斷層破碎帶地段隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1? 超前雙層小導(dǎo)管注漿加固

（1）注漿方案。①全斷面帷幕注漿堵水。當(dāng)隧道穿越的厚度>30m的軟塑狀斷層破碎帶、大型溶洞軟塑狀充填體，2/3探水孔出水，總水量大于10m3/h時(shí)采用全斷面帷幕注漿堵水。注漿范圍為開(kāi)挖輪廓線外6m，注漿段長(zhǎng)度一般按30m設(shè)計(jì)，分三環(huán)實(shí)施，第一環(huán)12m，第二環(huán)18m，第三環(huán)30m，全斷面共布設(shè)114個(gè)孔。②全斷面周邊預(yù)注漿堵水。當(dāng)隧道通過(guò)巖溶地層及非巖溶地層界面、厚度<30m的斷層破碎帶、溶蝕裂隙，任一探水孔流量>2m3/h，總水量小于10m3/h時(shí)采用全斷面周邊注漿堵水。注漿范圍為開(kāi)挖輪廓線外6m，注漿段長(zhǎng)度一般按30m設(shè)計(jì)，分三環(huán)實(shí)施，第一環(huán)12m，第二環(huán)18m，第三環(huán)30m，全斷面共布設(shè)94個(gè)孔。③局部斷面預(yù)注漿堵水。當(dāng)隧道通過(guò)灰?guī)r地區(qū)，斷面內(nèi)局部發(fā)生涌突水時(shí)采用局部斷面注漿堵水。注漿范圍為開(kāi)挖輪廓線外6m，注漿段長(zhǎng)度一般按30m設(shè)計(jì)，分三環(huán)實(shí)施，第一環(huán)12m，第二環(huán)18m，第三環(huán)30m，全斷面共布設(shè)34個(gè)孔。（2）預(yù)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及效果檢查。①預(yù)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。注漿過(guò)程根據(jù)漿液擴(kuò)散情況并結(jié)合注漿量大小對(duì)注漿壓力終值進(jìn)行驗(yàn)證，確定合適的注漿終壓力。在單孔注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并持續(xù)注漿超過(guò)10min，即可結(jié)束本孔注漿作業(yè)?；騿慰鬃{量基本等于設(shè)計(jì)注漿量時(shí)，且進(jìn)漿量在20L/min以下時(shí)，可結(jié)束本孔注漿。②堵水注漿效果檢查。在完成注漿段內(nèi)所有注漿孔的注漿后，在關(guān)鍵出水點(diǎn)周圍設(shè)置超5個(gè)檢查孔，檢測(cè)涌水量小于1m3/dm，或壓水試驗(yàn)不大于0.75MPa，吸水量小于2L/min，否則要進(jìn)行補(bǔ)孔注漿。

3.2? 長(zhǎng)管棚孔鉆孔及操作要點(diǎn)

液壓臺(tái)車的鉆桿長(zhǎng)度為4.3m、5.5m，鉆深孔時(shí)必須接桿。因此，隨著孔深的增長(zhǎng)，需要對(duì)回轉(zhuǎn)扭距、沖擊功及推力進(jìn)行控制協(xié)調(diào)，尤其要嚴(yán)格控制推力，不要過(guò)大。為了確保鉆桿接頭有足夠的度、剛度和韌性，鉆桿聯(lián)結(jié)套應(yīng)與桿材質(zhì)相同，兩端加工內(nèi)螺扣（配鉆桿首尾端外螺扣），聯(lián)結(jié)套的壁≥10mm。為防止鉆桿在推力和振動(dòng)力的雙重作用下，上下顫動(dòng)，導(dǎo)致鉆孔不直，鉆孔時(shí)，應(yīng)把扶直器套在鉆桿上，隨鉆桿鉆進(jìn)向前平移。（1）臺(tái)車就位固定后，由測(cè)量工站在臺(tái)車臂托籃上準(zhǔn)確畫出鉆孔位置。（2）施鉆時(shí)，臺(tái)車大臂必須頂緊在掌子面上，以防止過(guò)大顫動(dòng)影響施鉆精度。（3）鉆機(jī)開(kāi)孔時(shí)鉆速宜低，鉆進(jìn)20cm后轉(zhuǎn)入正常鉆速。（4）第一節(jié)鉆桿鉆入巖層，尾部剩余20～30cm時(shí)停止鉆進(jìn)，人工用兩把管鉗卡緊鉆桿（注意不得卡絲扣），鉆機(jī)低速反轉(zhuǎn)，脫開(kāi)鉆桿。鉆機(jī)導(dǎo)軌退回原位，人工裝入第二根鉆桿，并在鉆桿前端安裝好聯(lián)結(jié)套，鉆機(jī)低速送至第一根鉆桿尾部，方向?qū)?zhǔn)后聯(lián)結(jié)成一體。（5）起拱線以上的孔位，由于臺(tái)車大臂離地面較高，不便裝卸鉆桿，這時(shí)應(yīng)將大臂落下，人工在地面安好鉆桿后，大臂重新升起就位。（6）每次接長(zhǎng)鉆桿，均可按上述方法進(jìn)行。（7）換鉆桿時(shí)，要注意檢查鉆桿是否彎曲，有無(wú)損傷，中心水孔是否暢通等，不符合要求的應(yīng)更換，以確保正常作業(yè)。（8）引導(dǎo)孔直徑應(yīng)比棚管外徑大15mm～20mm，孔深要大于管長(zhǎng)0.5m以上。（9）鉆孔達(dá)到要求深度后，按同樣方法拆卸鉆桿，鉆機(jī)退回原位。

3.3? 開(kāi)挖技術(shù)

（1）上下斷面順序開(kāi)挖技術(shù)在斷層破碎帶隧道巖體整體穩(wěn)定性相對(duì)較差，且斷層破碎帶規(guī)模較大的隧道工程施工中可采用此方法。施工時(shí)要在隧道上半斷截面整體穿越斷層破碎帶地段后，方可對(duì)下半部截面隧道工程進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)。遇到斷層破碎帶巖石風(fēng)化破碎嚴(yán)重，巖體整體失穩(wěn)時(shí)，要先中留核心，然后對(duì)周邊巖體進(jìn)行環(huán)形爆破開(kāi)挖。在對(duì)下半斷面進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)宜采用分部開(kāi)挖的方式，此時(shí)，要先對(duì)中槽進(jìn)行開(kāi)挖，然后左右交錯(cuò)的對(duì)馬口部位進(jìn)行適時(shí)開(kāi)挖，同時(shí)對(duì)下部鋼架構(gòu)進(jìn)行跟進(jìn)施工，要保證隨時(shí)開(kāi)挖，隨時(shí)架接，隨時(shí)錨噴的整體連貫性操作。（2）微震爆破技術(shù)在對(duì)斷層破碎帶進(jìn)行爆破施工時(shí)，要嚴(yán)格遵循藥量控制、爆破段循環(huán)進(jìn)尺的原則要求。對(duì)爆破貓眼位置科學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)用藥參數(shù)合理安排，多方位做好爆破巖體安全防護(hù)措施。同時(shí)，要科學(xué)合理選擇溝槽的形式，嚴(yán)格控制鉆爆參數(shù)和起爆的順序。（3）半斷面微臺(tái)階開(kāi)挖技術(shù)當(dāng)斷層破碎帶地段在隧道的拱部，且隧道施工穿越斷層破碎帶局部或大面積地段時(shí)，采用半斷面微臺(tái)階開(kāi)挖技術(shù)有利于充分利用隧道的空間，提高隧道工程的施工效能。在施工開(kāi)挖時(shí)為了保證斷層破碎帶巖體的整體穩(wěn)定性，要及時(shí)進(jìn)行混凝土錨噴支護(hù)，上臺(tái)階也要超前3m～5m，后拱部和下半部依據(jù)工程地質(zhì)情況和施工需要同時(shí)開(kāi)挖，以利于開(kāi)挖斷面的閉合速度，提高開(kāi)挖效率。

4? 結(jié)語(yǔ)

隧道穿越斷層破碎帶時(shí)，應(yīng)采取安全可靠的超前加固措施，最大限度地規(guī)避地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，防止因開(kāi)挖時(shí)的坍塌事故而造成的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，需根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)情況綜合分析，判斷地質(zhì)變化，巖變我變，及時(shí)調(diào)整支護(hù)措施和支護(hù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)安全施工目標(biāo)，為創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)工程提供保障。

參考文獻(xiàn)：

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