全風(fēng)化斷層破碎帶公路隧道施工技術(shù)分析

林輝

（上海遠(yuǎn)通路橋工程有限公司，上海201201）

1 引言

在公路隧道工程的實(shí)際施工建設(shè)過程中，由于部分隧道內(nèi)部巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，在挖掘過程中容易引發(fā)安全事故。從當(dāng)前我國(guó)公路隧道施工實(shí)際情況來看，較常遇到斷層破碎帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在施工過程中，如果沒有做好相應(yīng)的防護(hù)措施，非常容易出現(xiàn)塌方、涌水等安全事故，對(duì)施工人員的安全產(chǎn)生不利影響。針對(duì)此，需要采取措施保障斷層破碎帶的施工質(zhì)量，從而充分保障公路隧道工程的施工安全與施工質(zhì)量。

2 工程概況

三亞某公路隧道全長(zhǎng)1 786m，雙車道。隧道巖石結(jié)構(gòu)主要為強(qiáng)風(fēng)化石英巖，內(nèi)部呈現(xiàn)碎塊狀結(jié)構(gòu)與散體狀結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育、節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體容易破碎，且其中有泥質(zhì)充填，極易發(fā)生崩塌，還會(huì)出現(xiàn)滲水情況，圍巖穩(wěn)定性相對(duì)較差。而且隧道部分地區(qū)還存在全風(fēng)化斷裂帶，對(duì)施工造成了極為不利的影響。

在施工初期階段，采用小導(dǎo)管注漿、臺(tái)階法以及超前預(yù)支護(hù)方法進(jìn)行開挖，但是施工一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)圍巖已呈現(xiàn)出全風(fēng)化狀態(tài)，穩(wěn)定性較差，僅有短暫的自穩(wěn)能力，之后便開始出現(xiàn)滲水，上斷面拱腰部位開始冒泥，不能進(jìn)行正常的支護(hù)，進(jìn)而影響了施工進(jìn)度，最終封閉開挖面。為了防止隧道發(fā)生坍塌，可以采用型鋼進(jìn)行支撐。

停止開挖后，可以采用二襯施工，直至沒有侵限斷面。在侵限斷面處進(jìn)行施工時(shí)，需要保持緩慢施工，在換拱后進(jìn)行封閉支護(hù)，之后繼續(xù)澆筑二襯，最大限度地逼近開挖面。此階段施工結(jié)束后，可以進(jìn)行雙排超前小導(dǎo)管超前加固工作，使用3 臺(tái)階法開挖，但是隧道拱部仍然出現(xiàn)了大幅度的沉降，對(duì)隧道出現(xiàn)的變形情況并不能進(jìn)行有效的控制。因此終止施工，再次對(duì)隧道進(jìn)行封閉處理。

3 隧道超前支護(hù)

3.1 確定超前支護(hù)方式

由于隧道開挖后發(fā)現(xiàn)圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較差，而且在將其同其他隧道進(jìn)行對(duì)比后，確定先加固隧道周邊地層，此環(huán)節(jié)采用注漿方式，然后打設(shè)中管棚超前支護(hù)，之后繼續(xù)開挖。

在隧道施工過程中，預(yù)支支護(hù)是一種輔助施工技術(shù)，能夠充分保障軟弱地層隧道施工的施工安全，這種支護(hù)方法包含水平旋噴、管棚等。在此過程中，由于斷層破碎帶為全風(fēng)化狀態(tài)，所以，地層壓力相對(duì)較大，設(shè)置管棚工作室時(shí)難度較大。因此，選擇采用中管棚對(duì)前方地層進(jìn)行預(yù)支支護(hù)。

3.2 開挖方法

由于斷層破碎帶已經(jīng)呈現(xiàn)出全風(fēng)化狀態(tài)，所以，決定采取穩(wěn)步推進(jìn)，如圖1 所示。在施工過程中，首先需要采用注漿的方式加固隧道拱部，然后進(jìn)行超前管棚支護(hù)[1]。其次，按照順序依次開挖1～6 部，并且在開挖過程中及時(shí)對(duì)本部進(jìn)行初期支護(hù)以及臨時(shí)支護(hù)，使其形成封閉狀態(tài)，有效保障施工安全。最后，對(duì)臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行分段拆除，澆筑二次襯砌。

圖1 CRD開挖示意圖

4 隧道施工

4.1 注漿加固與超前支護(hù)施工

在注漿加固之前，需要制備水泥漿，先將水玻璃進(jìn)行稀釋，然后按照相應(yīng)的水灰比進(jìn)行制備。在注漿過程中，注漿量的逐漸減少會(huì)使壓力不斷上升，在注漿壓力＞1.5MPa 時(shí)，需要對(duì)注漿泵的漿液流量進(jìn)行調(diào)低，使壓力上升，當(dāng)其升至1.5MPa時(shí)，此孔洞可以停止注漿工作，最后將注漿管拔出。在此環(huán)節(jié)中，為了防止2 個(gè)靠近的注漿孔之間發(fā)生串漿現(xiàn)象，需要在注漿環(huán)節(jié)中注意調(diào)控注漿施工。

在結(jié)束注漿加固工作后，可以在隧道拱部150°范圍內(nèi)打設(shè)管棚。完成鉆孔工作后，需要將孔洞內(nèi)的雜物清空，將鋼管馬上置入其中。管棚之間需要采用絲扣進(jìn)行連接固定[2]。與此同時(shí)，還需在管內(nèi)注入0.8∶1 的水泥漿，填充管壁與地層之間的空隙，讓管棚更好地固結(jié)在地層。

4.2 開挖與支護(hù)

由于本隧道地層屬于全風(fēng)化斷層破碎帶，自穩(wěn)能力差，所以，開挖后地層壓力會(huì)不斷增加，需要采用6 部CRD 開挖方法，充分保障隧道施工安全。

1）對(duì)斷面左側(cè)1 部位置，采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖方法進(jìn)行施工，臺(tái)階施工長(zhǎng)度保持在2～3cm，然后架立拱部拱架，設(shè)立臨時(shí)支護(hù)鋼架，并且同時(shí)掛鋼筋網(wǎng)，對(duì)其分次噴C20 混凝土，直至達(dá)到30cm，使其能夠形成封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)，開挖進(jìn)尺至0.6m。

2）在鋼架連接處打設(shè)4m 長(zhǎng)的鎖腳錨管，其直徑為43mm，并且對(duì)其注水泥漿進(jìn)行加固，制備比例為0.8∶1。

3）對(duì)2～6 部進(jìn)行順次開挖，架立鋼架并且掛鋼網(wǎng)噴射C20混凝土，進(jìn)尺0.6m。2 個(gè)相鄰的分部需要注意分開施工，距離也需控制在3～4 個(gè)循環(huán)進(jìn)尺范圍內(nèi)。

4）在本部噴混凝土施工作業(yè)時(shí)，需要對(duì)上一開挖部的噴混凝土進(jìn)行補(bǔ)噴，噴射次數(shù)分為3～4 次，噴射直至初支噴混凝土設(shè)計(jì)厚度達(dá)到30cm。

5）對(duì)于仰拱閉合同開挖面之間的距離，需要將其控制在30cm 范圍內(nèi)，從而保障整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)都能成為閉合結(jié)構(gòu)，同時(shí)剛度較大，并在一定程度上提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，保障支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗變形能力。

在開展二次襯砌施工的過程中，需要嚴(yán)格遵循“一模打一模，步步為營(yíng)”的基本原則，充分保障二襯緊跟。

4.3 監(jiān)測(cè)隧道變形

針對(duì)全風(fēng)化斷層破碎帶隧道，在施工過程中采用6 部CRD 施工法，需對(duì)斷面隧道變形情況進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，而且還需要對(duì)隧道拱頂沉降情況進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。由于斷面開挖分部相對(duì)較多，所以，拱頂沉降曲線在升高的過程中，會(huì)包含多個(gè)階段的抬升情況，充分反映隧道多個(gè)施工部的影響。在開挖隧道的過程中，每一分部的沉降量都會(huì)出現(xiàn)快速增加的階段。同時(shí)，由于地層結(jié)構(gòu)較為松軟，所以，在開挖過程中還可能會(huì)出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)整體下沉的情況。

5 施工注意事項(xiàng)

5.1 明確施工工序安排

在安排施工工序的過程中，需要嚴(yán)格按照CRD 開挖法進(jìn)行安排，保障每一道工序之間銜接合理，并且每一道工序在施工作業(yè)環(huán)節(jié)中，都要嚴(yán)格按照基本原則進(jìn)行，充分保障施工安全，最大限度地提升圍巖的自穩(wěn)能力，保證隧道施工的安全。

5.2 初期支護(hù)要求

在初期支護(hù)的過程中，需要及時(shí)封閉圍巖，從而有效避免巖石風(fēng)化情況的加重。圍巖發(fā)生形變的過程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的柔性，所以，在具體的施工過程中，需注意這些問題的出現(xiàn)，及時(shí)采取有效規(guī)避措施。在安裝支護(hù)體系的過程中，需要充分保障周邊圍巖的承載能力，提高圍巖的承載能力，為支護(hù)工作更加穩(wěn)定、順利地進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)，同時(shí)為后續(xù)工作的開展提供更加安全的環(huán)境。

5.3 處理大變形

施工至掌子面時(shí)，需要立即停止施工，并且及時(shí)進(jìn)行封閉。同時(shí)，盡快加固后方支護(hù)系統(tǒng)，對(duì)該區(qū)域的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)反饋監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)[3]。掌子面封閉后，還要對(duì)其進(jìn)行注漿處理，對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行技術(shù)監(jiān)測(cè)，結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)施工方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保障施工安全，為后續(xù)施工的順利開展提供有利條件。

5.4 輔助工法

如果在實(shí)際施工過程中出現(xiàn)斷層較大的情況，巖層結(jié)構(gòu)破損較大，而且地下水較多，那么在實(shí)際開挖過程中，極有可能遇到塌方等安全事故，影響施工安全。針對(duì)此，在施工前期階段就需要開展支護(hù)處理工作，充分保障施工安全。

6 結(jié)語

針對(duì)全風(fēng)化斷層破碎帶隧道，在實(shí)際施工過程中，如果采用常規(guī)開挖方法進(jìn)行穿越，會(huì)出現(xiàn)隧道變形的情況，甚至出現(xiàn)超限的情況。由于地層穩(wěn)定性相對(duì)較差，所以，在開挖后，地層壓力會(huì)迅速增加，針對(duì)此，需要采取超前加固、多分部、強(qiáng)支護(hù)三者相結(jié)合的方法進(jìn)行加固，從而充分保障隧道的施工安全。