道路工程中隧道穿越斷層破碎帶的技術要點和注意事項分析

【摘要】在開展隧道工程的活動中，穿越斷層破碎帶是提升施工效率的重要內(nèi)容，在道路施工的過程中，通過增強監(jiān)控量測、完善開挖支護措施以及加強超前地質(zhì)預報等工作，同時在正式施工之前建立塌方搶險方案，真正落實了快速穿越斷層破碎帶技術。

【關鍵詞】道路工程;穿越斷層破碎帶;技術以及注意事項? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.088

在道路工程施工的過程中，因為埋深、大以及線路長等問題，導致勘察工作難以進行，在施工的時候經(jīng)常出現(xiàn)斷層破碎帶。在隧道穿越斷層破碎帶的過程中，因為工期緊、施工環(huán)境差等問題，在施工的時候稍微出現(xiàn)失誤，就會導致道路出現(xiàn)塌方的情況，不僅會耽誤工期，嚴重的還會造成人力和財力的損失，給道路工程行業(yè)帶來惡劣影響。所以，在隧道施工的同時，必須要注重穿越斷層破碎帶的安全性和合理性[1]。

1、越斷層破碎帶支護施工要點

在道路施工的過程中，要嚴格根據(jù)短程開挖、低強度爆破強支護以及治水排水等標準與流程開展隧道工程。治水排水就是及時排放隧道斷層裂縫中的積水;短程開挖就是在開挖的過程中要及時觀察開挖的距離，防止開挖距離過長導致隧道出現(xiàn)坍塌的情況;低強度爆破就是在消除阻力的過程中要降低爆破力度，避免對周圍的結構造成損害;強支護可以對隧道的斷層充分起到維護和支撐的作用。通過水泥粉煤灰碎石打樁的時候，為了使純粹散體材料更加穩(wěn)定，應該把水泥漿與碎石樁充分融合，讓全樁可以增強側(cè)阻以及端阻能力。CFG樁地基具有阻力較強和抗壓力等優(yōu)勢，可以充分確保土料固結，防止被雨水沖刷，另外提高了道路的壓實密度。

2、斷層破碎帶與隧道工程的關系

在研究隧道和斷層破碎帶的關系之前，必須要明確斷層的基本類型，針對斷層兩盤相對位移的聯(lián)系，可以把斷層分成以下三種[2]：（1）第一種是正斷層。是指在斷層巖石面斜下方下盤會上升，上盤上升的斷層。正斷層主要是由于重力以及張拉力的作用形成的，其傾角較陡峭，斷層線大部分都是平直的。（2）第二是逆斷層。指下盤下降之后上盤上升的斷層，大部分是由于地殼擠壓形成的，斷層的兩盤大部分都是閉合狀態(tài)。（3）第三是平移斷層。指斷層走向出現(xiàn)位移的情況，斷層面幾乎是直立的，傾角比較陡，通常情況下是因為地殼水平運動受剪切力造成的。

2.1斷層破碎帶

斷層兩盤在滑動的時候?qū)е聝蓚?cè)的巖層受到擠壓出現(xiàn)了破碎，形成了一條長并且方向相同的斷層破碎帶，巖石的性質(zhì)、斷層性質(zhì)和斷層距離等都決定了破碎帶的寬度。根據(jù)巖石的破碎程度可以分為斷層泥、磨礫巖和角礫巖等類型。

2.2斷層破碎帶與隧道的關系

在隧道施工穿越斷層位置的過程中，斷層的性質(zhì)、巖石的含水性、破碎程度等原因都會影響隧道施工。在機械設備和施工方法等環(huán)節(jié)沒有太大差異的時候，施工工期與難度是由斷層破碎帶和隧道的關系決定的。一般狀況下，在隧道的軸線與垂直構造的方向幾乎一致時，同時斷層寬度較小、規(guī)模不大以及含水量不高的時候，施工就更容易進行;倘若隧道的軸線和構造方向是平行的時候，穿越破碎帶就會增加長度，同時會產(chǎn)生較強的側(cè)壓力，為了確保工程的安全性，這時需要增強隧道支護體系，同時第一時間進行封閉。

3、斷層破碎帶對隧道的影響

隧道在穿越斷層破碎帶的過程中，會使開挖難度明顯增加。斷層破碎帶不僅會對隧道巖體的強度產(chǎn)生直接的影響，還有可能會破壞巖體的完整性。并且斷層破碎帶還會使結構表面的抗滑阻力下降。所以，在具體施工的過程中，要合理的處理斷層破碎帶的寬度，使其比本身要寬出很多。同時，斷層破碎帶還具有比較顯著的涌水性以及黏土化特點，在實際施工的時候，一旦施工不合理就極易出現(xiàn)巨多的涌水和涌沙情況，這樣的現(xiàn)象都會直接影響隧道周圍巖體的穩(wěn)定性以及支護體系的有效性。在實際開展工程的時候，斷層破碎帶對道路工程的影響程度取決于其自身的特點、組合形式和規(guī)模等方面。

4、斷層破碎帶處理原則

根據(jù)對隧道斷層破碎帶的形成情況，進行不同的處理方式，如果斷層寬度不大，圍巖相對穩(wěn)定的話，隧道在通過斷層的過程中可以不改變施工方式，跟之前的施工方式一樣就可以，防止經(jīng)常改變施工方法導致拖延工期，但通過斷層帶的時候，需要增強剛支護以及合理的輔助施工方式渡過斷層帶。比如徑向錨桿和超前錨桿的結合，使混凝土變厚，同時增加鋼筋網(wǎng)等方式。在必要的時候可以增加鋼架。需要嚴格遵守少擾動、短進尺、強支護、勤量測、緊封閉以及弱爆破的施工處理要求。在超前地質(zhì)預報的準確信息下，通過在拱部超前小導管注漿預固結圍巖的安全保護措施下，利用三臺階流水施工方式開展工程作業(yè)[3]。

5、錨噴初期的支護施工技術

在開挖斷層破碎帶隧道的過程中，需要將支架固定住用來基礎的支撐，之后在組織工人進入隧道開展支護開挖工作。在選取系統(tǒng)錨桿的時候，需要選擇合理的規(guī)格，不管是環(huán)向或是縱向，錨桿之間的間距都必須要把控在100cm左右，通過梅花形方式設置，同時在拱墻周圍安裝鋼格欄。需要選擇合適的混凝土噴射機，在選擇混凝土方面，需要選擇425水泥和硅酸鹽水泥充分攪拌，碎石需要選擇石灰?guī)r，同時必須要符合規(guī)定標準。在粘稠劑的選擇上，要選取初凝時間三分鐘、水泥用量百分之十，終凝時間六分鐘，并且可以降低回彈率的粘稠劑。在配比水灰的時候，切忌不要超過一定范圍或者小于范圍，防止出現(xiàn)材料浪費的情況，增加回彈率。所以在水灰比在0.47左右是最合適的。

6、超前地質(zhì)預報與監(jiān)控量測

在超前支護施工的過程中，要注意對超前地質(zhì)進行監(jiān)控測量和預報，這樣工作是必不可少的。在監(jiān)測預報方案方面主要有物探法以及掌子面地質(zhì)素描法兩種。掌子面地質(zhì)素描法就是在隧道的左右兩側(cè)設立斷面間距，并且對其測量面進行加密處理以及監(jiān)控。物探法就是在斷層結構比較弱的位置，通過觀察巖層走向設立曲線物探，根據(jù)曲線變化數(shù)據(jù)測量斷層帶發(fā)生事故的概率以及支護效果，可以幫助施工人員第一時間發(fā)現(xiàn)問題并采取相應的解決措施[4]。

7、隧道穿越斷層破碎帶開挖支護的排水作業(yè)要點及注意事項

7.1施工要點

（1）堵水

在處理地下水的時候必須要嚴格按照堵排結合、因地制宜的要求，在涌水量達到每小時十米的情況下，應該通過注漿的方式進行堵水。通過局部注漿以及全斷面超前預注漿的方式，將涌水段設置為八到十米的前進式小分段，進行超前注漿，要注意漿液需要是水泥和水玻璃雙液漿。在完成注漿工作之后，大多數(shù)的地下水被堵到開挖工作面之外，較大程度降低了涌水量，可以更好的提升掌子面、開挖以及支護的穩(wěn)定性，并且對抽水工作也有十分積極的影響。

（2）抽排水

因為排水距離的差距過大，導致抽水效果不理想，所以為了確保抽排水效果，可以通過分級排水的方法進行這項工作，在每300m之間設置一個一級泵站，另外安裝兩趟抽水管路，為抽水工作提供應急管道;另外必須要具備充足的抽水機，并且定期維修和保養(yǎng)設備，保證抽水工作可以順利開展。在順坡開挖的過程中，通過兩側(cè)設置排水溝的方法，可以讓水自然的排出。在隧道穿越斷層破碎帶作業(yè)的過程中需要注意的事項：在施工的時候要增強洞內(nèi)排水工作，在施工人員開挖的過程中，縱橫向都需要留出排水坡，盡量把水排放到隧道軸向中部，讓拱墻腳沒有積水，同時第一時間把工作面的水排到周圍的積水坑，盡可能使洞內(nèi)保持干燥狀態(tài)，防止積水浸泡破壞仰拱和墻基礎土層。在開挖上下側(cè)導坑的時候通過跳槽的方式，防止整體開挖出現(xiàn)下沉變形失穩(wěn)的情況。為了提高排水效率，使洞內(nèi)保持干燥，在開挖的過程中留出10%的橫向以及5%的縱向排水坡。在所地方循環(huán)開挖的時候，要確保每循環(huán)間的安全距離，不僅要確保各部鋼架底部的安全性和穩(wěn)定性，還要防止各部間的施工干擾。

7.2施工注意事項

（1）鉆孔注意事項

在正式開展鉆孔之前需要點固定好孔的傾角與位置，同時給每個孔進行編號;在實際鉆孔的過程中需要實施觀察并調(diào)整孔的角度，嚴格按照設計方案開展轉(zhuǎn)孔工作，同時，要認真記錄每一個鉆孔過程。除此之外，如果出現(xiàn)誤差的時候必須要第一時間更正，倘若超過規(guī)定的限制則需要重新鉆孔。

（2）注漿注意事項

在實際注漿的過程中，需要時刻對流量與泵壓進行測量，如果出現(xiàn)突發(fā)性的變化并且時間比較短，就需要第一時間檢查并明確根本原因，同時利用科學合理的解決方式，比如，如果是工作面出現(xiàn)漏漿的情況，需要通過封堵的方式進行處理;如果是出現(xiàn)跑漿的情況，就需要調(diào)整配比或者更換種類等。

7.3產(chǎn)生大孔洞的處理方式

如果在施工過程中產(chǎn)生了比較大的孔洞，需要先對其進行填充，之后再通過注漿的方式進行處理。

8、隧道穿越斷層破碎帶的收斂沉降觀測及補強措施

在凈空收斂的時候，需要在每十米之間設置一道斷面，對斷面使用收斂計量測方式，拱頂下沉采用水準儀量測方式。此段實際量測凈空收斂最高累計值是二十二毫米，拱頂下沉最大值是十八毫米。洞內(nèi)觀察環(huán)形開挖支護沒有落底的時候產(chǎn)生三處拱腳開裂，加固之后收斂回歸正常。拱頂下沉用落底支護方式之后，拱墻連接處產(chǎn)生四處開裂，其中有三處和收斂觀察一樣。補強措施主要是在裂縫兩側(cè)補打兩組中空錨桿注漿，并且通過鋼筋把鋼架和錨桿焊接牢固，之后在噴上混凝土，讓它成為主要支撐力量。通過補強措施可以最大程度減低開裂次數(shù)，使收斂觀測回歸到正常狀態(tài)。隧道穿越斷層破碎帶開挖支護工作開展非常困難，牽涉的構造面復雜并且多。在具體的隧道施工過程中，必須要克服重重的阻力以及困難，并不斷提升自身的施工技術。針對不同的施工環(huán)境以及地質(zhì)結構可以合理的選擇科學的施工技術。

結語：

綜上所述，在我國經(jīng)濟發(fā)展的過程中，建筑行業(yè)有著至關重要的地位，能夠促進能源、交通以及原材料等領域的快速發(fā)展，并且可以有效解決人們工作需求的問題。隧道斷層破碎帶施工需要針對地質(zhì)預報制定有效的支護方式，確保施工質(zhì)量以及安全。另外在設計隧道錨噴支護的時候，要注意強支護以及早支護，獲得理想的工作效果，在施工的時候順利經(jīng)過斷層，并且有效控制圍巖漏水的現(xiàn)象。最后，因為通過超前地質(zhì)預報技術，并且增強檢測圍巖支護體系穩(wěn)定狀態(tài)，第一時間給施工人員提供了精準的信息，超前預報與監(jiān)控量測環(huán)節(jié)是十分重要的。

參考文獻：

[1]王思捷.公路工程隧道穿越斷層破碎帶施工技術[J].黑龍江交通科技，2020，43（6）：176-177.

[2]張鵬，徐若誠，周剛.隧道穿越斷層破碎帶安全施工技術[J].施工技術，2020，v.49（S1）：807-809.

[3]張智健，梁斌，徐紅玉，等.富水軟弱圍巖隧道穿越斷層破碎帶的穩(wěn)定性分析及施工技術[J].河南大學學報（自然科學版），2020，v.50（3）：107-115+129.

[4]王浩.隧道穿越斷層破碎帶開挖支護的施工技術[J].公路交通科技：應用技術版，2019，（8）：218-220.

作者簡介：

韓志剛（1983.09-），男，漢，山東陽谷縣，本科，職稱：高級工程師，研究方向：公路工程。