特殊圍巖隧道斷裂帶處理施工技術(shù)研究

杜博文

（中鐵六局集團有限公司長沙路橋分公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

貴州金沙經(jīng)仁懷至桐梓高速公路八標段，起訖樁號為K100+780—K104+300，全長3.52km，合同造價4.48 億元。本標段地處位于貴州省中部，地殼處于強烈上升階段，以侵蝕地形為主。這一地段的地形是起伏很大，有眾多低山丘陵，大多數(shù)的山坡也是險峻的，但是山頂?shù)牡匦问菧唸A的，自然破碎一般25°~45°，相對高度150~500m，河谷多呈“V”型，躍水現(xiàn)象普遍。其中，新田灣隧道K101+100—K102+240 段該段地形平緩，地勢相對平緩，隧道圍巖主要為奧陶系下統(tǒng)湄潭組（0.1m）中風化頁巖，巖石的質(zhì)地是很松軟的，很容易遭受結(jié)構(gòu)的影響，導致巖體破碎，巖體的整體完整性比較差，大多數(shù)都是分散開來的，圍繞巖石周圍的側(cè)壁，其自身的穩(wěn)定能力是很差的，拱頂易出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，多以雨淋狀滲水為主，局部可能出現(xiàn)線流現(xiàn)象。故在本工程施工過程中，結(jié)合項目的實際及有限資源，不斷研究并改進施工工藝、工裝，擬進行如下研究。

1 施工流程

隧道Ⅲ級圍巖施工地區(qū)主要采用的就是從整體的角度去進行的開挖，運用全斷面的方式來施工的，在實際施工的時候，還配有多功能的臺架，配有這個臺架的作用配合風鉆鉆孔的工作，讓鉆孔的工作可以完成地更好，在實際施工中，可以利用非電毫秒雷管、二號巖石乳化炸藥光面等進行山體的爆破，做一次就可以完成所需要的效果。

隧道在Ⅳ級圍巖施工地區(qū)主要采用了臺階法施工的方式，在上臺階主要運用了多種功能的臺架進行配合施工，為風鉆的打眼工作奠定基礎，下臺階主要運用風鉆鉆眼，同時開展光面開挖爆破。在爆破完工后，會有爆開的地方，也會有沒有爆開的地方，會出現(xiàn)上斷面和下斷面，對于上斷面要使用挖掘機進行操作，對爆開的碎渣扒開，下斷面要利用挖掘中來協(xié)助，把碎渣裝上車，再由自卸式車輛裝運。在隧洞施工后及時進行由錨、噴、網(wǎng)等組合的支護，在下方的0.5m 斷面處進行仰拱施工緊跟。

隧道在Ⅴ級圍巖地段主要采用的是環(huán)形施工的方法，目的就是要讓施工的人員能夠達到一定的高度。在施工的最高處進行人工的打眼，同時使用了光面開挖爆破技術(shù)，規(guī)定每次循環(huán)施工的長度不可以大于兩榀鋼架。當實施爆破工程后，對于上層面的碎渣可以使用鏟斗機械來施工，把碎渣扒到一起，對于下斷面的則可以采用鏟斗機和側(cè)翻式機械裝碴，來完成自卸型汽車裝卸。在隧洞施工后，及時施做由錨、噴、網(wǎng)等組合的支護，在對下斷面進行開挖后，根據(jù)需要技術(shù)條件進行仰拱施工。

隧道主要施工方法及工藝如下。

隧道支護可以在洞口的進出口處的V 級圍巖淺埋地區(qū)布置出φ108 大管棚，而在其他區(qū)域則使用的材料是不一樣的，在施工中，還要不斷優(yōu)化全環(huán)式鋼梁；在Ⅳ級圍巖拱墻的地方要架設鋼梁，來提高其穩(wěn)固性，在最高的拱部要進行錨索強化支撐；Ⅲ級巷道圍巖起拱線上，打設φ20 藥卷錨索。二次模筑襯砌用使用的是12m 的模筑襯砌臺車，并根據(jù)巷道圍巖等級確定了隧道安全間距。

隧道施工配備地質(zhì)鉆機+濕噴機+錨桿鉆機+仰拱棧橋+開挖臺車+防水板臺車+液壓二襯臺車+HBT60 型拖泵（車載式混凝土輸送泵備用）+噴淋養(yǎng)護臺車+裝、運碴機械+邊溝臺車+三軸式混凝土路面整平機。

2 施工測量方案

2.1 洞外控制測量

在洞外控制測量這一過程開始的時候，要立刻組織相關的人員對這一實施路段進行系統(tǒng)地控制，進行數(shù)據(jù)的復測，測量標準嚴格執(zhí)行金仁桐高速兩階段設計文件及三級導線、三等水準規(guī)范要求；在隧洞進出口的地方增設一些控制的點，并與大的地面測控網(wǎng)絡聯(lián)測，來提升工程的準確度，滿足工程設計精度需要；對于洞口設置的控制點，要能夠在同一個高度能夠看到，能互相通視，穩(wěn)定而不移動，在進入洞中后，還能和新挖的洞口能夠相通。要在每個孔洞內(nèi)布置兩個高精度水準點。對于水準點的布置要進行結(jié)構(gòu)的牢固、透明度好、施工簡單、易于保護以及高度合理的處所。

2.2 洞內(nèi)控制測量

洞內(nèi)平面控制測量如下。

（1）進洞：可以運用離洞口比較近的優(yōu)勢，利用可視度高的導線來進行連接，如點SD1，在其后視的三角網(wǎng)內(nèi)可以選擇其他的兩個導線，利用這兩根導線計算出SD1 到洞口導線點的角度，在測量計算的時候，要多次進行計算和測量，之后在選取平均值，來作為SD1 距離洞口導線點的方位角。

（2）主網(wǎng)布設：這一主要使用的就是交叉導線為基礎，設計的導線邊長為200~400m，在實施的時候，要嚴格按照設計的圖形來進行，有事先設計好的交叉導線主控網(wǎng)示意圖。在隧道中布置多個點，還要有一定的名字，如：Z1、Z2、Zn，在隧道的另一側(cè)也設置多個點，命名為B1、B2、Bn，最終的計算結(jié)果要以它們數(shù)據(jù)的差來確定。

2.3 洞內(nèi)高程控制測量

洞內(nèi)高程控制測量要選用正確的點，主要的作用就是要利用平面控制點來作為主要控制的點，發(fā)揮其自身的作用，在遇到特殊情況的時候，要更加需要謹慎處理，進行加密的處理，進行加密的控制點的精度，并不會降低高程控制范圍的準確程度。要提升水平點的精密度，就要重新進行測量，利用的工具是S 水平尺，對所需要測量的精密水平控制點，還需要第二次的測量，需要多次的檢查。

3 注意事項及測量資料管理

強化對儀器的檢修工作，同時及時做好機器的保養(yǎng)工作，其實保持正常運營的狀態(tài)，需要及時制定出科學的保養(yǎng)方案，及時送檢。

測量樁點的主要交接，需要結(jié)合雙方簽訂的合同，依據(jù)交樁表進行逐樁核對，在核對后及時進行確認，對于遺失的及時進行補樁，而在確定的時候，會有不知道名字的樁需要廢棄，要及時和相關的資料進行結(jié)合，及時進行改正。

3.1 仰拱開挖

針對土質(zhì)，以及挖機可以進行挖掘施工的軟弱圍巖，可以選用人工協(xié)助挖機進行施工，針對施工的斷面出處所存在的狐巖，以及石質(zhì)圍巖，開展爆破施工技術(shù)，在進行爆破時運用松動爆破技術(shù)。在整體施工中，可以一邊進行施工，一邊對控制點的高度進行檢測調(diào)整，方式超出預測高度，對圍巖來說，需要在基地高度的20cm 以上進行人工挖掘，以防止機械設備對基底的損傷，對機械設備施工有障礙的部位，可采取人工挖掘。在施工完畢后，對軟弱或土質(zhì)圍巖的基底進行了地基承載能力檢測，對承載力不滿足要求的實施加固。

3.2 明洞回填

明洞回填的施工方案，在進行施工完工后，同時在保證混凝土的強度可以符合實際施工要求后，可以進行施工。需要先使用C20 混凝土的低角，然后在進行兩側(cè)的回填，可以進行回填碎石土的作業(yè)，從上而下，依據(jù)施工設計的對稱原則進行分層作業(yè)，保證回填的密度不能低于0.8，確保粒徑≤15cm，且嚴禁含有砂石、碎磚、灰砟及有機雜質(zhì)，亦嚴禁使用含有膨潤力的粘土或全風化作用花崗巖。基礎施工分級夯實，通過人工配合機械完成分級夯實工作，倆側(cè)基礎施工面高度不能超過0.5m，人工夯實各個層面厚度不能超過0.25m，機器夯實各個層面厚度不能超過0.3m，一般使用手扶壓路機或蛙式打夯機進行，在實施澆筑的時候，要確保澆筑的質(zhì)量，保證防水涂料不會出現(xiàn)損傷的情況。在明洞回填完成后，要及時進行保護，以防止雨水沖擊。

4 施工方案

4.1 施工用水

新田灣隧道出口臨建施工生產(chǎn)用水直接利用既有排水渠水源，左線左側(cè)約50m 范圍內(nèi)有一條較大自然沖溝，該區(qū)地勢較陡，大氣降水、山泉水迅速形成地表徑流向低洼處排泄，由于附近水量貧乏，沖溝內(nèi)水源局部富集，可合理運用此處的水源給隧道作為施工用水，利用這一水源來建設一座蓄水池，在洞頂?shù)牡胤皆O置高壓水池，后期也滿足隧道施工需求；生活、生產(chǎn)用水也可從城市自來水管網(wǎng)接入。

4.2 新田灣隧道出口洞口場地排水

洞頂截水溝右側(cè)聯(lián)通至既有排洪溝排出，左側(cè)聯(lián)通至新建便道排水溝，新田灣隧道出口根據(jù)路基坡度流至兩側(cè)碎石盲溝，通過碎石盲溝銜接既有排洪溝排出。排水溝位于便道內(nèi)側(cè)，尺寸寬×高（0.7m×0.75m），在臨近排洪溝（施工紅線范圍內(nèi)）外側(cè)連接碎石盲溝施做三級沉淀池，數(shù)量不少于3 個，沉淀池的容積滿足停留30min 廢水量，深度約為2m，出水口應設置格柵阻隔異物，四周設置防護欄桿，防止發(fā)生意外等；沉淀雜物人工定時清理并運輸棄渣場集中回收，防止對周邊環(huán)境污染等。

4.3 混凝土攪拌

攪拌站主要運用電子自動計量體系，混凝土攪拌站，主要生產(chǎn)混凝土，以及噴射混凝土料。對混凝土進行攪拌，必須結(jié)合配合比的計量進行拌合，配備的設計需要滿足設計的強度，以及和易性的相關要求，在經(jīng)濟條件允許的情況下，需要將計算與實際試驗相互結(jié)合，運用質(zhì)量法進行設計。對于混凝土攪拌的比例，需要按照相對于的技術(shù)要求，嚴格按照相關的標準來實施。

4.4 防止襯砌開裂措施

造成二次模筑襯砌裂縫的因素相當多，最主要的原因是構(gòu)件內(nèi)部因外力影響而產(chǎn)生裂縫，如混凝土的壓縮、內(nèi)部溫度的應力影響，以及初期支護約束變形、養(yǎng)護及模板拆除后在澆筑的過程中產(chǎn)生裂紋，總之，從開始進行挖掘，處理污水，支護后到模筑襯砌澆筑過程中均有可能產(chǎn)生裂紋的問題，因此可以采取綜合性的保護措施，防止模筑襯砌裂縫。

5 施工安全保障措施

5.1 勞動保護用品管理制度

（1）勞動保護用品是指為了保障各崗位、各工種勞動者在生產(chǎn)勞動過程中的生命安全和身體健康，從設備方面采取的措施。對于施工人員的安全用品有：安全帽、安全帶、防護網(wǎng)、電工服、絕緣鉗、絕緣鞋、救生服、防雨抗滑鞋等[1]。

（2）勞動保護用品必須購買“三證”齊全的產(chǎn)品，堅決杜絕假冒偽劣產(chǎn)品，盡可能避免因勞動保護用品強度、剛度、韌性、質(zhì)量等不合格因素給安全生產(chǎn)帶來的隱患。

（3）建立勞動檔案和勞動保護用品發(fā)放登記臺賬，記錄勞動保護用品的發(fā)放品種、發(fā)放數(shù)量、是否短缺、領用人，切實將勞動保護用品發(fā)放到作業(yè)人員手中，保證作業(yè)工人的人身安全，杜絕勞動保護用品缺失帶來的安全傷害和安全事故。

5.2 機械設備安全保證措施

各種機器作業(yè)人員和汽車司機，應當具有作業(yè)合格證，嚴禁使用人操作與操作證不匹配的機器；嚴禁把機器給無操作證的員工使用，對機器作業(yè)人員都要設立檔案、專人負責管理，對各種機器作業(yè)人員都需要進行崗前安全教育和防范瓦斯的安全培訓后方能上崗。

作業(yè)技術(shù)人員應當根據(jù)工作機械說明書要求，需要在開展工作之前，嚴格檢測工作制度，對后續(xù)的養(yǎng)護工作做好計劃，做到：工作前檢驗、工作中觀察、工作后養(yǎng)護[2]。操作室應當保證清潔、不可以隨意堆放易燃易爆物品，不可以酒后使用機械設備，不可以帶病工作。在停放機械設備的過程中，需要選擇適當?shù)耐７盼恢茫瑫r設有專門的人員進行管理。

5.3 在突發(fā)、緊急狀況下的管理方法

在進行施工進程以及安全衛(wèi)生的具體規(guī)劃時，需要將天氣情況與施工場地同時納入規(guī)劃的行列，為了可以及時在惡劣天氣下做好防護措施，非正常天氣，主要是指狂風、暴雨以及大雪等惡劣天氣。在洞內(nèi)進行工作時，需要對易燃易爆物品進行全方面的管理，消除火源引起的隱患。當洞內(nèi)出現(xiàn)火源時，要使作業(yè)人員可以盡快疏散、確實采取滅火措施，以及通報、避難等初期措施。在山洞內(nèi)，要制定出關于突發(fā)緊急事件時的避難及其他措施的避難規(guī)劃。當發(fā)現(xiàn)火災時或被關在山洞中時，要制訂出可以使受害人和山洞內(nèi)作業(yè)人員盡快解救的合理保護措施。在山洞內(nèi)的適當?shù)攸c，除了需要準備一定數(shù)量的便攜式照明用具、呼吸等防護器材以外，還需要提供一定數(shù)量的避難梯、安全繩索、避難箱等避難器材，以便設備在突發(fā)異常情況時也能給作業(yè)人員有效利用。在采用行動電話等電源報警裝置時，還需要設置備用電源，這樣設備在斷電時就可以使用。為了應對緊急時間，政府部門需要對其進行定期的安全檢測，同時需要進行安全演習，并進行完備的記錄。同時還需要制定出更加完善的應急方案，制定出完善的規(guī)章制度。

6 結(jié)語

通過使用最新型的地質(zhì)雷達，可以對斷裂帶進行更加超前的預報，同時不斷優(yōu)化升級斷裂帶的施工方案，設計單位可以通過相互合作，以及會議探討的形式，不斷收集施工數(shù)據(jù)，結(jié)合實際的施工環(huán)境，進行相對應的施工試驗，從而保障新田灣隧道更快、更好的貫通。