隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工工艺

隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工工艺

王晓丽

中交二航局成都城市建设工程有限公司，四川 成都 610000

摘要：隧道开挖的施工难度大，并且在不同的地质结构中有着不同的开挖技术与工作的要点，尤其是在断层破碎带的隧道开挖工作中，容易出现强度低和变形的现象，也就使得隧道工程的整体施工抗水性差，也就出现了各种不安全的因素，甚至是安全隐患问题。在较大的施工难度之下，就出现了各种突发性的安全事故问题，如塌方、突泥等问题，成为了后期施工和整体安全性的重大阻碍。为了更好地进行隧道开挖工作和穿越断层破碎带的开挖工作，就需要在开挖支护技术方面进行充分地利用，以提升隧道支护工作环境，减少灾害与事故的发生，从而营造了较为安全的施工环境。

关键词：隧道；穿越断层；破碎带开挖支护；施工工艺

　断层破碎带对隧道施工的影响主要与断层破碎带规模、破碎带的地质特征及复杂的隧道轴线和断层构造线的相互组合方式有关：一是，在穿越断层破碎带地段隧道施工时，开挖难度与其他工程相比相对较大。二是，断层破碎带的存在降低了拟开挖岩体的强度和稳定性，由于断层破碎带地段力学强度相对较低，对岩层结构表面的抗滑阻力和周围岩体的稳定性产生影响。三是，由于断层破碎带具有明显的黏土化或突沙、涌水等特征，如果施工组织设计方案和施工方法不合理，极易出现大量的突沙和涌水现象。四是，断层破碎带地段地质的特殊性，也极易形成岩溶发育带和风化深槽，在断层的悬崖或陡坡处，更容易引发坍塌等事故灾害。五是，在断层破碎带施工时，外部荷载较大时极易产生不均匀沉降，存在较大的安全隐患，也会对工期和施工质量产生影响。如断层破碎带出现在隧道侧面，若辅助钢架支护和喷射混凝土施工不当极易造成侧壁整体滑塌。

1工程概况

本文以南联山隧道为工作和施工的背景进行探讨的工作，其位置在西双版纳至飞龙区间内，其地质方面存在着低中山地貌的特征，其地面高程在560～880m，最大高度差为320m。经过测量和分析整体上呈现了较陡的坡度，隧道的出口段设置了双线形式，其余为单线。

2破碎带断裂构造

隧道断裂现象在此次的施工中十分突出，尤其是在压扭性断裂以及张性断裂特点上十分明显，并且走势方面十分复杂，也就使得整体的施工难度不断增大。断裂区中存在着明显的伴生断裂的现象。另外，其还表现出了较为明显的岩石松散特征，完整性方面不足，断裂层破碎宽度为100米以上，这也是破碎岩结构。

3隧道断层开挖支护施工技术

3.1施工工序

对于隧道的施工工作分为了以下几步的工序进行施工的控制工作：第一，对于隧道施工区域进行前期的超前支护的工作，做好稳定的工作后在进行此基础上的台阶开挖的工作，同时进行二次稳定的支护，从而为下一步的作业施工奠定坚实的基础。第二，在支护作业施工结束之后需要进行仰拱处理的工作，并对其进行填充，最后进行拱墙衬砌施工的工作。在以上的工作过程中需要在施工过程中注意以下两个方面的内容，一方面在进行中、下台阶的开挖工作中，要避免左右同时开挖的情况，进行错开的单侧施工。另一方面，开挖时以光面爆破法主要方法较为合适，周边眼间距控制在30-40厘米，台阶长度控制在4-5米。

3.2支护施工

3.2.1洞口长管棚

第一，导向墙施工环节中需要将其设置为一米的方形状，利用混凝土材料对其进行进一步加固和处理的工作，使得钢架外缘也进行保护层的相应处理工作。第二，长管棚的施工工作中，需要钢构厂进行统一的加工处理工作，从而在指定的时间和地点进行施工区域的安装和利用的工作，长管棚施工的工作需要借助管棚钻机和高压注泵机来完成注浆等相应的工作，从而提升结构的稳定性。操作过程中需要做好相应的参数控制的工作，压力在1～2MPa区间内，水灰比在1∶1最为合适。另外在注浆等重要的操作之前，需要进行预实验的工作，从而参数可以根据施工环境的变化进行基准的调整工作。第三，洞身长管棚，需要进行工作室的构建工作，对应的长度范围为12-15米，相比于标准断面需要进行扩大的工作。在导向墙和孔口管的作业之后在进行上述的工作，可以保证好工作的稳定性。第四，洞身中管棚的长度需要控制在6-12米的范围，超前小导管也在此过程中被使用，二次加固的效果明显。

3.2.2超前小导管

超前小导管的加工处理工作一般在制定的施工现场完成，需要在加工处理的过程中借助喷射混凝土的方式进行施工工作，除此之外还需要用到钻孔环节的凿岩机设备，利用此设备进行小导管推入到孔中，并且利用斜测仪进行钻孔角度的矫正工作，使后期的水泥砂浆的压入工作更加准确。为了在开挖面的钢架部分进行群钊，就需要以超前小导管为支点进行穿越的工作，同时进行钢架和尾端的焊接处理的工作，使得注浆施工工作更为高效顺利的进行。

3.2.3超前地质预报与监控测量

为了在施工工作中对于隧道工程开挖及支护工作进行全面有效地监控工作，就需要在开挖工作前期做好地质情况的探测和周围岩石情况做好综合性的预报工作，其中利用了地质雷达、超前水平钻等方式进行。在隧道开挖工作中，尤其是超长钻孔技术可以在实时预测工作中发挥良好的作用，可以在工作中对于隧道内部的地质情况进行全面的分析工作，使得数据信息都可以更为精准，此项工作应该由专人进行预报和数据记录的工作，从而可以获得抵制素描展示图等相关的信息。施工过程中，需要通过专业监控小组的控制工作来进行开挖的工作，利用隧道施工的工作原理和施工的方案进行规范性的施工，从而在测点进行布设的工作，按照频次进行定点的监测和信息化的处理工作。通过每日上传的监控测量信息和处理工作，可以不断优化隧道开挖的工作方案和技术的选择，使得开挖工作的稳定性不断提升。开挖的方法可以在工作中的初期进行支护强度和刚度的提升，以减少爆破震动等方面的影响，以保证整体工作的安全性。

3.3隧道穿越断层破碎带开挖支护的排水作业

3.3.1超前探水

一旦发生洞内突水的问题，就会对于隧道施工的工作效果产生严重的影响，施工中的防水、排水的措施就是十分重要的。需要根据隧道内涌水量的大小进行分析的工作，从而做好相应的针对性的封堵和疏排的工作，一旦发生涌水的现象，就可以快速的启动应急方案，从而进行高效的处理工作。一旦大量的地下水涌入到洞内就会造成施工设备、施工质量等方面的损害，通过长期的施工经验化的分析，超前探水的工作是十分重要的，可与通过地质调查和超前钻孔探测的技术为主体，进行综合性的预报和预测的工作，使得地下水源的情况变得清晰化。另外钻孔的位置可以根据实际的施工情况进行分析工作，在施工现场进行处理。超前泄水可以使得水压降低，提升支护结构的稳定性。在目前的施工中超前探孔探水泄水的工作已经十分成熟，保证了施工的质量。

3.3.2抽排水

分级排水的工作也是十分重要的，需要进行配套的排水设施的建设，进行维护和处理。

结论

综上所述，隧道工程经常会遇到穿越断层破碎带的问题，支护和开挖工作的难度大，为了保证最终的施工质量，需要进行开挖和支护技术的全面分析工作，保证隧道工程的稳定性。

参考文献：

［1］田野，张贵恩．大跨隧道穿越断层破碎带开挖工法优化分析．中国公路，2019(05):118－120．

［2］王章琼，晏鄂川，王亚军．隧道穿越片岩断层破碎带塌方涌水机理及处治技术．施工技术，2018(24):5－8．

［3］张旭．保康隧道穿越断层破碎带施工控制技术．铁道建筑技术，2018(2):89－92．

［4］秦锋．隧道穿越断层破碎带开挖支护施工技术．设备管理与维修，2016(5):79－81．