馮毅

摘 要：高速公路隧道施工工程中常出現(xiàn)隧道斷層破碎帶的問題，在工程設(shè)計施工的研究中，對隧道圍巖的穩(wěn)定性要求很高，因此本研究主要針對岐山特長隧道工程地質(zhì)條件，結(jié)合隧道超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出影響斷層破碎帶圍巖穩(wěn)定性的原因，并采取關(guān)鍵的改善措施，對隧道斷層破碎帶不同地質(zhì)情況進(jìn)行研究，選用不同的相應(yīng)施工方法，在保證施工安全、質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度，實現(xiàn)項目進(jìn)度目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：隧道 斷層破碎帶 施工方法

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0027-02

1 工程概況

1.1 基本情況

岐山特長隧道地處莆田市仙游縣游洋鎮(zhèn)與涵江區(qū)莊邊鎮(zhèn)交界處，為雙洞六車道，設(shè)計時速100km/h，是湄渝高速公路全線關(guān)鍵控制性工程之一。該隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，最大埋深600多m，隧道全長8041.5m，進(jìn)口端施工任務(wù)為3300m。隧道采用進(jìn)、出口端同時掘進(jìn)。

1.2 地質(zhì)情況

岐山隧道進(jìn)口端圍巖主要以凝灰質(zhì)砂巖為主；隧道的不良地質(zhì)主要表現(xiàn)為穿越8處斷裂構(gòu)造及擠壓裂隙密集帶，巖爆易發(fā)生段1處。

2 隧道前期施工段的綜合分析

2.1 開挖工法

（1）岐山隧道洞口淺埋段地質(zhì)主要為全風(fēng)化-中風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，V級圍巖，為確保安全進(jìn)洞，現(xiàn)場采用了雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法進(jìn)行施工，輔助以大管棚、小導(dǎo)管和砂漿錨桿超前支護(hù)，安全、順利地完成施工。但工序轉(zhuǎn)換頻繁，速度較慢，且成本較高。

（2）隧道進(jìn)入深埋段Ⅳ、Ⅴ圍巖，由于雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法、CRD開挖工法施工速度較慢，且岐山隧道是全線控制性工程之一，工期緊迫，經(jīng)四方代表詳細(xì)的討論及研究、結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，同意在確保安全的前提下，Ⅳ、V級圍巖可采用上下臺階法施工，之后采用臺階法在施工整個過程嚴(yán)格按照規(guī)范相關(guān)要求進(jìn)行，包括：循環(huán)進(jìn)尺、控制爆破、臺階長度、支護(hù)參數(shù)等進(jìn)行嚴(yán)格控制，整個施工過程安全、可控[1]。

2.2 斷層破碎帶地段施工

岐山隧道進(jìn)口端設(shè)計斷層破碎帶共8條，具體情況如下：

（1）第一條斷層破碎帶：F210斷層，里程K76+340，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-全風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖為主，較堅硬巖，局部較破碎，地下水以點滴狀出水，整體自穩(wěn)性好，現(xiàn)場加強(qiáng)超前支護(hù)，該段順利度過。

（2）第二條斷層破碎帶：F210A斷層，里程K76+528，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化流紋巖為主，較堅硬巖，局部較破碎，地下水以點滴狀出水，整體自穩(wěn)性好，現(xiàn)場加強(qiáng)超前支護(hù)，該段順利度過。

（3）第三條斷層破碎帶：F211斷層，里程K77+064，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化流紋巖為主，較堅硬巖，局部較破碎，整體自穩(wěn)性好，左洞左拱腰揭露斷裂帶及充填物，涌水量較大，水量約為2000m3/d，現(xiàn)場啟動應(yīng)急預(yù)案，水泵、排水管道、移動接力水箱等抽水設(shè)備配備齊全，及時進(jìn)行了排水，四方代表現(xiàn)場勘察，結(jié)合地質(zhì)預(yù)報信息，為防止發(fā)生突泥情況，該段增加了洞內(nèi)中管棚施工，大大增加了施工安全系數(shù)，并嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行施工，該段平穩(wěn)度過，且無安全質(zhì)量事故[2]。

（4） 第四條斷層破碎帶：F212斷層，里程K77+129，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化流紋巖為主，較堅硬巖，局部裂隙稍發(fā)育，地下水以點滴狀出水，整體自穩(wěn)性好，該段順利度過。

（5）第五條斷層破碎帶：F212A斷層，里程K77+522，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化流紋巖為主，較堅硬巖，裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，地下水發(fā)育，以涌流股狀出水，出水量約為40m3/h，整體自穩(wěn)性一般，該段順利度過。

（6）第六條斷層破碎帶：F213斷層，里程K77+869，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化流紋巖為主，較堅硬巖，裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，地下水較發(fā)育，以淋雨狀出水，整體自穩(wěn)性一般，該段順利度過。

（7）第七條斷層破碎帶：F214斷層，里程K78+441，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化流紋巖為主，較堅硬巖，裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，地下水不發(fā)育，以點滴狀出水，整體自穩(wěn)性一般，該段順利度過。

（8）第八條斷層破碎帶：F215斷層，里程K78+998，現(xiàn)場施工實際地質(zhì)揭示主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化流紋巖為主，較堅硬巖，裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，地下水不發(fā)育，以點滴狀出水，整體自穩(wěn)性一般，該段順利度過[3]。

以上8條斷裂帶施工過程中，第④～⑧號斷裂帶均采用全斷面法施工，且在保證安全的前提下，順利度過。

2.3 超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測

岐山隧道地質(zhì)情況復(fù)雜、多變，在不良地質(zhì)下隧道施工中防坍塌和防突泥涌水是本工程的施工難點。本隧道由第三方監(jiān)控量測單位負(fù)責(zé)超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測工作，在已完成段落的實際地質(zhì)情況與超前地質(zhì)預(yù)報的數(shù)據(jù)信息來看，判斷基本一致，對現(xiàn)場施工充分起到了指導(dǎo)性作用，尤其在進(jìn)入斷層破碎帶地段之前，通過TGP超前地質(zhì)預(yù)報、地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水以及超前水平鉆探，四項技術(shù)措施綜合判定，提前預(yù)防，且采取了有效的應(yīng)急措施，使每處斷層破碎帶安全、平穩(wěn)度過[4]。

3 主要施工方法

根據(jù)岐山隧道進(jìn)口端已完成段的地質(zhì)情況，該隧道深埋段Ⅳ、Ⅴ級圍巖基本均處于斷層破碎帶地段，巖體風(fēng)化程度多為中風(fēng)化-微風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化以及全風(fēng)化圍巖相對少見，整體安全系數(shù)較高；為保證安全、質(zhì)量，同時考慮工程進(jìn)度，Ⅳ、Ⅴ級圍巖斷層段施工方案按照以下三種且根據(jù)實際情況選用。

3.1 Ⅳ、Ⅴ級圍巖（斷層破碎帶）一般地段

Ⅳ、Ⅴ級圍巖（斷層破碎帶）一般地段指圍巖主要以中風(fēng)化-微風(fēng)化圍巖為主（石質(zhì)圍巖），節(jié)理裂隙較發(fā)育，自穩(wěn)性良好，無地下水或以點滴狀出水，超前地質(zhì)預(yù)報信息已準(zhǔn)確判斷無突泥涌水等地質(zhì)災(zāi)害的可能，在超前支護(hù)施作到位的前提下，可采用全斷面開挖法施工。

3.2 Ⅳ、Ⅴ級圍巖（斷層破碎帶）較差地段

Ⅳ、Ⅴ級圍巖（斷層破碎帶）較差地段指圍巖主要以中風(fēng)化-全風(fēng)化圍巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖體已無法自穩(wěn)，地下水以點滴狀或流水狀的承壓水出現(xiàn)，超前地質(zhì)預(yù)報信息反映可能出現(xiàn)涌水坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，在超前支護(hù)施作到位的前提下，全斷面開挖已無法確保施工安全，立即進(jìn)行工法改變，將全斷面開挖改為臺階法施工，根據(jù)現(xiàn)場施工安排，可選用上下臺階或三臺階施工，但考慮開挖臺架頻繁改變，優(yōu)先考慮三臺階施工（可不用開挖臺架），且較小的臨空面有助于施工安全、減少坍塌可能。

3.3 Ⅳ、Ⅴ級圍巖（斷層破碎帶）特殊地段

Ⅳ、Ⅴ級圍巖（斷層破碎帶）特殊地段指圍巖主要全風(fēng)化圍巖為主，巖體基本為夾泥的松散破碎體，或斷層完全揭露，巖體已無法自穩(wěn)，超前地質(zhì)預(yù)報信息反映即將可能出現(xiàn)較大突泥、涌水坍塌等地質(zhì)災(zāi)害；經(jīng)現(xiàn)場判斷，全斷面、臺階法開挖已無法確保施工安全、質(zhì)量，存在較大隱患，此時應(yīng)立即改變工法，根據(jù)現(xiàn)場情況選用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖、CRD開挖法或CD法嚴(yán)格進(jìn)行施工[5]。

4 斷層破碎帶（石質(zhì)圍巖）全斷面施工關(guān)鍵性措施分析

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報

采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測掌子面前方圍巖情況，紅外線探測儀探測地下水情況，對于初步判斷不良地質(zhì)段和設(shè)計勘探資料標(biāo)示的不利地質(zhì)地帶，采用水平地質(zhì)鉆探驗證確定。

4.2 超前支護(hù)

在原設(shè)計超前支護(hù)的基礎(chǔ)上，由于斷面較大，超前可加強(qiáng)采用雙排ф50小導(dǎo)管超前支護(hù)。對深孔注漿后的巖體裂隙再次進(jìn)行加固，確保圍巖的總體穩(wěn)定性。

4.3 短掘進(jìn)開挖

Ⅳ級圍巖每次循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在2.1m左右；V級圍巖每次循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在1.4m左右，并根據(jù)圍巖實際情況結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)確定進(jìn)尺量。采用光面爆破技術(shù)，微震控制爆破，加密周邊眼間距，及時調(diào)整最小抵抗線及相對距，減少裝藥集中度，減小因爆破對圍巖的震動。

4.4 初期支護(hù)及時，仰拱、二襯緊跟，快速封閉成環(huán)

出碴完成后立即進(jìn)行初期支護(hù)，嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，及時施工仰拱。仰拱與掌子面距離控制在35m內(nèi)，二次襯砌離開挖面控制在50m內(nèi)[6]。

4.5 加強(qiáng)監(jiān)控量測

施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測工作，發(fā)現(xiàn)異常，及時調(diào)整施工參數(shù)及開挖方法，并采取有效的應(yīng)急措施，確保施工安全。

5 結(jié)語

在高速公路隧道工程的實際施工中，由于地質(zhì)的復(fù)雜性、多變性及特殊性，并在確保施工安全、質(zhì)量的前提下，施工方法的選擇也并非一成不變的，因此，經(jīng)過對施工方案的比對分析研究，優(yōu)化施工方法顯得尤為重要，并能有效提高施工進(jìn)度效率，對于地質(zhì)復(fù)雜、工期緊、壓力大的控制性工程施工能起到關(guān)鍵性作用。

參考文獻(xiàn)

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