陳國亮

山東萬泰工程咨詢有限公司 山東濰坊 261061

處于斷層破碎帶中的隧道，其施工較為復(fù)雜，需要采取有效的技術(shù)措施保證施工安全，公路工程通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、注漿堵水和加固、開挖支護(hù)與二次襯砌，順利且安全的完成了開挖施工，經(jīng)檢查施工質(zhì)量合格，所用施工方法可為類似工程提供參考借鑒。

1 隧道斷層破碎帶關(guān)鍵施工技術(shù)

1.1 淺埋斷層破碎帶開挖與支護(hù)技術(shù)

斷裂帶破碎區(qū)域的淺埋偏壓隧道受力情況特殊，由于圍巖軟弱、自穩(wěn)性差，且圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)受力不對稱、不均勻，容易導(dǎo)致局部應(yīng)力集中，進(jìn)一步導(dǎo)致巖體破壞松弛，自穩(wěn)能力逐步喪失，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破裂變形乃至結(jié)構(gòu)失效，進(jìn)而引發(fā)工程病害甚至工程事故。此外，斷裂破碎帶的圍巖粘聚力低，在隧道爆破開挖過程中，結(jié)構(gòu)受到進(jìn)一步損傷，自穩(wěn)能力進(jìn)一步喪失，在不對稱應(yīng)力的影響下，很可能快速變形，進(jìn)一步導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，甚至洞內(nèi)坍塌等事故的發(fā)生。因此，軟弱破碎圍巖偏壓隧道應(yīng)選取有利于控制圍巖變形和應(yīng)力水平的施工方法。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)和圍巖類別，針對本工程的Ⅴ級圍巖段隧道采用三臺階七步開挖法開挖。采用三臺階七步開挖法開挖時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制二次襯砌到掌子面的距離，確保該距離不超過開挖跨度的2倍，確保初期支護(hù)和襯砌緊跟，盡快對已開挖的圍巖變形形成約束，避免受力和變形的快速擴(kuò)展[1]。

1.2 初期支護(hù)技術(shù)

初期支護(hù)使用的參數(shù)如下：

（1）對拱面的初期封閉，主要采用噴射混凝土方法進(jìn)行，要求使用的水泥標(biāo)號為C25，噴射的混凝土厚度控制在4cm。支護(hù)時(shí)還要采用鋼拱架，這種拱架主要采用114工字鋼拱架，鋼拱加縱向之間距離保持在100cm，環(huán)向之間的距離保持在100cm。

（2）施工徑向系統(tǒng)錨桿，這種錨桿是一種排氣中空注漿錨桿，使用的長度在4m，環(huán)向之間的距離是100cm，縱向之間的距離為80cm。采用噴射方法施工混凝土，要求混凝土為纖維混凝土，使用的厚度保持在28cm。

1.3 注漿堵水、加固

在施工中若遇突水和涌水現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，并結(jié)合現(xiàn)有的地質(zhì)素描等基本資料開展綜合分析，確定掌子面之前地下水實(shí)際分布情況和水量，然后遵循防水、排水、堵水和引水充分結(jié)合的基本原則，制定施工措施，針對不同的實(shí)際情況，采取全斷面帷幕或周邊注漿等技術(shù)措施，將地下水封堵于圍巖當(dāng)中，然后集中引排，利用二襯系統(tǒng)的防水和排水系統(tǒng)使水排出道隧道之外，從而保證施工安全與結(jié)構(gòu)安全。目前，主要采用以下幾種方法：

（1）如果隧道需要從厚度在30m以上的呈軟塑狀態(tài)的斷層破碎帶中穿過，且總水量超過10m3/h，則應(yīng)在整個(gè)斷面通過帷注漿來堵水[2]。其注漿的范圍為隧道開挖邊線向外6m，長度一般為30m，共分成三環(huán)進(jìn)行，其中，第一環(huán)設(shè)置22個(gè)孔，深度按15m控制；第二環(huán)也設(shè)置22個(gè)孔，但深度增加到22m；第三環(huán)設(shè)置61個(gè)孔，深度繼續(xù)增加到30m。

（2）如果隧道需要從圖1注漿堵水施工工藝流程厚度小于30m的斷層破碎帶或者是溶蝕裂隙中穿過，且總水量不足10m3h，則應(yīng)在整個(gè)斷面進(jìn)行周邊注漿來有效堵水。其注漿的范圍為隧道開挖邊線向外6m，長度一般為30m，共分成三環(huán)進(jìn)行，其中，第一環(huán)設(shè)置22個(gè)孔，深度按15m控制；第二環(huán)也設(shè)置22個(gè)孔，但深度增加到22m；第三環(huán)設(shè)置50個(gè)孔，深度繼續(xù)增加到30m。

（3）除以上兩種方法外，若隧道從灰?guī)r地區(qū)中穿過，在斷面中出現(xiàn)局部的突水和涌水，則可通過局部注漿來處理。其注漿的范圍為隧道開挖邊線向外6m，長度一般為30m，共分成三環(huán)進(jìn)行，其中，第一環(huán)設(shè)置10個(gè)孔，深度按15m控制；第二環(huán)也設(shè)置10個(gè)孔，但深度增加到22m；第三環(huán)設(shè)置14個(gè)孔，深度繼續(xù)增加到30m。

2 隧道斷層破碎帶施工風(fēng)險(xiǎn)控制措施

2.1 初期支護(hù)加固措施

偏壓隧道圍巖和變形的擴(kuò)展與初期支護(hù)的強(qiáng)度以及施作時(shí)間之間密切相關(guān)，如果初期支護(hù)施作不及時(shí)或者剛度不夠，很容易導(dǎo)致圍巖松弛和應(yīng)力擴(kuò)散。因此如果山體的偏壓影響無法通過堆載反壓或者其他外部措施進(jìn)行抵消，則需加強(qiáng)初期支護(hù)的剛度，提高初期支護(hù)的施作時(shí)機(jī)，盡快對山體的變形形成有效約束。主要措施為：①增加初期支護(hù)的強(qiáng)度和剛度，盡量采用工字鋼架或者鋼管混凝土拱架等高強(qiáng)高剛度拱架來約束圍巖變形，加密鋼架之間的間距，鋼架之間進(jìn)行縱向連接；②對隧道圍巖進(jìn)行預(yù)加固，才開挖可打設(shè)大管棚，并進(jìn)行壓力注漿，加固圍巖，提高圍巖的自穩(wěn)性；③減少施工進(jìn)尺，盡量采用人工開挖，避免爆破震動，降低對隧道圍巖的擾動，盡快對圍巖形成有效約束[3]。

2.2 監(jiān)控量測

在隧道開挖施工中，除了要做好支護(hù)與二次襯砌，還應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測，對掌握到的所有監(jiān)控量測數(shù)據(jù)實(shí)施分析，明確開挖施工和支護(hù)是否滿足要求，為現(xiàn)場施工提供正確指導(dǎo)。如果，如果監(jiān)控量測結(jié)果出現(xiàn)較大的變化，則需要立即調(diào)整施工參數(shù)。

2.3 質(zhì)量控制

由于是斷層破碎帶，施工時(shí)需要對頂棚的下沉監(jiān)控，還要對周邊的收斂進(jìn)行監(jiān)控。拱頂下沉、兩組周邊收斂點(diǎn)按證臺階法施工順序在施工中布置。對這種施工中，挖掘完成以后需迅速進(jìn)行埋設(shè)，還要進(jìn)行初始的讀數(shù)。觀察過程中還需要對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以及時(shí)掌握地層的變化情況，做出事故預(yù)判，這種預(yù)判主要是對支護(hù)施工和設(shè)計(jì)參數(shù)的修正參考。

3 結(jié)語

針對存在偏壓、淺埋、斷層破碎帶等不利施工條件的隧道工程關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行研究，分析了淺埋偏壓隧道的受力變形特性，對關(guān)鍵施工工藝進(jìn)行了分析介紹，針對隧道潛在的施工風(fēng)險(xiǎn)，提出了針對性的風(fēng)險(xiǎn)防控措施。這些施工技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)防控措施通過工程實(shí)踐證明是可行的，可為今后類似隧道工程的施工提供參考。