浅谈软弱围岩及断层破碎带隧道施工技术

　　一、工程简介

　　某分离式大风口隧道，左线进口洞门为翼墙式洞门，右线进口洞门为台阶式端墙洞门，左线长2312.092米，右线长2325米，复合衬砌，沥青砼路面，隧道净空均为10.25×5米，围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级;及断层破碎带施工

　　二、软弱围岩开挖

　　鉴于本隧道某段围岩岩体破碎、节理发育，施工时围岩易发生失稳和坍塌，为此本工程采用人工配合机械开挖的方法，机械开挖不动必须爆破的地方，严守“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、二衬紧跟”的原则，采用微震或预裂爆破施工。同时，对Ⅴ级围岩段采用留核心土短台阶开挖法，台阶长度控制在5-10米，保证初期支护及时落底封闭，以确保初期支护的承载能力，并在施工中加强监控量测，根据量测结果，及时调整开挖方式和修正支护参数。

　　在施工过程中，必须把确保围岩稳定、杜绝坍塌放在首位，要及时有效地做好初期支护工作，严禁盲目掘进。同时，应注意如下几点：1、对洞身的水文地质情况进行认真研究，对地下水情况做到心中有数，并制定详细的防排水措施，避免造成危害。开挖前在掌子面超前探孔，孔长10m，设5孔，防止突然涌水造成危害。2、开挖后，容许围岩有一定的变形，以利于围岩内部应力的重新分配。但对于Ⅴ级围岩而言，自承能力有限，围岩变形不宜过大。因此，采用早期强度高、刚度大的初期支护，严格控制围岩早期变形，保持围岩稳定。3、为保证衬砌厚度及衬砌结构不侵限，开挖轮廓应按设计要求预留变形量。施工时，结合测量结果及时予以修正。

　　三、超前预注浆堵水施工

　　考虑到在隧道灰岩地段或断层破碎带会发生突水、涌水情况，为此应采取超前预注浆堵水措施。在预注浆前根据地质勘测成果，结合超前物探和超前钻孔，探明情况并应在预测突水处前5~10米实施。

　　1、超前预注浆设计参数。注浆孔掌子面以隧道中轴伞状布置，注浆范围为隧道开挖线以外6m(局部涌水段为4.5m)，浆液扩散半径为2m，套管段采用Φ115mm钻头成孔，后续注浆段采用Φ75mm钻头成孔;注浆液采用水泥-水玻璃浆液，浆液配合比在实际施工中根据注浆效果调整。每孔每延米注浆量按0.2m3设计，但在施工时应结合实际注浆量确定。

　　2、超前预注浆施工。每循环超前预注浆前设置50cm，对于局部超前预注浆则为30cm厚左右导向墙(止浆墙);成孔注浆采用前进式分段进行，套管安装完成后，每钻进5-7米即开始注浆，注浆达到设计要求后开始下一阶段钻孔注浆。注浆时采用套管柱塞方式，同时特别是超过20米的深孔须将长压注浆管插入到预定位置，提高孔底部的压注效果和压注效率。反复注入、稀浆与浓浆交替，并进行压力控制和注浆量控制，注浆压力从低到高逐渐加压。初始注浆压力采用1.2倍静水压力，注浆时间根据浆量的注入速率进行灵活调整。每循环注浆完毕开挖施工后，预留6米左右作为下阶段注浆止浆段。

　　四、隧道监控测量

　　监控量测是新奥法施工三要素之一，鉴于本工程存在软弱围岩以及断层破碎带，为此更应当严格按设计要求进行拱顶下沉和周边收敛位移的量测，通过监控量测的信息反馈及处理，及时调整支护参数，以有效地确保衬砌结构的安全。监控时，根据围岩条件、支护类型和参数、施工方法及量测目的编制量测计划，采取专门的量测小组实施量测计划，及时反馈信息，指导施工。另外对于本合同段量测工作的重点为围岩破碎带、大变形段和围岩高地应力易发生岩爆地段，在以上地质条件下，洞身开挖后容易发生的坍塌、滑坡、大变形、岩爆等，加强量测工作，按照设计要求进行监测。

　　根据监测的数据结果，当位移—时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切注意围岩状态，并加强支护，必要时暂停开挖。根据隧道周边实测位移值或用回归分析推算的相对位移值与表列数值相比。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或者喷层表层出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或施工方法。当围岩的预计变形量确定后，即可按规范的要求建立管理基准，并根据管理基准，判断围岩的稳定状态，决定是否采取补强加固措施。

　　五、软弱围岩及断层破碎带隧道施工技术措施

　　本合同隧道进口施工段洞身穿越4条断层破碎带，断裂力学性质为张扭性，断层造成岩石破碎、强度降低，减低围岩级别，并成为地下水的良好通道，在隧道施工时产生涌水、突水事故。施工时易发生坍塌，对隧道施工安全和质量影响较大。为确保施工方案科学、可行、可靠，在认真阅读图纸提供资料的基础上，结合我公司以往在隧道断层破碎地段施工中的成功经历和丰富经验，坚持“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则，步步为营，稳步前进，并采取如下技术措施：

　　1、Ⅴ级软弱围岩地段采用预留核心土开挖法。在开挖后立即施作初期支护，以封闭、保护围岩，控制围岩变形，使初期支护与围岩尽快形成“承载环”。

　　2、在接近洞身断层破碎带20m时，加强超前地质预报和围岩量测，在开挖面拱顶、隧底、左右边墙及开挖面中心等部位超前深钻孔，依据超前钻孔施工情况，判断开挖面前方地质类别及地下水情况等，制定相应对策。

　　3、在开挖断层带地段之前，对临近断裂带的洞身完成二次衬砌，提高意外时的应对能力。在断裂带施工期间，通过断层带的各施工工序之间的距离尽量缩短，二次衬砌紧跟开挖面、初期支护施工，减短断裂带开挖后的暴露时间。

　　4、断层带地段超前支护施工采用拱部打设超前中空注浆锚杆，钢筋格栅拱架间距加密。断层地段有涌水时，采用深孔超前预注浆进行堵水。

　　5、采用爆破法掘进时，严格控制炮眼数量、深度及装药量，尽量减小爆破对围岩的震动。

　　6、断层带地段采用中隔壁法分部施工，导洞上下部距离为3m左右，开挖后尽快闭合。断层地带的支护经常检查加固，开挖后开挖面立即进行喷砼作业。根据具体情况及时调整超前支护、初期支护参数。

　　7、将左右线隧道进入断层带施工的时间错开，先施工右线断层地段，沿路线纵向间距错开50米，避免相互影响。

　　8、断层破碎地段施工时，成立“断层带施工领导小组”和两个应急突击队，领导小组由项目经理任组长，项目总工和安全监察长任副组长，实行主要领导24小时轮流值班制度;突击队由党员、团员、模范职工、技术骨干组成，坚持24小时轮流值班待命，做到“闻风而动”。

　　9、物资设备部组成应急物资供应小组，按照施工技术方案和领导小组的指示，组织、加工、储备各种应急抢险设备、车辆、物资，运至隧道内有序堆放，做到供应及时，数量充足。

　　10、施工过程中加大围岩量测的频率，及时对量测结果进行分析，并及时向领导小组汇报分析结果和处理措施。

　　六、结论

　　针对隧道中软弱围岩以及断层破碎带特点，采取“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”措施，提出施工中重点施工措施如隧道开挖等，工程实践效果表明所采取措施能确保本工程按期保质保量地完成，而且施工安全性高，为同类工程提供参考。

　　参考文献

　　1、温利强.软弱及破碎围岩隧道光面爆破技术探讨[J].山西建筑，2009，23(05)：31-33.

　　2、揭选松.软弱围岩大跨隧道施工技术[J].黑龙江交通科技，2008，26(01)：101-103.

　　3、黄福波.软弱围岩大断面公路隧道施工技术[J].铁道建筑，2006，29(09)：18-19.

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文章名称： 浅谈软弱围岩及断层破碎带隧道施工技术

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