长大隧道断层及破碎带施工技术探讨

长大隧道断层及破碎带施工技术探讨
目前由于交通的发展，高速公路以及铁路隧道等工程数量越来越多。

在进行具体施工的时候经常会面临很多地质问题，其中最主要的就是隧道施工。

长大隧道施工的时候经常会因为围岩破碎的情况影响到整体施工进度，这种地质情况一般相对比较复杂，围岩的稳定性也相对比较差，因此经常会造成塌方或者是掉块的情况。

这时候就需要在施工的时候可以采用安全、快速、稳定的施工方案，这也是克服断层破碎带最主要的方式。

对此我们就应该要注意其具体施工技术的研究，基于此，本文将会重点分析施工的开挖技术以及支护技术的使用，以此给相关工程施工带来一定的参考。

标签：长大隧道；断层及破碎带；施工技术
1 引言
断层及破碎带是进行隧道施工之中最常见到的一种地质情况，要是对其认识不够或者是施工的方式不正确就会导致隧道发生塌方.情况好的话会塌方几米，严重的话就会塌方几十米，这样不仅会给隧道施工带来极大的阻碍，还会延误施工期限，增加施工成本，给隧道整体的质量安全带来严重的影响。

所以在该地质阶段进行施工的时候一定要确定出来一套安全、稳定的施工计划，然后采用科学合理的手段进行，千万不能随意施工。

对此对其具体的施工技术进行分析和研究是具有一定现实意义的。

2 工程概况
长平CPA2项目全长13.755km，八座桥梁五座隧道，桥隧比重约68%，风洞山特长隧道是长平高速项目的重难点工程，也是全线唯一的特长隧道。

左洞长4911m，右洞长4902m，设计为单向分离式三车道隧道。

隧道区所处区域位于长乐-南澳北东向断裂构造带和平潭-东山北东向断裂构造带的北部，隧道地质情况复杂，其中有7条地质断裂带，隧道软弱围岩比重大，覆盖层薄，施工危险性较大，连续施工的限制性因素较多。

隧道上方还有居民饮用的南阳水库，不可控因素较多，且中间无斜井，只能从进口和出口两个工作面掘进。

施工难度巨大。

3 超前地质预报
在隧道施工中，我们要坚持做超前地质预报，提前掌握隧道围岩变化情况，及时调整施工工艺、开挖的参数以及支护参数等等，更好的安排现场安全施工。

在项目中超前预报采用电磁波反射法进行探测，电磁波反射法是基于电磁波遇到不同反射界面其反射振幅和相位不同来判断前方传播介质的变化的一种地质勘探方法。

其所用仪器为地质雷达，所以该方法一般也称作地质雷达法。

相比TGP 的地震波法，地质雷达法有其分辨率高，对施工影響小，可以在两个开挖循环之间实施预报，在各方配合良好的情况下，可以实现对现场施工的零影响，且数据分析解决快速，可以在实现当天实施预报，当天分析当天出结果，可以与现场施
工实现无缝对接。

雷达测试资料的解释是根据现场测试的雷达图像，先进行数据处理，对可以解读的图像进行异常分析；根据异常的形态、特征及电磁波的衰减情况，结合现场掌子面地质情况，结合已开挖围岩的地质概况，判断波阻抗界面的地质成因，从而可以对测试范围内的地质情况进行解释，从而发现掌子面开挖前方的围岩概况，对可能遇到的不良地质体提前做好预备施工方案。

在隧道施工中，我们要坚持打探孔，一般采用长5m的钻杆，在掌子面不同位置打几个探孔，如果在打钻过程中，突然进孔速度加快后孔内有泥浆流出，说明前方围岩突变，结合超前地质预报，更好的掌握前方（如图1-2）。

4 断层破碎带处理原则
针对隧道断层破碎带围岩情况，结合超前地质预报的结果，及时调整施工工艺、开挖的参数以及支护参数等等，本着“弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、早封闭、勤量测”的施工处理原则。

对穿越断层破碎带的隧道结构采用以下的加固措施：采用Φ50超前小导管支护，采用“环形预留核心土法”开挖，以确保围岩的稳定性以及施工的质量安全。

5 断层破碎带施工方法
在具体的施工之前应该要先对施工场地的基本地质环境进行勘察，要对破碎带的宽度以及基本的性质等因素进行检测，主要目的是为了提前了解到在施工中会出现的各种各样的问题。

其中测量的重点就是破碎带以及断层的强度以及角度，这样能够给具体的实施计划来一定的数据支撑。

在施工之前应该要先对具体实施中将会出现的各种问题进行预估，然后制定出来对应的应对措施，这样能够防患于未然，不会影响到施工的进度。

另外还需要将施工中会用到的设备等准备好，根据已经掌握的相应数据制定出来具体的施工方案，然后根据实际情况选择合适的施工技术。

需要注意的是要做好钻孔台车型号的选择以及注意机械之间的距离，并积极供应材料，以此使得机械设备能够正常运行。

5.1 超前支护
断层破碎带围岩破碎，节理裂隙发育，地下水丰富，在检测出围岩突变后，要提前采用小导管注浆加固作为超前支护，往往从断层破碎带处后退2m孔边立钢拱架钻孔，打入Φ50导管并注入水泥浆液。

小导管采用Φ50热轧壁厚5mm的无缝钢管，钢管前段呈尖锥形，管壁四周钻8mm的压浆孔，压浆孔呈梅花型布置，间距15cm，尾部1m不设压浆孔，环向间距50cm，纵向间距3m，外插角15°，尾部应与初期支护钢拱架焊接牢固，以增加整体刚度，发挥其最佳支护效能，如果围岩特别差，可采用双层小导管。

注浆的基本程序是环向地从两边的拱脚向拱顶进行，浆液在注浆压力压力作用下成脉状深入破碎岩体，并将围岩中的空气、水排出，填充于破碎围岩，使破
碎岩体粘结，固化，提高围岩的自稳能力和整体性。

设计注浆压力0.5-1MPa，根据风洞山特长隧道施工总结，压力达到0.8MPa时，水泥浆液已经在正常注入，如果不观察和统计数据，继续增大压力，反而，会适得其反，将注浆阀损坏，所以，注浆的时候应该要及时检查浆液的状态，将浆液之中各项原料的比例控制好，并且将注浆量、压力进行记录。

在完成注浆之后应该要及时将其固结效果进行检查，如果注浆过程中发生异常情况，可降低注浆压力、采用间歇注浆（如图3-6）。

5.2 洞身开挖
在水泥浆液终凝后开始开挖，采用“环形预留核心土法”，核心土面积应不小于整个断面面积的50%，每循环进尺50cm，在施工过程中，严格遵循“弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、早封闭、勤量测”的原则，采用人工配合机械开挖，尽量减少爆破队围岩的扰动，维护围岩的自稳能力，防止大面积坍塌。

开挖顺序：先开挖上部弧形导坑，再错位开挖中台阶两侧，然后错位开挖下台阶两侧，最后开挖仰拱。

上部宜超前中部3-5m，中部超前3-5m，下部超前底部10m左右（如图7）。

5.3 挂网喷浆和钢拱架施工
在开挖完成后要及时进行轮廓检查，是否符合设计及规范要求，在满足要求后，先初喷4cmC25混凝土，然后安装钢拱架I20b，钢拱架加工时需考虑预留变形量，这个变形量应根据实际情况进行调整。

钢拱架在加工时连接板要焊接牢固，用螺栓、螺母拼接后，骑缝焊接牢固，焊接缝都应焊接饱满，不得有砂眼，保证钢拱架的整体牢固，增加钢拱架的完整性及承载力，拱脚不能悬空，拱脚部位设置枕木或钢板，扩大钢拱架的承载基础；两榀钢拱架之间设置Φ22连接钢筋，提高该段骨架的整体性；设置Φ6.5的钢筋网，钢筋网的制作面积为1㎡，网格尺寸20×20cm，网片搭接不少于20cm，再进行喷射混凝土之后就会形成一种临时支护（如图8-9）。

5.4 监控量测和预留沉降
在实施具体监测的时候要根据该施工阶段的详细情况加强监测的密度。

每隔5m在拱顶、起拱线、拱腰处布设监测点，主要将其隧道之中的地质情况以及支护状态加强监测，然后将拱顶下沉情况进行重点监测。

通过对各项数据的测量和具体监测能够及时掌握围岩的运动状况，使得隧道在该阶段的施工可以安全进行，保证施工质量（如图10）。

5.5 洞内排水
断层破碎带围岩破碎，地下水丰富，围岩长时间浸泡，易造成围岩和支护坍塌或失稳。

按照“防、排、截、堵结合”的原则进行，用Φ50小导管注浆堵水，在地下水丰富的地方钻孔排水，安装Φ50小导管将拱顶、边墙的水引致排水沟，如果是下坡洞，需及时将水抽到洞外，减少围岩和支护的浸泡时间。

6 结束语
长大隧道断层及破碎带的施工是施工中最难的一段，要是无法做好该阶段的工作就极易发生事故。

结合风洞山特长隧道断层破碎带安全顺利通过的施工经验，我们要做到：在施工的时候做好相应的地质勘测，因为该环节将会直接影响到最终施工方案的制定以及选择；其次，在施工的时候要选择合适施工技术，这样可以在最大程度上確保围岩的稳定性；最后，在施工的时候要采用相应的支护方式，比如超前导管等等。

除此以外还应该要做好相应的质量监测工作，保证施工的安全性以及围岩的稳定性，也能够及时调整或者更换施工计划并对支护参数进行变更，使工程得以顺利进行。

参考文献：
[1] 公路隧道施工技术规范JTG F60-2009[S].北京：人民交通出版社.2009
[2]福建省高速公路施工标准化管理指南-隧道工程[S].北京：人民交通出版社.2013
[3]公路隧道施工技术细则JTG/T F60-2009[S]. 人民交通出版社.2009。