断层破碎带施工作业指导书

断层破碎带施工作业指导书

断层破碎带是由于断层两盘相对滑动而使两侧岩层被错断磨碎，形成一个长条状与断层面方向基本一致的岩层破碎带。破碎带的宽度与岩性、断距及断层性质有关。破碎带中的岩石受断裂作用形成构造岩，按其破碎程度不同，构造岩有构造角砾岩、磨砾岩、糜棱岩和断层泥。

断层破碎带是隧道施工中常见的一种地质现象，如认识不够，施工不当，常会造成塌方，小则几米，大则几十米，不仅给隧道施工带来极大困难，而且延误工期，耗费资金，并且给隧道的施工和运营安全带来隐患。因此断层破碎带的施工必须制定安全、稳妥的施工方案，采取积极、有效的施工措施，切忌盲目冒进。

4.4.1断层的基本类型

按断层两盘相对位移关系，断层可分为正断层、逆断层和平移断层三种。

1、正断层沿断层岩面倾斜方向，断层的下盘相对上升，上盘相对下降的断层为正断层。正断层主要是地壳受水平方向张拉力和重力作用形成的。断层面倾角较陡，断层线较平直。

2、逆断层断层的下盘相对下降，上盘相对上升的断层为逆断层。逆断层主要是地壳受水平挤压作用形成的，断层两盘多闭合。

3、平移断层断层两盘沿断层走向线方向发生相对位移的为平移断层。断层面近于直立，倾角很陡，它是在地壳水平运动影响下，由剪切作用形成的。

4.4.2断层与隧道的相互关系

隧洞穿过断层地段，施工难度主要取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧洞轴线和断层构造线方向的组合关系（正交、斜交或平行）。在其他条件相差不大的前提下，两者的相互关系直接影响到施工的难易程度、工艺和工期。

当隧洞轴线接近于垂直构造线方向时，断层规模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比较有利，施工难度相对较小；但当隧洞轴线斜交或者平行于构造方向时，则隧洞穿过破碎带的长度增大，并有强大侧压力，应加强支护体系，及时封闭。

根据断层产状、宽度和隧道轴线的相互关系，隧道通过断层带时，大致可分为以下几种情况。

图断层带与隧道的相互关系

1、断层出现在拱部

如图（a），这种情况对隧道的影响相对较小，施工难度主要取决于拱部断层带的宽度。当宽度只有数米时，仍可采用全断面开挖方法，但进尺应缩短，并采用微震爆破技术，加强拱部的初期支护强度；当拱部断层范围较大时，如图（c），为慎重起见，应改为半断面台阶法施工，为便于人工翻碴，台阶长度不宜太长，一般宜≤5m。

2、断层出现在侧部

如图（b），这种情况，施工不当极易造成侧壁整体滑塌，应注意辅以钢架支护和喷射砼加强，并在侧壁断层范围布设小导管注浆加固断层岩体；当断层延伸至拱部范围时，如图（d），坍塌的几率增大，应注意调整开挖方法。

3、隧道整个从断层中通过

这种情况当隧道通过较大规模的断层时经常遇到。可考虑采用半断面+分部开挖法，即先行贯通上半断面至较好围岩，再采用中部拉槽左右交错开挖马口的方法分部进行下半断面的开挖。

4、断层占断面绝大部分面积

可参照第三种情况处理。

4.4.3断层的超前预报

断层的超前预报对隧道施工来说，是一项基础性的、很重要的工作。因为断层若其走向与隧道轴线接近正交的话，它的出现具有一定的突然性，如没有意识到断层的存在，依然采用常规的施工方法，将导致断层带出现塌方而影响到整个工程的施工。

断层的主要预测手段包括：

1、传统地质法：即工程地质法，根据地质资料结合实际地质素描，进行初步的地质分析。断层带在隧道中是有一定的延伸长度的，断层的出现也是有一个由小到大的过程的，若隧道局部围岩破碎、石质较差，且围岩软硬分界明显，

应小心对待，可根据岩层的走向、倾角等预测前方可能出现的断层破碎带。

在实际凿岩作业中，若钻速突然加快，岩浆有异常变化时，则肯定存在明显的软硬岩层分界面，应探明情况并及时采取相关措施。

2、超前地质钻孔：对重点怀疑地段，采用Φ89空心钻。根据岩芯和钻进过程中的岩粉、钻速和水质情况，判断前方水文、地质条件；取岩芯，并利用岩芯作式样进行试验，对钻进的地质状态进行判断；钻速测试，根据钻机在岩石中的钻进速度和岩石特性之间的关系来判断。

另外比较先进的预测手段还包括地质雷达、TSP203地质超前预报系统等。

4.4.4断层带的合理施工方法

如前所述，对各种不同的情况，采取的施工方法也不尽相同，但基本的开挖支护原则是一致的。

4.4.4.1施工原则

断层施工应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的基本原则，其施工方法立足于稳、准、快。稳，即稳扎稳打，步步为营，各工序间环环相扣，协调统一；准，即施工方法得当，安全优质；快，即速度快，保工期。

1、短进尺：为减少爆破开挖对围岩的扰动及尽量控制坍塌方量，每次爆破开挖的进尺应控制在1.0～1.5米。

2、弱爆破：当遇断层地段时，为防止塌方，应严格控制炮眼的数量、深度及装药量，尽量减少爆破对围岩的震动。当采用光面爆破时，周边眼间距应控制在30cm～40cm，周边眼最小抵抗线控制在65cm～70cm左右。

3、强支护：

（1）开挖后对断层范围立即初喷一层砼，厚度5～8cm，及时封闭围岩面；

（2）在断层临近范围沿径向施作系统锚杆，锚杆长度3.5～4.0m，间距0.5～0.8m，梅花形布置；

（3）铺挂双层钢筋网，间距20×20cm，必要时在锚杆之间加焊Φ22钢筋网；

（4）架立型钢钢架（或格栅钢架），钢架间距0.5～1.0m；

（5）复喷一层砼，厚度10～15cm，喷射总厚度应保证15～20cm；

4、紧封闭：通过断层带的各施工工序之间的距离应尽量缩短，初期支护应尽量靠近掌子面，以减少岩层的暴露时间，并尽快使全断面衬砌封闭成环。

5、勤量测：施工过程中应加大监控观察力度，随时注意观察洞内围岩的受力及变形情况，检查支护结构是否发生了较大的变形，砼喷层有无剥落等。并加强对塌方地段的监控量测，及时处理现场量测数据，并将信息及时反馈到施工现场，必要时对支护参数作相应调整，以保证施工安全。