断层破碎带支护方法

断层破碎带支护方法

加强施工支护，提高整体稳定是隧道通过断层破碎带时，最基本的施工要求。主要包括：加厚砼喷层厚度、加密加长锚杆、加强钢筋网、加密钢架间距，提高钢架强度和刚度等。

1、喷锚网联合支护

喷射砼是使钢架、锚杆、钢筋网组成统一受力整体的关键工序，它可以在围岩表面形成很薄的半刚性衬砌，并在短时间内达到平衡，从而把围岩本身转变成一种有效的承重结构。喷射砼具有良好的抗爆破震动和抗冲切性能，可很好的防止坍塌的产生。

为保证后续工序的施工安全，首先应对断层范围进行初喷砼施工，喷射厚度3～5cm，及时进行岩面封闭。之后对临近范围进行锚杆和钢筋网施工，锚杆直径22mm，单根长3～3.5m，呈梅花形布置，间距1.0×1.0m或适当加密；布设钢筋网片，网格间距20×20cm，最好为双层，并与锚杆焊接。

当断层在拱部出露范围较小时，可考虑在断层两侧施作径向锚杆，在断层范围用22mm钢筋编网，并与锚杆焊接牢固，喷射砼之后形成临时支护。如图2。

锚杆

钢筋网+喷射砼

断层带

图2 拱顶断层带的支护处理

2、钢架支护

钢架支护是通过断层破碎带时必不可少的措施之一。钢架支护可以加强初期支护，减少围岩变形，并为超前支护提供可靠的支点。

钢架间距根据每循环开挖进尺而定，要求“随挖而立”，初喷后立即进行钢架架设。钢架应尽量与掌子面抵紧，并与围岩密贴，不给围岩松弛以机会；钢架间距视断层带破碎程度，一般控制在0.5～1.0m，纵向连接采用Φ22螺纹钢筋或拉杆，环向间距0.5～1.0m，横向与系统锚杆焊接牢固，最后复喷砼至与钢架表面齐平，使其与锚杆、钢筋网形成统一的受力整体。

钢架类型应根据施工条件和围岩情况综合确定，对于承受围岩压力较大处，宜采用型钢钢架。推荐采用U型钢架，其连接方式是采用U型钢间一定长度搭接并用连接扣件压紧，根据开挖实际情况可适当调整搭接长度从而实现与围岩的密贴。当钢架背后与围岩间空隙较大时，应采用砼预制块或补喷砼填实。

施工拱部钢架时，应加强锁脚锚杆的施工质量，必要时应设拱脚支撑。下半断面采用中部拉槽左右相错开挖马口的方法时，每次拉槽不得超过2榀钢架，采取开挖一榀支护一榀的方式，严禁一次开挖多榀使拱脚脱空。开挖完后及时接边墙段钢架，要求接头牢靠，底脚稳固。

3、超前管棚施工

由于断层破碎带开挖后，围岩的自稳时间较短，当不能保证安全的完成初期支护时，就应该在开挖前对前方的岩层进行超前支护。没有超前支护，断层稳定性差时，就无法进行大断面开挖。断层破碎带施工时，常用的超前支护方法有超前管棚和超前小导管注浆。

超前管棚宜选用较大直径的钢管制作，长度4～6m，钢管前端呈尖锥形，尾部焊上8mm钢筋劲箍，利用最靠近掌子面的两榀钢架作为支点，与洞轴线成10～15度倾角打入拱部围岩，在拱顶形成棚架，以保证施工安全和稳定拱部围岩。管棚钢管横向间距30～50cm，纵向间距一般不超过2m，视围岩破碎情况而定。管棚支护的横向宽度一般为拱顶线长的1/2～3/4，管棚在横向上交错布置，尾部与相连钢架焊接牢固，以保证整体稳定性。

4、超前小导管注浆

超前小导管注浆可对断层带破碎岩体起到良好的固结作用，当断层岩体达到一定的自承能力后，才能为后续掘进、

支护创造条件。

小导管单根长3.5～4.0m，拱部间距0.3～0.4m。注浆前上半断面掌子面采用喷射砼封闭，厚度10～15cm，以免注浆时渗漏浆液。注浆材料采用水泥、水玻璃双液浆或单液水泥浆。采用水泥、水玻璃双液浆，浆液加固效果较好，应优先选用，水泥浆浓度1.25:1～0.8:1，水泥浆与水玻璃体积比1:1～1:0.6。采用单液水泥浆时水泥浆水灰比分为1.5:1、1:1、0.8:1三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，为了注浆后能尽快进行开挖，注浆宜用525#普通水泥或早强水泥，注浆终压约为1.0MPa。

小导管应在开挖轮廓上按设计位置及角度打入。钢管实际打入长度不得短于平均每根实际打入长度30cm，否则开挖一循环后应补管、注浆。

注浆顺序环向应从两侧拱脚往拱顶先下后上进行。浆液凝固强度达80%以后方可进行开挖。单孔注浆量不得少于平均每孔注浆量的80%。

注浆过程中应经常检查浆液质量，控制好浆液水灰比、注浆压力、注浆量并逐管填写注浆记录；对水灰比、注浆压力、注浆量、材料耗用量、异常情况及其处理等应详细记录，注浆完后要求检查注浆固结效果。注浆效果直接关系到下一步开挖施工的安全，因此应认真对待，必要时必须补管注浆。

5、支护加固与注浆补强

采用半断面开挖时，下半断面开挖前，必要时应对上半断面初期支护背后进行注浆处理，填充初期支护背后可能出现的空隙，加强支护体系与围岩的整体性。注浆孔深1～2m ，孔距1～1.5m ，梅花形布置。

开挖下半断面时，为防止拱顶出现下沉，必要时拱脚处应加设对口支撑。特别是当断层出现在侧部时，拱脚与边墙部分宜用42mm 小导管注浆加固，小导管长5m ，环向纵向间距1m ，靠近钢架处的小导管应下插打入，并与钢架焊接，注浆后形成上部支护的拱座，又是下部边槽开挖的棚护，能有效防止拱顶下沉。见下图。

图3 拱脚管棚示意图

6、局部坍塌处理及施工要点

当施工不当造成断层破碎带局部坍塌时，总的施工原则不变，但应加强超前支护和初期支护的施工力度，并注意对拱脚管棚

注浆 钢支撑 小导管

塌空部位及时封闭，及时回填。

（1）回填可采用浆砌片石回填，但宜在塌空部位出现在侧部时采用。拱部塌空时，为保证良好的成拱作用，宜用泵送砼回填。

（2）施工中若遇到较大的涌水，应按照“治坍先治水”的原则，埋挂引水管路，将水流集中引排，防止漫流而引起坍方加剧。

（3）断层施工中应注意施工安全，初喷砼前，对断层部位的危石应先予以清除。

（4）对于坍塌已处理的部位，要全面钻孔检测注浆砼的密实度和厚度，对有空洞的地方，在不影响掌子面施工的前提下要进一步注浆或泵送砼。

（5）钢架立好后一定要经检查合格后才能复喷砼。如坍塌部位出现在侧部，应加强墙脚以上2米范围内的喷射砼厚度。

（6）断层带在不影响掌子面施工的前提下应及早进行仰拱施工，使支撑体系形成封闭环，增大结构的承压能力。

（7）断层规模和危险性较达时，应及时对断层地段整体作好二次衬砌，以保证施工安全。