8-断层破碎带专项施工方案

8-断层破碎带专项施工方案

断层破碎带专项施工方案

一、编制依据

⒈隧道工程地质勘察报告。

⒉铁道部《铁路隧道施工规范》（TB10204—2002）。

⒊铁道部《铁路隧道设计规范》10003—2005。

⒋朔州至准格尔线六狼山隧道设计图、施工图。

⒌六狼山ZSKZ-1标段施工组织设计

二、工程概况

准朔铁路六狼山特长隧道全长15175m，单线隧道，进口里程为改DK20+575，出口里程为改DK35+750。进口至改DK35+450以14％的坡度上坡，改DK35+450至出口以9％的坡度上坡。翼墙式洞门,隧道最大埋深为443m。

为开辟施工工作面，加快施工进度，隧道设5座斜井，斜井共长4650.8m，其中1#斜井长557.1m、3#斜井1116.67m、4#斜井1396.11m、5#斜井1068.86m、6#斜井512.56m。1#斜井为双车道斜井，其余斜井为单车道斜井。1#、4#斜井在施工完毕后改做紧急出口，用于隧道发生灾难是的逃生疏散通道。3#、5#、6#斜井在正洞施工完毕后，整理好斜井内排水系统后封堵。

隧道正洞Ⅱ及围岩占22.1％、Ⅲ级围岩占29.1％、Ⅳ级围岩占23.6、Ⅴ级围岩占25.2％。围岩级别变换频繁，施工方法需频繁转换。隧道经过三个断层带，围岩破碎，节理发育。其中改

DK24+887~DK24+937段、DK27+025~DK27+145段断层破碎带，岩体破碎3斜0+60~3斜1+10段、4斜8+04~4斜9+60段、5斜6+65~5斜7+15段、5斜8+93~5斜9+38段、6斜0+57~6斜0+80段洞身通过断层破碎带，围岩很破碎。岩性主要为片岩、页岩、砂岩且夹薄层泥灰岩，节理、层理及裂隙发育，层面交错，风化严重，呈压碎状态，致使围岩自稳能力差，极易发生坍塌事故，成型困难。

为保证隧道正洞或斜井在通过围岩断层破碎带时的施工安全、质量、进度，特制定本专项方案。

三、施工方案

1、台阶法开挖

针对上述情况，结合施工生产能力，按照“管超前、严注浆、短开挖、不(弱)爆破、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则，立足于各工序间协调统一，措施得当，快速通过破碎带。在拱部超前小导管或者管棚注浆预结围岩的保护下，根据断层破碎带与隧道的位置关系，采用全断面或台阶法开挖。当采用台阶法开挖时，正洞及双车道斜井采用三步台阶法进行施工，单车道斜井采用两步台阶法施工。在破碎带围岩风化严重至几乎没有自稳能力的情况下，采用中留核心土，周边采用风镐环形开挖，待环形开挖完成并初期支护后，再用挖掘机开挖核心土部分。

下断面施工采用分部开挖法，先行开挖中槽，再左右交错开挖马口，接下部钢架。施工均遵循“随挖、随接、随喷”的原则。如图1、2、3。

⒈上部弧形开挖；⒉核心土开挖；⒊上半

部中槽开挖；⒋边墙上半部开挖；⒌下半

部中槽开挖；⒍边墙下半部开挖；⒎仰拱

开挖初期支护

开挖轮廓线

图1 正洞开挖施工顺序

⒈上部弧形开挖；⒉核心土开挖；⒊上半

部中槽开挖；⒋边墙上半部开挖；⒌下半

部中槽开挖；⒍边墙下半部开挖；⒎仰拱

开挖初期支护开挖轮廓线图3 双车道斜井开挖施工顺序

⒈上台阶弧形开挖；⒉上台阶核心土开挖；⒊下台阶中槽开挖；⒋边墙开挖；⒌底板开挖初期支护

开挖轮廓线

图2 单车道斜井开挖施工顺序

2、断层破碎带与隧道的位置关系

隧道穿过断层地段,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道轴线和断层构造线方向的相互关系正交、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。下图为几种预计的隧道与断层破碎带的位置关系。

图4

断层出现在拱部

如图4-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；当拱部断层宽度较大时，为安全起见，应改为半断面台阶法施工。为便于人工翻碴，台阶长度不宜过长，一般宜≤5m。

断层出现在隧道侧面

如图4-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混凝土加强，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或断层带穿过拱圈大部范围时，如图4-c，坍塌的几率增大，应注意调整开挖方法。

隧道整个从断层破碎带中通过

当隧道通过较大规模的断层即断面全部穿越断层时，如图4-d。

采用分台阶＋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。

3、断层破碎带状况的地质超前预报

断层的超前预报对隧道施工来说，是一项基础性的重要工作。若断层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。

收集和熟悉与工程有关的地质资料，研究隧道施工所涉及到的主要地质问题，制定地质超前预报方案。（另单独编制专项方案）运用TSP203地质预报仪、超前钻孔长期预报和地质雷达探测、水文地质观察和素描短期预报相结合进行地质预报。

预测开挖面前方的地质情况，包括围岩的整体性以及断层、软弱破碎带在前方的位置和对施工的影响，地下水活动情况等，以便采取相应的技术措施。

4、初期支护

加强支护及提高围岩整体稳定是隧道通过断破碎带最基本的施工要求。主要包括：加厚混凝喷层厚度、加密加长锚杆、加强钢筋网、加密钢架距，提高钢架强度和刚度等。

锚喷钢筋网联合支护

喷射混凝土是使钢架、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。喷射混凝土