公路工程隧道穿越斷層破碎帶施工技術(shù)

王思捷

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

1 工程概況

某高速公路項目中的隧道項目，其上行部分的隧道長度為6 102 m，下行線則為6 144 m。施工單位在2015年進(jìn)行單口掘進(jìn)，按照工期的規(guī)定，要在2017年1月份完成，工期要求比較緊張，所以需要切實提升施工效率。該段中分布著比較多的斷層結(jié)構(gòu)，其中有8條比較大的斷層，寬度尺寸在50 m以上。斷層內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能比較大，破碎比較嚴(yán)重，穩(wěn)定性嚴(yán)重不足。內(nèi)部巖石飽和抗壓強度在30 MPa之間。因為該位置上的斷層相對比較大，且對于整個施工項目都會產(chǎn)生較大的影響，所以要采取有效的措施來解決。

2 公路隧道斷層破碎帶施工技術(shù)

2.1 施工方案的選擇

對于隧道工程的斷層處理環(huán)節(jié)，可以選擇多種方式來進(jìn)行，各個工程的實際情況相差比較大，要結(jié)合具體的工程性質(zhì)和結(jié)構(gòu)性能選擇合適的處理方式。首先，要有效的確定斷層部分的性質(zhì)；其次，要結(jié)合工程實際需要來選擇合適的機(jī)械設(shè)備，同時還需要充分考慮到施工人員的技術(shù)水平。對于隧道工程項目來說，斷層分布比較多，所以可以選擇使用全斷面的開挖光面爆破施工方式，支護(hù)則是鋼拱架與掛網(wǎng)等聯(lián)合支護(hù)的形式。使用C 66G側(cè)翻裝載機(jī)裝碴，所有材料的運輸都是自卸汽車。

2.2 開挖施工

斷層的破碎帶實施開挖施工環(huán)節(jié)，要按照如下基本原則來進(jìn)行：短進(jìn)尺、弱爆破、強支護(hù)、早封閉。只有嚴(yán)格按照該原則來進(jìn)行，才能更好的消除隧道工程的安全隱患，提升工程的綜合效益。在具體施工環(huán)節(jié)，監(jiān)控測量要嚴(yán)格按照要求來進(jìn)行，有效的開展斷層開挖施工，切實提升工程的安全性。在本次工程中，選擇使用的開挖方式是3層開挖方式。平臺可以分成3層，鉆孔施工可以從3個部分同時展開，此時可以應(yīng)用氣腳式Y(jié)T-28鑿巖機(jī)來完成鉆眼施工。在施工前，要制作合理的車輛通行道路，臺車行走時要進(jìn)行裝載機(jī)牽引施工。該隧道的斷層破碎的區(qū)域中，屬于Ⅱ類圍巖性質(zhì)，在開始進(jìn)行全斷面開挖的過程中，要進(jìn)行一次性施工，面積為104 m2，炮眼總計有146個。

2.3 初期支護(hù)

開挖施工結(jié)束之后，系統(tǒng)錨桿需要按照要求安裝到規(guī)定的位置上，然后才能進(jìn)行施工。立即安裝支護(hù)鋼拱架結(jié)構(gòu)，并且需要按照要求在該位置上噴射一定量的混凝土材料，可以大大提升圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。初期支護(hù)的過程中，要嚴(yán)格按照施工技術(shù)和工藝開展，這是非常重要的。本次隧道工程的1號線中，斷層支護(hù)使用的是120a工字鋼、徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)，然后再噴射一層混凝土材料。

斷層結(jié)構(gòu)內(nèi)部的破碎性比較嚴(yán)重，所以在進(jìn)行開挖施工過程中，要噴射混凝土后再進(jìn)行錨桿緊隨開挖施工，然后可以進(jìn)行掌子面的清理施工，上斷面結(jié)構(gòu)部分需要應(yīng)用混凝土材料完成整體的封閉施工，應(yīng)用4.0 mRD25N錨桿進(jìn)行施工?；炷羾娚涫┕ね瓿芍?，錨桿安裝的過程也要開展鋼拱架的安裝施工，此時可以應(yīng)用20號工字鋼，每榀間距75 cm，在整個斷面結(jié)構(gòu)中進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)施工。

鋼拱架的加工通常都是通過自制機(jī)械與兩臺電機(jī)來進(jìn)行，兩個滾輪要并排同時進(jìn)行，安裝施工的間隔距離應(yīng)為1.5 m，滾輪對面需要設(shè)置100 t千斤頂，可以保證滑鐵能夠?qū)崿F(xiàn)前后運動，拱架加工半徑要結(jié)合實際需要作出必要調(diào)整。滑鐵前半部分是被動滾輪，而兩個主動輪與被動輪組合成為等腰三角形的結(jié)構(gòu)，工字鋼加工的過程中需要保證滾輪在結(jié)構(gòu)內(nèi)部能夠自動向前運行。在加工環(huán)節(jié)，至少要3人同時進(jìn)行，速度需要保持每日6～10榀鋼拱架完成。混凝土噴射施工環(huán)節(jié)，可以應(yīng)用槽噴法來進(jìn)行，洞外要集中拌制，應(yīng)用自卸車運輸，從而可以提高施工效率。

2.4 超前支護(hù)

超前支護(hù)施工環(huán)節(jié)需要應(yīng)用熱軋無縫鋼管來進(jìn)行，長度尺寸控制在5 m，在前部位置上開展鉆孔施工，孔徑10 mm、間隔距離15 cm，尾部的30 cm范圍內(nèi)部設(shè)置注漿孔。導(dǎo)管環(huán)向間隔距離保證為40 cm，水平搭接長度控制在1 m以下，注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa之間。

2.5 裝碴及運輸

裝碴環(huán)節(jié)，該隧道項目應(yīng)用的是60 t的裝載機(jī)配合PC200～5挖掘機(jī)聯(lián)合完成，完成后要立即組織人員進(jìn)行掌子面清理施工。運輸車輛為自卸車，滿足工程運量需要。

3 施工注意事項

(1)工序安排。斷層施工中的各個工序都要有效的組織進(jìn)行，根據(jù)錨噴構(gòu)筑法來逐步進(jìn)行，每個工序都要銜接緊密，各個工序都要按照基本原則來實施，必須將安全放在首要位置上。采取有效的措施保證周邊圍巖穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)，確保整體結(jié)構(gòu)受力性能合格，不能出現(xiàn)任何的安全事故問題。

(2)初期支護(hù)要求。在初期支護(hù)的過程中，圍巖要做好封閉處理，避免風(fēng)化嚴(yán)重的情況出現(xiàn)。圍巖變形具備一定的柔性，所以在施工中要采取必要措施來處理這些問題。安裝支護(hù)體系施工環(huán)節(jié)，要做好各個周邊結(jié)構(gòu)承載性能的檢測，保證其達(dá)到工程的使用需要，確保支護(hù)工程順利進(jìn)行，安全性和穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

(3)大變形的處理。掌子面施工需要立刻停止，然后做好封閉處理。后方的支護(hù)體系要立即完成加固施工。本次工程施工環(huán)節(jié)，進(jìn)行必要的監(jiān)控與管理，并且把各項數(shù)據(jù)做好記錄，進(jìn)行整理和分析，封閉完成的掌子面要做好注漿施工，加強地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘測和分析，結(jié)合具體的地質(zhì)條件來調(diào)整施工方案，以保證工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

4 結(jié) 語

隧道公路建設(shè)環(huán)節(jié)，由于地質(zhì)條件比較差，存在大量的破碎巖層結(jié)構(gòu)形式，所以容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，這就需要做好各項管理和控制，切實提升技術(shù)水平，保證工程質(zhì)量，滿足交通運行的需要。