論公路隧道斷層破碎帶施工技術(shù)

王 鴿

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051)

0 引 言

在公路隧道項目施工的過程中，如果遇到斷層破碎帶區(qū)域，會給工程項目的順利開展帶來很大影響。因為斷層破碎帶區(qū)域地質(zhì)條件比較差，所以涉及到的技術(shù)工藝要求就非常高。如何才能夠?qū)⒃擁椉夹g(shù)問題解決是當(dāng)前工程技術(shù)人員熱議的一個問題。因此在公路隧道斷層或隧道整體施工的階段中，對斷層破碎帶的施工技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，探尋出更為科學(xué)有效的技術(shù)方案是本文的研究重點。

1 斷層破碎帶對隧道的影響

斷層破碎帶的地質(zhì)條件和其他地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對比，其強(qiáng)度性能較差，抗剪強(qiáng)度不如其他地質(zhì)結(jié)構(gòu)。特別是斷層若是處在隧道的特殊位置時，對于巖體來說強(qiáng)度更是明顯不足，而且壓縮性更大，因此，隧道的支護(hù)極易發(fā)生變形。斷層位置上的巖體容易發(fā)生破碎，上下層巖體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)有很大的不同，所以隧道結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生不均勻沉降，給隧道運(yùn)行的安全帶來不利的影響。斷層破碎的區(qū)域內(nèi)，巖體整體性比較差，強(qiáng)度性能也會比其他部分要低，所以在施工時極易導(dǎo)致塌方、崩塌等嚴(yán)重問題，若是出現(xiàn)嚴(yán)重的事故，必然會導(dǎo)致巨大損失，施工成本也會大大增加。

2 施工原則

在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，要做好地質(zhì)提前預(yù)報的工作，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場的地質(zhì)信息，保證各項支護(hù)參數(shù)都能夠準(zhǔn)確的掌握。高壓且富水區(qū)中，要做好全斷面結(jié)構(gòu)的處理工作，并且實施局部注漿施工，提前做到發(fā)生塌方危害的預(yù)防，提高結(jié)構(gòu)的整體性能。

3 工程概況

某隧道左線洞體全長4 685 m,進(jìn)口段里程樁號為ZK83+208,洞口底板設(shè)計高程為1 186.0 m,出口段里程樁號為ZK87+893,洞口底板設(shè)計高程為1 210.8 m,洞體最大埋深273.38 m,位于ZK85+800處。右線洞體全長4 607 m，進(jìn)口段里程樁號為K83+232,洞口底板設(shè)計高程為1 186 607 m，出口段里程樁號為K87+839，洞口底板設(shè)計高程為1 211.121 m，洞體最大埋深274.452 m，位于K85+070處。左右線均屬特長隧道。隧道總體走向呈東西向為273°～275°。該隧道采取單口掘進(jìn)的作業(yè)方式。該隧道施工工期短，需要提高施工進(jìn)度才能滿足工程的驗收時間要求，所以加強(qiáng)現(xiàn)場的管理和控制就十分重要。本路段存在多個斷層結(jié)構(gòu)，7條斷層中有2條是比較大的斷層，寬度都在50 m以上。斷層結(jié)構(gòu)的地質(zhì)條件比較特殊，容易發(fā)生破碎的問題，穩(wěn)定性嚴(yán)重不足。內(nèi)部巖石結(jié)構(gòu)地飽和度強(qiáng)度達(dá)到了30 MPa。因為本次工程項目的兩條斷層尺寸較大，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能影響很大，需要采取必要安全措施解決問題。

4 公路隧道斷層破碎帶施工技術(shù)

4.1 施工方案的選擇

在隧道斷層結(jié)構(gòu)的施工中，可以選擇的方式有很多種，但是每個斷層結(jié)構(gòu)的情況都是不同的，所以要根據(jù)實際的情況做出必要的改進(jìn)和調(diào)整。首先，要根據(jù)斷層地質(zhì)條件選擇合適的施工方案，其次，選擇符合現(xiàn)場施工需要的施工隊伍和施工機(jī)械設(shè)備。要全面深入了解施工影響因素，各級工作人員都要具備斷層結(jié)構(gòu)施工豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗和知識，避免在施工進(jìn)行中因經(jīng)驗與水平不足導(dǎo)致工期延誤。就本隧道工程來說，斷層數(shù)量是比較多的，需要使用臺階法的施工方式進(jìn)行，支護(hù)應(yīng)使用鋼拱架與掛網(wǎng)的方式進(jìn)行，提高支護(hù)工程的效果。使用C66G側(cè)翻式裝載機(jī)來裝碴，利用自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，滿足現(xiàn)場運(yùn)力的要求。

4.2 開挖

斷層破碎帶開挖施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照開挖施工工藝和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，注意消除施工過程中的一切安全隱患，切實提升公路隧道施工的質(zhì)量水平和安全性。在具體的實施環(huán)節(jié)，監(jiān)控測量是必須要開展的一項工作，以保證斷層開挖施工的質(zhì)量合格，切實提升工程的安全性。在項目實施環(huán)節(jié)使用臺階法進(jìn)行開挖，開挖方式采取三層開挖方式進(jìn)行，將平臺分為三層結(jié)構(gòu)施工，鉆孔作業(yè)也是根據(jù)三個部分來進(jìn)行開鉆，采取鑿巖機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場鉆眼施工。作業(yè)平臺讓車輛可以穩(wěn)定的運(yùn)輸，臺車通過牽引的方式運(yùn)行，保證現(xiàn)場施工可以順利實施。

4.3 初期支護(hù)

開挖施工的環(huán)節(jié)結(jié)束后，將系統(tǒng)錨桿準(zhǔn)備到位開展現(xiàn)場施工。首先進(jìn)行鋼拱架的安裝施工，同時需要噴射必要的混凝土結(jié)構(gòu)層，切實提升圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。初期支護(hù)工作是關(guān)鍵，對于保證后續(xù)施工的安全性和穩(wěn)定性影響比較大。該標(biāo)段選擇材料時，結(jié)合實際情況，斷層支護(hù)的主要施工材料是I20a工字鋼，徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)組成框架結(jié)構(gòu)，然后噴射混凝土形成穩(wěn)定的支護(hù)形式。斷層內(nèi)部圍巖的破碎性比較嚴(yán)重，所以開挖施工階段，通過噴射混凝土方法利用初支緊隨開挖施工，初支系統(tǒng)錨桿施作完成，掌子面相對穩(wěn)定。上斷面結(jié)構(gòu)使用混凝土完成封閉處理，使用的是4.0 mRD25N錨桿?；炷羾娚涫┕ね瓿芍?，及時進(jìn)行錨桿安裝，并且同時安裝鋼拱架，通常是應(yīng)用20號工字鋼進(jìn)行，每榀間隔距離是75 cm，全斷面結(jié)構(gòu)采用鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)施工。鋼拱架通常是在現(xiàn)場使用自制的機(jī)械來進(jìn)行加工作業(yè)施工，兩個滾輪采取并排作業(yè)的方式，安裝間隔距離為1.5 m，滾輪對面需要安裝10 t的千斤頂，讓滑鐵可以自由滑動，隨時根據(jù)需要調(diào)整拱架的半徑?；F的前半部分主要是滾動滑輪，主動滾輪與被動滾輪使用三腳架的形式連接，讓其可以自動向前滾動。在加工時，3名工作人員同時進(jìn)行操作，每日可以完成6～10榀鋼拱架的生產(chǎn)。在混凝土噴射作業(yè)階段，通過應(yīng)用槽噴方式進(jìn)行，洞外集中拌制處理，通過自卸汽車運(yùn)輸，該方式噴射效率較高，施工質(zhì)量滿足要求。

4.4 超前支護(hù)

超前支護(hù)通常使用熱軋無縫鋼管作為主要材料，長度為5 m，在導(dǎo)管前部進(jìn)行鉆孔作業(yè)，孔徑尺寸為50 mm，間隔距離設(shè)定為40 cm，尾部還有長達(dá)30 cm的距離不進(jìn)行注漿施工，這是止?jié){段。導(dǎo)管環(huán)向間隔距離為40 cm，水平搭接結(jié)構(gòu)長度為1 m，初始注漿的壓力控制在0.5～1.0 MPa之間，終止注漿壓力為2.0 MPa。

4.5 裝碴及運(yùn)輸

裝碴運(yùn)輸，用50型裝載機(jī)進(jìn)行，并且聯(lián)合挖掘機(jī)同時作業(yè)，及時進(jìn)行掌子面的清理作業(yè)施工。運(yùn)輸階段，應(yīng)用自卸車進(jìn)行運(yùn)輸，以保證運(yùn)輸材料的速度和質(zhì)量符合要求，不會影響施工效果。

5 施工注意事項

(1)工序安排。斷層結(jié)構(gòu)內(nèi)的各項施工工序嚴(yán)格落實施工工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)錨噴構(gòu)筑法的方式進(jìn)行組織施工，每一道工序都要穩(wěn)定連接，執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和原則，逐步完成各個結(jié)構(gòu)的施工，落實安全管理措施，確保圍巖結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。

(2)初期支護(hù)要求。初期支護(hù)環(huán)節(jié)的施工，圍巖封閉處理是極為重要的一項工作，避免其發(fā)生結(jié)構(gòu)分化的問題。圍巖形變應(yīng)該有柔性作用，所以要求加強(qiáng)安裝與管理，達(dá)到圍巖承載性能的要求，支護(hù)效果合格，給施工順利實施奠定基礎(chǔ)。

(3)大變形的處理。遇到大變形時需要馬上停止掌子面施工，并且對該區(qū)域進(jìn)行封閉管制。而后采取支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行支撐，一般來說支撐的方式可以選擇鋼板樁或是錨固支撐技術(shù)、注漿支護(hù)技術(shù)，支撐完成后還需要對該區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，并且在了解地質(zhì)情況變化基礎(chǔ)上，合理的優(yōu)化施工方案，減少不必要的問題出現(xiàn)。

(4)輔助工法。針對隧道斷層面施工的問題，在受到巖層應(yīng)力作用下其破損度比較大，加之在地下水不斷影響之下很容易出現(xiàn)塌方等問題。因此，在項目開展前，要將排水、堵水方案構(gòu)建，按照地質(zhì)的要求綜合性的構(gòu)建出緊急預(yù)案。

6 結(jié) 語

山區(qū)高速公路項目施工環(huán)節(jié)，超前地質(zhì)預(yù)報是極為重要的工作，對于工程質(zhì)量影響也比較大，所以需要積極落實地質(zhì)勘察和分析工作，發(fā)布相關(guān)的施工方案，采取必要的防范和應(yīng)對措施，消除安全與質(zhì)量隱患，保證隧道工程質(zhì)量符合要求，滿足公路運(yùn)行安全性標(biāo)準(zhǔn)。