破碎带暗挖隧道

破碎带暗挖隧道（精选7篇）

破碎带暗挖隧道 第1篇

我国地貌广阔, 地形条件错综复杂, 地形的结构在不同的地方有所差异, 在对于浅埋隧道破碎带的建设设计问题上, 首先要对工程项目的地质条件、断层情况进行科学的探索, 在我国有很多的科学家对浅埋隧道破碎带地质条件进行研究、探索, 有了很大的成绩和成效。

我国在经历改革开放三十年来, 伴随着我国经济的发展, 在国际上的地位有了很大的提高, 但是伴随着经济的发展, 在交通运输等行业的需求也就有了更高的要求, 俗话说:要致富先修路, 交通运输行业的发展对我国的经济有了很大制约性。为此必须加强对交通运输业的发展, 这也是我国基础建设的重点。在交通运输的建设过程中, 在公路, 铁路等的建设上, 都会遇到浅埋隧道破碎带的情况, 在进行浅埋隧道破碎带断层破碎带施工中, 会遇到许多的难点问题, 是否能进行合理和科学的施工, 处理好问题, 将直接关系浅埋隧道破碎带项目工程的建设进度以及浅埋隧道破碎带工程建设的质量, 关系施工人员的生命安全。

浅埋隧道破碎带工程建设, 由于地下错综复杂的地层地质条件, 进行浅埋隧道破碎带工程建设, 通常都会遇到稳定性能比较差的围岩断层, 在进行浅埋隧道破碎带施工时和进行断层破碎带开挖后, 可能会有围岩塌方、围岩脱落的现象发生, 对施工人员的安全构成威胁, 所以在这个过程中, 需要对各个环节进行把握, 抓住时机, 合理和科学地进行施工。首先施工的时候, 遇到断层破碎带, 要根据相应的情况, 对围岩进行判断, 判断出围岩等级, 必须要进行小管棚超前施工, 在进入破碎带时, 就要进行超前施工, 打入超前管, 这种超前小管棚的构造是, 大约每根超前小管棚在4m左右, 同时直径通常为50mm, 一端为空心管, 无需加工, 而另一端则通常会加工成尖锥形立体, 同时在锥形体上还设置有几个排孔眼, 这种方式, 可以使得超前小管棚通过排水孔, 可以把浆液推进和渗入浅埋隧道破碎带的断层破碎带的岩层之中, 使得岩层在一定程度上成为一个整体, 加强其整体的强度。同时为了阻止浆液可能从其它的孔眼中溢出来, 在注浆施工过程中, 事先要把其他的眼孔进行阻塞, 进行注浆施工的科学的顺序通常是, 先浅埋隧道破碎带的两边拱脚位置进行注浆施工, 然后才进行拱顶的注浆施工。在进行注浆施工时, 还要注意, 在施工过程中, 应该先使孔眼之间要隔离开来, 在进行注浆施工时, 连续地进行注浆施工, 中途不能发生间断, 以使得围岩通过注浆达到一个整体的固结的效果, 加强断层破碎带围岩的强度, 同时对于注浆施工中的注浆量进行统计, 合理的进行规划。

2.浅埋隧道破碎带断层破碎带超前进行隧道断层破碎带支护的形式

2.1在不同的浅埋隧道破碎带工程中, 其施工的地质条件有所差异, 但是根据浅埋隧道破碎带设计, 在浅埋隧道破碎带的施工过程中, 对于断层破碎的施工, 使用钢格栅拱架超前进行隧道断层破碎带支护, 工型钢拱架为圆形, 施工过程中, 采用上下导坑法进行施工, 相连接的工型钢的两端, 焊接在四方形200mm200mm20mm钢板上, 然后使用螺栓进行连接加固。对工型钢格栅拱架超前进行隧道断层破碎带支护的施工, 要按照设计的要求进行超强锚杆的隧道断层破碎带支护施工。

2.2从不同浅埋隧道破碎带的地质条件情况来看, 迈式锚杆的施工工艺复杂, 在进行施工时, 要对头和垫板及螺母进行安装, 而在断层破碎带进行施工, 时间是很关键的, 在以往的施工过程中, 时常发生钢筋还没有钻进, 坍塌或掉块等塌方情况已经发生, 造成安全的事故, 同时施工的进度也慢, 处在危岩下进行施工的人员的生命安全受到严重威胁。为此, 在进行相对比较的过程中, 系统砂浆锚杆法施工的工艺方便, 这种方式的施工过程是先钻孔, 打眼, 然后就注入钢筋。在施工过程中, 浆液通常是拌和站做出的成品, 可以直接地进行注入钻孔, 其施工的工艺简单, 操作方便, 施工迅速, 同时能够及时地防止塌方的情况的出现。

2.3施工中必须按照设计的要求进行施工, 以保证施工的顺利进行。隧道断层破碎带支护的强度, 对于使用迈式注浆锚杆施工技术施工, 其进行隧道断层破碎带支护加固的强度至少在6MPa以上, 同时为了验证砂浆锚杆施工工艺是科学的合理的, 浅埋隧道破碎带在进行之前, 要对砂浆锚杆进行拉拔的测验, 经过试验的验证, 得出结论, 这种砂浆锚杆的抗拉拔强度超过了6MPa。在进行浅埋隧道破碎带的进行隧道断层破碎带支护施工时, 必须按照规范的要求, 对要进行施工的锚杆, 进行抽样的拉拔检测, 务必检测的结果都要达到设计要求的抗拔强度。为此, 要经过试验的测验, 施工中使用砂浆锚杆进行隧道断层破碎带支护施工, 其设计和施工的质量都满足设计的要求标准。

3.浅埋隧道破碎带断层破碎带超前进行隧道断层破碎带支护

3.1在浅埋隧道破碎带进行施工前, 要根据需求先预制一定数目的钢筋网片, 由对浅埋隧道破碎带的打眼情况进行判断分析, 如果钻杆难钻入到岩层之中或者出现钻杆容易断裂, 甚至有水出现的情况时, 这种情况可以判断是否到达临近断层带的位置, 遇到这种情况, 在施工中, 先打一口比设计的开挖断面稍大洞, 目的是使得浅埋隧道破碎带的进尺上减少, 同时在对断面进行开挖后, 应该立刻对局部欠挖的断面进行修正, 处理超前挖情况, 对于其中已经发生松动的要使其掉落, 然后对立即采取措施砂浆锚杆的进行隧道断层破碎带支护方式进行隧道断层破碎带支护, 对断面进行处理, 然后进行喷射混凝土, 然而对于断层带的间隙的发育小的, 其中的岩层破碎夹杂淤泥、水分等的情况, 钻杆是不能够钻入的, 而不稳定的岩石对施工人员造成生命安全威胁, 这种特殊情况就不能先进行系统砂浆锚杆进行隧道断层破碎带支护, 而只能先迅速地向围岩进行喷射混凝土。

3.2喷射混凝土。浅埋隧道破碎带施工进行开挖后, 为了减少围岩在空气中的暴露时间, 阻止围岩被风化, 应该在安装钢筋网片及钢拱架前, 先进行喷射3～5cm的混凝土保护层, 然后进行钢筋网片和钢拱架的安装, 然后再喷射混凝土在工型钢上。安设好后, 再喷混凝土10～12cm;最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷射至设计厚度。在施工中, 通常会掺入STC型粘稠剂, 用以减少因喷锚而产生的浓烈粉尘污染, 同时在施工中, 进行喷锚前, 通常是使用高压风把岩壁上的粉尘等吹干净, 喷锚料是预先进行处理好, 然后直接运到现场进行喷锚, 其中加入了些粘稠剂, 在进行喷锚过程中, 通常会使用多盏碘钨灯进行施工, 这是为了提高施工温度, 加快喷射混凝土的强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果。

3.3在施工中, 先喷射一定厚度的混凝土, 然后再进行局部的实施锚杆、进行隧道断层破碎带支护, 架设好预先做好的工型钢钢支撑, 此时处在断层破碎带断面的施工人员的人身安全有了一层保障, 于是可以按照浅埋隧道破碎带施工的规范要求, 对全断面进行系统性的砂浆锚杆的进行隧道断层破碎带支护施工, 然后使用焊接工具把锚杆和钢格栅连接起来。同时在沿着浅埋隧道破碎带进尺的方向, 铺设一层钢筋网片, 内外都要铺设, 同时使得钢筋网片也与工型钢钢支撑相互连接起来, 固定好, 防止在后续的喷着混凝土施工过程中, 发生钢筋网片的脱落。

3.4围岩变形测量控制。在施工中, 初期的进行隧道断层破碎带支护施工完成后, 必须要在拱顶以及拱脚的两边墙角上进行埋设拱顶下沉以及围岩收敛变形观测的钢筋。以进行变形观测测量, 进行变形观测测量, 每天要对墙角设置的元件进行测量, 其测量的元件通常是由12号钢筋经加工而成, 长25cm, 是为了减少因震动而对测量结果产生的影响。其变形观测的结果为:拱顶最大累计下沉量为11mm, 收敛变形最大累计收敛量为13mm。在断层破碎带采用超前小导施工, 管棚进行隧道断层破碎带支护等进行隧道断层破碎带支护方式, 有效地控制超前挖, 节约成本, 同时保证施工人员的生命安全, 以及保证施工质量和进度具有重要的意义。

4.结语

浅析隧道断层破碎带注浆工艺 第2篇

某隧道是一条高速公路分离式路基右线上一曲线隧道, 单洞双车道, 全长185m, 其中Ⅱ类围岩段有81m, Ⅲ类围岩段有104 m, 设计为符合式衬砌, 边墙采用曲墙式, Ⅱ、Ⅲ类围岩设置仰拱, 二次衬砌采用钢筋砼结构, 初期支护与二次衬砌间满铺防水夹层。该地段原设计为高边坡路堑, 后考虑到边坡过高, 变更为隧道, 平曲线半径600m, 洞内路面设3%的单向超高。

2 地质状况

该隧道主要穿越岩层为凝质灰岩, 受构造影响严重, 风化破碎, 呈碎石颗粒状结构, 围岩稳定性极差;该隧道共计穿越4条断层, F1断层位于隧道出口西侧, 正断层, 地表露头, 约为YK61+779处穿越洞身;F2断层位于隧道进口西侧, 约为YK61+615穿越洞身处;F3断层穿越洞身, 地表露头于YK61+690处, 陡倾, 走向145度, 与隧道洞身大角度斜交;F4断层穿越洞身, 地表露头于YK61+800处, 陡倾, 走向55度, 与隧道洞身角度斜交;该隧道地貌表现为南高北低, 高差很大, 线路前进方向左侧为陡崖, 陡崖下方是昌源河, 隧道紧靠陡崖穿越, 埋深较浅, 受偏压极其严重 (图1、2所示) 。

3 多种注浆工艺整合加固综合应用

由于该隧道整个穿越断层破碎带, 不良地质状况突出, 采用一般的施工方法进行开挖及支护显然是满足不了实际需要的, 为了确保隧道施工开挖的安全, 确保工程施工的质量和工期, 施工中采取了多种注浆工艺相结合的方式, 分别对隧道围岩、初支、衬砌进行注浆综合整合, 简单表现为“一纵、一横、两回填”, 具体为“一纵即为纵向超前小导管拱部注浆、一横即为横向置入式中空系统锚杆拱部注浆、两回填即为初期支护边墙后背回填注浆与衬砌拱顶回填注浆”。

3.1 超前小导管注浆整合拱部周边 (塑性区) 围岩 (图3、4所示)

(1) 超前小导管注浆主要技术参数为

(1) 超前小导管注浆范围为拱部120°部位, 每2m插打一环, 每环31根;

(2) 采用φ42热轧无缝钢管, 壁厚3.5mm, 长3500mm, 前端做成尖状, 并在1.0~3.5m范围内的孔壁上钻梅花形布置的溢浆孔, 钢管尾端焊Ф8钢筋加强箍;

(3) 超前小导管安装外插角5~10°, 环向间距300mm, 纵向间距1500mm, 环间搭接长度2.0m;

(4) 注浆采用双浆液, 水灰比为1:0.45, 水泥浆与水玻璃体积比为1:0.8, 注浆压力为2Mpa, 缓凝剂掺量为2%, 水玻璃浓度为35Be, 。

(2) 超前小导管注浆施工工艺流程见下 (图5所示) (3) 超前小导管注浆施工注意事项:

(1) 正确布设导管孔, 并控制好外倾角和孔深, 钻孔深度应大于钢管长度约0.2m;

(2) 导管安装应在安设钢格栅架后进行, 加工好的导管插入已钻好的眼孔, 采用锤击或钻机顶入, 顶入长度不小于管长的90%, 为充分发挥小导管的支护作用, 宜将导管尾部焊接在已架好的钢格栅架上;

(3) 注浆前应采用喷砼厚度不小于2cm封闭工作面, 注浆顺序为由下向拱顶进行, 如发现注浆量持续增长而注浆压力稳定时应停止浆等待一段时间后再注;

(4) 注浆施工期间应定期对地下水进行取样检查, 如有污染, 应采取措施。

3.2置入式中空系统锚杆注浆整合周边 (弹塑区) 围岩加固初期支护 (图6、7所示)

(1) 置入式中空系统锚杆注浆主要技术参数为

(1) 中空系统锚杆注浆设置范围为拱部120°部位 (其他部位设置普通砂浆锚杆) , 长度为L=3.5m, 纵环间距1.51.5m, 梅花形布置;

(2) 中空系统锚杆型号为GT-A25, 外径Ф=25, 材质为CMDZ40, 拉断荷载为200KN, 匹配金属锚头;

(3) 采用Ф=42十字钻头直接钻孔;

(4) 注浆采用双浆液, 与超前小导管注浆液一样。

(2) 置入式中空系统锚杆注浆施工工艺流程见下 (图8所示)

(3) 置入式中空系统锚杆注浆施工注意事项:

(1) 孔位应按设计布置, 偏差小于10cm, 孔深误差±10cm, 钻孔应成直线, 不应弯曲, 与岩面垂直。

(2) 安装前应将锚杆孔用高压风清除孔内积水、岩粉、碎屑等杂物, 插入锚杆时不要忘记安装金属锚头。

(3) 注浆顺序为由拱脚向拱顶进行, 锚杆注浆后不得随意敲击。

(4) 安装托板和紧固螺帽必须在注浆完毕后30分钟之后进行。

3.3 边墙后背注浆整合周边 (塑性区) 围岩加固初期支护 (图9、10所示)

通过超前小导管注浆和置入式中空锚杆注浆, 使得隧道在拱部120°范围内的围岩得到整合加固, 但由于整个隧道穿越断层破碎带, 隧道开挖支护后, 其侧压力仍然较大, 考虑到工程造价的因素, 在拱部120°范围以外的隧道拱墙地段, 采取预埋注浆管, 对初期支护边墙后背空隙实施注浆的措施, 以加固围岩, 预埋注浆管由φ42热轧无缝钢管, 壁厚3.5mm, 长0.8m, 外露5cm, 纵环间距为1.51.5m, 梅花形布置, 在中空锚杆的中间预埋, 注浆顺序为由下向上进行, 采用的注浆参数为:水泥河砂质量比1:1, 水灰比为1:0.45, 注浆压力为0.3Mpa。

3.4 二次衬砌拱顶注浆填实空隙 (图11所示)

隧道通过前面三次注浆施工, 断层破碎带围岩及初期支护都得到了有效的整合加固, 但注浆整合加固的范围仍然是有限的, 由于隧道穿越的整个山体均为断层破碎带, 压力较大, 隧道衬砌作为承受压力的主体, 由于衬砌施工工艺的缺陷及砼本身的重力, 在衬砌施工灌注砼时, 在衬砌拱顶, 二次模注砼与初期支护间自然的存在空隙, 为了保证隧道整体的安全和质量, 采取在衬砌拱顶预埋注浆管, 对拱顶实施注浆, 使初期支护与二次衬砌之间空隙密实, 施工中注浆顺序为由低标高段向高标高段进行;预埋注浆管由φ42热轧无缝钢管, 壁厚3.5mm, 根据隧道衬砌厚度设置长0.45m, 按照每组衬砌砼灌注的长度, 每8m在拱顶布置一个, 采用的注浆参数为:水泥河砂质量比1:1, 水灰比为1:0.45, 注浆压力为0.3Mpa。

4 注浆机具及设备

注浆机具及设备见表1。

5 效果检验

(1) 该隧道通过多种注浆工艺的综合整合加固, 实现了断层破碎带隧道的顺利施工, 保证了工期和质量, 效果非常明显。

(2) 该隧道通过雷达扫描检测, 衬砌周边没有空洞, 质量完全满足设计要求。

摘要：一般来说, 隧道施工, 如何对破碎带采取有效的施工措施的是保证隧道工期、工程质量和取得良好经济效益的重要因素。文章以某条高速公路一座隧道为例, 通过在实践中采取多种注浆工艺对隧道断层破碎带进行综合加固, 取得良好工艺实效, 为以后类似情况的隧道施工提供有益的借鉴。

关键词：隧道断层破碎带,注浆整合,综合应用

参考文献

[1]张树琚, 杨秋玲.软岩隧道施工技术[J].铁道建筑, 2006, (10) .

[2]公路隧道施工技术规范[M].人民交通出版社, 2001.

隧道断层破碎带施工技术研究 第3篇

关键词：隧道,断层,破碎带,施工技术

随着交通行业的快速发展, 在高速公路、铁路隧道工程的大量施工中, 面临着很多因为围岩破碎的程度而影响隧道是否能如期建成, 由于这种地质复杂, 而围岩的稳定性较差, 所以会造成塌方、掉块的严重现象, 这就需要安全、稳定、快速的施工, 也是通过断层破碎带的关键。在施工技术上, 我们要注意几点要求:

1 超前小管棚施工

在破碎的松散的岩体中超前钻孔, 打入小导管, 这个小导管采用的是每根4m的长度, 一端加工成尖锥形, 而另一端要设置4排孔眼, 这有利于小导管将浆液推进和渗入破碎岩体。为了防止浆液从其它的孔眼中溢出来, 注浆前要把那些孔眼都安装止浆塞, 顺序是先从两侧拱脚向拱顶。而且注浆时要把孔眼之间相隔开, 不可以连续的注浆, 从而达到固结效果, 又能控制注浆量。

2 隧道的开挖

隧道开挖技术是断层破碎带施工过程中必须注意的关键技术, 洞口开挖可以选择机械施工, 而对于洞身开挖可以选择简易自拼装台车钻眼, 配以多段毫秒雷管, 并在周边眼选择专用导爆管, 以提高光面爆破效果。对于隧道出碴, 可以选择装载机, 配以自卸汽车, 而二次衬砌混凝土浇筑选择12米长大模板台车, 混凝土集中在混凝土拌和站拌制, 由混凝土运输车专门运输, 并泵送入模。另外, 对于边侧沟施工, 可以选择组合钢模板。在隧道开挖时, 由于需要考虑多方面的因素, 合理选择适当的开挖方法, 主要的开挖方法有以下几种:

第一, 全断面开挖法。这是指将整个隧道开挖断面一次钻孔、一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖法。它有较大的作业空间, 有利于采用大型配套机械化作业, 提高施工速度, 施工操作简单, 便于施工组织和管理, 部分开挖法减少了爆破振动次数, 可获得较好的爆破效果, 有利于围岩的稳定。但是全断面开挖法需要一次开挖成形, 开挖跨度较大, 高度较高, 隧道周边围岩出现更大范围的塑性化和更大的变形, 围岩要求自身强度较高达到自稳的效果。全断面法实用于1到3级硬岩地层和2级软岩地层。但对于软岩隧道, 自身强度偏低的, 和浅埋段、偏压段和洞口不宜采用全断面法开挖。

第二, 台阶法施工。是将结构断面分成两个或几个部分具有上下断面两个工作面或多个工作面, 分布开挖。它的特点是灵活多变、适用性强, 有足够的作业空间和较快的施工速度, 能较早地使支护闭合, 有利于开挖面的稳定性和控制其结构变形及由此引发的地面沉降。它分为正台阶上下两部分步开挖法, 即上班断面采用人工开挖, 机械出渣, 下班断面采用机械开挖、机械出渣;正台阶分步开挖留核心土法, 适用于较差的地层;中隔墙台阶法开挖, 一般用于工作面地层自稳能力较差, 上台阶开挖后拱脚支撑在未开挖岩体上的自稳时间较短且开挖断面跨度较大时。

第三, 台阶开挖法。台阶开挖时要注意台阶长度要适当。要根据初期支护形成闭合断面的时间要求, 围岩稳定性愈差, 闭合时间要求愈短, 及上班断面施工时开挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求来确定选用长台阶、短台阶或是微台阶。还要注意解决好上下半断面作业的相互干扰问题, 尤其是短台阶干扰较大, 要注意作业组织, 对于长度较短的隧道, 可将上半断面贯通后, 在进行下半断面施工。如果围岩的稳定性较好, 可以分段顺序开挖, 若围岩稳定性较差, 则可以分段顺序开挖, 若稳定性更差, 则可以左右错开, 或先拉中槽后挖边帮。

第四, 侧壁导坑法。它分为单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。单侧壁导坑法是指在隧道断面一侧先开挖一导坑, 并始终超前一定距离, 再开挖隧道断面剩余部分, 变大跨断面为小跨断面的隧道开挖方法。适用于地层较差、断面较大的隧道。为了稳定工作面, 须采用超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进行超前加固。一般采用人工开挖法、人工和机械配合开挖法的等。而双侧壁导坑法是双侧壁导坑超前中间台阶法的简称, 也称为眼镜工法, 也是变大跨度到小跨度的施工方法。它适用于断面很大、地层较差的围岩, 工序较复杂, 成本较高, 进度较慢。

第五, 台阶七步法。跟台阶法相似, 这是在洞身开挖时使用的, 是指在隧道开挖过程中, 分七个开挖面, 然后分部同时支护, 形成支护整体, 缩短作业循环时间, 形成开挖及施作初期支护, 混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作构成稳固的初期支护体系。

3 锚喷初期的支护

在选择系统锚杆时, 必须选择一定规格的, 不论是纵向还是环向, 其间距都应控制在100cm左右, 采用梅花形布置, 并对拱墙设置钢格栏。要选用适当的混凝土喷射机喷射混凝土, 混凝土应选择425水泥配以普通水泥的硅酸盐水泥, 碎石应选择原材料是石灰岩, 且各项指标必须均达标, 粘稠剂需选择初凝时间3min、水泥用量10%、终凝时间6min, 且能够减少回弹量的粘稠剂, 水灰比的确定需要避免过大或过小, 以避免浪费材料, 使回弹量变大, 因此最适宜的水灰比应控制在0.47左右。

4 监控量测

在初期的支护完成后, 对于隧道的拱顶、拱脚及周围的边墙的内轨顶面要进行水平收敛量测和进行拱顶下沉。测试元件是为了防止震动影响了量测的结果。它采用的是武汉岩体力学研究所所研制的收敛仪进行观测, 观测的频率要控制在每6小时观察一次, 然后逐渐的减少量测频率。根据量测的结果我们要做及时的调整工序, 在施工中可以很好地指导, 确保施工过程中的安全。

5 结论

在隧道开挖施工过程中, 断层及其破碎带的难度很大、是非常容易出现事故的地段。所以对于那些施工人员来说, 是必须要谨慎小心, 并提前做好可以在遇到各种突发状况时都能及时处理好的准备。我国目前面临着大量的隧道工程, 如果技术人员做不到技术熟练、精准的话, 就会影响交通不能顺利的通行, 给人们出行带来不方便。

参考文献

[1]杨会军, 胡春林, 等.断层及其破碎带隧道信息化施工[J].岩石力学与工程学报, 2004 (22) .

[2]李小斌.河卡山隧道断层破碎带施工技术[J].青海科技, 2011 (2) .

护坑隧道断层破碎带施工技术 第4篇

针对这种情况,断层施工遵循“短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的基本原则,在超前地质预报的指导下,采用在拱部超前小导管注浆预固结围岩的保护下,采用三台阶七步流水作业法进行施工。拱部预留核心土,周边采用风镐开挖,核心土及中下台阶采用CAT320挖掘机开挖。

1 断层的超前预报

1.1 地质超前预报

采用TGP206型隧道地质超前预报系统(TGP即Tunnel Geology Prediction的英文缩写,简称TGP)。利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波,弹性波在向三维空间传播的过程中,遇到声阻抗界面,即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等,会产生弹性波的反射现象,这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来,输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理,实现拾取掌子面前方岩体中的反射波信息,以准确掌握前方断层破碎带的详细情况以及围岩节理裂隙、破碎的发育程度。

1.2 工程地质法

根据地质资料结合实际地质对每循环开挖掌子面地质素描,进行初步的地质分析。断层带在隧道中是有一定延伸长度的,断层的出现也有一个由小到大的过程,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。

1.3 超前地质探孔

掌子面开挖前,采用长度长于开挖长度2 m～2.5 m的超长钻杆对前方围岩进行钻孔(即使洞身周边出现涌水、涌泥、坍塌等不良地质还能保证2 m以上止浆墙),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。

2 超前小导管施工

对松软岩体,采用YT-28型风动凿岩机直接推送,如遇夹有坚硬岩石处,先用YT-28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。

在施作小导管前应注意:第一,喷3 cm～5 cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙,为注浆作好准备工作;第二,准确测量隧道中心线和高程,并按设计标出小导管的位置,误差±15 mm;第三,用线绳定出隧道中心面,随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向,以控制外插角达到设计的标准;第四,施工顺序为从两侧拱腰向拱顶进行,为提前注浆留好作业空间。

选用UB6型注浆泵注浆,采用浆液搅拌桶制浆。为防止浆液从其他孔眼溢出,注浆前对所有孔眼安装止浆塞,注浆顺序从两侧拱脚向拱顶进行。注浆时相邻孔眼需间隔开,不能连续注浆,以确保固结效果,又达到控制注浆量的目的。

3 开挖

断层破碎带开挖采用三台阶七步流水作业法进行施工,为控制超欠挖及减少对围岩的扰动,拱部弧形及边墙周边均采用风镐分台阶开挖,核心土及中下台阶均采用挖掘机开挖,开挖进尺根据围岩稳定性确定为1榀～2榀钢拱架的间距,即0.6 m～1.2 m。

4 锚喷初期支护

4.1 初期支护参数

系统锚杆采用4 m/根智能中空注浆锚杆及8 m/根的自进式锚杆,纵向、环向间距为60 cm×80 cm,梅花形布置,采用自进式长锚杆和智能中空注浆锚杆主动约束洞周变形。全环设置U25可缩型钢架,间距60 cm,U形钢每侧拱脚设3 m/根的ϕ25药卷锚杆,按梅花形布置在U形钢的两侧;钢纤维喷射混凝土厚25 cm。预留变形量为35 cm,扩大开挖断面,加大预留变形量,以适应围岩变形。

4.2 钢拱架支护

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。U形钢按设计要求分节加工成型,U形钢分节间采用U形螺栓连接。1)U形钢严格按设计间距架立。2)为充分发挥U形钢的承载能力,首先要求U形钢架必须垂直且与线路方向垂直;其次架立拱部U形钢架时,严格控制左、右拱脚标高,以防拱架偏斜,影响与边墙U形钢架的圆顺连接或侵入衬砌厚度。

4.3 喷射混凝土

开挖后为缩短围岩的暴露时间,防止围岩进一步风化,必须先初喷混凝土4 cm厚封闭围岩;待U形钢安设好后,再喷混凝土10 cm～12 cm;最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷射至设计厚度。喷头喷射方向与岩面偏角小于10°,夹角为45°;喷头至受喷面距离在0.6 m～1.0 m之间,喷头呈螺旋形均匀缓慢移动,一般绕圈直径在0.4 m为宜。

5 防排水处理

针对开挖中出现的大面积渗漏水时,宜采用钻孔预埋小导管或者PVC管集中汇流引入排水沟,并应对钻孔部位、数量、孔径、深度、方向和渗水量做记录,据以确定在衬砌时设置拱墙背后的排水设施。

6 围岩监控量测

6.1 监控量测安设要求

初期支护完成后,在拱顶、拱脚及边墙的内轨顶面标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测,以防振动影响量测结果。量测频率开始6 h观测1次,然后根据变形量的减小而减小量测频率,即12 h,24 h,48 h,72 h,168 h,根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等,便于指导施工,确保施工安全。断层破碎带量测点间距每隔3 m布设1组。

在断层破碎带每个监测断面通常埋设测桩1号,2号,3号,4号,5号共5个,布置A,B,C,D共4条测线,如图1所示。

6.2 量测数据应用

1)根据现场量测数据绘制时态曲线和空间关系曲线图。2)根据回归分析结果选定代表测点的曲线方程,并可根据求导公式计算某一天的位移速率,也可根据极限公式计算其总位移量,通过代表测点的曲线函数方程可消除偶然误差并推断出围岩的稳定情况或估计二次衬砌施作的时机。3)当位移—时间曲线出现反弯点时,则表明围岩和支护已呈不稳定状态,此时应密切监视围岩动态,并加强支护,必要时暂停开挖。

7 仰拱及衬砌施作

在仰拱开挖时,采用跳槽半幅开挖的方式,每次开挖长度不准超过5 m,禁止全幅开挖。靠近拱脚30 cm范围采用人工修整,严格禁止挖机直接对拱脚进行开挖,避免挖机勾碰拱脚,造成坍塌。

在围岩和初期支护变形基本稳定后进行二次衬砌。在围岩变形发展加快或不能趋于稳定,出现安全隐患的情况下,采取衬砌紧跟、加强衬砌的措施,必要时采取跳打二衬,按照仰拱与掌子面下台阶的距离控制在30 m以内,衬砌距掌子面的距离控制在70 m以内的要求,确保隧道结构与施工安全。

8 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,为保证良好的成拱效果,宜用泵送混凝土回填。2)断层破碎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。3)断层规模和危险性较大时,应及时对断层地段整体做好二次衬砌,以保证施工安全。

9 结语

1)断层破碎带施工首先要重视超前地质预报,利用地质探测仪、地质素描、超前地质探孔等对前方地质进行预判,提前采取相应措施,指导施工。2)断层破碎带施工及时封闭成环是保证洞室稳定、隧道结构安全的重要手段,严格控制仰拱距掌子面、衬砌距仰拱的距离。3)断层破碎围岩遇水软化,容易造成坍塌,做好开挖以及衬砌的防排水措施,确保衬砌完成后不出现渗漏水。

参考文献

[1]王晓明.大断面浅埋黄土隧道施工技术[J].山西建筑,2009,35(18):314-315.

破碎带暗挖隧道 第5篇

国内学者齐琳[1]对北京地区某高速公路三车道公路隧道分别采用台阶法、CRD法展开有限元分析并提出了“CRD法与双侧壁导坑法均能满足设计要求, 台阶法应在采取了相应的加固措施或地质条件比较好时采用”的结论。郭衍敬等[2]就厦门翔安海底隧道分别采用CRD法和双侧壁导坑法进行开挖模拟, 对比了两种工法对围岩塑性区的大小及位置以及两种工法对地层位移的控制等问题。霍卫华[3]就深圳大梅沙隧道对软弱围岩大断面隧道中围岩与支护结构体的受力状态进行了模拟计算, 提出中洞上部开挖是双侧壁导坑法施工过程中最不利环节。

本文依托中条山特长公路隧道, 以软弱破碎围岩段为研究对象, 采用有限差分软件FLAC3D, 对隧道开挖支护过程进行不同施工工法下 (全断面法、台阶法、预留核心土法、单侧壁导坑法) 施工过程数值分析, 对各工况下围岩变形规律进行研究。

1 工程概况

研究段为中条山隧道AK9+900~AK10+000段, 该区段为区域性断层影响段, 此断层由破碎岩石组成, 将为基岩裂隙水下渗提供通道, 隧道开挖必将引起涌水, 同时此段水文情况复杂, 工程地质条件极差。该段衬砌采用SVc型复合式衬砌, 该衬砌适用于隧道洞身V级断层影响带及软弱破碎围岩段的初期支护及衬砌, 超前支护各环采用42×4 mm注浆小导管超前预加固围岩, 长4.5 m, 环向间距35 cm, 搭接长度1.3 m, 斜插角10°~15°, 每环37根;初衬以喷、锚、网为主要支护手段:钢拱架为Ⅰ20a型钢, 纵向间距为75 cm, 每榀钢拱架之间采用22钢筋连接, 环形间距为1.0 m;锚杆采用D25中空注浆锚杆, 长3.5 m, 间距75 cm (纵) ×100 cm (环) , 与钢拱架交错布置;喷C25早强混凝土26 cm。二次衬砌和仰拱均为C30钢筋混凝土结构, 厚50 cm, 该段采用单侧壁导坑法施工。

2 模型建立

根据中条山隧道工程的实际状况, 为提高计算速度, 在保证计算精度的前提下, 取桩号YK10+100~YK10+160段采用大型有限差分软件FLAC3D进行建模分析。对于全断面法、预留核心土法、台阶法, 由于整个隧道模型左右对称, 为减少计算量, 可取隧道模型的一半计算。

计算中V级围岩均采用摩尔—库仑材料, 初期支护体系中的喷层混凝土视为线弹性体, 二次衬砌混凝土及仰拱均采用FLAC3D软件内置的壳单元 (Shell) 进行模拟, 系统锚杆和锁脚锚杆均分别采用锚索单元 (Cable) 和桩单元 (Pile) 进行模拟, 超前导管采用桩单元 (Pile) 进行模拟。对于初期支护中钢拱架和钢筋网的支护作用采用等效方法计算[4,5], 即将钢拱架和钢筋网的弹性模量折算给混凝土, 各材料参数见表1。

3 数值模拟结果分析及方案比选

1) 隧道周边位移分析。模型沿纵向长60 m, 循环进尺2 m, 全断面法模拟开挖步数共有37步, 开挖到11步时施加仰拱二衬, 开挖到13步施加全断面二衬;台阶法及预留核心土法模拟开挖步数共有42步, 开挖到10步即施加仰拱二衬, 开挖到12步即施加全断面二衬;单侧壁导坑法模拟开挖步数共有48步, 开挖到16步时施加仰拱二衬, 开挖到18步时施加全断面二衬。随着开挖进行, 典型断面y=30 m处拱顶沉降、收敛位移和拱底隆起与开挖步关系曲线分别如图1~图3所示。

从图1~图3可看出, 无论是拱顶沉降、收敛位移还是拱底隆起, 采用不同工法引起的位移大小顺序依次是:全断面法最大, 台阶法及预留核心土法次之, 单侧壁导坑法最小。采用全断面开挖至稳定时的拱顶沉降、收敛位移、拱底隆起依次为7.31 cm, 8.39 cm, 7.95 cm, 采用单侧壁导坑法开挖至稳定时的拱顶沉降、收敛位移、拱底隆起依次为2.97 cm, 1.78 cm, 2.58 cm, 前者依次比后者多出1.46倍、3.71倍、2.08倍。由此说明, 采用全断面法时由于一次释放较大应力使得初始收敛速率大, 从而导致位移量增大, 而采用单侧壁导坑法施工时, 由于在开挖过程中断面小, 释放应力变小, 使得围岩位移得到有效控制;另外, 拱底隆起在整个开挖过程中不容忽视, 采用全断面法施工时, 拱顶沉降比拱底隆起减小8.1%;采用单侧壁导坑法施工时, 拱顶沉降比拱底隆起增大仅15.12%, 说明拱底隆起与拱顶沉降的差值较小, 故在开挖过程中, 可防止因拱底隆起过大而造成的隧道底板的破坏。

从图中还可看出, 全断面施工速度最快, 开挖至28步整个隧道结构即达到稳定状态, 而相反单侧壁导坑法施工速度最慢, 开挖至36步才达到稳定状态。故尽管单侧壁导坑法在控制沉降方面优势显著, 其施工步序繁多也会给施工带来较多不便。

另外, 核心土留设与否对拱顶沉降、收敛位移以及拱底隆起的影响并不大。预留核心土法与单侧壁导坑法相比, 在控制沉降方面效果相差也并不大。三种施工工法对围岩变形的控制效果依次为:单侧壁>预留核心土法、台阶法>全断面法。

2) 掌子面内空位移分析。如图4所示为不同工法掌子面内空位移沿隧道横断面竖向分布曲线。

从图4可以看出, 采用全断面法、台阶法、预留核心土法、单侧壁导坑法开挖时, 最大内空位移分别为:6.89 cm, 1.89 cm, 0.928 cm, 0.237 cm。说明采用全断面法时掌子面稳定性最差, 前方土体易发生坍塌, 采用单侧壁导坑法开挖时稳定性最好。核心土的留设使得内空位移较无核心土时减少74.46%, 说明核心土在维持掌子面稳定方面作用显著。故台阶法与预留核心土法相比, 在软弱围岩地层中后者更具优势。

4 结语

通过对不同施工工法 (全断面法、台阶法、预留核心土法、单侧壁导坑法) 围岩变形进行数值分析, 得出以下结论:1) 单侧壁导坑法在控制拱顶沉降、收敛位移方面, 优于其他工法。三种施工工法对围岩变形的控制效果依次为:单侧壁>预留核心土法、台阶法>全断面法。2) 采用单侧壁导坑法施工时, 拱底隆起与拱顶沉降的差值较小, 在开挖过程中, 该工法可防止因拱底隆起过大而造成的隧道底板的破坏。3) 核心土在维持掌子面稳定方面作用显著。在软弱围岩地层中台阶法与预留核心土法相比优先选用预留核心土法。

摘要：依托中条山特长公路隧道, 采用有限差分软件FLAC3D, 对隧道开挖支护过程采用的不同施工工法下的施工过程进行了数值分析, 对各工况下围岩变形规律进行了研究, 研究结果表明:单侧壁导坑法施工拱底隆起与拱顶沉降的差值较小, 可防止因拱底隆起过大而造成的隧道底板的破坏, 核心土在维持掌子面稳定方面作用显著, 在软弱围岩地层中台阶法与预留核心土法相比优先选用预留核心土法。

关键词：黄土隧道,洞口,管棚,预支护,变形,优化

参考文献

[1]齐琳.公路隧道软弱围岩不同施工方法受力状态定性分析[J].市政工程, 2009 (5) :494-495.

[2]郭衍敬, 黄明琦, 陈铁林, 等.厦门翔安海底隧道CRD法和双侧壁法穿越砂层对比分析[J].2009 (2) :73-75.

[3]霍卫华.软岩大跨度隧道施工力学研究[J].河北理工学院学报, 2004 (11) :96-100.

[4]刘建航, 侯学渊.盾构法隧道[M].北京:中国铁道出版社, 1991.

[5]JTG D70-2004, 公路隧道设计规范[S].

下狮提隧道穿越断层破碎带施工技术 第6篇

下狮提隧道全长1 845m,埋深一般在20m～100m,断面开挖宽度为14.38m,高度12.49m,断面面积为146.05m 2,单面下坡,坡度为0.5%。胡杓岭断裂(F1)位于广东省陆丰古寨断裂南西侧,断裂走向300°～320°,长约9km。断裂带宽10m,为破碎岩、断层角砾岩,硅质胶结,该断裂带在隧道DK 298+845～DK 298+910段与线路相交。地表、地下水较发育。

2 主要施工技术

2.1 超前地质预报

本隧道采用TSP地质预报与水平钻孔相结合的方式对断层破碎带进行预报。

在隧道两侧边墙布置爆破钻孔23个,间距1.5m,孔深1.5m,孔径40mm,孔口距隧底高1.1m,所有炮眼与接收器的高度相同。接收器与第一个炮眼间距15m,接收器孔深2.0m,孔径50mm。1号～10号孔装药100g,11号～23号孔装药150g,起爆前注水封闭炮口,布置完成后依次进行微震。

采用超前水平钻机在掌子面钻孔,共布置5个钻孔,除中部钻孔沿隧道轴线施钻外,其余各孔均向外施钻,孔底超出开挖轮廓线外5.0m,根据钻机钻孔的速度、推进力、扭矩等参数进行分析对比,判断探测范围内围岩性质、级别、地下水情况等,两次超前钻孔搭接长度不小于5.0m。

2.2 超前预支护

在断层岩层中超前钻孔打入小导管并压入具有胶凝性质的浆液,浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中,并将其中的水分及空气排出,使松散破碎岩体胶结,形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体,从而提高围岩的整体性、抗渗性及稳定性。使超前小导管与固结体形成一个具有一定强度的壳体,在壳体的保护下进行开挖支护施工。

采用50mm双层注浆小导管进行超前支护,壁厚5mm,长度5.0m,环向间距30cm,水平投影搭接1.5m以上。采用水泥砂浆进行注浆,浆液水灰比为1∶1,注浆前要先进行压水试验,检查机械设备是否正常,管路连接是否正确,为加快注浆速度和发挥设备效率,可采用群管注浆。通过现场试验,确定拱脚终压为1.0MPa,拱腰0.8MPa,拱顶0.6MPa。注浆时从两侧拱脚向拱顶跳孔压注,以确保固结效果和控制注浆量。

2.3 开挖作业

该隧道采用比较成熟的三台阶七步法开挖,以机械开挖为主,必要时辅以弱爆破。三台阶七步法虽有较高的安全性,但其施工速度慢且有时需多次爆破开挖,这样对围岩的扰动较大,某种意义上来说又不利于围岩的稳定。因此断层破碎带的爆破除常规的缩短循环进尺,控制装药量外,关键是合理设计周边部位的钻眼,装药参数及装药结构,保证良好的成型,尽可能维护开挖轮廓线以外围岩的原始状态。其次应采用适当的掏槽形式、钻爆参数及起爆顺序。在该断层段施工时主要采用了如下的措施来最大限度减少爆破对围岩的影响:

1)将几种爆破技术综合运用,例如在拱顶采用光面爆破,边墙采用预裂爆破等;2)为避免震动效果的叠加作用,雷管最好跳段使用,间隔时间控制在100ms左右;3)由于底板爆破引起的震动也较大,可将底板眼分成几个段分开起爆,以减少对围岩的影响。

2.4 堵排水作业

2.4.1 堵水

该断层部分地段受地表降水的影响,地下水较发育,隧道开挖可能引起地表水的流失,影响山上及山顶农作物的种植,因此要采取“以堵为主,限量排放”的原则,通过超前预注浆控制地下水流量,保证施工安全。注浆范围为开挖轮廓线外3m,注浆循环长度27m。注浆后很大部分的地下水被堵到开挖工作面以外,减少了开挖工作面的涌水量,对开挖、支护和掌子面的稳定以及抽水工作都发挥了极好的作用。

2.4.2 抽排水

由于该隧道断层带是下坡开挖,断层带位于隧道中部,排水距离远,高差大,这样对抽水的效果影响极大,因此为保证抽排水效果,本隧道抽水采用分级排水方案,每250m设一级泵站,安设两趟100mm抽水管路供施工时抽水,同时备用一趟150mm管道应急使用,且应备足备用抽水机,随时对设备进行更换维修,确保抽水工作正常化。

2.5 支护

加强支护及提高围岩整体稳定性是隧道通过断层破碎带最基本的施工要求,主要包括加厚混凝土的喷层厚度,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。

2.5.1 喷锚网联合支护

喷射混凝土是使钢架、锚杆及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,从而把围岩本身变成一种有效的承重结构。喷射混凝土具有良好的抗爆破震动性能,可很好的防止坍塌的发生。

为保证后续工作的施工安全首先应对断层范围内进行初喷混凝土施工,喷射厚度5cm,及时进行岩面封闭。之后对临近范围进行锚杆和钢筋网的施工,锚杆可采用22砂浆锚杆,长度4.0m,间距1.0m×1.0m,或适当加密,呈梅花形布置,可采用较大直径的钢筋来布设钢筋网片,网格间距20cm×20cm,双层布置,与锚杆焊接牢,喷射混凝土后形成临时支护。

2.5.2 钢架支护

钢架支护是隧道通过断层破碎带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。

在初喷混凝土完成后,立即架设钢拱架,钢架由工字钢及连接板焊接而成。钢架与初喷混凝土之间尽量密贴,但由于断层带围岩比较破碎,开挖面可能凹凸不平并有较大间隙,为使钢拱架充分发挥支撑作用,间隙需用混凝土块和钢板顶紧。钢架施工落底时应立即施作锁脚锚杆,必要时施作拱脚支撑,以防止钢架下沉变位。

3 监控量测

初期支护完成后,在拱顶、拱腰及内轨顶面标高3.0m处埋设测点进行拱顶下沉及水平收敛观测。测试原件采用12圆钢加工而成,长25cm,锚入初期支护20cm,外露5cm,以防震动影响量测效果。水平收敛采用JSS30A数显型收敛仪进行测量。量测频率开始6h观测一次,然后根据变形量的减小而减少量测频率,根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等,确保施工安全。该断层带净空收敛最大累计值25mm,拱顶最大下沉值22mm。

4 支护补强

通过洞内观察,在环形开挖支护未落底时曾出现几处拱脚开裂,或落底后在拱墙连接处也出现了不同程度的开裂,为此需对开裂处的支护进行补强,采用的措施如下:沿裂缝于钢架两侧各补打两组中空锚杆注浆,并用钢筋将锚杆与钢架焊接为一牢固体后喷射混凝土,使其成为受力整体。采用补强措施后有效的控制了开裂,收敛观测也趋于正常。

还有一种情况要注意,当断层出现在侧部并开挖下部时,拱脚与边墙部分用42mm小导管注浆加固,小导管长4.5m,环向纵向间距1.0m,靠近钢架处的小导管向下打入,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,可有效的防止拱架下沉。

5 结语

断层破碎带一直是隧道施工的难点,也是易于出现安全事故的地段,需引起高度重视。本隧道断层破碎带施工能安全顺利通过的实践表明,超前地质预报是非常重要的一环,其准确性将直接影响到施工措施的制定及有效性;要认真分析超前支护中存在的不足,经过试验确定出最佳参数值,达到支护的效果;选择合理的隧道开挖方法是保证围岩整体稳定性以及避免大面积塌方的重要保证;初支紧跟,勤量测,有效控制了变形,确保了围岩的稳定和施工安全;施工面的地下水得到了严格的控制,随时保持施工面无积水,避免因地下水浸泡而产生的围岩变形及支护失稳。将上述措施合理结合和灵活运用而形成关键技术,对破碎围岩下隧道的施工具有普遍的适用性

参考文献

破碎带暗挖隧道 第7篇

1 工程概况

1.1 隧道概况。

某公路属国家重点公路, 跨越多个省市, 公路中某一隧道路段的结构形式为分离式双洞。该段隧道在实际运行时分为左、右两线, 左线全长2111米, 右线全长2101米。按照国家所颁发的相关公路技术标准, 可明确出该段隧道公路属于宽体公路范畴, 路面设置有双车道或以上的车道。隧道内轮廓宽度为11.36米, 总高度达到了7米。

1.2 地质条件和水文条件。

隧道施工前期, 相关工程设计人员对隧道预施工的地理条件作了测量, 发现该隧道的拟建位置处于重丘地带, 施工时不仅会面临冲沟的阻碍, 还会受到溪沟和植被过密的影响。另外, 在地质条件上, 因为该隧道工程所处地区的早期内部构造运动比较频繁, 所以导致该地区的地势极为复杂, 地表褶皱、断裂等问题比较严重。而在水文地质上, 由于隧道工程的某一部分要穿过山间, 又恰好碰上洼地, 所以在施工时, 隧道会受到地下水的影响。如果赶上了雨季施工, 应该注意隧道路面的排水。

2 断层破碎带对隧道设计的影响

2.1 断层破碎带和隧道之间的关系。

相关研究表明, 断层破碎带对隧道设计的影响主要体现在隧道的支护结构上, 如果用图示来表示断层破碎带和隧道支护的关系, 则主要表现为图1。如图1所示, 隧道施工中所涉及到的所有因素都可以利用相应的字母加以代替, 如果我们将隧道施工中所涉及到的各项因素进行分类 (见表1) , 然后按照分类所得的结果, 可以得出:参照表中6个不同因素, 并设计出不同的组合形式, 然后根据以往的工程施工经验, 对不同组合形式结构进行计算, 可得到多中不同的, 但与组合形似相应的隧道开挖、支护结构。

2.2 断层破碎带对宽体隧道设计的影响。

断层破碎带属于一种自然现象, 产生原因是断层两盘发生相对运动, 因挤压而导致周围的岩石发生破碎, 进而形成了一个与断层大致平行的岩石带, 即断层破碎带。理论上分析, 断层破碎带对于隧道工程地址的选择并不会产生影响, 而反过来, 从断层破碎带的走向来看, 隧道的选址也与其走向没有直接的关系。只不过为了安全起见, 大多数公路隧道在施工时都会避开大断层地质。详勘阶段通过物探 (浅层地震折射波法) 手段探明难度较大, 横断面测试若没有实施, 对于局部 (<100m) 出现的断层破碎带在隧道开挖过程中可以通过超前地质预报和开挖揭露发现, 并采取相应措施加以解决。下面, 笔者结合表1中的参数, 就断层破碎带参数改变对隧道设计的影响进行分析, 详细如下: (1) 由表1可知, 当参数β的角度偏小时, 断层破碎带在纵向长度上对隧道的影响比较大, 一般表现为β越小, 隧道中断层破碎带的纵向长度就越大。计算分析, 如果该项隧道工程在实际施工时将开挖深度定为13米, 且保证β<45°, 那么断层破碎带对隧道的纵向影响长度会大于13米;但如果β>80°, 纵向影响长度又会降低至于2.3米极2.3米以下。 (2) Ⅳ、Ⅴ类围岩中断层破碎带的宽度较大 (D>1m) , 且与掌子面轴线交角较小 (a<450) , 破碎带风化程度严重时, 需要加强初期支护和二次衬砌参数, 确保安全。而当D<1m时一般只需加强初期支护即可。 (3) 当Bb/2, 即断层破碎带位于掌子面外部, 则难以预测, 若断层角度较小且距离隧道开挖轮廓较近, 则存在安全隐患, 开挖后容易出现小塌方, 这就要求超前地质预报对前方围岩有一个三维空间预测, 而不仅仅局限于前方围岩, 受施工场地条件的限制, 对于拱顶前方和环向外侧的围岩探测难度较大, 但技术人员应当在施工中根据围岩产状进行初步判断, 并有针对性地进行测试分析, 确保安全。 (4) 断层破碎带倾角 (α) 对隧道围岩稳定性影响较大, α>600时影响较小, α<450时断层破碎对两侧的围岩影响较大, 需考虑降低围岩类别设计。 (5) 掌子面中部断层破碎带 (贯穿拱顶) 对于左、右侧围岩的风化程度有很大影响, 且其作为渗水通道进一步减小了围岩的强度, 因此, 有渗水甚至股水的断层破碎带需要对两侧围岩进行仔细鉴别, 若风化程度相差较大, 则按较差围岩考虑支护设计。 (6) 断层破碎带高度 (功对隧道影响很大。若Hl<0, 即断层上部未贯穿隧道拱部, 岩脉规模不大, 且D0, 即断层上部贯穿隧道拱部, 则断层对两侧围岩的稳定性均有影响, 开挖过程中易出现掉块, 光爆效果也受影响, 因此, 视断层风化程度和宽度 (D) 对初期支护进行设计。可见, 当Ⅳ、Ⅴ类围岩中出现不同规模断层时, 考虑其对掌子面的影响程度, 支护设计可以分为两大类:仅初期支护加强、初期支护和二次衬砌共同加强。

结束语

本文以某公路隧道施工为例, 对断层破碎带和隧道之间的关系作了详细的探讨, 并结合计算统计方式, 着重分析了断层破碎带对隧道设计的影响, 指出在宽体隧道设计施工中, 由于工程很容易受到断层的影响。所以实际设计时一定要先对工程所在地的地质、水文条件进行勘察, 并综合考虑到水文条件、地质条件等对隧道设计的影响, 全面做好隧道施工, 保障公路隧道的施工质量。

参考文献

[1]税明东, 成坚.断层破碎带综合处治措施的研究[A].铁路长大隧道设计施工技术研讨会论文集[C].2004.

[2]张庆松, 许振浩, 李术才.岩溶隧道综合超前地质预报方法与工程应用[A].全国地下工程超前地质预报与灾害治理学术及技术研讨会论文集 (Ⅰ) [C].2009