隧道断层破碎带施工技术探究.doc

1、1隧道断层破碎带施工技术探究摘要：隧道在穿越破碎带时，经常会出现岩体沿软弱结构面滑动、坍塌或涌水，这也是事故多发的险要地段。它不仅破坏了隧道的稳定性，而且直接影响了开挖速度及施工工期。本文主要对隧道断层破碎带施工技术进行了探究。 关键词：隧道；断层破碎带；影响；施工技术 中图分类号：U45 文献标识码：A 引言 某隧道是双线隧道，全长 3290m，其中 DIK47+880-DIK48+040 段通过类围岩断层破碎带，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，风化极为严重，呈压碎状态，致使围岩自稳能力极差，成型困难。针对上述情况，结合施工生产要素及施工生产能力，按

2、照“管超前、严注浆、短开挖、不（弱）爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则，在拱部超前小管棚注浆预固结围岩的保护下，采用三部台阶法进行施工。拱部预留核心土，周边采用风镐开挖，核心土及中槽运用 PC200 挖掘机开挖。 一、超前小管棚施工 1、工艺原理 在破碎松散岩体中超前钻孔，打入小导管并压注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2中的空气、水分排出，使松散破碎体胶结、胶化，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、抗渗性和稳定性；使超前小管棚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。

3、 2、小管棚及注浆设计 采用 4m/根的42mm 小导管布设在拱部，外插角 57，环向间距 33cm，纵向环距 2.5m，即每施作一排小导管，开挖支护 2.5m；压注1：1 水泥浆液，采用 525#普通硅酸盐水泥，浆液中掺水泥用量 35%的40Be水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时间，控制浆液的扩散范围。 3、施工要点 3.1 小导管加工。小导管加工 4m/根的42mm 小钢管一端加工成尖锥形，距另一端 100cm 的位置开始至尖锥端之间按梅花型间距为 20cm 布设6mm 的孔眼 4 排，以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。 3.2 小导管安设。如岩体松软，采用 YT-28 型风动凿岩机直接推送

4、，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 35cm 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15mm；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。 3.3 注浆。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3脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀，考虑风镐环形开挖的方便，同时要达到固结破

5、碎松散岩体的目的，保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定，形成有一定强度及密实度的壳体，特别是确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力，采取注浆终压（0.81.2MPa）和注浆量双控注浆质量，拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。通过现场试验确定拱脚终压为 1.2MPa，拱腰范围为 1.0MPa，拱顶为 0.8MPa。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。 二、开挖 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，核心土及中槽均采用挖掘机开挖，开挖进尺根据围岩稳定性确定为 l2 棍钢格栅的间距，即 0.51.0m，边墙按钢格栅的两个单元分两个台阶施工，上

6、下台阶相距 2m，左右边墙错开 2m。 三、锚喷初期支护 1、初期支护参数 系统锚杆采用 3m/根的 WTD25 型中空注浆锚杆，纵向、环向间距均为100cm，梅花型布置；拱墙设钢格栅，间距 50cm，钢格栅每侧拱脚设 4m/根的 WTD25 中空注浆锁口锚杆，按梅花型布置在钢格栅的两侧，环向间距 50cm；挂6 双层钢筋网，网格尺寸为 15cm15cm，喷射混凝土厚25cm。 2、喷射混凝土材料及机具选定 （1）机具。喷混凝土采用 Bz5 型混凝土喷射机，压力为0.20.4MPa。 4（2）水泥及细骨科。采用 425#普通硅酸盐水泥；细骨料选用砂率控制在 50%，含泥量3%的砂。 （3）粗骨

7、科。采用规格为 715mm 的碎石，经试验选用石灰岩生产的各项指标均达到设计要求的碎石。 （4）粘稠剂。选用 STC 型粘稠剂，经现场试验，最佳掺量为水泥用量的 10%，3min 初凝，6min 终凝，而且可大量减少回弹量。 （5）水灰比。水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加，浪费大量的材料；经现场多次试验确定，水灰比为 0.47 的混凝土喷射效果最佳。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 35cm 厚再封闭围岩；待钢格栅及钢筋网安设好后，再喷混凝土1012cm；最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷射至设计厚度。 （1）采用掺 STC 型粘稠剂半湿式

8、喷射混凝土工艺，减小洞内粉尘污染及回弹量。 （2）喷射前用高压风将岩壁面的粉尘和杂物吹干净，水泥、粗、细骨料加少量水，用搅拌机干拌，水量按水灰比配制混凝土应加入水总量的 20%；拌好后将干料运至喷射作业点再进行人工拌和，并按水泥用量的10%掺入粘稠剂。 （3）喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行，每段长度为 3m。为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果，用多盏碘钨灯提高作业环境温度。 5（4）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 0.61.0m 之间，喷头呈螺旋形均匀缓慢移动，一般绕圈直径在 0.4m 为宜。 4、注浆 在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设

9、锚杆和注浆。锚杆孔位误差控制在铁路隧道施工规范规定的误差范围之内。 （1）钻进。用 YT28 型手持式风动凿岩机凿孔并清孔，应沿径向进行钻孔，确保锚入稳定岩层的深度。 （2）插入锚杆。将安装好锚头的 WTD25 中空注浆锚杆插入锚孔，锚头上的倒刺立即将锚杆挂住。 （3）安装止浆塞、垫板、螺母。在锚杆尾端安装止浆塞、垫板和螺母。 （4）注浆。通过快速注浆接头将锚杆尾端和 UB6 型注浆机连接。开动机器压注 1：1 水泥浆，掺水泥用量 3%的 40Be的水玻璃，为了保证锚固质量及改良围岩结构，注浆终压必须达到 0.8MPa。 5、挂钢筋 钢筋网片采用6 圆钢，除锈处理后按设计加工成 100cm20

10、0cm 的网片；挂设时网片必须随受喷面的起伏铺设，与受喷面间留 3cm 作为保护层，网片与系统锚杆焊接牢固，确保喷射混凝土时不移动。 6、安设钢格栅 钢筋除锈后按设计要求分节加工成型，钢格栅分节间通过钢板用螺栓联接。 6（1）钢格栅严格按设计间距架立。 （2）为充分发挥钢格栅的承载能力，首先，要求钢格栅必须垂直且与线路方向垂直；其次，架立拱部钢格栅时，严格控制左、右拱脚标高，以防拱架偏斜，影响与边墙钢格栅架的圆顺连接或侵入衬砌厚度。 （3）为方便拱部钢格栅与边墙钢格栅的连接，在拱脚连接处铺不小于 20cm 厚的粗砂或石屑。边墙钢格栅底部必须置于基岩上，以防下沉变形。 三、结束语 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，进一步完善支护方案和施工措施，从而更加安全稳妥的穿越断层带。 参考文献 1税明东，成坚.终南山公路隧道断层破碎带综合施工技术J.隧道建设，2004（2）. 2王志洁.赛里木湖隧道穿越断层破碎带施工技术J.城市建设，2009（8）. 3郑金松.高速公路隧道穿越断层破碎带施工技术探讨J.土工基础，2010（2）.