维普资讯 http://www.cqvip.com ２０ｏ６年７月 水／ｇＸ－￣ Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｕ１．２００６ Ｎｏ．７ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ，３９０ 第７期总第３９０期 隧道断层破碎带的处理技术 刘洪光 （广东省航盛建设集团有限公司，广东 广州 ５１１４４２） 摘要：结合工程实例，探讨山区公路隧道新奥法施工中地质断层破碎带的处理技术。 关键词：隧道；断层破碎带；施工技术 中图分类号：Ｕ４５５．４８；Ｕ７４ 文献标设码：Ｂ 文章编号：１００２—４９７２（２００６）０７－００８４—０３ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｆａｕｌｔ Ｒｕｐｔｕｒｅ Ｚｏｎｅ ＬＩＵ Ｈｏｎｇ——ｇｕａｎｇ （Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｈａｎｇｓｈｅｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ １４２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ ｆａｕｌｔ ｒｕｐｔｕｒｅ ｚｏｎｅ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｎｅｗ Ａｕｓｔｉａｎ ｒＴｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｆａｕｌｔ ｕｐｔｒｕｒｅ ｚｏｎｅ；ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ １工程概况 广东梅河高速公路东山岗隧道位于粤东山区． 为左、右线分离的双洞单向行车双车道隧道。左 线起讫桩号为ＬＫ７９＋５７０～ＬＫ８０＋１ ７０．全长６００ ｍ： 右线起讫桩号为Ｋ７９＋５６５～Ｋ８０＋１７０，全长６０５ ｍ。 ３破碎带处理方案 针对东山岗隧道左线ＬＫ７９＋７９９～ＬＫ＋８１０段Ⅱ 类围岩成洞条件困难的特定地质情况，结合超前 地质预报及围岩监控量测的结果，为确保施工安 穿越山体最大高程为３８６．０ ｍ，最大埋深约１５０ ｍ。 隧道净宽为ｌ １．０ ｍ、净高为６．９ ｍ，隧道左线、右 线均位于直线上。 全，对支护参数和施工方法作了调整。按照“管 注浆超前、弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、 早成环、勤测量、二次衬砌紧跟”的处理原则， 采取超前小导管注浆预固结＋钢拱架＋挂网喷锚的 联合支护复合衬砌处理方案。复合衬砌支护主要 参数见表ｌ。 ４断层破碎带施工技术［１－２］ ２破碎带地质条件 东山岗隧道左线ＬＫ７９＋７９９～ＬＫ＋８１０为深埋 段，有一挤压性断层构造带，构造产状８２。（＜ ８８．５。），该构造内充填白色断层泥及糜棱岩，棕红 色、松软、受构造影响程度严重，岩石破碎，节 ４．１洞身开挖 理裂隙很发育，岩土体潮湿，拱顶墙滴水，地下 水主要为基岩裂隙水和土层内的孔隙潜水．围岩 洞身开挖前先施工注浆小导管超前支护， 将拱部松散、破碎的围岩固结为整体后．再进 行开挖作业。洞身开挖采用弧形导坑法施工。 每循环进尺控制在０．８ １．０ ｍ范围内。开挖时使 自稳能力极差，洞顶容易产生大规模坍塌和侧壁 失稳，构造内围岩类别属于Ⅱ类。 收稿日期：２００６—０５—１５ 作者简介：刘洪光（１９７２一），男，助理工程师，从事路桥专业施工管理。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第７期 刘洪光：隧道断层破碎带的处理技术 ’８５・ 用超短台阶施工，台阶长度控制在５．０ ｍ以内。 其中上台阶采用弧形导坑预留核心土法开挖， 使用小炮预裂爆破技术控制围岩扰动，确保围 岩稳定性，减少超挖。上台阶开挖后及时用喷 射混凝土封闭新鲜岩面，以减少围岩暴露时间， 控制围岩变形，防止围岩松弛。封闭后及早施作 拱部钢架及喷锚挂网等初期支护。在上部弧形导 坑开挖超前１．０ ２．０ ｍ后，平行开挖中台阶或中、 下台阶。边墙马口采用跳槽开挖，且左右须错 开２．０～３．０ ｍ。核心土开挖采用控制爆破，开挖 后立即施作仰拱。施工中加强洞内围岩量测工 作，根据围岩变化，及时调整初期支护参数 （图１）。 注： ５下半部中槽开挖； １施作超前支护注浆小导管 ６边墙马口开挖 ２上半部弧形开挖； ７边墙初期支护： ３上半部初期支护； ８仰拱开挖、初期支护； ４上半部核心土开挖： ９模注二次衬砌混凝土。 图１弧形导坑法施工示意图 ４．２超前支护 根据ＬＫ７９＋７９９～ＬＫ＋８１０段断层破碎带的围岩 破碎、节理发育、富含水的实际地质条件，采用 超前小导管注浆预加固作为超前支护。其原理是 在破碎松散的岩体中超前钻孔，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，并将其中的 空气、水分排出，使松散破碎岩体胶结、固化， 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。 注浆小导管采用直径４２ ｍｍ的热轧无缝钢管， 每根长６．０ ｍ，一端加工成尖锥形，距另一端１．０ ｍ 的位置开始至尖锥端之间按梅花型布置间距为 ２００ ｍ ６８．０ ｍｍ的孔眼４排，以利于小导管的推进 和浆液顺利渗入破碎岩体（图２）。钻孔采用锚杆 台车沿开挖轮廓线外以７。的外插角钻孔，从两侧 的拱脚向拱顶施工，孔的环向间距为４００ ｍｍ。小 导管注浆前 用３Ｏ～５０ ｍｍ厚喷射混凝土封闭掌子 面作为止浆墙。 ４，８ｆ１１￣箍 管壁钻孔８ 钢管口苴４，４２壁厚４Ｉｎ，ａ） ］［三 三三 Ｉ １０００ Ｉ ５０００ Ｉ 图２弧形导坑法施工示意图 注浆材料采用水泥浆，其浆液的水灰比为ｌ：ｌ。 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。由于破碎带岩体孔隙不均匀，为保 证开挖轮廓线外环向破碎松散的岩体固结成具有 一定强度及密实度的稳定壳体，须使拱脚的注浆 终压高于拱腰和拱顶。通过现场试验，确定拱脚 终压为１．２ ＭＰａ、拱腰为１．０ ＭＰａ、拱顶为Ｏ．８ ＭＰａ 时效果最好。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。在注浆完成８ ｈ 内，不能开挖掘进。开挖时保留１．５－２．０ ｍ的止浆 墙，防止下一次注浆时孔１５跑浆。 ４．３挂网喷锚与钢拱架支护 挂网喷锚与钢拱架支护主要技术参数：喷射 混凝土厚Ｏ．２３ ｉｎ；环向设置１１６钢拱架闭合成环， 每榀间距Ｏ．８ ｍ，钢拱架在拱脚接头板处设２根长 ３．５ ｍ的Ｄ２５中空注浆锁脚锚杆；仰拱以上设置 ８ 单层钢筋网，网眼间距为２０ ｃｍｘ２０ ｃｍ；系统锚杆 采用每根长３．５ ｍ的Ｄ２５中空注浆锚杆，沿径向 梅花型布置，间距为Ｏ．８ ｍ。 １）挂网喷锚支护。采用ＴＫ一９６１型砼湿喷机 维普资讯 http://www.cqvip.com ・８６・ 水运工程 ２００６生 湿式喷射作业，压力为０．２～０．４ ＭＰａ。初喷在开挖 钢热板 徘 浆 ｆ 不超过１ ｈ后立即喷４０ ａｍ厚喷射混凝土封闭岩 面，以缩短围岩的暴露时间．防止围岩表层风化 ｖ ｖ ｌ 、≥＼ ｖ ｖ —＿１ —‘．—一 剥落。喷浆前，人工清除洞壁危石，用高压空气 ＾ｌ Ｉｌ 尽 ＼塑塑 吹开壁面粉尘．保持岩面干净和湿润．以充分保 证混凝土与壁面的粘结度。复喷在钢拱架、钢筋 ．． 。。 Ｉ 网及系统锚杆施工后进行，以抑制围岩变位。施 工时分段、分片由下而上顺序进行．一次喷射厚 图３注浆小导管 度控制在５０ ｉｆｌｍ以下。为加快混凝土强度的增长 速度及提高混凝土的喷射效果．可以用多盏碘钨 钢筋网采用 ８圆钢，除锈处理后按设计加工 灯提高作业环境温度。 成间距２０ ａｍ的１ ０００ ｍｍｘｌ ２００ ａｍ的网片．挂 在初喷混凝土封闭围岩，钢拱架架设完成后． 设时网片随受喷面的起伏铺设并与锚杆尾部焊接 立即布设锚杆和注浆。锚杆孔位钻进用Ｙ１．－２８型 牢固．确保喷射混凝土时不移动。 手持式风动凿岩机沿径向进行钻孔。钻眼完毕后 ２）钢拱架支护。在初喷混凝土封闭围岩后． 用高压空气清孔，将安装好锚头的锚杆边旋转边 立即架设钢拱架。钢架各单元由工字钢、连接板 送人孔眼，然后在锚杆尾部安装止浆塞、垫板和 焊接组成（图４）。钢拱架与初喷混凝土之间尽量 螺母，安装锚杆垫板时应确保垫板与锚杆垂直． 贴紧，但由于破碎带围岩比较破碎，开挖面可能 并与初喷混凝土面贴紧。符合要求后可以开始注 凹凸不平并有较大间隙，为使钢拱架充分发挥支 浆，注浆时应将孔眼中的气体排出，使浆液充满 撑作用，间隙须用混凝土块和钢板顶紧。钢拱架 孔体。浆液的水灰比控制在０．４５～０．５０．压力控制 施工落底时立即施打锁脚锚杆．以防止下沉变 在０．５～１．０ ＭＰａ（图３）。 位 图４钢拱架与超前支护 ５监控量测 施工安全及确定二次衬砌施作时间的重要依据。 通过现场监控量测及时掌握围岩和支护的动 在ＬＫ７９＋７９９－ＬＫ＋８１０段的现场监控量测中．针 态信息，可以及时调整和修正施工工艺、预留变 对该断层破碎带的软弱围岩特性，采取了加密量 形量、开挖进尺、支护参数等，是保证围岩稳定、 （下转第８８页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ・８８・ 水运工程 ２００６．年 产生不均匀性收缩龟裂。 表面积水。严格控制振捣时间和振捣的均匀性， 面层抹面收面时间掌握不好或抹面时风力较 大、气温较高，使得砼表面水份蒸发较快，易产 生干缩性龟裂。 ２．３砼不均匀性龟裂 砼所用的砂石中杂质（如泥土、粉尘、有机 防止漏振和过振。采用抹面机抹面．提高抹面的 均匀度，并选择控制好抹面时机．以砼初凝后手 压砼有印痕为宜。机械抹面后进行人工细平和拉 毛，然后先覆盖塑料薄膜再覆土工布进行保温养 护。现浇面层砼中掺人一定量的聚丙稀纤维等材 料来提高砼的表面张力，以减少面层龟裂。采用 物等）含量过大、砂石级配不良或骨料粒径过大． 拌制砼时计量不准确．砼时干时稀等原因导致砼 真空吸水工艺．以减少面层砼中多余的游离水． 以减少面层干缩性龟裂。对浇筑好的面层砼及时 均匀性差而产生不均匀性龟裂。 砼振捣时插点随意、不均匀．振捣时间不一 进行切缝处理，以便让面层砼有足够的伸缩余地。 致使面层砼不均匀而产生不均匀性龟裂。 ４结语 ３面层砼龟裂的防治措施【３］ 面层砼龟裂现象是目前施工中的质量通病． 面层砼龟裂虽是一个老大难问题．但并不是 不可克服的顽症，只要我们针对施工实际情况． 但只要我们施工时能够认真对待．制定合理可靠 的技术措施，因地制宜采取防治措施，可以使得 码头面层砼龟裂得以很好地控制。 制定严密的施工技术措施．采取得力有效的施工 工艺，面层龟裂应该可以得到有效的控制 在以 往几个工程中均采取了一些有效的措施：码头面 层及时养护，混凝土终凝时，面层四周用粘土围 住，泡水养护，并且及时锯缝，防治龟裂产生。 选择级配良好的砂石做粗骨料．严格控制砂 石的杂质含量，严格进行砼投料计量．防止人为 造成砼的不均匀性。严格控制好砼坍落度．一般 参考文献： ［Ｉ］徐荣年，徐欣磊．工程结构裂缝控制——“王铁梦法”应 用实例集【Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社，２００５． ［２］朱峰，胡金雄．码头混凝土面层龟裂成因及防治［Ｊ１．水 运工程．２００６（６）：２５—２８． 控制在５Ｏ～７０ ｍｍ，使砼可塑性较好。施工前对预 制面板、已浇筑的砼进行充分均匀湿润．并清除 ［３］ 彭圣洁．建筑工程质量通病防治手册［Ｍ】．北京：中国建 筑工业出版社．１９８０． ◆－ －◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－．．◆－◆－ （上接第８６页） 测断面，加大量测频率的措施。每隔５ ｍ在拱顶、 ４５。拱腰、起拱线处布置了５个测点．加强洞内地 质及支护状态观察、拱顶下沉和周边收敛等现场 预固结支护、环形开挖及钢拱架联合挂网喷锚的 复合衬砌支护技术，可取得较好的防坍塌效果，保 证施工安全。 ２）超前小导管注浆预固结支护，可以有效增 加围岩稳定性，减少超挖量。 监控量测频率。测点在喷锚支护施作２ ｈ后即开始 埋设，进行第１次量测数据采集。通过将现场量 测数据与超前地质预报结合进行分析研究．准确 掌握了的围岩运动情况和支护结构的稳定程度． 参考文献： ［１］黄成光．公路隧道施工［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００４． ［２］王杰．新世纪建筑工程系列丛书——岩土注浆理论与工 保证了隧道断层破碎带施工的安全和工程质量【３］ ６ 结语 程实例［Ｍ】．北京：科学出版社，２００１． １）隧道地质断层破碎带采用超前小导管注浆 ［３］ＪＴＪ ０４２—９４，公路隧道施工技术规范【ｓ】
