公路工程隧道穿越断层破碎带施工技术

发表时间：2020-10-13T11:45:18.237Z 来源：《工程管理前沿》2020年7月第19期 作者： 康艳娇

[导读] 快速穿越断层破碎带是加快特长隧道施工速度的关键环节。績黄高速公路佛岭特长隧道通过加强超前地质预报、优化开挖支护方法、加强监控量测、加快二次衬砌，并提前制定塌方抢险预案，实现了快速穿越断层破碎带。 康艳娇

摘要:快速穿越断层破碎带是加快特长隧道施工速度的关键环节。績黄高速公路佛岭特长隧道通过加强超前地质预报、优化开挖支护方法、加强监控量测、加快二次衬砌，并提前制定塌方抢险预案，实现了快速穿越断层破碎带。 关键词:特长隧道;断层破碎带;施工 引言

在特长隧道中，由于线路长，埋深大，勘察困难，施工中常遇到已知或未知的断层破碎带。特长隧道穿越断层破碎带时，由于施工环境恶劣、工期紧,在施工中稍有不慎,就可能引发塌方等灾害,轻则影响工期，造成经济损失，重则发生人员伤亡，造成恶劣社会影响。因此，安全快速穿越断层破碎带是特长隧道施工的决定性环节。 1.隧道穿越断层破碎带洞口地表注浆技术

注浆满足设计规范要求,采用双层小导管超前支护进洞,采用CD法开挖施工。(1)钻孔:钻孔孔径为50mm、深度为30m左右，钻完孔之后在钻孔内放入钢管。钢管进行无阻力开孔,采用开孔机由内往外的方式进行开孔,压力控制在25MPa左右。(2)注浆：采用C20水泥浆,水泥浆浆液水灰比为0:5:1,注浆时适当添加早强剂。 2.断层破碎带支护施工要点

施工时严格按照治水排水、短程开挖、低强度爆破强支护等要求和程序进行施工。治水排水即对隧道断层裂缝中的积水进行有效排出;短程开挖即在开挖途中注意开挖距离,避免长距离的开挖造成隧道坍塌;低强度爆破即在清除阻力时要弱化爆破程度,以免对其附近结构造成影响;强支护能够有效对隧道的断层带到最大限度的支撑与维护。采用水泥粉煤灰碎石打桩,为稳定纯粹散体材料的特性,需要将水泥浆加入至碎石桩中,使全桩能够加强其侧阻能力和端阻能力。CFG桩地基抗压力、阻力较强,能够有效保持土料固结而不被雨水冲刷,同时加固了路面的压实密度。

3.锚喷初期的支护施工技术

断层破碎带隧道开挖,必须在施工时用支架初步支撑,尔后方可进人隧道进行支护开挖。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.超前地质预报与监控量测

在超前支护施工中要进行超前地质预报与监控测量,并作为关键工序。其监测预报方案主要有掌子面地质素描法和物探法:①掌子面地质素描法,即在隧道的左右线设置断面问距，在每个间距作测量面的监控与加密处理;②物探法,在断层结构较为弱化的部分,根据其岩层走向设置曲线物探，通过曲线变化参数测量断层带容易出现事故的发生几率和支护效果的优劣,从而及时发现问题,及时处理。 5.隧道穿越断层破碎带开挖支护的排水作业及注意事项

(1)堵水。地下水处理遵守“堵排结合、因地制宜”的原则,当涌水量累计达10m/h时,需进行注浆堵水。采用全断面超前预注浆和局部注浆堵水,对集中涌水段设计为8m-10m前进式小分段超前注浆,注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆。注浆后很大部分地下水被堵到开挖工作面以外减少了开挖面的涌水量，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)抽排水。由于排水距离远高差大,对抽水效果影响极大,因此为保证抽排水效果抽水采用分级排水方案,每300m设一级泵站,安设两趟0200抽水管路供目前抽水使用和备用一趟0300管道应急使用;同时常备足备用抽水机,随时对设备进行更换维修,确保抽水工作正常化。当顺坡开挖时,采用两侧设排水沟,自然排水。隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工技术注意事项:施工过程中加强洞内排水，上中下各部位开挖时纵横向均预留排水坡,尽可能将水引至隧道轴向中部,使拱墙脚无水并及时将工作面的水抽至附近的积水坑,尽量保持洞内干燥以避免积水对仰拱及边墙基础土层的浸泡破坏。上下侧导坑采用跳槽开挖,避免整体开挖造成工字钢底部悬空时间过长产生下沉变形失稳。为便于排水,保持洞内干燥,开挖时预留横向10%。(两侧往隧道中心排水)纵向5%,(由掌子面往洞口方向排水)的排水坡。各部循环开挖时，每循环间保留一定的有效安全距离,既可保证各部钢架底部安全牢固，又可避免各部间的施工干扰。 6.隧道穿越断层破碎带的收敛沉降观测及补强措施

净空收敛每10m布置一道断面,每断面2对测点采用收敛计量测,拱顶下沉用水准仪量测。该段实测净空收敛最大累计值22mm,拱顶下沉最大值18mm。洞内观察环形开挖支护未落底时出现3处拱脚开裂，加固后收敛趋于正常。落底支护后拱墙连接处出现4处不同程度开裂,3处开裂与收敏观察一致。补强措施:沿裂缝于钢架两侧各补打2组中空锚杆注浆,并用钢筋将锚杆与钢架焊接为牢固体后补喷混凝土,使其成为受力整体。采用补强措施后有效控制了以上各次开裂,收敛观测趋于正常。隧道穿越断层破碎带开挖支护施工难度较大，涉及的复杂构造面广且点多。在实际施工中需要克服较大的困难和阻力,施工技术是关键。根据不同的环境和地质构造采用合适的施工技术,能够提高施工质量，使施工更为顺利。 7结语

本文讨论了板壳单元模型和梁单元模型的优缺点和使用范围，通过对比几种计算模型的差异，得出结论如下:

(1)采用A形塔全截面平均的常截面梁单元模拟可以较好的反映桥塔的刚度特性，在计算中具有较高的精度，且采用常截面能大大简化建模过程;

(2)采用柱式塔简化时,扭转振型及平面内弯曲振型出现较早，不能反映整体钢箱结果强大的整体作用，不宜采用; (3)从静力特性计算结果来看，除A型塔(半截面)侧向刚度偏小外，其它模型的结果误差均较小;

(4)从板壳单元模型的计算结果可以看出，该桥塔会出现高阶的腹板局部振动模态，而梁单元模型在这方面则无能为力。因此，当研究

结构的局部作用效应时，应采用板壳或实体模型进行分析，这样才能反映结构的真实反应;而在整体计算时，为简化建模过程，采用合理的梁单元模型即可保持较高的精度。 参考文献

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