雙線隧道富水軟弱破碎圍巖大斷面工法.doc

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1、雙線隧道富水軟弱破碎圍巖大斷面工法鐵道部隧道工程局長大隧道施工遇到強涌水、大規(guī)模斷層破碎帶等不良地質(zhì)條件，常常成為控制工期，影響工程質(zhì)量和施工安全的關(guān)鍵技術(shù)難題。過去由于技術(shù)水平的限制，設計多采用隧道群取代長隧道以繞避嚴重不良地質(zhì)地段。施工多采用導坑擴大分部開挖方法通過斷層。近年來，經(jīng)過科研攻關(guān)，隧道軟巖施工技術(shù)不斷提高，使富水軟弱破碎地層采用大斷面施工才成為可能。本工法是隧道工程局在大瑤山隧道九號斷層施工中研制開發(fā)的，科研專題為：穿越大瑤山隧道F9(富水軟弱破碎)區(qū)域性主干斷層配套技術(shù)，1988年5月通過鐵道部技術(shù)鑒定，1989年獲鐵

2、道部科技進步特等獎。一、工法特點及關(guān)鍵技術(shù)1.本工法綜合應用了超前地質(zhì)預報，排水減壓后注漿堵水加固圍巖，大斷面機械化施工，初期支護加強并及時封閉成環(huán)，施工量測信息反饋以及運用系統(tǒng)工程進行管理等項新技術(shù)。對隧道穿越大規(guī)模斷層出現(xiàn)的各種不良地質(zhì)，運用新奧法原理，提出了認識圍巖，保護圍巖，支護圍巖，監(jiān)測圍巖的三十字施工方法，即“先深探、管超前、預注漿、半斷面、留核心、短進尺、弱爆破、強支護、緊封閉、常量測”。2.利用多種地質(zhì)探測手段，進行施工地質(zhì)預報，為設計、施工提供決策依據(jù)。3.采用超前平導排水降壓，正洞采用周邊短孔預注漿，固結(jié)注漿等方法，

3、堵水和加固圍巖。4.采用大型、高效配套的機械施工，施工工藝能適應地質(zhì)變化。5.針對不同的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，采用多種支護手段相結(jié)合構(gòu)成最佳初期支護體系。主要形式有①錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土，②錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架、噴混凝土，③超前管棚、鋼架、噴混凝土(或模筑混凝土)，使初期支護為主要承載結(jié)構(gòu)，以保證二次襯砌機械化安全作業(yè)。6.通過圍巖與支護的位移量測，評價初期支護的可靠性和圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，為修改設計支護參數(shù)，變更施工工序提供可靠數(shù)據(jù)。7.在富水軟弱破碎地層開創(chuàng)了隧道大斷面施工模式，改善了施工作業(yè)環(huán)境，減輕了工人勞動強度。具有安全度高(

4、可避免嚴重的塌方和突水)，進度快，節(jié)省工程投資，保證工程質(zhì)量等優(yōu)點。二、適用范圍本工法適用于構(gòu)造復雜的地層中修建各類用途的山嶺隧道和地下工程。適用本工法的地層：大規(guī)模斷層帶，軟弱破碎、結(jié)構(gòu)松散的巖體，最大靜水壓≤4.0MPa,最大涌水量≤42000t/d，平均涌水強度≤1000t/dD.m，無水斷層泥，圍巖分類為鐵路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地層。洞室埋深：深埋。洞室斷面最大尺寸：跨度≤12.5m，高度≤11.0m。三、施工程序施工程序見圖1。四、施工工藝(一)地質(zhì)預報對于構(gòu)造復雜的大規(guī)模斷層，由地表探測和少量的地質(zhì)鉆孔為主，推斷地下深部的地質(zhì)

5、條件與隧道施工實際遇到的地質(zhì)條件存在差異，而隧道施工對地質(zhì)體的變化又非常敏感。特別是采用大斷面開挖，更要求準確預報施工前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。因此，采用本工法必須把地質(zhì)超前預報作為一個工序納入生產(chǎn)過程。1.前期準備：收集和熟悉與工程有關(guān)的地質(zhì)資料，研究隧道施工所涉及的主要地質(zhì)問題，制定超前預報方案。2.預報方法：采用超前平導方案，以平導和正洞地質(zhì)、水文觀測素描，平導與正洞地質(zhì)類比為主，輔以地震波、聲波、鉆速測試、巖石微觀研究、鉆孔探水、赤平極射投影作圖等方法，互相補充驗證。3.預報的重點內(nèi)容：預測開挖面前方的地質(zhì)情況，圍巖類別，

6、斷層，軟弱破碎帶在前方出露的位置和對施工的影響，地下水活動情況等。4.預報方式：根據(jù)勘測設計成果和施工階段的觀測結(jié)果，進行綜合分析處理，分階段作出預報。①長期預報：根據(jù)地質(zhì)背景，確定地質(zhì)構(gòu)造形式，建立具體的地層、構(gòu)造標志，以地質(zhì)觀測和類比為主要手段，并用物探、鉆孔等驗證，進行總體預報。預報斷層規(guī)模、分布、性質(zhì)、構(gòu)造分帶、富水性等，并分段作出工程地質(zhì)評價。②中期預報a.巖石微觀構(gòu)造研究：在地面不同部位采集巖樣，進行規(guī)定的微觀鑒定和巖組分析，進一步論證斷層范圍、構(gòu)造分帶等。b.工程地質(zhì)類比：根據(jù)超前平導日常觀測積累的素材，作出巖體分段

7、定性評價，采用地質(zhì)類比方法推延正洞。同時據(jù)正洞掌子面和側(cè)壁剖面觀測，結(jié)合地質(zhì)背景，預報正洞前方和超前平導的巖體穩(wěn)定、富水情況。c.各種圖析法：利用赤平極射投影，實體比例投影等作圖法，分析巖體穩(wěn)定狀況，判斷可能失穩(wěn)巖塊的分布，提供預報?？梢砸猿捌綄Х侄巫鲌D預報相對應正洞，也可以以正洞資料預報前方相似的地段。d.地震反射波法：在掌子面排列布置地震探測的激發(fā)和反射波接受裝置，可接受反射波。對于巖性單一，走向與隧道軸線近于正交的斷層，只要存在破碎程度差異的界面，便可產(chǎn)生較強的反射波，據(jù)此判斷隧道前方巖體的破碎程度和范圍。③短期預報a.掌子

8、面及其附近的觀測預報：通過地質(zhì)觀測素描、地質(zhì)作圖，分析判斷掌子面前方距離(一般數(shù)米以內(nèi))不良地質(zhì)構(gòu)造間距，巖體穩(wěn)定情況，提出開挖注意事項和防坍措施。一般按開挖循環(huán)作業(yè)進行相應的預