隧道斷層破碎圍巖段的施工技術(shù).pdf

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1、２０１５年第１３期（總第１６６期）江西建材交通工程隧道斷層破碎圍巖段的施工技術(shù)■張志磊■中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，安微合肥２３００００摘要：在隧道工程施工建設(shè)中，其施工質(zhì)量對(duì)道路運(yùn)行的安全性有比較大的影響。在實(shí)際施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到破碎圍巖地段，對(duì)于這些地段需要使用相應(yīng)的施工技術(shù)來(lái)對(duì)破碎圍巖段的施工進(jìn)行控制。從而保證隧道的穩(wěn)定性，防止破碎圍巖影響工程的施工質(zhì)量?；诖?，本文對(duì)隧道斷層破碎圍巖段的施工技術(shù)進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：隧道斷層破碎圍巖段施工技術(shù)１案例介紹某隧道工程的長(zhǎng)度為６０１４ｋｍ，最大埋深６９５ｍ，隧道穿越

2、四個(gè)斷層破碎帶，破碎段的總長(zhǎng)度為４２０ｍ，均屬于Ｖ級(jí)圍巖。在地質(zhì)運(yùn)動(dòng)和高地應(yīng)力的影響下，圍巖已經(jīng)非常破碎，且富含地下水，容易產(chǎn)生隧道涌水、坍塌和變形現(xiàn)象，需要對(duì)此段圍巖進(jìn)行處理。２斷層破碎帶產(chǎn)生涌水、坍塌和變形的主要原因巖層受地質(zhì)運(yùn)動(dòng)影響，斷裂并錯(cuò)動(dòng)形成斷層，地表水沿?cái)鄬用鎱R入圖１帷幕注漿設(shè)計(jì)圖地下，在斷層破碎帶形成有壓地下水，隧道開(kāi)挖至斷層影響帶時(shí)，地下水涌出，形成隧道涌水。斷層錯(cuò)動(dòng)過(guò)程中，斷層附近的巖體被壓碎，成破碎狀，圍巖自穩(wěn)能力差，容易造成隧道坍塌。破碎圍巖產(chǎn)生變形的原因很多，而產(chǎn)生變形的主要因素是存在高地應(yīng)力，

3、對(duì)隧道進(jìn)行開(kāi)挖之后，圍巖存在的高地應(yīng)力釋放造成初期支護(hù)強(qiáng)度減弱，從而致使初期支護(hù)發(fā)生變形。隧道涌水、坍塌和變形嚴(yán)重威脅施工安全，影響隧道施工質(zhì)量，并大大提高了隧道的施工難度。３斷層破碎圍巖段解決措施圖２鉆機(jī)空間位置示意圖通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，準(zhǔn)確定位斷層破碎帶的位置，提前采取措施，⑸鉆孔。注漿孔采用Φ９０沖擊鉆頭，鉆進(jìn)較軟的巖石時(shí)，鉆具轉(zhuǎn)解決或降低斷層破碎段的不良影響。主要措施有：速一般控制在８０～１８０ｒ／ｍｉｎ，軸向壓力控制在５Ｍｐａ左右。巖石越硬，⑴通過(guò)超前帷幕注漿固結(jié)巖體，并封堵地下水通道；鉆具轉(zhuǎn)速應(yīng)越低，軸向壓力控

4、制在２～４Ｍｐａ。⑵施做超前小導(dǎo)管和超前大管棚等超前預(yù)支護(hù)措施，加固圍巖；⑹注漿。注漿材料根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用水泥－水玻璃雙液漿、水泥⑶采用短進(jìn)尺、短臺(tái)階的開(kāi)挖方法，并預(yù)留變形量；單液漿、ＨＳＣ漿、ＴＧＲＭ漿、水泥砂漿等。注漿壓力超出靜水壓力２～⑷增強(qiáng)初期支護(hù)的強(qiáng)度，并及時(shí)封閉成環(huán)；４ＭＰａ。隔孔注漿，先注外圈孔，后注內(nèi)圈孔，每圈先注下部孔，后注上⑸二次襯砌加強(qiáng)。部孔。４斷層破碎圍巖段施工技術(shù)⑺效果檢查。鉆檢查孔，通過(guò)芯樣判斷注漿效果。４．１超前地質(zhì)預(yù)報(bào)４．３超前小導(dǎo)管由于目前超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)還不成熟，所以需要幾種方法的相互

5、超前采用φ４２ｍｍ熱軋無(wú)縫鋼管，鋼管長(zhǎng)４ｍ，環(huán)向間距４０ｃｍ，外插印證才能達(dá)到客觀反映前方地質(zhì)情況的目的。根據(jù)本工程施工特點(diǎn)，向５°～１０°，管壁四周鉆四排φ６ｍｍ孔，尾部焊接φ８加勁箍，縱向相鄰采用了超前地質(zhì)綜合判斷手段，具體內(nèi)容為：以地質(zhì)素描為基礎(chǔ)，應(yīng)用兩排錨桿應(yīng)不小于１０ｍ的搭接長(zhǎng)度。施工中可根據(jù)本地段圍巖自承ＴＳＰ２０３、地質(zhì)雷達(dá)、多頻電磁探水對(duì)前方圍巖、地下水變化情況進(jìn)行長(zhǎng)能力強(qiáng)弱，調(diào)整超前小導(dǎo)管的范圍、間距及長(zhǎng)度。小導(dǎo)管設(shè)置如圖３所短結(jié)合的物探，并采用多孔、多外插角度的超前水平鉆探直觀揭示地質(zhì)示。情況。４．

6、２超前帷幕注漿超前帷幕注漿主要作用是對(duì)隧道前方一定范圍的土體進(jìn)行注漿固結(jié)，使破碎圍巖粘結(jié)成整體，并在開(kāi)挖區(qū)域周邊形成隔水帷幕。施工順序?yàn)椋鹤{設(shè)計(jì)—施做止?jié){墻—鉆機(jī)定位—開(kāi)孔—安裝孔口管—鉆孔—注漿—效果檢查。⑴注漿設(shè)計(jì)。根據(jù)地下水壓情況，加固圈一般選用３～８ｍ，注漿循環(huán)長(zhǎng)度２０～３０ｍ。注漿設(shè)計(jì)如圖１所示。圖３小導(dǎo)管布置圖⑵施做止?jié){墻。止?jié){墻可以利用巖層作為止?jié){巖盤(pán)，止?jié){巖盤(pán)厚４．４超前大管棚度一般?。场担?，還可以施做０３～２ｍ厚度砼作為止?jié){墻。超前大管棚以φ１０８ｍｍ熱軋高強(qiáng)無(wú)縫鋼管為例，壁厚６ｍｍ，節(jié)長(zhǎng)分⑶鉆機(jī)

7、定位。用測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確定出鉆機(jī)鉆進(jìn)方向，通過(guò)調(diào)整鉆機(jī)別為１５ｍ、３ｍ。管棚環(huán)向間距３５ｃｍ，外插角３～６°，采用有孔、無(wú)孔鋼方位，將鉆具調(diào)整對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的終孔空間點(diǎn)位。鉆機(jī)定位如圖２所示。管間隔布設(shè)。有孔鋼管上注漿孔孔徑１０ｍｍ，孔間距２０ｃｍ，梅花型布⑷開(kāi)孔、安裝孔口管。用Φ１１５沖擊鉆頭開(kāi)孔，待孔深達(dá)到３ｍ時(shí)，置。施工順序?yàn)椋簩?dǎo)向墻—導(dǎo)向管—鉆先序孔—安裝有孔管—注漿—提出鉆具，安裝孔口管?？卓诠苡搔担保埃福恚礓摴苤瞥?，一端焊有法蘭鉆后序孔—安裝無(wú)孔管—管內(nèi)灌漿。盤(pán)，長(zhǎng)度３ｍ。將孔口管上纏繞麻絲，用鉆機(jī)將孔口管強(qiáng)力推入孔

8、內(nèi)并⑴導(dǎo)向墻。洞內(nèi)大管棚施工不同于洞口大管棚施工，需提前提高用錨固劑固定，以防止注漿時(shí)孔口管脫落。埋設(shè)時(shí)孔口管應(yīng)露出工作洞頂標(biāo)高，以形成工作室，在已支護(hù)好最前端一榀鋼架內(nèi)側(cè)支設(shè)一榀工面２０ｃｍ。１８導(dǎo)向墻鋼架，自小弧向上保證與既有鋼架預(yù)留１５～２０ｃｍ空間，用錨·２１６·桿及法向連接鋼筋與巖石面及既有鋼架連接，并自小