穿越断裂破碎带公路隧道施工技术研究

冯天锐

摘要：在公路隧道施工中，经常会出现穿越断裂破碎带的现象。在这种情况下，怎样才能保证其在地下工程中的安全进行，是一个很有意义的课题。本文对穿越断裂破碎带隧道超前地质预报、超前支护、隧道洞身开挖等比较关键的施工流程进行了详细的阐述，并与隧道监测量测结果相结合，展开了对隧道监测量测结果的分析，最终得到了适合于该类型地质条件下的有效施工工艺，从而证实了双侧壁导坑法在隧道施工过程中是一种比较高效的方法，并且对类似的工程有一定的指导意义。

关键词：隧道；断裂破碎带；双侧壁导坑法

0引言

在公路隧道的建设中，经常会碰到断裂破碎带，而且穿越这些断裂破碎带的工程，存在着很大的安全隐患，如果没有对其进行有效的施工方式，那么出现过大沉降、垮塌、突水和突泥等现象的可能性是很大的。本文以通江县春在隧道建设施工项目为背景，结合工程实际，探讨了穿越断裂破碎带的工程技术。

1穿越断裂破碎带对高速公路隧道的影响

在公路隧道中，要穿过一条断裂破碎带进行施工，其开挖的难度是比较大的。在正常的条件下，当断裂破碎带出现的时候，一定会使周边结构表面的抗滑阻力变小，从而使公路隧道的稳定性变得更差。因此，在实际的施工过程中，一定要对断裂破碎带的范围性影响进行清晰地认识，要根据现场的具体状况来进行合理的计算。此外，由于断裂破碎带往往具有粘土化、抗水性差等特点，在实际的施工过程中，要尽量将断层的裂隙水先排完，或采用预堵水的措施，确保开挖后不发生涌水、突泥等现象。任何一个环节的处理没有控制好，都可能会引起涌水、突泥，将会会给公路隧道围岩稳定性、支护体系带来较大的破坏。由此可以看出，断裂破碎带将会给公路隧道工程带来极其恶劣的影响，而其对断裂破碎带的规模、性质等属性，在实际操作过程中，要结合实际的实际情况，采用有针对性的施工技术，才能保证断裂破碎带施工的安全性和稳定性。

2穿越断裂破碎带公路隧道施工技术

2.1公路隧道穿越断裂破碎带洞口地表注浆施工

在公路隧道跨越断裂破碎带的施工技术中，在对断裂破碎带的信息、类型有充分的认识的基础上，首先要围绕着断裂破碎带的埋深来制定出具体的处置方案。埋深较浅的可以考虑在地面和洞内对其进行注浆，埋深大于50m的，则要考虑对其进行洞内处置，并要依据有关的设计规范和标准，采用双层的小型管道对其进行注浆，或采用管棚对其进行超前预支护，或者在其周围添加一个护拱来对其进行加固。预支护完毕后，基于围岩和现场的实际情况，采用CD法或CRD法等方式对其进行相应的操作。

2.2穿越断裂破碎带支护施工

（1）在支护的整个过程中，都要按照“短进尺”“弱爆破”“强支护”“紧封闭”的操作规程来进行，例如在治水排水的时候，要将公路隧道的断裂和裂隙中的水全部排干。其中，开挖阶段的施工要点是对开挖段的进尺进行有效的控制，以避免因进尺过大而引起的隧道塌方。而弱爆破是为了对爆破效果进行控制，以防止对围岩体产生损伤，而强支护则是为了对公路隧道断裂破碎带进行实时的支撑保护，紧封闭是为了支护结构技术封闭成环，从而整体受力。

（2）对于断裂破碎带的围岩，必须保证其的稳定性，才能进行下一步的工作。在此过程中，要根据设计要求，结合具体情况，将锚杆的尺寸设定到合格，纵向和环向间距都要限制在100cm以上，并以梅花状进行布控，与此同时，还要在拱壁上增加钢格栅，选用具有一定强度的混凝土，通过喷射设备进行混凝土喷射（通常选用425水泥配普通硅酸盐水泥，碎石采用石灰石材质，黏稠剂选用初凝时间3min，水泥用量10%，终凝时间6min的类型，并对水灰比进行合理的控制），在此过程中，相关工作人员要在整个过程中，都要严格遵守有关的标准，避免造成资源的浪费。

2.3洞身开挖

2.3.1洞身开挖施工概况

使用的是双侧壁导坑法开挖隧道洞身，为了保证施工的安全，防止左右洞的施工互相干扰，隧道的两条线路都被挖掘错开，在此过程中，本隧道首先进行了左洞的施工，然后进行了右洞的施工。左洞掌子面与右洞的二衬间隔大约为30m，达到了规范的不少于20m的要求。为了将对周围岩石造成的干扰降到最低，在坑道内进行开挖和爆破，并辅以人工、挖掘机和风镐，共同进行挖掘。

2.3.2开挖及支护顺序

春在隧道通过断层破裂带的方法，采取了双侧墙导坑法，其施工工序的示意图如下。

图1 春在隧道双侧壁导坑法施工工序示意图

在穿越断裂破碎带时，按照中字母顺序，从A到P进行开挖和支护，其施工顺序是这样的：A主洞小导管超前注浆预支护（A）→左边导洞上半截面开挖（B）→左边导洞上半截面初期支护（C）→左边导洞下半截面开挖（D）→左边导洞下截面初期支护（E）→右边导洞上断面开挖（F）→右方隧道上段初期支护（G）→右方隧道下段初期支护（H）→右方隧道下段初期支护（I）→中导洞上断面环形开挖（J）→中导洞上段初期支护（K）→中导洞中断面开挖（L）→中导洞下断面开挖（M）→中导洞底部初期支护（N）→有序拆除临时支护→浇仰拱（O）→施工防水层→浇筑二次衬砌（P）。

由于采用了提前布置的小导流支架，增强了巷道的稳定，且在施工期间没有出现突水、突泥现象，因此，该支架的施工方法是安全、高效的。由于该断层破裂区围岩破裂，容易垮塌，即使采用了超前支护，其自稳定性能仍不能确定。为了防止出现大范围的塌方，该段的循环进尺为0.5米（1榀钢架间隔）。开挖施工后立即进行钢拱和喷射混凝土。

在进行隧道开挖时，二衬与下部台阶间的间隔应保持在20米以内。其中，隧道下断面的步长在整个隧道内都是5—10米的。在主隧道内，台阶的长度为10—20米。中导上部和中部台阶之间的间隔为5—10米。边巷上下工作面之间的距离应控制在10米以内。在施工期间，最大的临界振动速率为15cm/s。

为了防止拱顶沉降侵限，结合设计文件、监控量测结果和同类工程的经验，将隧道拱顶保留的变形量按15cm来进行控制。在施工过程中，一般是在型钢拱架脚锚固结束后，才开始开挖仰拱。预支护在洞体开挖结束后进行，而边导洞段预支护在主体洞段预支护后进行。

由于这一段的隧道是V级的，为了保证施工的安全性和符合标准的规定，这一段的二次衬砌与工作面的间距按不超过35m控制。

隧道初期支护后，按要求对其进行监控测量。监控测量的有关指标符合规定，才能施工二次衬砌。

2.4监控测量

为检验该技术应用于跨断层破裂区地工程效果，并按照有关规定，项目部对该工程进行了相应的监控，监控内容包括：

2.4.1地质及支护状态观测

通过对施工现场的观测，发现围岩结构破坏严重，整体稳定性差，必须进行支护，施工中容易出现掉块落石现象。

支护区的观测情况：基坑初始支护结束后，喷射混凝土层表面未出现裂缝；无明显的开裂和脱空现象，无明显的剪力作用；钢制的支架不会被挤压变形，不会出现底部凸起。

2.4.2拱顶下沉监测

该段隧道施工中，拱顶沉降的监测数据统计见下表1。

表1拱顶沉降的监测数据

测点编号		桩号	当月最大变化速率 (mm/d)	累计沉降值 （mm）
右线	YK0980D1	YK0+980	-16.0	-38.0
	YK0980D2	YK0+980	-7.0	-26.0
	YK0980D3	YK0+980	-6.0	-26.0
	YK0985D1	YK0+985	-7.0	-30.2
	YK0985D2	YK0+985	-6.0	-23.0
	YK0990D1	YK0+990	-13.0	-42.0
	YK0990D2	YK0+990	-11.0	-33.0
	YK0995D1	YK0+995	-6.0	-21.0
	YK1000D1	YK0+000	-6.0	-27.0

3.4.3周边位移观测

该段隧道施工中，其周边收敛的监测数据统计见下表2。

表2周边收敛的监测数据

测点编号		桩号	当月最大变化速率 (mm/d)	累计收敛值 （mm）
右线	YK0980ZS1	YK0+980	-14.0	-31.0
	YK0980ZS2	YK0+980	-16.0	-33.0
	YK0985ZS1	YK0+985	-15.0	-34.0
	YK0985ZS2	YK0+985	-6.0	-15.0
	YK0990ZS1	YK0+990	-6.0	-14.0
	YK0995ZS1	YK0+995	-6.0	-16.0

3.4.4监测结论

通过对右线拱顶沉降值和周边收敛值的观测资料的分析，可以看出，在穿越断裂破碎带的观测剖面中，拱顶沉降值、周边收敛值的相对变化率以及累积的位移值均与设计值相符。

4结语

到现在为止，该破碎断裂带的建设已经顺利地结束了，在建设过程中，没有发生过隧道拱顶沉降过大、坍塌、突水、突泥等事件。在公路隧道穿越断裂破碎带时，使用双侧壁导坑法进行施工，是一种比较行之有效的方法。

参考文献

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