張曉亮

1 工程概況

下獅提隧道全長 1 845m，埋深一般在 20m～100m，斷面開挖寬度為 14.38m，高度 12.49m，斷面面積為 146.05m2，單面下坡，坡度為 0.5%。胡杓嶺斷裂(F1)位于廣東省陸豐古寨斷裂南西側(cè)，斷裂走向 300°～320°，長約 9 km。斷裂帶寬 10m，為破碎巖、斷層角礫巖，硅質(zhì)膠結(jié)，該斷裂帶在隧道 DK 298+845～DK 298+910段與線路相交。地表、地下水較發(fā)育。

2 主要施工技術(shù)

2.1 超前地質(zhì)預報

本隧道采用 TSP地質(zhì)預報與水平鉆孔相結(jié)合的方式對斷層破碎帶進行預報。

在隧道兩側(cè)邊墻布置爆破鉆孔 23個，間距 1.5m，孔深 1.5m，孔徑 40mm，孔口距隧底高 1.1m，所有炮眼與接收器的高度相同。接收器與第一個炮眼間距 15m，接收器孔深 2.0m，孔徑50mm。 1號 ～10號孔裝藥 100 g，11號 ～23號孔裝藥 150 g，起爆前注水封閉炮口，布置完成后依次進行微震。

采用超前水平鉆機在掌子面鉆孔，共布置 5個鉆孔，除中部鉆孔沿隧道軸線施鉆外，其余各孔均向外施鉆，孔底超出開挖輪廓線外 5.0m，根據(jù)鉆機鉆孔的速度、推進力、扭矩等參數(shù)進行分析對比，判斷探測范圍內(nèi)圍巖性質(zhì)、級別、地下水情況等，兩次超前鉆孔搭接長度不小于 5.0m。

2.2 超前預支護

在斷層巖層中超前鉆孔，打入小導管并壓入具有膠凝性質(zhì)的漿液，漿液在注漿壓力的作用下呈脈狀快速滲入破碎松散巖體中，并將其中的水分及空氣排出，使松散破碎巖體膠結(jié)，形成具有一定強度和抗?jié)B阻水能力的以漿膠為骨架的固結(jié)體，從而提高圍巖的整體性、抗?jié)B性及穩(wěn)定性。使超前小導管與固結(jié)體形成一個具有一定強度的殼體，在殼體的保護下進行開挖支護施工。

采用 φ50mm雙層注漿小導管進行超前支護，壁厚 5mm，長度 5.0m，環(huán)向間距 30 cm，水平投影搭接 1.5m以上。采用水泥砂漿進行注漿，漿液水灰比為 1∶1，注漿前要先進行壓水試驗，檢查機械設備是否正常，管路連接是否正確，為加快注漿速度和發(fā)揮設備效率，可采用群管注漿。通過現(xiàn)場試驗，確定拱腳終壓為1.0MPa，拱腰 0.8MPa，拱頂 0.6MPa。注漿時從兩側(cè)拱腳向拱頂跳孔壓注，以確保固結(jié)效果和控制注漿量。

2.3 開挖作業(yè)

該隧道采用比較成熟的三臺階七步法開挖，以機械開挖為主，必要時輔以弱爆破。三臺階七步法雖有較高的安全性，但其施工速度慢且有時需多次爆破開挖，這樣對圍巖的擾動較大，某種意義上來說又不利于圍巖的穩(wěn)定。因此斷層破碎帶的爆破除常規(guī)的縮短循環(huán)進尺，控制裝藥量外，關(guān)鍵是合理設計周邊部位的鉆眼，裝藥參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)，保證良好的成型，盡可能維護開挖輪廓線以外圍巖的原始狀態(tài)。其次應采用適當?shù)奶筒坌问健@爆參數(shù)及起爆順序。在該斷層段施工時主要采用了如下的措施來最大限度減少爆破對圍巖的影響:

1)將幾種爆破技術(shù)綜合運用，例如在拱頂采用光面爆破，邊墻采用預裂爆破等;2)為避免震動效果的疊加作用，雷管最好跳段使用，間隔時間控制在 100ms左右;3)由于底板爆破引起的震動也較大，可將底板眼分成幾個段分開起爆，以減少對圍巖的影響。

2.4 堵排水作業(yè)

2.4.1 堵水

該斷層部分地段受地表降水的影響，地下水較發(fā)育，隧道開挖可能引起地表水的流失，影響山上及山頂農(nóng)作物的種植，因此要采取“以堵為主，限量排放”的原則，通過超前預注漿控制地下水流量，保證施工安全。注漿范圍為開挖輪廓線外 3m，注漿循環(huán)長度 27m。注漿后很大部分的地下水被堵到開挖工作面以外，減少了開挖工作面的涌水量，對開挖、支護和掌子面的穩(wěn)定以及抽水工作都發(fā)揮了極好的作用。

2.4.2 抽排水

由于該隧道斷層帶是下坡開挖，斷層帶位于隧道中部，排水距離遠，高差大，這樣對抽水的效果影響極大，因此為保證抽排水效果，本隧道抽水采用分級排水方案，每 250m設一級泵站，安設兩趟 φ100mm抽水管路供施工時抽水，同時備用一趟 φ150 mm管道應急使用，且應備足備用抽水機，隨時對設備進行更換維修，確保抽水工作正?；?。

2.5 支護

加強支護及提高圍巖整體穩(wěn)定性是隧道通過斷層破碎帶最基本的施工要求，主要包括加厚混凝土的噴層厚度，加密加長錨桿，加強鋼筋網(wǎng)，加密鋼架間距，提高鋼架強度和剛度等。

2.5.1 噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護

噴射混凝土是使鋼架、錨桿及鋼筋網(wǎng)組成統(tǒng)一受力整體的關(guān)鍵工序，它可以在圍巖表面形成很薄的半剛性襯砌，并在短時間內(nèi)達到平衡，從而把圍巖本身變成一種有效的承重結(jié)構(gòu)。噴射混凝土具有良好的抗爆破震動性能，可很好的防止坍塌的發(fā)生。

為保證后續(xù)工作的施工安全，首先應對斷層范圍內(nèi)進行初噴混凝土施工，噴射厚度 5 cm，及時進行巖面封閉。之后對臨近范圍進行錨桿和鋼筋網(wǎng)的施工，錨桿可采用 φ22砂漿錨桿，長度4.0m，間距 1.0m×1.0m，或適當加密，呈梅花形布置，可采用較大直徑的鋼筋來布設鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距 20 cm×20 cm，雙層布置，與錨桿焊接牢，噴射混凝土后形成臨時支護。

2.5.2 鋼架支護

鋼架支護是隧道通過斷層破碎帶必不可少的措施之一，鋼架支護可以加強初期支護，減少圍巖變形，并為超前支護提供可靠的支點。

在初噴混凝土完成后，立即架設鋼拱架，鋼架由工字鋼及連接板焊接而成。鋼架與初噴混凝土之間盡量密貼，但由于斷層帶圍巖比較破碎，開挖面可能凹凸不平并有較大間隙，為使鋼拱架充分發(fā)揮支撐作用，間隙需用混凝土塊和鋼板頂緊。鋼架施工落底時應立即施作鎖腳錨桿，必要時施作拱腳支撐，以防止鋼架下沉變位。

3 監(jiān)控量測

初期支護完成后，在拱頂、拱腰及內(nèi)軌頂面標高 3.0m處埋設測點進行拱頂下沉及水平收斂觀測。測試原件采用 φ12圓鋼加工而成，長 25 cm，錨入初期支護 20 cm，外露 5 cm，以防震動影響量測效果。水平收斂采用 JSS30A數(shù)顯型收斂儀進行測量。量測頻率開始 6 h觀測一次，然后根據(jù)變形量的減小而減少量測頻率，根據(jù)量測結(jié)果及時調(diào)整工序及預留變形量、開挖進尺等，確保施工安全。該斷層帶凈空收斂最大累計值 25mm，拱頂最大下沉值22mm。

4 支護補強

通過洞內(nèi)觀察，在環(huán)形開挖支護未落底時曾出現(xiàn)幾處拱腳開裂，或落底后在拱墻連接處也出現(xiàn)了不同程度的開裂，為此需對開裂處的支護進行補強，采用的措施如下:沿裂縫于鋼架兩側(cè)各補打兩組中空錨桿注漿，并用鋼筋將錨桿與鋼架焊接為一牢固體后噴射混凝土，使其成為受力整體。采用補強措施后有效的控制了開裂，收斂觀測也趨于正常。

還有一種情況要注意，當斷層出現(xiàn)在側(cè)部并開挖下部時，拱腳與邊墻部分用 φ42mm小導管注漿加固，小導管長 4.5m，環(huán)向縱向間距 1.0m，靠近鋼架處的小導管向下打入，并與鋼架焊接，注漿后形成上部支護的拱座，又是下部邊槽開挖的棚護，可有效的防止拱架下沉。

5 結(jié)語

斷層破碎帶一直是隧道施工的難點，也是易于出現(xiàn)安全事故的地段，需引起高度重視。本隧道斷層破碎帶施工能安全順利通過的實踐表明，超前地質(zhì)預報是非常重要的一環(huán)，其準確性將直接影響到施工措施的制定及有效性;要認真分析超前支護中存在的不足，經(jīng)過試驗確定出最佳參數(shù)值，達到支護的效果;選擇合理的隧道開挖方法是保證圍巖整體穩(wěn)定性以及避免大面積塌方的重要保證;初支緊跟，勤量測，有效控制了變形，確保了圍巖的穩(wěn)定和施工安全;施工面的地下水得到了嚴格的控制，隨時保持施工面無積水，避免因地下水浸泡而產(chǎn)生的圍巖變形及支護失穩(wěn)。將上述措施合理結(jié)合和靈活運用而形成關(guān)鍵技術(shù)，對破碎圍巖下隧道的施工具有普遍的適用性。

[1] 王亞軍.觀音堂隧道下穿連霍高速公路超前大管棚施工[J].山西建筑，2009，35(11):288-289.