吳榮寶

（中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司，江蘇無錫 214000）

0 引言

成蘭鐵路工程項(xiàng)目躍龍門隧道高川坪活動(dòng)斷裂為全新世活動(dòng)斷裂，在施工過程中通過對其斷裂性質(zhì)、襯砌結(jié)構(gòu)及受力、變形縫設(shè)置及機(jī)理、工藝、工裝、工法等的分析和研究，總結(jié)并形成活動(dòng)斷裂帶隧道綜合性施工工裝技術(shù)，具有重要的工程意義和實(shí)用價(jià)值。

1 龍門山中央斷裂帶全新世活動(dòng)斷裂

項(xiàng)目隧道穿越高川坪斷層屬于龍門山中央斷裂帶[1]，最新活動(dòng)時(shí)代為第四系全新世（Q4），歷史最強(qiáng)地震為2008 年汶川8.0級地震；其走向N50°W，傾向NE，傾角約80°，屬于逆沖兼右旋走滑斷層。斷層上盤為泥盆系中統(tǒng)觀霧山組（D2gn）白云質(zhì)灰?guī)r，下盤為二疊系下統(tǒng)（P1）灰?guī)r，斷層破碎帶寬度50～100 m；斷層活動(dòng)方式為逆斷兼右旋走滑，活動(dòng)速率：水平方向0.82～1.3 mm/a，垂直方向0.54 mm/a；歷史地震位錯(cuò)水平6 m，垂直10 m，未來發(fā)震能力為8 級，未來百年最大位錯(cuò)量評估：水平方向2.08±0.54 m，垂直方向1.93±0.66 m。

2 活動(dòng)斷裂隧道施工工裝技術(shù)方案選定研究

現(xiàn)場通過泄水平導(dǎo)揭示確定斷層與隧道位置關(guān)系。通過綜合分析高川坪活動(dòng)斷層上下盤地層巖性差異、破碎帶情況以及涌水情況，判定泄水平導(dǎo)于XS2K94（+800—+920）段與斷層相交，斷層帶圍巖穩(wěn)定性較差，斷層下盤富水，上盤不富水。根據(jù)泄水平導(dǎo)斷層產(chǎn)狀，判定躍龍門隧道左線D2K94（+860—+980）、右線D2K94（+820—+940）段與斷層相交，但由于龍門山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，施工過程中通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與揭示情況進(jìn)行了進(jìn)一步核實(shí)確認(rèn)。

針對龍門山中央斷裂帶高川坪斷裂的地質(zhì)情況以及破碎程度和寬度，將斷裂帶劃分為活動(dòng)斷裂核部、活動(dòng)斷裂延伸段，選定隧道左、右線活動(dòng)斷裂段整體采用高強(qiáng)度圓形襯砌的形式，這樣整體受力較為均勻，并于再拱墻位置預(yù)留40 cm 的補(bǔ)強(qiáng)空間[2]。

3 活動(dòng)斷裂隧道高強(qiáng)度圓形襯砌施工

活動(dòng)斷裂段隧道仰拱模板采用8.2 m 長高強(qiáng)度鋼模板設(shè)置，為確保仰拱和二襯混凝土整體成環(huán)結(jié)構(gòu)要求，采用反模式仰拱模板，實(shí)現(xiàn)仰拱與仰拱填充分開澆筑；同時(shí)仰拱應(yīng)分段整體一次性灌注，嚴(yán)禁半幅施工，確保仰拱及底部混凝土施工質(zhì)量。

活動(dòng)斷裂段隧道襯砌臺車按照斷面形狀和受力狀況采用圓形襯砌臺車，襯砌臺車采用12 mm 高強(qiáng)度鋼板作為臺車面板，臺車每排對稱設(shè)置4 個(gè)混凝土澆筑窗口，共設(shè)置3 排，拱頂設(shè)置4 個(gè)灌注孔，同時(shí)在窗口交錯(cuò)位置增加附著式振搗器，以滿足施工中混凝土振搗操作及要求，切實(shí)做好混凝土澆筑質(zhì)量過程控制管理。

襯砌臺車整體混凝土澆筑主要由泵送混凝土裝置、輸料系統(tǒng)、分料系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)等組成；泵送裝置一般由固定的泵車進(jìn)行送料，輸料系統(tǒng)采用直徑100 mm 的泵管采用卡扣連接組成，分料系統(tǒng)采用固定在臺車上的溜槽和可移動(dòng)式的軟管組成，振搗系統(tǒng)采用人工插入式振搗與固定附著式振搗器交錯(cuò)配合使用；通過工裝系統(tǒng)的銜接與配合，可實(shí)現(xiàn)襯砌混凝土的過程質(zhì)量控制。

在襯砌防水板施工中縱向設(shè)置一個(gè)注漿管和一個(gè)排氣管，在臺車模板拱部設(shè)置3～4 個(gè)徑向注漿孔，便于襯砌混凝土施工完成后，可以實(shí)現(xiàn)帶模注漿，保證襯砌混凝土施工拱部區(qū)域的密實(shí)性，解決襯砌脫空問題。

4 活動(dòng)斷裂隧道寬變形縫防排水系統(tǒng)施工

4.1 寬變形縫分段設(shè)置研究

針對高川坪斷裂組合設(shè)置形式，為實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度圓形襯砌與寬變形縫組合模式的施工工裝設(shè)計(jì)，在活動(dòng)斷裂整體范圍內(nèi)采用寬變形縫設(shè)置，活動(dòng)斷裂核部與普通圍巖交界40 m 范圍內(nèi)變形縫間距8 m，核部中部和延伸段變形縫間距適當(dāng)加大，縫寬10～15 cm。

4.2 新型止導(dǎo)水寬縫防排水結(jié)構(gòu)形式及安裝工藝

（1）新型止導(dǎo)水寬縫中埋止水帶：橡膠帶斷面采用非等厚結(jié)構(gòu)，分為伸縮區(qū)、強(qiáng)力去、防水區(qū)。受力均勻；伸縮區(qū)中間設(shè)置V形結(jié)構(gòu)，增加了剛度，也能實(shí)現(xiàn)較大多向變形；伸縮區(qū)上下部為平面，有利于填充材料固定、安裝；伸縮區(qū)迎水面封閉連接帶，能防止雜物進(jìn)入V 形槽中；封閉連接帶在發(fā)生較大變形時(shí)會(huì)發(fā)生斷裂，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)水功能；防水區(qū)的防水線呈倒鋸齒狀，使橡膠帶牢固。

（2）新型止導(dǎo)水寬縫背貼止水帶：伸縮區(qū)中間設(shè)置V 形結(jié)構(gòu)，增加了剛度，也能實(shí)現(xiàn)較大多向變形；伸縮區(qū)上部封閉連接帶，能防止雜物進(jìn)入V 形槽中；封閉連接帶在發(fā)生較大變形時(shí)會(huì)發(fā)生斷裂，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)水功能。

（3）新型止導(dǎo)水寬縫防排水結(jié)構(gòu)形式：采用新型止導(dǎo)水寬縫止水帶+防水板+環(huán)向排水盲管+聚乙烯泡沫塑料板，形成綜合型多重防水結(jié)構(gòu)。

A 型寬縫：適用于內(nèi)軌頂面以上襯砌；B 型寬縫：適用于內(nèi)軌頂面以下至水溝底面以上30 cm 范圍內(nèi)的襯砌；C型寬縫：適用于水溝底面以上30 cm 至側(cè)溝壁范圍內(nèi)的襯砌；D 型寬縫：適用于兩側(cè)溝壁之間的襯砌。

（4）變形縫處施工是處于不均勻沉降和不同剛度結(jié)構(gòu)受力的綜合區(qū)域，施工難度高，要求嚴(yán)，是防排水施工的關(guān)鍵位置，其施工質(zhì)量直接影響后期運(yùn)營安全。

傳統(tǒng)的變形縫施工質(zhì)量要求已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在隧道施工的要求，木模和鋼木組合形式的鋼端模已逐步淘汰，主要是移動(dòng)臺車不方便，對已施工完成的鋼筋影響較大，破壞性較強(qiáng)，切結(jié)構(gòu)的支撐力不足，外部支撐復(fù)雜，不敢振搗等原因，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)更多的變形縫施工質(zhì)量缺陷[3]。

因此，施工單位成立了變形縫關(guān)鍵環(huán)節(jié)施工質(zhì)量管控小組，自主研發(fā)了免拆裝L 形襯砌臺車鋼端模（圖1），鋼端模采用拉桿式伸縮裝置，利用L 形夾板對中埋式止水帶進(jìn)行固定和夾緊，同時(shí)利用可調(diào)節(jié)式高強(qiáng)度合金墊塊安裝固定背貼式止水帶，通過拉桿式伸縮裝置來固定和拆卸端頭模板，操作靈活可靠，即滿足了現(xiàn)場施工止水帶高精度安裝的要求，又提高了使用效率，確保變形縫的施工質(zhì)量滿足驗(yàn)交使用的要求。

圖1 免拆裝L 形襯砌臺車鋼端模結(jié)構(gòu)示意

5 結(jié)束語

通過對穿越龍門山中央活動(dòng)斷裂帶施工工裝技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究和介紹，結(jié)合活動(dòng)斷裂帶地質(zhì)情況及破碎特性，對活動(dòng)斷裂帶段落襯砌采用高強(qiáng)度圓形襯砌與寬變形縫組合模式的施工工裝技術(shù)措施，并且通過對傳統(tǒng)的工藝、工裝的優(yōu)化，在躍龍門隧道活動(dòng)斷裂帶段采用短臺階快速閉合成環(huán)施工工法，開挖掘進(jìn)中加強(qiáng)質(zhì)量管控，有效控制斷裂帶圍巖變形速率。在躍龍門隧道寬變形縫首次采用新型止導(dǎo)水寬縫防排水結(jié)構(gòu)形式，通過技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了寬縫的設(shè)置和施工，確保了襯砌施工縫防水效果。

結(jié)合活動(dòng)斷裂核部及過渡段分段設(shè)計(jì)理念，通過躍龍門隧道工程實(shí)例現(xiàn)場試驗(yàn)、應(yīng)用效果、施工技術(shù)創(chuàng)新和過程控制，確保了整體活動(dòng)斷裂帶隧道施工質(zhì)量，為后期運(yùn)營安全提供了有力保障。