断层及破碎带隧道施工技术的分析

任 佳 鹏

(山西太旧高速管理有限责任公司，山西 晋中 030600)



断层及破碎带隧道施工技术的分析

任 佳 鹏

(山西太旧高速管理有限责任公司，山西 晋中 030600)

阐述了断层和破碎带对隧道施工的影响，介绍了断层和破碎带隧道施工的技术准备工作，分析了断层和破碎带隧道的开挖与支护技术要点，提出了断层和破碎带局部塌陷的处理方法。

隧道，断层，破碎带，开挖技术

0 引言

现阶段社会经济发展不断加速，隧道的应用范围也越来越广。在隧道施工过程中，很容易碰到断层和破碎带等，为施工带来了不少困难与障碍。断层和破碎带具有稳定性差的特点，如果处理不当，隧道就可能会出现岩体不稳，甚至塌陷等状况。因此，必须要加大对断层和破碎带隧道施工的控制力度，掌握科学的施工方法，提高断层和破碎带隧道施工的安全性及稳定性。

1 断层和破碎带对隧道施工的影响

隧道在经过断层或破碎带路段时，其开挖难度会显著提高。这是由于断层和破碎带都会降低岩石的强度和稳定性，还会在一定程度上影响到岩体的完整性与隧道结构表层的抗滑阻力，从而使隧道的整体施工安全无法得到保障。所以，在隧道实际施工过程中，需要特别注意断层和破碎带等地段，并针对这些容易出现问题的地段进行科学预防和处理。另外，断层和破碎带还容易表现出比较明显的黏土化特点与涌水特点，这就导致在隧道施工过程中，如果对该地段处理不善，就可能会造成大量涌水或涌砂等现象，从而破坏掉隧道周围岩体的稳定性与支撑结构的有效性，甚至直接影响到整个隧道工程的开展。

2 断层和破碎带隧道施工的技术准备

2.1 对地质情况进行调查

在对断层和破碎带区域的隧道进行建设前，必须对该路段的断层和破碎带有一个深入了解，全面掌握断层和破碎带的性质、蓄水量、活跃度等关键因素，并对其进行合理的判断与测量。在测量时，要着重检测并调查断层和破碎带的倾斜角度、方向与强度，为断层和破碎带区域隧道的实际施工打下坚实的基础。

2.2 准备好相关施工器械

当对断层和破碎带的宽度、强度、倾斜方向、活跃度都有了较为深入的理解后，就可以依据隧道施工方案与具体施工情况，选出相应的施工器械和适当的施工方法。要着重做好钻孔台车的选择工作，把握好机器与机器之间的距离，设定好机器与原材料的供应方式，保证断层和破碎带区域隧道的施工能够安全、稳妥地进行。

3 断层和破碎带隧道的施工技术要点

3.1 断层破碎带隧道的开挖技术

1)半断面微台阶开挖技术。

如果隧道需要穿过部分或大片的断层与破碎带，且断层和破碎带位于隧道顶端时，往往可以选用半断面微台阶的施工方法，灵活利用有效空间，提升施工效率。在运用这种方法时，要注意确保断层和破碎带的稳固性，开挖以后要适时做好锚喷保护工作，可将后拱部分及下半部分一同开挖，使断层能够尽快闭合。

2)上下断面次序开挖技术。

即隧道上半部分完全穿过断层和破碎带时，对下半部分的断层实行开挖保护。这种技术适用于断层和破碎带覆盖面积较广，稳定性弱等情况。如果断层和破碎带风化过于严重，引起岩体稳固性下降，则可以先保留中间的核心部分，对周围岩石实行爆破，并设置好支撑结构，再针对爆破预留位置继续开挖。此时可先对中槽开挖，再在马口部位展开交错开挖，确保开挖工作顺利进行。

3)微震爆破技术。

在对断层和破碎带进行爆破时，不仅要严格按照短循环进尺、剂量严格把控的规定开展工作，还要对爆破钻孔的部位实行合理安排，设计好炸药的规格和装药结构，确保爆破工作安全进行。此外，还要正确挑选掏槽的形状，对周边岩体实行有效保护，还要掌握好起爆参数与次序。

3.2 断层破碎带隧道的支护技术

1)喷锚网联合支撑技术。

喷射混凝土可以让周围岩体表层形成较厚的刚性或半刚性保护膜，确保了岩体的稳定性和安全性。混凝土初喷时，其厚度应当达到3 cm～5 cm，要保证混凝土能够有效封锁岩体表面，以免造成塌陷。喷射结束后，要在周围开展锚杆与钢筋网的固定工作，把锚杆的直径控制在22 mm左右，单根长度为3 m～3.5 m左右。锚杆应当安插为梅花形状，其间隔距离为1 m，若是有特殊需要，还可以增加其密度。钢筋网内的网格间距应控制在0.2 cm以内，并以双层钢筋网为佳。此外，如果隧道顶端存有小范围的断层和破碎带，则可以在断层两边安插径向锚杆，并采用钢筋编网，之后把钢筋和锚杆连接稳固，再进行混凝土喷射。

2)钢架支撑技术。

该技术可以进一步提高初期保护的强度，使周围岩体的稳定性得到更为有效的保障。该技术通常是把钢架的间隔距离设成50 cm～100 cm，并选用Φ22的螺纹钢筋将其纵向连结起来，把环间距控制在0.5 m～1 m左右，将其和锚杆连接稳固，再用混凝土重喷，使其和钢架表层保持平行。对于钢架的选择，可以采用U形钢架，并结合实际情形，调节钢架的搭建长度，让钢架能够和周围岩体密切结合。若其中出现较大空隙，则要运用混凝土进行填筑。若拱部有适量钢架进行支撑，则要确保锁脚锚杆的稳固性。

3)超前支护技术。

这一技术包含了超前管棚、超前小导管注浆技术等。对于超前支护技术，应选用直径较大，且长度在4 m～6 m左右的钢管，制作成管棚材料，再把钢管前部削尖，让钢筋箍在钢管底部，支点由钢架进行支撑。管棚打进岩体时，其角度要和洞轴保持在10°～15°左右。管棚钢管的横向间隔距离要设计成30 cm～50 cm，纵向间隔距离控制在2 m以内，管棚支护的宽度大概是拱顶长度的50%～75%，且布置可以采用横向交错的方式。如果要用到小导管，就要把小导管的长度定为3.5 m～4 m之间，拱顶间隔距离在0.3 m～0.4 m间。注浆前，必须运用混凝土把上半部分的断面彻底封好，以免产生漏浆等现象。注浆要遵循自下而上的次序，待浆液强度超过80%，则可以继续实行开挖。超前支护的运用见图1。

4)支护加固和注浆补强。

如果隧道工程采取了半断面开挖的设计方案，则在下半部分断层还未开挖时，就要在上半部分断层实行支护注浆等工作，保证注浆孔洞的深度达到1 m～2 m，且孔间距保持在1 m～5 m，以梅花形状散布开来。对下半部分断层进行开挖时，为了不让拱顶塌陷，可以在拱脚位置设定一个支撑口。对于拱脚和边墙等特殊位置，还可以利用小导管实现注浆加固，提高其稳定性和安全性。

4 断层和破碎带局部塌陷的处理方法

在进行隧道工程施工时，如果没有处理好断层和破碎带，则隧道就很容易出现坍塌等现象。这时候，可以利用超前支护、初期支护等方法，提高隧道施工面的稳固性，并加大支撑体系的强度和有效性。除此之外，还可以利用浆砌片石和混凝土等相关原材料，填筑好隧道的塌空位置。假如在施工时遇到了大范围漏水、涌水等问题，就应当先安置好排水管道，适时排出隧道积水，以免隧道出现大范围垮塌、漫水等现象。对于修补完善的塌陷位置，还要定期实行专业的检查，保证注浆牢固。

5 结语

断层与破碎带隧道施工技术是衡量整个工程水平的主要标尺。在进行隧道施工时，很容易遇到断层与破碎带等安全隐患，甚至危及隧道的总体建设安全。因此，要充分结合断层与破碎带隧道施工的具体情况，做好监督、预防工作，安排好各项工序流程，为断层与破碎带隧道施工打下坚实的技术根基，并积极提高施工团队的技术水平，给施工安全提供切实的保障。

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[2] 刘季富.穿越断层破碎带浅埋段隧道沉降控制施工技术[J].山东建筑大学学报,2010(2):210-215.

[3] 龚成明,孟庆余,李五红.隧道穿越断层破碎带的安全施工技术[J].铁道工程学报,2012(5):45-48，100.

[4] 黄 欣.断层破碎带隧道施工技术要点分析[J].佳木斯职业学院学报,2014(12):195-196.

Analysis on tunnel construction technologies of fault and fracture zone

Ren Jiapeng

(ShanxiTai-JiuHighwayManagementCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The paper describes the impact of fault and fracture zone upon tunnel construction, introduces the tunnel construction technology preparations of fault and fracture zone, analyzes tunnel excavation and support technology points of fault and fracture zone, and finally puts forward local collapsible processing methods of fault and fracture zone.

tunnel, fault, fracture zone, excavation technology

1009-6825(2016)11-0192-03

2016-01-25

任佳鹏(1982- )，男，工程师

U455

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