隧道穿越活动断裂段施工工装技术研究

吴荣宝

（中铁十九局集团第六工程有限公司，江苏无锡 214000）

0 引言

成兰铁路工程项目跃龙门隧道高川坪活动断裂为全新世活动断裂，在施工过程中通过对其断裂性质、衬砌结构及受力、变形缝设置及机理、工艺、工装、工法等的分析和研究，总结并形成活动断裂带隧道综合性施工工装技术，具有重要的工程意义和实用价值。

1 龙门山中央断裂带全新世活动断裂

项目隧道穿越高川坪断层属于龙门山中央断裂带[1]，最新活动时代为第四系全新世（Q4），历史最强地震为2008 年汶川8.0级地震；其走向N50°W，倾向NE，倾角约80°，属于逆冲兼右旋走滑断层。断层上盘为泥盆系中统观雾山组（D2gn）白云质灰岩，下盘为二叠系下统（P1）灰岩，断层破碎带宽度50～100 m；断层活动方式为逆断兼右旋走滑，活动速率：水平方向0.82～1.3 mm/a，垂直方向0.54 mm/a；历史地震位错水平6 m，垂直10 m，未来发震能力为8 级，未来百年最大位错量评估：水平方向2.08±0.54 m，垂直方向1.93±0.66 m。

2 活动断裂隧道施工工装技术方案选定研究

现场通过泄水平导揭示确定断层与隧道位置关系。通过综合分析高川坪活动断层上下盘地层岩性差异、破碎带情况以及涌水情况，判定泄水平导于XS2K94（+800—+920）段与断层相交，断层带围岩稳定性较差，断层下盘富水，上盘不富水。根据泄水平导断层产状，判定跃龙门隧道左线D2K94（+860—+980）、右线D2K94（+820—+940）段与断层相交，但由于龙门山地区地质构造复杂，施工过程中通过超前地质预报与揭示情况进行了进一步核实确认。

针对龙门山中央断裂带高川坪断裂的地质情况以及破碎程度和宽度，将断裂带划分为活动断裂核部、活动断裂延伸段，选定隧道左、右线活动断裂段整体采用高强度圆形衬砌的形式，这样整体受力较为均匀，并于再拱墙位置预留40 cm 的补强空间[2]。

3 活动断裂隧道高强度圆形衬砌施工

活动断裂段隧道仰拱模板采用8.2 m 长高强度钢模板设置，为确保仰拱和二衬混凝土整体成环结构要求，采用反模式仰拱模板，实现仰拱与仰拱填充分开浇筑；同时仰拱应分段整体一次性灌注，严禁半幅施工，确保仰拱及底部混凝土施工质量。

活动断裂段隧道衬砌台车按照断面形状和受力状况采用圆形衬砌台车，衬砌台车采用12 mm 高强度钢板作为台车面板，台车每排对称设置4 个混凝土浇筑窗口，共设置3 排，拱顶设置4 个灌注孔，同时在窗口交错位置增加附着式振捣器，以满足施工中混凝土振捣操作及要求，切实做好混凝土浇筑质量过程控制管理。

衬砌台车整体混凝土浇筑主要由泵送混凝土装置、输料系统、分料系统、振捣系统等组成；泵送装置一般由固定的泵车进行送料，输料系统采用直径100 mm 的泵管采用卡扣连接组成，分料系统采用固定在台车上的溜槽和可移动式的软管组成，振捣系统采用人工插入式振捣与固定附着式振捣器交错配合使用；通过工装系统的衔接与配合，可实现衬砌混凝土的过程质量控制。

在衬砌防水板施工中纵向设置一个注浆管和一个排气管，在台车模板拱部设置3～4 个径向注浆孔，便于衬砌混凝土施工完成后，可以实现带模注浆，保证衬砌混凝土施工拱部区域的密实性，解决衬砌脱空问题。

4 活动断裂隧道宽变形缝防排水系统施工

4.1 宽变形缝分段设置研究

针对高川坪断裂组合设置形式，为实现高强度圆形衬砌与宽变形缝组合模式的施工工装设计，在活动断裂整体范围内采用宽变形缝设置，活动断裂核部与普通围岩交界40 m 范围内变形缝间距8 m，核部中部和延伸段变形缝间距适当加大，缝宽10～15 cm。

4.2 新型止导水宽缝防排水结构形式及安装工艺

（1）新型止导水宽缝中埋止水带：橡胶带断面采用非等厚结构，分为伸缩区、强力去、防水区。受力均匀；伸缩区中间设置V形结构，增加了刚度，也能实现较大多向变形；伸缩区上下部为平面，有利于填充材料固定、安装；伸缩区迎水面封闭连接带，能防止杂物进入V 形槽中；封闭连接带在发生较大变形时会发生断裂，从而实现导水功能；防水区的防水线呈倒锯齿状，使橡胶带牢固。

（2）新型止导水宽缝背贴止水带：伸缩区中间设置V 形结构，增加了刚度，也能实现较大多向变形；伸缩区上部封闭连接带，能防止杂物进入V 形槽中；封闭连接带在发生较大变形时会发生断裂，从而实现导水功能。

（3）新型止导水宽缝防排水结构形式：采用新型止导水宽缝止水带+防水板+环向排水盲管+聚乙烯泡沫塑料板，形成综合型多重防水结构。

A 型宽缝：适用于内轨顶面以上衬砌；B 型宽缝：适用于内轨顶面以下至水沟底面以上30 cm 范围内的衬砌；C型宽缝：适用于水沟底面以上30 cm 至侧沟壁范围内的衬砌；D 型宽缝：适用于两侧沟壁之间的衬砌。

（4）变形缝处施工是处于不均匀沉降和不同刚度结构受力的综合区域，施工难度高，要求严，是防排水施工的关键位置，其施工质量直接影响后期运营安全。

传统的变形缝施工质量要求已经不能满足现在隧道施工的要求，木模和钢木组合形式的钢端模已逐步淘汰，主要是移动台车不方便，对已施工完成的钢筋影响较大，破坏性较强，切结构的支撑力不足，外部支撑复杂，不敢振捣等原因，会导致出现更多的变形缝施工质量缺陷[3]。

因此，施工单位成立了变形缝关键环节施工质量管控小组，自主研发了免拆装L 形衬砌台车钢端模（图1），钢端模采用拉杆式伸缩装置，利用L 形夹板对中埋式止水带进行固定和夹紧，同时利用可调节式高强度合金垫块安装固定背贴式止水带，通过拉杆式伸缩装置来固定和拆卸端头模板，操作灵活可靠，即满足了现场施工止水带高精度安装的要求，又提高了使用效率，确保变形缝的施工质量满足验交使用的要求。

图1 免拆装L 形衬砌台车钢端模结构示意

5 结束语

通过对穿越龙门山中央活动断裂带施工工装技术进行详细研究和介绍，结合活动断裂带地质情况及破碎特性，对活动断裂带段落衬砌采用高强度圆形衬砌与宽变形缝组合模式的施工工装技术措施，并且通过对传统的工艺、工装的优化，在跃龙门隧道活动断裂带段采用短台阶快速闭合成环施工工法，开挖掘进中加强质量管控，有效控制断裂带围岩变形速率。在跃龙门隧道宽变形缝首次采用新型止导水宽缝防排水结构形式，通过技术创新实现了宽缝的设置和施工，确保了衬砌施工缝防水效果。

结合活动断裂核部及过渡段分段设计理念，通过跃龙门隧道工程实例现场试验、应用效果、施工技术创新和过程控制，确保了整体活动断裂带隧道施工质量，为后期运营安全提供了有力保障。