道路工程中隧道穿越断层破碎带的技术要点和注意事项分析

【摘要】在开展隧道工程的活动中，穿越断层破碎带是提升施工效率的重要内容，在道路施工的过程中，通过增强监控量测、完善开挖支护措施以及加强超前地质预报等工作，同时在正式施工之前建立塌方抢险方案，真正落实了快速穿越断层破碎带技术。

【关键词】道路工程;穿越断层破碎带;技术以及注意事项           【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.088

在道路工程施工的过程中，因为埋深、大以及线路长等问题，导致勘察工作难以进行，在施工的时候经常出现断层破碎带。在隧道穿越断层破碎带的过程中，因为工期紧、施工环境差等问题，在施工的时候稍微出现失误，就会导致道路出现塌方的情况，不仅会耽误工期，严重的还会造成人力和财力的损失，给道路工程行业带来恶劣影响。所以，在隧道施工的同时，必须要注重穿越断层破碎带的安全性和合理性[1]。

1、越断层破碎带支护施工要点

在道路施工的过程中，要严格根据短程开挖、低强度爆破强支护以及治水排水等标准与流程开展隧道工程。治水排水就是及时排放隧道断层裂缝中的积水;短程开挖就是在开挖的过程中要及时观察开挖的距离，防止开挖距离过长导致隧道出现坍塌的情况;低强度爆破就是在消除阻力的过程中要降低爆破力度，避免对周围的结构造成损害;强支护可以对隧道的断层充分起到维护和支撑的作用。通过水泥粉煤灰碎石打桩的时候，为了使纯粹散体材料更加稳定，应该把水泥浆与碎石桩充分融合，让全桩可以增强侧阻以及端阻能力。CFG桩地基具有阻力较强和抗压力等优势，可以充分确保土料固结，防止被雨水冲刷，另外提高了道路的压实密度。

2、断层破碎带与隧道工程的关系

在研究隧道和断层破碎带的关系之前，必须要明确断层的基本类型，针对断层两盘相对位移的联系，可以把断层分成以下三种[2]：（1）第一种是正断层。是指在断层岩石面斜下方下盘会上升，上盘上升的断层。正断层主要是由于重力以及张拉力的作用形成的，其倾角较陡峭，断层线大部分都是平直的。（2）第二是逆断层。指下盘下降之后上盘上升的断层，大部分是由于地壳挤压形成的，断层的两盘大部分都是闭合状态。（3）第三是平移断层。指断层走向出现位移的情况，断层面几乎是直立的，倾角比较陡，通常情况下是因为地壳水平运动受剪切力造成的。

2.1断层破碎带

断层两盘在滑动的时候导致两侧的岩层受到挤压出现了破碎，形成了一条长并且方向相同的断层破碎带，岩石的性质、断层性质和断层距离等都决定了破碎带的宽度。根据岩石的破碎程度可以分为断层泥、磨砾岩和角砾岩等类型。

2.2断层破碎带与隧道的关系

在隧道施工穿越断层位置的过程中，断层的性质、岩石的含水性、破碎程度等原因都会影响隧道施工。在机械设备和施工方法等环节没有太大差异的时候，施工工期与难度是由断层破碎带和隧道的关系决定的。一般状况下，在隧道的轴线与垂直构造的方向几乎一致时，同时断层宽度较小、规模不大以及含水量不高的时候，施工就更容易进行;倘若隧道的轴线和构造方向是平行的时候，穿越破碎带就会增加长度，同时会产生较强的侧压力，为了确保工程的安全性，这时需要增强隧道支护体系，同时第一时间进行封闭。

3、断层破碎带对隧道的影响

隧道在穿越断层破碎带的过程中，会使开挖难度明显增加。断层破碎带不仅会对隧道岩体的强度产生直接的影响，还有可能会破坏岩体的完整性。并且断层破碎带还会使结构表面的抗滑阻力下降。所以，在具体施工的过程中，要合理的处理断层破碎带的宽度，使其比本身要宽出很多。同时，断层破碎带还具有比较显著的涌水性以及黏土化特点，在实际施工的时候，一旦施工不合理就极易出现巨多的涌水和涌沙情况，这样的现象都会直接影响隧道周围岩体的稳定性以及支护体系的有效性。在实際开展工程的时候，断层破碎带对道路工程的影响程度取决于其自身的特点、组合形式和规模等方面。

4、断层破碎带处理原则

根据对隧道断层破碎带的形成情况，进行不同的处理方式，如果断层宽度不大，围岩相对稳定的话，隧道在通过断层的过程中可以不改变施工方式，跟之前的施工方式一样就可以，防止经常改变施工方法导致拖延工期，但通过断层带的时候，需要增强刚支护以及合理的辅助施工方式渡过断层带。比如径向锚杆和超前锚杆的结合，使混凝土变厚，同时增加钢筋网等方式。在必要的时候可以增加钢架。需要严格遵守少扰动、短进尺、强支护、勤量测、紧封闭以及弱爆破的施工处理要求。在超前地质预报的准确信息下，通过在拱部超前小导管注浆预固结围岩的安全保护措施下，利用三台阶流水施工方式开展工程作业[3]。

5、锚喷初期的支护施工技术

在开挖断层破碎带隧道的过程中，需要将支架固定住用来基础的支撑，之后在组织工人进入隧道开展支护开挖工作。在选取系统锚杆的时候，需要选择合理的规格，不管是环向或是纵向，锚杆之间的间距都必须要把控在100cm左右，通过梅花形方式设置，同时在拱墙周围安装钢格栏。需要选择合适的混凝土喷射机，在选择混凝土方面，需要选择425水泥和硅酸盐水泥充分搅拌，碎石需要选择石灰岩，同时必须要符合规定标准。在粘稠剂的选择上，要选取初凝时间三分钟、水泥用量百分之十，终凝时间六分钟，并且可以降低回弹率的粘稠剂。在配比水灰的时候，切忌不要超过一定范围或者小于范围，防止出现材料浪费的情况，增加回弹率。所以在水灰比在0.47左右是最合适的。

6、超前地质预报与监控量测

在超前支护施工的过程中，要注意对超前地质进行监控测量和预报，这样工作是必不可少的。在监测预报方案方面主要有物探法以及掌子面地质素描法两种。掌子面地质素描法就是在隧道的左右两侧设立断面间距，并且对其测量面进行加密处理以及监控。物探法就是在断层结构比较弱的位置，通过观察岩层走向设立曲线物探，根据曲线变化数据测量断层带发生事故的概率以及支护效果，可以帮助施工人员第一时间发现问题并采取相应的解决措施[4]。

7、隧道穿越断层破碎带开挖支护的排水作业要点及注意事项

7.1施工要点

（1）堵水

在处理地下水的时候必须要严格按照堵排结合、因地制宜的要求，在涌水量达到每小时十米的情况下，应该通过注浆的方式进行堵水。通过局部注浆以及全断面超前预注浆的方式，将涌水段设置为八到十米的前进式小分段，进行超前注浆，要注意浆液需要是水泥和水玻璃双液浆。在完成注浆工作之后，大多数的地下水被堵到开挖工作面之外，较大程度降低了涌水量，可以更好的提升掌子面、开挖以及支护的稳定性，并且对抽水工作也有十分积极的影响。

（2）抽排水

因为排水距离的差距过大，导致抽水效果不理想，所以为了确保抽排水效果，可以通过分级排水的方法进行这项工作，在每300m之间设置一个一级泵站，另外安装两趟抽水管路，为抽水工作提供应急管道;另外必须要具备充足的抽水机，并且定期维修和保养设备，保证抽水工作可以顺利开展。在顺坡开挖的过程中，通过两侧设置排水沟的方法，可以让水自然的排出。在隧道穿越断层破碎带作业的过程中需要注意的事项：在施工的时候要增强洞内排水工作，在施工人员开挖的过程中，纵横向都需要留出排水坡，尽量把水排放到隧道轴向中部，让拱墙脚没有积水，同时第一时间把工作面的水排到周围的积水坑，尽可能使洞内保持干燥状态，防止积水浸泡破坏仰拱和墙基础土层。在开挖上下侧导坑的时候通过跳槽的方式，防止整体开挖出现下沉变形失稳的情况。为了提高排水效率，使洞内保持干燥，在开挖的过程中留出10%的横向以及5%的纵向排水坡。在所地方循环开挖的时候，要确保每循环间的安全距离，不仅要确保各部钢架底部的安全性和稳定性，还要防止各部间的施工干扰。

7.2施工注意事项

（1）钻孔注意事项

在正式开展钻孔之前需要点固定好孔的倾角与位置，同时给每个孔进行编号;在实际钻孔的过程中需要实施观察并调整孔的角度，严格按照设计方案开展转孔工作，同时，要认真记录每一个钻孔过程。除此之外，如果出现误差的时候必须要第一时间更正，倘若超过规定的限制则需要重新钻孔。

（2）注浆注意事项

在实际注浆的过程中，需要时刻对流量与泵压进行测量，如果出现突发性的变化并且时间比较短，就需要第一时间检查并明确根本原因，同时利用科学合理的解决方式，比如，如果是工作面出现漏浆的情况，需要通过封堵的方式进行处理;如果是出现跑浆的情况，就需要调整配比或者更换种类等。

7.3产生大孔洞的处理方式

如果在施工过程中产生了比较大的孔洞，需要先对其进行填充，之后再通过注浆的方式进行处理。

8、隧道穿越断层破碎带的收敛沉降观测及补强措施

在净空收敛的时候，需要在每十米之间设置一道断面，对断面使用收敛计量测方式，拱顶下沉采用水准仪量测方式。此段实际量测净空收敛最高累计值是二十二毫米，拱顶下沉最大值是十八毫米。洞内观察环形开挖支护没有落底的时候产生三处拱脚开裂，加固之后收敛回归正常。拱顶下沉用落底支护方式之后，拱墙连接处产生四处开裂，其中有三处和收敛观察一样。补强措施主要是在裂缝两侧补打两组中空锚杆注浆，并且通过钢筋把钢架和锚杆焊接牢固，之后在喷上混凝土，让它成为主要支撑力量。通过补强措施可以最大程度减低开裂次数，使收敛观测回归到正常状态。隧道穿越断层破碎带开挖支护工作开展非常困难，牵涉的构造面复杂并且多。在具体的隧道施工过程中，必须要克服重重的阻力以及困难，并不断提升自身的施工技术。针对不同的施工环境以及地质结构可以合理的选择科学的施工技术。

结语：

综上所述，在我国经济发展的过程中，建筑行业有着至关重要的地位，能够促进能源、交通以及原材料等领域的快速发展，并且可以有效解决人们工作需求的问题。隧道断层破碎带施工需要针对地质预报制定有效的支护方式，确保施工质量以及安全。另外在设计隧道锚喷支护的时候，要注意强支护以及早支护，获得理想的工作效果，在施工的时候顺利经过断层，并且有效控制围岩漏水的现象。最后，因为通过超前地质预报技术，并且增强检测围岩支护体系稳定狀态，第一时间给施工人员提供了精准的信息，超前预报与监控量测环节是十分重要的。

参考文献：

[1]王思捷.公路工程隧道穿越断层破碎带施工技术[J].黑龙江交通科技，2020，43（6）：176-177.

[2]张鹏，徐若诚，周刚.隧道穿越断层破碎带安全施工技术[J].施工技术，2020，v.49（S1）：807-809.

[3]张智健，梁斌，徐红玉，等.富水软弱围岩隧道穿越断层破碎带的稳定性分析及施工技术[J].河南大学学报（自然科学版），2020，v.50（3）：107-115+129.

[4]王浩.隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工技术[J].公路交通科技：应用技术版，2019，（8）：218-220.

作者简介：

韩志刚（1983.09-），男，汉，山东阳谷县，本科，职称：高级工程师，研究方向：公路工程。