特殊围岩隧道断裂带处理施工技术研究

杜博文

（中铁六局集团有限公司长沙路桥分公司，湖南 长沙 410000）

0 引言

贵州金沙经仁怀至桐梓高速公路八标段，起讫桩号为K100+780—K104+300，全长3.52km，合同造价4.48 亿元。本标段地处位于贵州省中部，地壳处于强烈上升阶段，以侵蚀地形为主。这一地段的地形是起伏很大，有众多低山丘陵，大多数的山坡也是险峻的，但是山顶的地形是浑圆的，自然破碎一般25°~45°，相对高度150~500m，河谷多呈“V”型，跃水现象普遍。其中，新田湾隧道K101+100—K102+240 段该段地形平缓，地势相对平缓，隧道围岩主要为奥陶系下统湄潭组（0.1m）中风化页岩，岩石的质地是很松软的，很容易遭受结构的影响，导致岩体破碎，岩体的整体完整性比较差，大多数都是分散开来的，围绕岩石周围的侧壁，其自身的稳定能力是很差的，拱顶易出现掉块现象，多以雨淋状渗水为主，局部可能出现线流现象。故在本工程施工过程中，结合项目的实际及有限资源，不断研究并改进施工工艺、工装，拟进行如下研究。

1 施工流程

隧道Ⅲ级围岩施工地区主要采用的就是从整体的角度去进行的开挖，运用全断面的方式来施工的，在实际施工的时候，还配有多功能的台架，配有这个台架的作用配合风钻钻孔的工作，让钻孔的工作可以完成地更好，在实际施工中，可以利用非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药光面等进行山体的爆破，做一次就可以完成所需要的效果。

隧道在Ⅳ级围岩施工地区主要采用了台阶法施工的方式，在上台阶主要运用了多种功能的台架进行配合施工，为风钻的打眼工作奠定基础，下台阶主要运用风钻钻眼，同时开展光面开挖爆破。在爆破完工后，会有爆开的地方，也会有没有爆开的地方，会出现上断面和下断面，对于上断面要使用挖掘机进行操作，对爆开的碎渣扒开，下断面要利用挖掘中来协助，把碎渣装上车，再由自卸式车辆装运。在隧洞施工后及时进行由锚、喷、网等组合的支护，在下方的0.5m 断面处进行仰拱施工紧跟。

隧道在Ⅴ级围岩地段主要采用的是环形施工的方法，目的就是要让施工的人员能够达到一定的高度。在施工的最高处进行人工的打眼，同时使用了光面开挖爆破技术，规定每次循环施工的长度不可以大于两榀钢架。当实施爆破工程后，对于上层面的碎渣可以使用铲斗机械来施工，把碎渣扒到一起，对于下断面的则可以采用铲斗机和侧翻式机械装碴，来完成自卸型汽车装卸。在隧洞施工后，及时施做由锚、喷、网等组合的支护，在对下断面进行开挖后，根据需要技术条件进行仰拱施工。

隧道主要施工方法及工艺如下。

隧道支护可以在洞口的进出口处的V 级围岩浅埋地区布置出φ108 大管棚，而在其他区域则使用的材料是不一样的，在施工中，还要不断优化全环式钢梁；在Ⅳ级围岩拱墙的地方要架设钢梁，来提高其稳固性，在最高的拱部要进行锚索强化支撑；Ⅲ级巷道围岩起拱线上，打设φ20 药卷锚索。二次模筑衬砌用使用的是12m 的模筑衬砌台车，并根据巷道围岩等级确定了隧道安全间距。

隧道施工配备地质钻机+湿喷机+锚杆钻机+仰拱栈桥+开挖台车+防水板台车+液压二衬台车+HBT60 型拖泵（车载式混凝土输送泵备用）+喷淋养护台车+装、运碴机械+边沟台车+三轴式混凝土路面整平机。

2 施工测量方案

2.1 洞外控制测量

在洞外控制测量这一过程开始的时候，要立刻组织相关的人员对这一实施路段进行系统地控制，进行数据的复测，测量标准严格执行金仁桐高速两阶段设计文件及三级导线、三等水准规范要求；在隧洞进出口的地方增设一些控制的点，并与大的地面测控网络联测，来提升工程的准确度，满足工程设计精度需要；对于洞口设置的控制点，要能够在同一个高度能够看到，能互相通视，稳定而不移动，在进入洞中后，还能和新挖的洞口能够相通。要在每个孔洞内布置两个高精度水准点。对于水准点的布置要进行结构的牢固、透明度好、施工简单、易于保护以及高度合理的处所。

2.2 洞内控制测量

洞内平面控制测量如下。

（1）进洞：可以运用离洞口比较近的优势，利用可视度高的导线来进行连接，如点SD1，在其后视的三角网内可以选择其他的两个导线，利用这两根导线计算出SD1 到洞口导线点的角度，在测量计算的时候，要多次进行计算和测量，之后在选取平均值，来作为SD1 距离洞口导线点的方位角。

（2）主网布设：这一主要使用的就是交叉导线为基础，设计的导线边长为200~400m，在实施的时候，要严格按照设计的图形来进行，有事先设计好的交叉导线主控网示意图。在隧道中布置多个点，还要有一定的名字，如：Z1、Z2、Zn，在隧道的另一侧也设置多个点，命名为B1、B2、Bn，最终的计算结果要以它们数据的差来确定。

2.3 洞内高程控制测量

洞内高程控制测量要选用正确的点，主要的作用就是要利用平面控制点来作为主要控制的点，发挥其自身的作用，在遇到特殊情况的时候，要更加需要谨慎处理，进行加密的处理，进行加密的控制点的精度，并不会降低高程控制范围的准确程度。要提升水平点的精密度，就要重新进行测量，利用的工具是S 水平尺，对所需要测量的精密水平控制点，还需要第二次的测量，需要多次的检查。

3 注意事项及测量资料管理

强化对仪器的检修工作，同时及时做好机器的保养工作，其实保持正常运营的状态，需要及时制定出科学的保养方案，及时送检。

测量桩点的主要交接，需要结合双方签订的合同，依据交桩表进行逐桩核对，在核对后及时进行确认，对于遗失的及时进行补桩，而在确定的时候，会有不知道名字的桩需要废弃，要及时和相关的资料进行结合，及时进行改正。

3.1 仰拱开挖

针对土质，以及挖机可以进行挖掘施工的软弱围岩，可以选用人工协助挖机进行施工，针对施工的断面出处所存在的狐岩，以及石质围岩，开展爆破施工技术，在进行爆破时运用松动爆破技术。在整体施工中，可以一边进行施工，一边对控制点的高度进行检测调整，方式超出预测高度，对围岩来说，需要在基地高度的20cm 以上进行人工挖掘，以防止机械设备对基底的损伤，对机械设备施工有障碍的部位，可采取人工挖掘。在施工完毕后，对软弱或土质围岩的基底进行了地基承载能力检测，对承载力不满足要求的实施加固。

3.2 明洞回填

明洞回填的施工方案，在进行施工完工后，同时在保证混凝土的强度可以符合实际施工要求后，可以进行施工。需要先使用C20 混凝土的低角，然后在进行两侧的回填，可以进行回填碎石土的作业，从上而下，依据施工设计的对称原则进行分层作业，保证回填的密度不能低于0.8，确保粒径≤15cm，且严禁含有砂石、碎砖、灰砟及有机杂质，亦严禁使用含有膨润力的粘土或全风化作用花岗岩。基础施工分级夯实，通过人工配合机械完成分级夯实工作，俩侧基础施工面高度不能超过0.5m，人工夯实各个层面厚度不能超过0.25m，机器夯实各个层面厚度不能超过0.3m，一般使用手扶压路机或蛙式打夯机进行，在实施浇筑的时候，要确保浇筑的质量，保证防水涂料不会出现损伤的情况。在明洞回填完成后，要及时进行保护，以防止雨水冲击。

4 施工方案

4.1 施工用水

新田湾隧道出口临建施工生产用水直接利用既有排水渠水源，左线左侧约50m 范围内有一条较大自然冲沟，该区地势较陡，大气降水、山泉水迅速形成地表径流向低洼处排泄，由于附近水量贫乏，冲沟内水源局部富集，可合理运用此处的水源给隧道作为施工用水，利用这一水源来建设一座蓄水池，在洞顶的地方设置高压水池，后期也满足隧道施工需求；生活、生产用水也可从城市自来水管网接入。

4.2 新田湾隧道出口洞口场地排水

洞顶截水沟右侧联通至既有排洪沟排出，左侧联通至新建便道排水沟，新田湾隧道出口根据路基坡度流至两侧碎石盲沟，通过碎石盲沟衔接既有排洪沟排出。排水沟位于便道内侧，尺寸宽×高（0.7m×0.75m），在临近排洪沟（施工红线范围内）外侧连接碎石盲沟施做三级沉淀池，数量不少于3 个，沉淀池的容积满足停留30min 废水量，深度约为2m，出水口应设置格栅阻隔异物，四周设置防护栏杆，防止发生意外等；沉淀杂物人工定时清理并运输弃渣场集中回收，防止对周边环境污染等。

4.3 混凝土搅拌

搅拌站主要运用电子自动计量体系，混凝土搅拌站，主要生产混凝土，以及喷射混凝土料。对混凝土进行搅拌，必须结合配合比的计量进行拌合，配备的设计需要满足设计的强度，以及和易性的相关要求，在经济条件允许的情况下，需要将计算与实际试验相互结合，运用质量法进行设计。对于混凝土搅拌的比例，需要按照相对于的技术要求，严格按照相关的标准来实施。

4.4 防止衬砌开裂措施

造成二次模筑衬砌裂缝的因素相当多，最主要的原因是构件内部因外力影响而产生裂缝，如混凝土的压缩、内部温度的应力影响，以及初期支护约束变形、养护及模板拆除后在浇筑的过程中产生裂纹，总之，从开始进行挖掘，处理污水，支护后到模筑衬砌浇筑过程中均有可能产生裂纹的问题，因此可以采取综合性的保护措施，防止模筑衬砌裂缝。

5 施工安全保障措施

5.1 劳动保护用品管理制度

（1）劳动保护用品是指为了保障各岗位、各工种劳动者在生产劳动过程中的生命安全和身体健康，从设备方面采取的措施。对于施工人员的安全用品有：安全帽、安全带、防护网、电工服、绝缘钳、绝缘鞋、救生服、防雨抗滑鞋等[1]。

（2）劳动保护用品必须购买“三证”齐全的产品，坚决杜绝假冒伪劣产品，尽可能避免因劳动保护用品强度、刚度、韧性、质量等不合格因素给安全生产带来的隐患。

（3）建立劳动档案和劳动保护用品发放登记台账，记录劳动保护用品的发放品种、发放数量、是否短缺、领用人，切实将劳动保护用品发放到作业人员手中，保证作业工人的人身安全，杜绝劳动保护用品缺失带来的安全伤害和安全事故。

5.2 机械设备安全保证措施

各种机器作业人员和汽车司机，应当具有作业合格证，严禁使用人操作与操作证不匹配的机器；严禁把机器给无操作证的员工使用，对机器作业人员都要设立档案、专人负责管理，对各种机器作业人员都需要进行岗前安全教育和防范瓦斯的安全培训后方能上岗。

作业技术人员应当根据工作机械说明书要求，需要在开展工作之前，严格检测工作制度，对后续的养护工作做好计划，做到：工作前检验、工作中观察、工作后养护[2]。操作室应当保证清洁、不可以随意堆放易燃易爆物品，不可以酒后使用机械设备，不可以带病工作。在停放机械设备的过程中，需要选择适当的停放位置，同时设有专门的人员进行管理。

5.3 在突发、紧急状况下的管理方法

在进行施工进程以及安全卫生的具体规划时，需要将天气情况与施工场地同时纳入规划的行列，为了可以及时在恶劣天气下做好防护措施，非正常天气，主要是指狂风、暴雨以及大雪等恶劣天气。在洞内进行工作时，需要对易燃易爆物品进行全方面的管理，消除火源引起的隐患。当洞内出现火源时，要使作业人员可以尽快疏散、确实采取灭火措施，以及通报、避难等初期措施。在山洞内，要制定出关于突发紧急事件时的避难及其他措施的避难规划。当发现火灾时或被关在山洞中时，要制订出可以使受害人和山洞内作业人员尽快解救的合理保护措施。在山洞内的适当地点，除了需要准备一定数量的便携式照明用具、呼吸等防护器材以外，还需要提供一定数量的避难梯、安全绳索、避难箱等避难器材，以便设备在突发异常情况时也能给作业人员有效利用。在采用行动电话等电源报警装置时，还需要设置备用电源，这样设备在断电时就可以使用。为了应对紧急时间，政府部门需要对其进行定期的安全检测，同时需要进行安全演习，并进行完备的记录。同时还需要制定出更加完善的应急方案，制定出完善的规章制度。

6 结语

通过使用最新型的地质雷达，可以对断裂带进行更加超前的预报，同时不断优化升级断裂带的施工方案，设计单位可以通过相互合作，以及会议探讨的形式，不断收集施工数据，结合实际的施工环境，进行相对应的施工试验，从而保障新田湾隧道更快、更好的贯通。