龙泉驿断层破碎带隧道处理技术浅析

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1、龙泉驿断层破碎带隧道处理技术浅析摘要：结合成都多座穿越龙泉驿断层破碎带隧道的工程地质、施工情况，重点分析了穿越龙泉驿断层破碎带的隧道出现初期支护变形、开裂、塌方等施工病害原因及其处理技术，为以后类似地质的隧道设计与施工提供参考。　　关键词：断层破碎带,隧道,施工病害,处理技术　　前言　　随着我国经济实力的不断增强，交通事业也得到了空前的发展，在地形高差大、地质复杂和需要重点保护的原始森林、河流、水库及城市森林公园等情况下修建的公路隧道也越来越多，地质复杂的成都龙泉山即是如此，据不完全统计，通过龙泉山的隧道工程大概有20多座(如成简快速路的龙泉山1#、2#隧道，成安渝高

2、速公路的龙泉山1#～4#隧道等)，其中有多座隧道通过龙泉驿断层，这些隧道施工中均出现了地表开裂塌陷、初期支护变形不收敛甚至开裂现象，洞内多次发生坍方、冒顶等严重影响施工安全的工程问题。　　在此笔者就产生以上工程问题的原因及处理技术与大家作初步探析，以期对类似地质隧道设计与施工具有指导意义。　　1.龙泉驿断层概况　　龙泉驿断层属区域性压扭型逆断层，且为活动断裂，位于龙泉山大背斜西翼，其中龙泉驿至金堂东，断层因第四系掩盖为隐伏断层。断层南起仁寿陈大山之西，向南断裂形迹逐渐消失而代之以岩层陡立带;向北，陈大山至老君庙之间。成都龙泉驿以北断层走向近南北，倾向东，倾角75°;以

3、南断层走向北15°东，倾向南东，倾角35°。东盘(下盘)上沙溪庙组、遂宁组与西盘(下盘)灌口组接触，地层垂直断距达10米，破碎带及其影响带宽约200米。　　断层破碎带由断层角砾及断层破碎岩组成(局部泥岩风化严重)，该岩层表现为紫红、褐黄、灰白、棕红色，由泥岩、泥质砂岩等受挤压形成，其中泥岩多呈土状，砂岩、泥质砂岩岩体破碎，分布于龙泉驿逆断层及其影响带内。　　2.龙泉驿区域性气象资料　　该区属亚热带温湿季风气候，春早夏热、秋多绵雨日照少，冬无严寒时间长且多雾、霜雪少，四季分明，雨量充沛、气候温和等特征。　　据成都市龙泉驿区气象局提供气象资料显示：降水量分布不均，年际内变

4、幅大，年平均降水量为887.8mm，主要集中在5～9月份，占全年降水量的75～80%，雨热同季，冬季少有降雪;相对湿度77～82%;年平均蒸发量1146.5mm;年平均日照时间1036.8小时;冬季多雾，年平均雾天天数31.1天;年平均无霜期350天;主导风向为东北风，年平均风速1.2m/s，最大风速20m/s。　　3.施工病害表现　　从成简路龙泉山一号隧道、成安渝高速公路龙泉山3#隧道及成都铁路第二货运通道龙泉山隧道的施工情况来看，隧道从进入断层破碎带至施工完毕，进展均不顺利，出现了较多影响施工安全的工程问题，主要表现为以下几个方面：　　(1)隧道施工中多次发生塌方

5、事故，洞顶地表开裂、变形甚至出现塌陷坑　　据调查成简路龙泉山一号隧道施工现状，曾出现右洞洞口约40m范围洞顶山体出现多条裂纹，其中，最大纵缝长度约15m，最大缝宽达25cm，同时地面产生了局部塌陷，并形成一小型的塌陷漏斗。　　(2)洞内初期支护变形不收敛、洞身拱顶下沉、边墙部位侵限。根据监控量测资料，隧道拱顶最大沉降累计值最大达150cm左右，边墙收敛值最大达140cm左右,部分初期支护已侵入二次衬砌空间。　　4.原因分析　　4.1地质原因：　　(1)龙泉驿断层属活动性断层，其破碎带宽约200米，主要为强风化的断层压碎泥岩，岩体极破碎。受断层影响，附近岩体节理发育，风

6、化严重(全、强风化带厚度大于20米)。前述隧道主要穿行于泥岩的全、强风化层及断层压碎岩中，加之层面及不利节理面的影响，岩体自稳性差。　　(2)由于上部围岩为粘性土及泥岩全、强风化带，表土松散，土体在地表水作用下本身存在溜坍变形，加之隧道开挖卸荷变形和围岩应力重分布等的作用，施工若不及时支护便会引起拱顶围岩圈的松弛及坍顶现象，并在坍顶处形成空腔，不良反应在表土荷载的作用下被加剧，加上地表水的入渗，继而引起地表开裂及局部塌陷。　　(3)断层破碎带中岩体极为破碎，地表水与隧道围岩具有贯通性,隧道开挖使远处地下水汇集于此，地下水增多，导致泥岩遇水软化、物理力学性能指标降低、自

7、稳能力下降，继而造成围岩变形和地层压力加大。加之前述多座隧道施工均为雨季施工，大量雨水通过地表渗入隧道周边岩层，加剧了围岩变形和地层压力的发展。　　4.2施工原因：　　(1)多数隧道采用台阶法施工，仰拱施作严重滞后于开挖面，上台阶暴露时间过长，致使初期支护不能及时封闭成环。加之施工排水不畅，致使上台阶钢架脚基础变软，承载力降低，最终导致初期支护长时间变形不收敛、下沉、甚至侵限、塌方。　　(2)存在钢架施作不规范和间距拉得过大、初期支护拱部系统锚杆少打或未打、超前支护少打或未注浆等现象，减弱了初期支护刚度，降低了超前支护的预加固作用。　　5处理措施