隧道断层破碎围岩段的施工技术.pdf

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1、２０１５年第１３期（总第１６６期）江西建材交通工程隧道断层破碎围岩段的施工技术■张志磊■中铁四局集团第四工程有限公司，安微合肥２３００００摘要：在隧道工程施工建设中，其施工质量对道路运行的安全性有比较大的影响。在实际施工过程中，经常会遇到破碎围岩地段，对于这些地段需要使用相应的施工技术来对破碎围岩段的施工进行控制。从而保证隧道的稳定性，防止破碎围岩影响工程的施工质量。基于此，本文对隧道断层破碎围岩段的施工技术进行探讨。关键词：隧道断层破碎围岩段施工技术１案例介绍某隧道工程的长度为６０１４ｋｍ，最大埋深６９５ｍ，隧道穿越

2、四个断层破碎带，破碎段的总长度为４２０ｍ，均属于Ｖ级围岩。在地质运动和高地应力的影响下，围岩已经非常破碎，且富含地下水，容易产生隧道涌水、坍塌和变形现象，需要对此段围岩进行处理。２断层破碎带产生涌水、坍塌和变形的主要原因岩层受地质运动影响，断裂并错动形成断层，地表水沿断层面汇入图１帷幕注浆设计图地下，在断层破碎带形成有压地下水，隧道开挖至断层影响带时，地下水涌出，形成隧道涌水。断层错动过程中，断层附近的岩体被压碎，成破碎状，围岩自稳能力差，容易造成隧道坍塌。破碎围岩产生变形的原因很多，而产生变形的主要因素是存在高地应力，

3、对隧道进行开挖之后，围岩存在的高地应力释放造成初期支护强度减弱，从而致使初期支护发生变形。隧道涌水、坍塌和变形严重威胁施工安全，影响隧道施工质量，并大大提高了隧道的施工难度。３断层破碎围岩段解决措施图２钻机空间位置示意图通过超前地质预报，准确定位断层破碎带的位置，提前采取措施，⑸钻孔。注浆孔采用Φ９０冲击钻头，钻进较软的岩石时，钻具转解决或降低断层破碎段的不良影响。主要措施有：速一般控制在８０～１８０ｒ／ｍｉｎ，轴向压力控制在５Ｍｐａ左右。岩石越硬，⑴通过超前帷幕注浆固结岩体，并封堵地下水通道；钻具转速应越低，轴向压力控

4、制在２～４Ｍｐａ。⑵施做超前小导管和超前大管棚等超前预支护措施，加固围岩；⑹注浆。注浆材料根据现场情况采用水泥－水玻璃双液浆、水泥⑶采用短进尺、短台阶的开挖方法，并预留变形量；单液浆、ＨＳＣ浆、ＴＧＲＭ浆、水泥砂浆等。注浆压力超出静水压力２～⑷增强初期支护的强度，并及时封闭成环；４ＭＰａ。隔孔注浆，先注外圈孔，后注内圈孔，每圈先注下部孔，后注上⑸二次衬砌加强。部孔。４断层破碎围岩段施工技术⑺效果检查。钻检查孔，通过芯样判断注浆效果。４．１超前地质预报４．３超前小导管由于目前超前地质预报技术还不成熟，所以需要几种方法的相互

5、超前采用φ４２ｍｍ热轧无缝钢管，钢管长４ｍ，环向间距４０ｃｍ，外插印证才能达到客观反映前方地质情况的目的。根据本工程施工特点，向５°～１０°，管壁四周钻四排φ６ｍｍ孔，尾部焊接φ８加劲箍，纵向相邻采用了超前地质综合判断手段，具体内容为：以地质素描为基础，应用两排锚杆应不小于１０ｍ的搭接长度。施工中可根据本地段围岩自承ＴＳＰ２０３、地质雷达、多频电磁探水对前方围岩、地下水变化情况进行长能力强弱，调整超前小导管的范围、间距及长度。小导管设置如图３所短结合的物探，并采用多孔、多外插角度的超前水平钻探直观揭示地质示。情况。４．

6、２超前帷幕注浆超前帷幕注浆主要作用是对隧道前方一定范围的土体进行注浆固结，使破碎围岩粘结成整体，并在开挖区域周边形成隔水帷幕。施工顺序为：注浆设计—施做止浆墙—钻机定位—开孔—安装孔口管—钻孔—注浆—效果检查。⑴注浆设计。根据地下水压情况，加固圈一般选用３～８ｍ，注浆循环长度２０～３０ｍ。注浆设计如图１所示。图３小导管布置图⑵施做止浆墙。止浆墙可以利用岩层作为止浆岩盘，止浆岩盘厚４．４超前大管棚度一般取３～５ｍ，还可以施做０３～２ｍ厚度砼作为止浆墙。超前大管棚以φ１０８ｍｍ热轧高强无缝钢管为例，壁厚６ｍｍ，节长分⑶钻机

7、定位。用测量仪器准确定出钻机钻进方向，通过调整钻机别为１５ｍ、３ｍ。管棚环向间距３５ｃｍ，外插角３～６°，采用有孔、无孔钢方位，将钻具调整对准设计的终孔空间点位。钻机定位如图２所示。管间隔布设。有孔钢管上注浆孔孔径１０ｍｍ，孔间距２０ｃｍ，梅花型布⑷开孔、安装孔口管。用Φ１１５冲击钻头开孔，待孔深达到３ｍ时，置。施工顺序为：导向墙—导向管—钻先序孔—安装有孔管—注浆—提出钻具，安装孔口管。孔口管由Φ１０８ｍｍ钢管制成，一端焊有法兰钻后序孔—安装无孔管—管内灌浆。盘，长度３ｍ。将孔口管上缠绕麻丝，用钻机将孔口管强力推入孔

8、内并⑴导向墙。洞内大管棚施工不同于洞口大管棚施工，需提前提高用锚固剂固定，以防止注浆时孔口管脱落。埋设时孔口管应露出工作洞顶标高，以形成工作室，在已支护好最前端一榀钢架内侧支设一榀工面２０ｃｍ。１８导向墙钢架，自小弧向上保证与既有钢架预留１５～２０ｃｍ空间，用锚·２１６·杆及法向连接钢筋与岩石面及既有钢架连接，并自小