关键词：断层破碎带 施工技术 工艺流程 要点
1.工程概况
牛峒山隧道进口里程DK366+138，出口里程DK369+160，全长3022m，全部为单线隧道，隧道最大埋深205m。隧道位于线路纵坡为7.6‰/3022m的单面上坡，隧道进口端DK366+138～DK366+170.884段位于R=4500左偏曲线上，洞身DK366+493.357～DK368+173.822段位于R=4000左偏曲线上，出口DK368+836.301～DK369+160段位于R=2000右偏曲线上，其他段落位于直线上。隧区属低山地貌，地形起伏较大。地面高程772～325m，相对高差100～300m不等。隧道进、出口纵坡较平缓，地表多为荒山、果园，植被发育，岩石零星出露，正洞围岩Ⅲ～Ⅴ级。牛峒山隧道F29断层：DK368+950～DK369+010走向呈北西走向，倾向小里程，倾角36°，该断层为逆断层，平面上断层与线路小角度相交，交角约27°，隧道洞身在DK368+980处与断层相交通过，断层破碎带长度约60m受F29断层影响严重；隧道洞身在DK368+980处与隧道相交通过，受构造影响，区内岩石完整性较差。岩体破碎～较破碎，风化严重，呈破碎状松散结构，扭曲揉皱现象明显。层理紊乱，层间结合力差，围岩自稳性差，易坍塌。隧道出水形式为渗水、淋水、涌水，预测隧道日常涌水量为：1200m3/d，雨季最大涌水量为：2300m3/d。
断层破碎带隧道纵断面及F29断层示意图
2.断层破碎层施工原则
2.1坚持先探测后施工的原则
洞身通过断层破碎带时，易发生突水、突泥，存在较大的安全质量隐患。为安全通过断层破碎带，施工中坚持以“先探后注，以物探为主，边勘探边处理”的原则认真的进行超前预测、预报工作；在进入设计断层带时先在断层带起点里程采用TSP探测，根据TSP探测结果在距断层带进行超前钻孔超前探测, 掌握前方水文地质情况,确定超前预注浆堵水方案。
2.2坚持“短进尺、弱爆破、紧封闭、强支护、勤量测”的施工原则
由于断层破碎带岩体破碎，呈破碎状松散结构，层间结合力差，围岩自稳性差，易坍塌。施工时必须短进尺、机械破碎围岩、以减少对围岩的扰动，通过加强支护手段，确保安全与质量，施工过程中加强量测，通过变形量测，指导施工；仰拱及二衬混凝土施工紧跟的原则。
2.3.施工方案的确定
针对该F29断层破碎带富水及岩体破碎等实际情况，拱部144°范围内采用施做洞身Φ89中管棚，边墙径向注浆（注浆范围为隧道开挖线以外5m，采用5m长的Φ42小导管，小导管纵向间距2.5m/环，环向间距1.5m，注浆材料采用1:1水泥浆，注浆压力1～3Mpa。Φ42小导管材质为热轧钢花管，外径42mm，壁厚3.5mm）堵水及固结岩体，掌子面采用Φ25玻璃纤维锚杆注砂浆，开挖采用台阶法加临时仰拱的方式施工。
3.施工方案
3.1.洞身管棚施工
扩挖钻孔工作室，每一循环洞身管棚里程处提前3m设置变截面扩挖工作室，工作室尺寸为长3m，高1m的三角形，便于司钻。F29断层破碎带DK368+950～DK369+010段采用φ89中管棚单根长10m,搭接4m进行施做。具体参数如下表：
洞身中管棚设计参数
洞身中管棚施工流程图
洞身中管棚扩挖工作室正面示意图
洞身中管棚扩挖工作室侧面示意图
3.2.洞身开挖
在施工过程中严格遵守“弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、仰拱和二次紧跟”的原则。采用人工配合机械开挖尽量减少爆破对围岩的影响，维护围岩的稳定性，防止大范围的坍塌。台阶法开挖分三部进行，开挖顺序见下图。上台阶高度5.5m，长度5～10m，开挖循环进尺60cm/榀，上台阶一次开挖一榀，下台阶一次开挖两榀。
F29断层带隧道开挖正面
3.3.初期支护
牛峒山隧道F29断层支护参数表如下：
3.3.1.施工顺序：施工准备→钢架加工制作、编号试拼、验收→运输至隧道作业面→检查隧道初喷面→钢架安装→安装纵向钢筋连接筋→安装Φ8钢筋网片→施做系统锚杆及打锁脚锚杆→喷浆至设计厚度。
3.3.2.断层破碎带钢拱架为I18工字钢，工字钢在加工时应焊接牢固并用钢板帮焊，保证钢拱架的整体牢固，连接板、螺栓、螺母拼接后，骑缝焊接牢固，焊接缝都应焊接饱满，不得有砂眼，必要时可在连接板处增设锁脚锚杆，增加拱架的完整性及承载力。两榀拱架间设置φ22连接钢筋，提高该段骨架的整体性，拱脚不得悬空, 拱脚部位设置枕木或铁板，扩大拱架的承载基础。在拱架背后安装φ8的钢筋网，间距20*20cm并外露1个网格眼保证下循环搭接使用。拱部采用9根长3mΦ25组合中空锚杆、下台阶边墙采用4根长3mΦ22砂浆锚杆及Φ42小导管注浆做锁脚的方式紧跟掌子面施作。
3.3.3.采用中铁岩峰TK700湿喷机在拱部拱脚至拱腰处，自下而上，拱腰至拱顶由里（有砼处）向外喷射砼。湿喷机在自吸速凝剂参量阀门处调至按不低5%使用，初喷混凝土初凝后用雾炮机喷雾养生。
3.4.仰拱作为隧道重要一环，如仰拱围岩承载力不够，会产生初支和二衬的下沉，易产生坍塌，特别是在断层破碎带更加危险，严重威胁隧道施工质量安全。在施工仰拱前严格检查仰拱虚渣有无清理干净，在仰拱的富水段增设一道环向Φ50打孔波纹管用土工布包裹好埋于隧底，预留出两端管头便于与后期仰拱矮边墙的纵向排水管连接并及时喷射4cm厚的喷射混凝土进行封闭，保证水不浸泡基地。
4.监控量测
4.1.洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护观察，地质及支护状况的观察，对判断围岩的稳定性、进行开挖前方的地质预报等十分重要，所以地质观察和记录对开挖后的每一个工作面都及时进行地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验。初期支护完成后进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。
台阶法开挖隧道位移监测点布置图
4.2.净空变形量测断面的间距根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度等确定，Ⅴ级围岩每5m埋设5个点。拱顶下沉量测与周边位移量测在同一断面内进行，并用相同的量测频率，从下表中根据变形速度和距开挖工作面距离较高的一个量测频率。
4.3.断层破碎带按要求设置观测点12个断面共60点，共观测433次，沉降量最小为0mm，最大值为4.9mm,对比沉降值为4.9mm，最大沉降断面DK368+950，累计沉降47.9mm，最大收敛断面DK368+955断面，累计收敛56.8mm，整体沉降符合设计要求。根据过程中进行量测结果看，断层带开挖后初支的拱顶沉降及拱脚的收敛均满足规范设计要求；初支喷射混凝土后取芯检测无空洞，主体结构混凝土回弹，混凝土强度值估算满足设计要求。
结束语
该F29断层破碎带能在安全可控、质量满足设计及施工规范要求的前提下圆满渡过，得益于我们在思想上的重视、技术及物资设备的保障到位。领导带班、技术干部蹲点提供技术指导，随时以“岩变我变”的理念调整施工开挖、支护措施，保证各工序之间的衔接紧凑，避免了围岩长时间的裸露引起的坍方；强支护，仰拱紧跟有效的控制住了围岩变形，确保了施工安全。
参考文献
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[3]煤矿安全规程。 2005年
[4] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003
[5] 王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2005.
论文作者:陈伦敦
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷17期
论文发表时间:2019/12/3
标签：断层论文; 隧道论文; 围岩论文; 断面论文; 量测论文; 进尺论文; 里程论文; 《建筑实践》2019年第38卷17期论文;