软断层破碎带等弱围岩地段施工技术

王天宇

摘 要：本文主要介绍了叙毕铁路中隧道工程在穿越软弱岩层、断层以及涌水等不良地质点的施工特点，遵循了“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则，克服了隧道工程在施工的过程中出现的地层涌水、围岩坍塌与断层破碎带等不良的地质现象，取得了不错的效果。

关键词：软断层破碎带；软弱围岩；隧道施工；超前支护

1、铁路工程概况

叙毕铁路位于四川、云南、贵州三省的交界处，全长151.838公里，含叙永北接轨站改扩建工程，沿线分布永宁河、南广河、赤水河、云贵高原等山川河流。

2、隧道工程施工方案及技术措施

2.1工程概况

本标段共新建隧道18.5座，总长度36450.4延长米，其中车站双线隧道1070延长米，车站三线隧道626延长米，其余均为单线隧道。3座横洞，1座斜井，总长1132延长米。

2.2工程特点

该工程有几下几个特点：桥隧相连、施工干扰大；桥梁工程特殊孔跨较多，隧道工程存在高瓦斯、岩溶、突泥突水、危岩落石、顺层、软岩大变形等情况，施工安全、质量风险大；桥隧比例高，工期紧；隧道地质复杂、施工难度大、风险高；环境保护任务重、责任大。

3、软断层破碎带等弱围岩地段施工工序

在进行软断层破碎带等弱围岩地段的施工时，首先要做好超前地质预报，根据地质变化及时调整支护措施。其次再选好施工方法，严格控制循环进尺，软弱围岩顺层地段，力求安全稳妥，不盲目冒进，杜绝塌方。施工中要严格坚持“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原則进行施工，必要时采取超前帷幕注浆进行堵水。另外，各级围岩开挖时按照设计要求预留足够的变形量。最后，在初期支护完毕之后，根据监控量测结果及时进行二次衬砌施工。

4、软断层破碎带等弱围岩对施工的影响及治理方法

4.1反坡排水难度大

当施工排水为反坡时，洞内积水不能自然排出，必须配备充足的抽水设备，将积水接力抽排至洞外，抽排水设备能力按设计预测的正常涌水量的3倍配置。施工中确保洞内排水通畅是保证隧道正常施工的关键。

4.2有害气体

隧道区地处瓦斯地层，施工时要经常检测有害气体含量，加强安全教育，严格遵守瓦斯隧道安全生产有关规程的规定，特别尽量避免使用烈性炸药或同时使用大量炸药，爆破后加强通风；无水地段采用增湿措施，降低空气中固体粉尘浓度，保证有害气体及固体粉尘不超标，保证施工人员安全。隧道施工应加强通风、监测，确保施工安全。

4.3隧道突水、涌水的预防及处理

在进行隧道施工中，要按设计要求的防排水的原则进行，还要加强地质超前预报，提前判明前方地质、地下水情况，提前采取有针对性的措施。其次，要严格按照设计要求堵水措施（超前预注浆或径向注浆）进行堵水施工，必要时采取超前帷幕注浆的方式进行堵水，以降低围岩的渗透系数，控制地下水流失。最后，在堵水效果达到设计要求时方可允许继续开挖掘进。

5、软断层破碎带等弱围岩地段施工技术

5.1洞身开挖施工技术

本标段隧道单线段：Ⅱ、Ⅲ级围岩段采用全断面法施工；IV 级围岩段采用台阶法施工；V 级围岩一般地段采用台阶法施工。车站段：IV 级围岩段采用台阶法或三台阶法施工；V 级围岩段采用台阶法或 CRD 法施工。下面重点说明三台阶法。

本标段部分车站地段采用三台阶法施工。三台阶法工序说明：①上台阶开挖：在拱部超前支护施工后，沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶。每循环开挖进尺不应大于2榀钢架间距。开挖后立即初喷3～5cm混凝土封闭，并架设型钢钢架。按照设计要求施作锁脚锚管和系统锚杆，喷射混凝土。②中台阶开挖：每循环开挖进尺不应大于2榀钢架间距，开挖后立即初喷3～5cm混凝土封闭，并架设型钢钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射混凝土。③下台阶开挖：每循环开挖进尺不应大于2榀钢架间距，开挖后立即初喷3～5cm混凝土封闭，并架设型钢钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射混凝土。④隧道仰拱开挖：围岩较好时，仰拱与下台阶同时开挖；围岩软弱破碎时，仰拱单独开挖。仰拱按每循环3m组织施工。采用人工配合机械开挖，人工清底，并及时施工仰拱衬砌和填充。⑤各步台阶一次开挖长度宜控制在3.5m～4m之间，第3部台阶开挖后仰拱应紧跟。⑥隧道开挖后初期支护应及时封闭成环，围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。⑦软弱围岩及不良地质铁路隧道的二次衬砌应及时施作，二次衬砌距离掌子面的距离，围岩封闭位置距离掌子面不得大于90m。

5.2超前支护施工技术

洞口及明暗分界段采用超前长管棚加固地层，洞身断层及破碎带等Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用超前中管棚及小导管支护加固地层；大管棚采用管棚钻机成孔、超前小导管采用YT28风枪成孔，采用专用注浆泵注浆。

5.3初期支护施工技术

初期支护在开挖完成后及时施工，紧跟开挖面。喷射混凝土采取湿喷工艺施工，Ⅳ级围岩较好地段采用格栅支护，V级围岩采用型钢钢架支护。全隧拱部采用组合中空锚杆，边墙采用砂浆锚杆。

5.4衬砌施工技术

当围岩及初期支护变形基本稳定之后进行衬砌施工，在浅埋、断层破碎带及软岩变形大地段衬砌紧跟为宜及时施做。土工布采用射钉固定在初支表面，防水板采用热熔铺设工艺。

5.5 防止弱围岩失稳和坍塌施工技术

（1）弱围岩坍方预防措施

首先，要做好超前地质预报工作。对开挖面前方地层进行探测预报，判明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数。其次，要加强施工监控量测，实行信息化施工。对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛进行量测，及时对数据进行整理分析，及时反馈于设计和施工，及时优化设计参数和施工方法。另外，根据不同地质情况和开挖方式，采用超前小导管预注浆加固地层的超前支护措施，注浆选材视不同岩层和地下水情况采用水泥浆，通过注浆加固周边围岩，提高其自承能力，减少围岩松弛变形。

施工中，要严格控制开挖工序，尤其是开挖进尺，杜绝各种违章施工。控制爆破装药量，减小对软弱破碎围岩的扰动，进而保证施工的质量。

（2）围岩塌方发生后的处理步骤

第一，加固塌体两端原有支护，防止塌方范围继续扩大；第二，先行清除或锚固塌方范围内顶部或侧壁危石及大裂缝；第三，采用超前大管棚或超前小导管进行注浆加固；第四，采用分部短进尺开挖及支护；第五，施作仰拱和二次衬砌。另外，对于坍穴高度较大的塌方，采用施作护拱，坍穴内吹砂填充，然后注水泥浆加固。

5.6软岩隧道控制变形技术

对于施工开挖后可能存在软质岩大变形的隧道地段，需采取加强措施。围岩级别低及岩体抗压强度低时会产生围岩的塑性特征，主要表现为变形量大、变形时间长、出现松弛、塑性范围大等特点。

隧道存在软岩地段采取下述技术措施：一是做好地质超前预测预报；二是短进尺，弱爆破，减少对围岩的扰动；三是加强用水管理；四是建立日常量测管理，记录初位移速度和最终位移值的预测，根据不同岩类确定控制位移值标准；五是为了防止断面挤入，采用短台阶分部开挖，下半断面开挖和仰拱同时施工，并及时浇筑仰拱，判断底部隆起或下沉，必要时对底部设横撑，打底部锚杆或向底部注浆，控制下沉或上隆；六是在墙部两侧锚杆接长，使锚杆长度超过围岩塑性区；七是为了防止支护开裂，增加或增强钢筋网，必要时用湿喷钢纤维混凝土；八是对掌子面用超前支护或注浆封闭。

6、结论

综上所述，在施工的过程当中要加强对超前地质的预报，采用合理的开挖方式并做好围岩的加固。在遇到软断层破碎带等弱围岩地段时很多难题就会迎刃而解，对工程的提前与工程的经济效益都是十分有益的。

参考文献

[1]李繁旺.浅谈西山隧道偏压软弱围岩地段施工技术[J].山西科技，2015，30（04）：160-162.

[2]姜永振.铁路隧道软弱围岩地段斜井进主洞挑顶施工技术[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2015，17（06）：12-16.