望基湖停车场断裂构造对隧道施工的影响

张 壹

(中铁十四局集团隧道工程有限公司，山东 济南 250000)

1 概述

隧道施工中，地质构造起到关键性作用，其中断裂构造又是最常见的构造类型[1]，不仅给隧道施工的质量、安全增加了难度，同时也影响施工的工艺及参数。因此，在隧道施工前，对于断裂构造的提前勘测，对设计及后续施工过程中的风险规避就显得尤为重要[2]。现阶段，最常见的地质勘测有钻探、物探及化探等，隧道施工中，多采用钻探、物探相结合的方式[3,4]。

2 工程概况

本工程为深圳地铁8号线望基湖停车场出入线隧道工程，全长4 598 m，穿越梧桐山及望基湖水库底，地质围岩变化大，地质构造复杂，断层发育，且地下水系发育。隧道支护断面类型多达32种，隧道存在超浅埋、大跨度、小曲线半径、溶洞群、裂隙水强发育、长距离隧道通风及运输等众多难题。

本工程地层原始地貌为丘陵地貌，地势起伏较大，地面高程在3.59 m～323 m之间。上覆第四系土层主要为人工填土层、第四系上更新统卵石层、坡积土层、残积土层，下伏基岩主要为侏罗系凝灰岩、大理岩及石英岩脉。

本区地下水根据其赋存介质类型分为2类：一是第四系地层中上层滞水和松散岩类孔隙潜水；另一类是基岩裂隙水。地下水补给主要来源为大气降水和表水，排泄方式以蒸发为主，地下水径流总体上由梧桐山峰向谷底排泄，汇集到场区内。

3 断裂构造处理措施

3.1 地质预报

在隧道开挖过程中，只简单的依据地质踏勘和少量的地质钻孔是存在局限性的[6]，需要采取地质预报，与实际揭露进行综合对比[7]。

1)雷达地质预报。

出入线隧道超前地质预报采用雷达地质预报，每30 m进行一次，交叉重叠段为5 m，根据形成的波形图进行分析。同时，引进新型地质超前预报TSP，两者结合运用，综合分析，提高地质预判准确性。

2)超前地质钻孔。

掌子面采用φ89空心钻，根据钻孔钻进过程中的钻速、岩粉、水质情况，判断掌子面前方水文地质条件。通常情况下，围岩完整无破碎带的，钻进速度较慢，且岩粉颗粒细小，渗水量较小；位于断裂带，钻进速度快，且岩粉颗粒大小不一，渗水量较大。在用超前地质预报探测到可能存在断层、破碎带或者设计图纸标定的断层、破碎带里程前5 m采用水平地质钻机对地层进行超前钻探，确定岩层产状、破碎程度、含水量大小等，并用红外线探水仪复探含水量。同时，采用地质素描、地表监测等辅助预报措施进行预报。

3)隧道变形量检测。

a.洞内外观察。洞内外观察分开挖工作面观察，已施工区段观察及地表观察。开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，内容包括节理裂隙发育情况，工作面稳定情况、围岩变形等，当地质情况基本无变化时，每天进行一次，观察后，绘制开挖工作面略图并做好地质素描图及围岩等级判定卡。每3 m布设监控量测点，一个量测面内应设7个～11个测点[8,9]。

b.水平相对净空变化监测。

c.拱顶相对沉降量测。拱顶沉降及水平相对变化量测应在同一断面进行，并采用相同的量测频率，如位移出现异常情况，应加大量测频率。

d.浅埋地段地表下沉量测。地表下沉量不大于30 mm，最大隆起不大于10 mm。

3.2 超前支护

超前支护主要有大管棚、超前小导管支护两种类型[10,11]。

超前大管棚导向管为φ127 mm长3 m钢管，管棚为φ108 mm，壁厚6 mm热轧无缝钢管，长度为17 m，每节4 m～6 m，以丝扣连接而成，同一断面内接头数量不得超过总钢管数量的50%。其中奇数钢管为钢花管，偶数钢管为钢管，施工时先打设钢花管并注浆，后打设钢管，以便检查钢花管的注浆效果。钢花管钻注浆孔，孔径10 mm～16 mm，孔间距15 cm～20 cm，呈梅花形布置，尾部预留不钻孔止浆段不小于100 cm。施工中控制管棚环向间距中至中为40 cm；钢管轴线与衬砌外缘线夹角为1°～2°；管棚施工误差径向不大于20 cm，相邻钢管之间环向不大于10 cm。注浆采用水泥浆液，浆液配合比1∶1，注浆压力为0.5 MPa～1.0 MPa。

围岩等级为Ⅴ级及以上岩层，在拱顶120°设置φ42超前小导管，外插角7°～15°，环向间距30 cm，纵向间距根据拱架间距进行适当调整，水平搭接不小于1 m，注浆浆液一般为水泥浆，当地下水较发育地段改为水泥—水玻璃双液浆，注浆压力为0.5 MPa～1.0 MPa。

3.3 注浆加固

1)SJP地表注浆加固。

在出入线隧道超浅埋地段，岩层破碎，裂隙发育，最浅埋深5 m，地层极不稳定，项目部采用SJP地表注浆加固技术，SJP注浆顺序如图1所示。注浆范围为开挖轮廓线外4 m，内1 m，孔距1.5 m，梅花形布置，隧道轮廓线外孔深10 m，隧道内6 m，注浆孔开孔直径为110 mm，终孔不小于φ50 mm，注浆管采用φ48 mm，壁厚3.5 mm的钢花管，注浆管应埋设牢固，并有良好的止浆措施，注浆流程如图4所示。注浆材料采用普通水泥和SJP灌浆材料，浆液配比∶水灰比=0.5～0.7，水泥∶SJP灌浆材料=1∶0.02～0.03，注浆终压为0.5 MPa～1.0 MPa，解决了浅埋软弱围岩下隧道施工难题。SJP注浆顺序流程图如图2所示。

2)超前帷幕注浆。

针对地质围岩等级差，断裂带破碎岩层，现场采用超前帷幕注浆，注浆范围为隧道拱部、边墙开挖线以外5 m，隧道底部开挖线3 m，注浆加固循环纵向长度25 m，掌子面前止浆岩盘厚度不小于3 m。注浆材料为1∶1水泥浆，注浆压力0.5 MPa～1.9 MPa，注浆孔孔径110 mm。帷幕注浆剖面图见图3。

3)径向注浆。

注浆孔按浆液扩散半径2 m布设，注浆孔呈梅花形布置，孔口环向间距165 cm，孔底环向间距300 cm，纵向间距260 cm，采用1∶1水泥—水玻璃双液浆，注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa，注浆终压控制在1.5 MPa以内。径向注浆横断面和纵断面布置图如图4，图5所示。

3.4 降低地下水位

出入线渗漏水严重区域，采取“排水降压”措施[12]，在地表打设降水井降水，主要分布于隧道两侧4 m范围内，呈梅花形布置。采用FY-800钻机打设降水井，降水井成孔后，对井孔进行冲洗，将泥浆、石粉等冲洗干净，再进行井管安装，采用滤水管。最后进行洗井，向井内投入一定的无水焦磷酸钠，与孔壁裂隙内泥浆、岩粉等填充物进行物理化学反应，保证孔壁渗水率。采用深井潜水泵，抽水量达4 m3/h。降水井共打设22孔，深度为40 m～57 m。

隧道内采取降水措施，仰拱打设降水井，进行抽排。

3.5 加强支护

在断裂带区域，通过前期地质预报、水平钻孔探测，对地层进行预判，并调整掘进参数。出入线隧道区域内9条断层涉及7种支护类型，现场采取“管超前、弱爆破、短进尺、多循环、勤量测、微台阶、强支护、快封闭、早衬砌”原则，采用上下台阶法，格栅拱架由设计1 m调整为0.5 m,0.75 m，每榀拱架设置8根锁脚锚管，拱架内外两侧设有Φ22环向连接筋，环向间距1 m，未设有超前小导管支护段拱顶120°增设，长3 m，环距0.3 m，间距1.5 m，并严格注水泥—水玻璃双液浆；网片为φ8@200×200，φ25中空锚杆长2.5 m，梅花形布置，1.5 m×1 m。

4 结语

本工程出入线隧道最主要的施工重难点为断裂带造成的围岩多变，地下水发育，初支开挖渗漏水严重，给隧道施工带来了极大的难度。断裂带区域是地层最薄弱处，通过项目部的多次研究讨论，采取超前地质预报及钻探综合分析地质情况，通过超前支护、注浆加固、隧道内外降水井降低地下水位，并适当调整支护参数，使得断裂带区域隧道开挖稳定性得到保障，最终顺利贯通。