隧道穿越断层破碎带施工技术研究

文/彭宗锴

1 前言

隧道施工过程中极易出现一些安全事故，而这些安全事故多是因触及一些特殊的地质，例如断层破碎带，显然这种情况严重威胁着正常的工程施工。鉴于此，施工单位应加强施工方式的科学选择，在充分分析现实施工环境的条件下高质量地推进隧道施工，进而最终达到的施工效果也会更为理想。

2 断层破碎带对隧道工程施工有着极大的影响

2.1 断层破碎带

当断层两盘滑动时会因岩层挤压出现结构破碎的情况。具体来看，主要包括以下三种情况：一是正断层，受制拉力和重力的影响，主要呈现上盘相对下降而下盘相对上升的状态；二是逆断层，这是一种上盘上升而下盘下降的断层结构，通常是在水平挤压以及重力等的共同作用下形成；三是平移断层，其主要是在位移的条件下形成，且很少有垂直位移的情况[1]。

2.2 断层破碎带对隧道工程的影响

对于隧道工程施工来说，应精细分析断层带的地质条件，在具体施工过程中可能遇到的困难多与断层性质和破碎带结构有着很大的关系，因此施工单位应高度重视这方面的情况。一般情况下，隧道轴线与垂直构造往往是一致的，相对来说这样条件下的断层规模较小，且含水量并不充分，如此也就给具体的施工带来了很大的便利性。

对于呈现为垂直情况的隧道结构，相应的破碎带的长度通常都比较长，这样就会对隧道的正常推进造成较大的侧向压力。而要想高效地推进施工，就应立足现实的情况选择最为适宜的施工方案，在高效的支护体系支持下推进更为安全科学地施工[2]。

3 工程概况

本文所引述的案例是一处位于云南省区域内的隧道工程，该工程施工范围内有大量的山川丘陵，总长度为11512m。相应的工程施工涉及的洞身结构按照设计需要穿越10 余条断层破碎带，另外还包括高压富水区等。该项目在前期勘察中发现由于地形条件相对负载，围岩存在涌水、变形、岩爆等问题，施工难度系数非常大，存在诸多安全风险问题属于一级高风险隧道项目。由于该隧道的独头通风位置的距离比较长，并且排烟的难度大，又因为地形十分复杂，不能在区域内设置竖井、斜井等相关辅助设施，给工程开展造成了很大影响。在综合工程项目各个特征后，项目部门通过现场勘测的资料以及以往的工程经验，经与责任单位商定后决定采取破碎带施工技术对涉及的穿越断层进行施工，具体操作如下。

4 公路隧道断层破碎带施工技术

4.1 施工方案的合理选择

要想更为安全高效地推进断层破碎带部分的施工，施工人员应根据断层的现实情况灵活地调整施工方式，以确保相关施工的稳定与高效。另外，需要注意的是，选择施工方法时应重点做好以下两个方面的工作：明确断层的具体性质；认真分析断层区域相关施工人员以及施工设备等的运行情况，以确保其在实际施工时发挥出最佳的效用。对于该部分的施工来说，因涉及较多的断层，应选用较为特殊的爆破支护处理方式，例如通过全断面开挖光面爆破和钢拱架支护的方式进行，另外还应落实好废渣的及时清运。

4.2 开挖

对于隧道断层破碎带部分的施工来说，要想更为高效地推进后续的施工，就应保证该部分的稳定处理，且应遵照以下处理原则：进尺的长度应尽可能缩短，爆破的力度也应尽量减弱，同时还应加强支护的处理，而封闭处理也应及早安排到位。相应的挖设应通过三层开发的方式进行，同时还应落实好精细的监测，这样整个施工才会更为安全高效。这样的一种开挖方式一般应在被分为三层的平台上进行，且应通过气脚式凿岩机施工开挖，开挖的过程中应确保运输的便利。进行开挖时，应对断层破碎区域进行精细的设计，为挖设的高效推进提供基础的保障。

4.3 初期支护

完成以上处理以后，就应逐步推进支护施工，通过120a 工字钢、径向锚杆、钢筋网等确保支护处理的稳定与高效。而后进行混凝土的喷射，进而在坚固支护围岩的基础上保障具体施工的安全与稳定。

进行断层内部挖设之前，应落实好混凝土的喷射，同时还应对除锚杆以外的其他部分进行精细的清理，尤其是掌子面。由于断层内部围岩较为脆弱，因此掌子面的清理应通过混凝土等做好封闭工作。完成混凝土的喷射之后，即可进行锚杆、钢拱架的安装和钢筋网的铺设，为高质量的围岩支护提供切实的保障。

对于钢拱架的加工来说，要想高效地推进，一般应在两台自制设备的条件下进行，且应保证具体操作的协调性。另外，还应落实好具体操作过程中的灵活调整[3]。

通常情况下，工字钢加工过程中极易出现自动向前行驶的情况，这样的情况多与被动滚轮与主动滚轮等形成的等边三角形有关。需要注意的是，如果是两台电机共同运行的情况，通常应需要至少三人予以维护，如此相应的加工处理才会更为稳定高效。完成钢架的加工以后就应尽快喷射混凝土，这样的操作一般应通过槽喷法进行，相应的混凝土拌制也应保证严谨精细。通常应在隧道洞外进行混凝土的拌制，而后通过自卸汽车来回运输，如此整个的施工即能达到较高的工作效率，而安全性上也能达到较为理想的状态。

4.4 超前支护

该部分的处理一般应通过长度为5m 的热轧无缝钢管实施，保障止浆段的稳定形成，导管前段应落实好钻孔处理，且应保证各个点位的精细与合理。需要注意的是，支护时应保证各导管件环向间距的适宜，应使其处在40cm 之内，水平搭接后的长度不得超过1m。另外，钻孔注浆也应保证稳定，相应的压力通常应控制在0.5～1.0MPa。

4.5 装碴及运输

最后，在装碴时本工程主要采取60t 重的装载机配合挖掘机工作，使其能够对掌子面的碴石清理，而后使用自卸汽车将相关的废弃材料运输到施工场地外的地点堆放。

5 施工注意事项

5.1 工序安排

对于断层部分的处理来说，应严格遵照锚喷构筑的处理方式，且应保证施工的稳定与安全。与此同时，还应确保各个施工环节之间的协调性。每个环节都应严格按照既定的设计标准推进，切勿出现违规的不良情况，为断层围岩等部分的高质量施工提供切实的保障。

5.2 初期支护要求

由于支护初期断层内部岩石较为脆弱，因此极易出现风化的情况，鉴于此就应落实好封闭处理。具体处理支护的过程中，应高度重视围岩形变的防控，在提升围岩承载力的基础上高效地推进支护处理。这样一来，后续的相关施工也能高效地推进下去。此外，在初期支护的环节中，考虑到隧道岩层的安全性和稳定性，主要采用锚杆支护+钢板桩支护的方式进行处理，并且在施工环节对技术工艺应用的刚度进行了测试，各方面安全系数均满足工况需求[4]。

5.3 大变形的处理

对于施工时出现的变形问题，应立即停止掌子面的施工，且应做好封闭和注浆等方面的精细处理。与此同时，还应确保监测等处理的实时性，在对地质情况精细监测的基础上高效地推进工程施工。此外，对于施工中遇到的大断层来说，由于此类断层含水量非常高，存在容易破损的情况，施工环节如不注意就会引起坍塌等安全事故[5]。因此，在项目施工之前，需要对端侧的破损度、含水量进行综合探测，按照不同的情况选择科学的支护方法，这对确保施工环境安全、加快整体工程项目的建设进度和提供工程质量奠定坚实的基础。

6 结语

综上所述，公路隧道工程施工确实有着很大的安全风险，而要稳定高效地施工，就应落实好前期的精细勘察，特别是地质勘察，只有处理好这方面的工作，整个的工程施工才能高质量地推进下去。超前地质预报对于勘察施工区域的地质环境等有着显著的功效，且能针对不同的地质环境设计科学化的处理方案，因此可根据现实的情况灵活采用地质勘测，这样整个的施工推进也会更为科学高效。本文对穿越断层破碎带技术工艺要点进行了分析和研究，实践证明，在该技术应用时不仅需要对施工方案进行优化，同时还要按照项目需求，要求作业人员对施工工艺的技术要点严格控制，如此才能确保技术的作用可以全面发挥出来，达到隧道工程项目建设的标准要求。