巖土工程師輔導(dǎo)：斷層及破碎隧道

　　穿過(guò)斷層隧道及破碎帶，給隧道施工帶來(lái)不同的困難，在施工中遇到斷層及破碎帶時(shí)，首先要查明斷層的傾角，走向、破碎帶的寬度，巖石破碎程度，地下水活動(dòng)等有關(guān)條件，據(jù)以正確選擇施工方法和制定施工措施，認(rèn)真分析研究設(shè)計(jì)地質(zhì)資料，并在掘進(jìn)齊頭左右兩側(cè)用鉆孔臺(tái)車(chē)或DK―100型鉆機(jī)向前鉆水平超前探孔，鉆透斷層破碎帶，如斷層破碎寬度大，破碎程度及裂隙充填物情況復(fù)雜，且有較多地下水時(shí)，可在隧道中線一側(cè)或兩側(cè)開(kāi)挖調(diào)查導(dǎo)坑，調(diào)查導(dǎo)坑穿過(guò)斷層破碎帶的中線與隧道中線平行，線間距不小于20m，調(diào)查導(dǎo)坑穿過(guò)斷層破碎帶后，再掘進(jìn)在一段距離轉(zhuǎn)入正洞，在處理斷層破碎帶同時(shí)，在前方開(kāi)辟新工作面，加快施工進(jìn)度。

　　1、施工方法

　　1.1斷層寬度較小,巖體組成物為堅(jiān)硬巖塊且擠壓緊密,圍巖穩(wěn)定性相對(duì)較好,隧道通過(guò)這樣的斷層,可不變施工方法,與前后段落的施工方法一致,避免頻繁變更施工方法,影響施工進(jìn)度,但過(guò)斷層帶要加強(qiáng)初期支護(hù)和適當(dāng)?shù)妮o助施工措施渡過(guò)斷層帶。如超前錨桿與徑向錨桿配合，加厚噴射砼，并增設(shè)鋼筋網(wǎng)等措施。必要時(shí)可增設(shè)格柵架。

　　超前錨桿在拱部設(shè)置，錨桿直徑Φ22m,長(zhǎng)3.5m,環(huán)向間距40cm,外插角約為100,每2m設(shè)一環(huán),保證環(huán)間搭接水平長(zhǎng)度大于1.0m,用早強(qiáng)砂漿作為超前錨桿桿體與巖層孔壁間的膠結(jié)物,以及早發(fā)揮超前支護(hù)作用,在超前支護(hù)下掘進(jìn)。開(kāi)挖后立即施作徑向錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，噴射砼等初期支護(hù)。

　　1.2一般斷層破碎帶,采用徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴砼、格柵鋼架等加強(qiáng)初期支護(hù)，并在拱部施作超前小導(dǎo)管周壁預(yù)注漿，對(duì)洞周巖體進(jìn)行預(yù)加固和超前支護(hù)。在超前支護(hù)下，采用上半斷面法或正臺(tái)階法開(kāi)挖。在臺(tái)階上部施作超前小導(dǎo)管，上部開(kāi)挖后及時(shí)施作拱部初噴砼，徑向錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，格柵鋼架。在作好拱部初期支護(hù)后方能開(kāi)挖臺(tái)階下部。

　　超前小層管管徑根據(jù)鉆孔直徑選擇，一般選用φ42～50mm的直熱軋鋼管,長(zhǎng)3.5m～5.0m,外插角10°～20°,管壁每隔10cm～20cm,交錯(cuò)鉆眼,孔口150cm段不鉆孔,眼孔直徑6mm～8mm,采用水泥砂漿或水泥水玻璃漿液灌注,導(dǎo)管環(huán)向間距30mm～50mm,縱向兩組導(dǎo)管間水平搭接長(zhǎng)度不小于1.0m。

　　1.3斷層出露于地表溝槽,具隧道為淺埋,可采用地面砂漿錨桿結(jié)合地面加固和排泄地表水及防止地表水下滲等措施。

　　地面錨桿垂直設(shè)置，錨桿間距1.0m～1.5m按矩形或梅花形布置,錨桿直徑Φ18mm～22mm,長(zhǎng)度根據(jù)覆蓋厚度確定,錨固范圍根據(jù)地形和推測(cè)破裂面確定。

　　1.4管棚鋼架超前支護(hù)半斷面開(kāi)挖;當(dāng)斷層寬度大,巖體極破碎時(shí),可采用注漿管棚和鋼架超前支護(hù),管棚長(zhǎng)度一般10m～40m,能一組管棚穿過(guò)斷層破碎帶,則采用一組管棚,但受地質(zhì)和施工條件限制,斷層寬度大,可分組設(shè)置,縱向兩組管棚的搭接長(zhǎng)度不小于3.0m。管棚用鋼管直徑80～150mm,一般多采用Φ108厚壁熱扎無(wú)縫鋼管,環(huán)向鋼管中心間距為管徑的2～3倍即30～40cm,鋼架根據(jù)地質(zhì)情況,可采用型鋼或格棚,其間距0.8～1.0m一榀,在管棚支護(hù)下,采用上半斷面先開(kāi)挖,在作好上半斷面的錨、網(wǎng)、噴、鋼架等到初期支護(hù)后，才能開(kāi)挖下部。

　　2、施工工藝

　　2.1超前錨桿:

　　拱部開(kāi)挖輪廓線,根據(jù)設(shè)計(jì)位置和間距,測(cè)放出孔位,并用紅(或白)油漆標(biāo)在掘進(jìn)齊頭的巖石上 按所標(biāo)的孔位鉆孔,孔位偏差小于5cm,鉆孔保持直線，外插角6°～10°,孔深誤差±5cm 清孔檢孔并檢查錨固藥包 錨固藥包在清水中浸泡,浸泡時(shí)間根據(jù)產(chǎn)品試驗(yàn)確定確定,隨泡隨用,錨固藥包浸泡后立即推入孔內(nèi),并用木棍送至孔底防止破裂 插入桿體,當(dāng)采用人工手持插入有困難時(shí),可用錘擊或風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)送入。

　　2.2超前小導(dǎo)管周壁預(yù)注漿

　　2.3注漿管棚和鋼架超前支護(hù):

　　在開(kāi)挖工作面后,將開(kāi)挖輪廓擴(kuò)大30cm～50cm,長(zhǎng)度不小于5m作工作室以便于施作管棚, 在開(kāi)挖工作后面約2m范圍內(nèi),安設(shè)3榀鋼拱架緊抵掌子面,注意鋼拱架應(yīng)按線路中線、縱坡加管棚設(shè)計(jì)的外插角設(shè)置 在鋼拱架上精確測(cè)放出每根管棚的位置，并用 Ω型鋼筋將孔口管焊在鋼拱架上,保證孔口管軸線與管棚設(shè)計(jì)軸線一致

　　立模灌注砼套拱,將鋼拱架孔口管理于砼內(nèi),使鋼拱架孔口管在鋼管鉆進(jìn) 過(guò)程中不變形走位,確保管棚軸線正確 采用跟管鉆機(jī)鉆進(jìn)和帶入鋼管,在鉆進(jìn)過(guò)程中,必須用測(cè)斜儀經(jīng)常檢測(cè),嚴(yán)格控制管棚軸線 聯(lián)接管路密封孔口 壓水檢查 壓注漿液達(dá)到設(shè)計(jì)壓力和流量 開(kāi)挖后按設(shè)計(jì)間距及時(shí)設(shè)立鋼架。

　　3、勞動(dòng)力組織及進(jìn)度指標(biāo)

　　3.1超前錨桿:單線隧道約6人,其中開(kāi)挖工4人,普工2人,雙線隧道約10人,其中開(kāi)挖工8人,普工2人,約3小時(shí)可施作一環(huán)。

　　3.2超前小導(dǎo)管采用壁預(yù)注漿：

　　單線隧道10人～12人,其中:開(kāi)挖工4人～6人,普工2人～3人,司機(jī)2人,管道工1人,記錄1人。

　　雙線隧道：14人～15人，其中：開(kāi)挖工8人，普工2人～3人,司機(jī)2人,管道工1人,記錄1人。

　　6～7小時(shí)可完成一環(huán)。

　　3.3管棚:13人,其中:鉆機(jī)司機(jī)6人,管管道工2人,普工2人,拌、注漿司機(jī)2人，記錄1人，一般情況下,一臺(tái)鉆機(jī)8小時(shí)能鉆進(jìn)20～30m。

　　4、機(jī)械設(shè)備配置

　　4.1超前錨桿:單線隧道3臺(tái)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī),雙線隧道5臺(tái)。

　　4.2超前小導(dǎo)管周壁預(yù)注漿:風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī):單線隧道3臺(tái),雙線隧道5臺(tái);注漿泵BW―250/50型1臺(tái)。

　　4.3管棚:跟管鉆機(jī)2臺(tái);BW―250/50注漿泵1臺(tái)。

　　5、質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　5.1超前錨桿:鉆孔時(shí)要控制好錨桿的位置、方向、外插角，終孔后應(yīng)將鉆孔吹洗干凈;早強(qiáng)藥店包在使用前要檢查，有受潮結(jié)塊的不能使用，藥包要隨泡隨用，浸泡時(shí)間經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定，浸泡后立即緩慢地推入孔底，并迅速插入錨桿，桿體要對(duì)中插入，插入后孔口藥店包膠結(jié)體要飽滿(mǎn)。

　　5.2超前小導(dǎo)管注漿

　　鉆孔位置、方向、外插角要正確。終孔后應(yīng)將鉆孔吹洗干凈，小導(dǎo)管應(yīng)對(duì)中插入，漿液配合比要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定，首先選擇水泥砂漿，如壓注有困難時(shí)，調(diào)整配合比，適量加入水玻璃，孔口要設(shè)止?jié){塞，壓注時(shí)壓力由小緩慢增大，一般為0.5～1.0MPa

　　5.3管棚

　　5.3.1套拱固定孔口管的鋼拱的位置標(biāo)高要準(zhǔn)確,設(shè)立要牢固,每根孔口管的位置、方向、外插角精確、測(cè)放、并用Ω形鋼筋焊在拱架上,保證孔口管的軸線與管棚鋼管軸線一致。套拱的拱架，模型要安設(shè)牢固，保證套拱灌注時(shí)不走型跑位。在設(shè)立套拱拱架和固定孔口管的鋼拱架時(shí)，除按線路縱坡外，還應(yīng)加設(shè)設(shè)計(jì)的外插角，如設(shè)計(jì)無(wú)外插角，也應(yīng)加1°的外插角。

　　5.3.2鉆進(jìn)中要經(jīng)常用測(cè)斜儀,測(cè)量鋼管的傾斜度,發(fā)現(xiàn)偏差超過(guò)設(shè)計(jì)要求,要及時(shí)糾正。保證鋼管終端偏差小于20cm。

　　5.3.3鋼管采用絲扣連接,在同一截面內(nèi)接頭數(shù)不大于50%,相鄰鋼管的接頭錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)大于1.0m。

　　5.3.4先施作有孔鋼花管,注漿后再施工無(wú)孔鋼管,即有孔管與無(wú)孔管間隔施工,無(wú)孔管作為檢查管、檢查注漿效果。

　　5.3.5注漿同超前小導(dǎo)管預(yù)注漿。

　　5.3.6開(kāi)挖后要及時(shí)施作錨桿,網(wǎng)噴砼和鋼架。

　　6、安全、質(zhì)量、環(huán)保措施。

　　6.1在接近斷層破碎帶時(shí),認(rèn)真作好超前地質(zhì)探測(cè)工作。

　　6.2每次開(kāi)挖后作好開(kāi)挖工作后的地質(zhì)素描記錄,記錄工作面的地質(zhì)構(gòu)造,巖石擠壓破碎程度,裂隙充填物情況,地下水活動(dòng)情況等。

　　6.3加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),根據(jù)水平收斂和拱頂下沉,以便及時(shí)采取措施,修改支護(hù)參數(shù),加強(qiáng)支護(hù)等措施,確保質(zhì)量和安全。

　　6.4在超前支護(hù)下先開(kāi)挖上部,上部開(kāi)挖后要立即施作拱部錨、網(wǎng)、噴和鋼架，每掘進(jìn)一次立即施作一環(huán)，該環(huán)初支護(hù)作好后再掘進(jìn)，待拱部完全作好支護(hù)，并有一定的施工臺(tái)階長(zhǎng)度后方能開(kāi)挖下部，下部左右側(cè)錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖，待左(右)側(cè)支護(hù)作好后，再開(kāi)挖另一側(cè)。

　　6.5各種材料要分別存放，每一道工序完成后，該工序的機(jī)械設(shè)備，如壓漿泵、跟管鉆機(jī)等應(yīng)立即拆除工作面，以便開(kāi)展下一道工序.

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