探讨断层破碎带地段隧道施工技术

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/11/11来源:《防护工程》2019年13期文/高军1,2 林晓3 陈拥军4 王伟4 翁小川5
[导读]断层破碎带地段是隧道施工研究的重点。以现阶段隧道施工情况为基础,结合近年来断层破碎带建设特点,明确新时代发展对隧道施工提出的要求,分析断层破碎带地段隧道施工技术内容,以此保障整体隧道施工质量安全。

高  军1,2  林  晓3  陈拥军4  王  伟4  翁小川5
        (1.清华大学土木工程系 北京海淀 100083 2.国家铁路集团武广高铁公司 湖北武汉 430212 3.中铁咨询公司 北京丰台 100061 4.中铁十八局集团第三工程有限公司  河北涿州 071000  5.中铁十八局集团第五工程有限公司  天津塘沽 300450)
        摘要:断层破碎带地段是隧道施工研究的重点。以现阶段隧道施工情况为基础,结合近年来断层破碎带建设特点,明确新时代发展对隧道施工提出的要求,分析断层破碎带地段隧道施工技术内容,以此保障整体隧道施工质量安全。
        关键词:断层破碎带;隧道施工;超前地质预报;小导管注浆
       
       
        在城市化进程中,随着城镇乡村的交往密切,促使我国铁路与公路网的规划建设越发复杂,相应的对施工技术要求较高的隧道工程数量也在随之增加。通过了解当前城市隧道工程建设情况可知,断层破碎带地段作为施工单位常见现象,受所在特殊地理位置的影响,选择适宜且科学的施工技术和施工方案至关重要。因此,下面对断层破碎带地段隧道施工技术进行研究,以期可以为当前隧道工程运行提供有效依据。
        1.超前地质预报
        观察断层破碎带地段隧道施工情况可知,最常见的问题有突水、坍塌等,此时要想保障现场工作人员及工程项目建设质量安全,必须要做好超前地质预报,只有这样才能保障隧道可以安全完成断层破碎带地段的施工。通过先引用超前预报系统对施工现场的地质层进行预测与预报,并依据最终结果及现场勘查数据,分析施工范围100到200米围岩的地质状态;其次要引用超前地质钻机对开挖前的地质状态进行判断,并结合观察结果综合研究实际开挖围岩状态;最终在隧道开挖工作中,结合超前地质预报情况进行随时填补,以此明确破碎带的区域、宽度等信息,并提出有效的施工技术。
        2.超前双层小导管注浆加固
        断层破碎带岩层中包含非常多的孔隙、裂缝,此时引用专业机械设备将具有较高流动性的浆液灌注到缝隙当中,在其扩散和胶凝后就可以产生固化。在这一过程中,破碎岩体可以构成统一整体,并优化破碎岩体的各项性能。同时,在完成上述工作后,要依据超前地质预报进行钻孔超前探水,这样可以明确开挖工作面前面的地质特点和水资源分布状态,此时施工人员能结合不同要求选择优质的注浆加固方法,最常见的主要有以下几种:
        2.1选择注浆方案
        第一,全断面帷幕注浆堵水。在隧道穿过厚度大于30米的软塑状断层破碎带与大型溶洞软塑状填充体时,有三分之二的探水孔会出水,此时若总体水量达到每小时10立方米的情况下,施工单位可以选择全断面帷幕注浆堵水法。如下图1所示,其作为某地进行断层破碎带地段隧道施工时应用全断面帷幕注浆堵水法的具体展现。在这一过程中,注浆范围在开挖轮廓线外的六米,且注浆段长度通常情况下按照30米进行设计,要分为三环进行工作,其中第一环为12米,第二环为18米,第三环为30米,整体全断面共设计了114个孔。
        
        图1   某断层破碎带地段的全断面帷幕注浆堵水示意图
        第二,全断面周边预注浆堵水。在隧道经过岩溶底层、非岩溶底层界面,且厚度低于30米的情况下,只要有一个探水孔的流量达到每小时2立方米,总体水量低于每小时10立方米的情况下,就要引用这种方法。
        第三,局部断面预注浆堵水。在隧道经过灰岩地层,断面内部出现涌突水问题,就要结合这种方法进行工作。
        2.2预注浆技术标准与效果
        一方面,结束标准。在注浆时要结合浆液扩散状态和浆液数量,对注浆压力的终值实施检验,最终提出适宜的注浆终压力。通常来讲,在单孔注浆压力达到预期提出终压,且时间超出十秒的情况下,就可以完成本次注浆操作。亦或是单控注浆数量等同于设计注浆数量,并且保障进浆量在每秒二十升的情况下,就能停止此次注浆。另一方面,效果。在结束注浆段所有注浆工作后,需要在重要出水电周边设计五个以上的检查孔,通过跟踪调查分析明确实际用水量是否低于1m3/dm,压水试验是否低于0.75MPa等,不然就要做好补孔注浆工作【1】。
        3.三台阶临时仰拱开挖与支护
        3.1超前支护
        对断层破碎带地段隧道施工而言,超前支护的工作分为两点,其一,要明确具体参数。其二,要提出实践施工方案。一般情况下,在对断层破碎带地段进行初期支护时,会引用格珊钢架、钢筋网等。同时,在隧道拱部施工之前,要做好超前小导管周壁预注浆工作,这些内容都可以从基础上对岩体实施支护与预加固。如下图2所示,其为注浆小导管结构图。通过引用管棚钻机将孔位钻到规定深度,并结合钻机顶入管棚钢管。在其进入要求位置后,就可以实施钢管注浆工作,以此有效加固地层。
        
        图2  注浆小导管结构图
        3.2开挖与支护
        在隧道施工期间,穿越断层破碎带地段开挖工作是施工单位关注的焦点,因此要选择适宜的技术方案进行操控。在开挖时引用弱爆破,必须要科学管控炮眼深度和装要量,进而避免其对围岩的平稳性构成影响。同时,在做好隧道开挖工作后,要实施初期支护,并对掌子面喷射强度为C25的混凝土,且保障封闭区域和掌子面的间距低于35米。
        3.3初期支护
        在正式注浆时,施工人员要先选择与隧道洞外地质相似的岩层进行试验操作,以此明确所选注浆设施类型和工作数据是否科学。同时,注浆倒要交给施工现场专业车间加工生产,并结合钻床实施注浆孔的钻设,且尾部要添加Ф6管箍,最终交给质检人员实施质量检查,只有达到预期要求的情况下才能进行正式应用。另外,在注浆前,要依据从下到上顺序工作,浆液要在搅拌机的引导下充分混合。
        4.监控量测及二衬施工
        一方面,监控量测。这项工作作为保障断层破碎带地段隧道施工质量的重要内容,施工单位要将重点放在拱顶下沉与周边收敛土上。依据现场施工要求,提出完善的监控量测工序,并设计有效的日常施工管理内容,可以从基础上提升隧道施工的稳定性与安全性。另一方面,二衬施工【2】。由于断层破碎带地段隧道施工的平稳性不高,所以只进行初期支护难以保障整体结构稳定,此时需要施工单位整合之前施工获取的各项信息,提出二次衬砌,进而加强洞身的施工质量安全。
        结束语
        综上所述,对隧道施工而言,为了保障整体工程建设质量安全,要求施工单位必须要关注断层破碎带地段施工内容。通过引用有效的施工技术对岩体加固,做好各个环节的排水与监测工作,并提出完善的统筹规划内容,有助于减少施工建设期间的安全事故,从而保障整体施工工序稳步落实。
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