２０１７年０７月第０７期 城市道桥与防洪 管理施工１７５ ＤＯＩ：１０．１６７９９／ｊ．ｅｎｋｉ．ｃ￣ｑｙｆｈ．２０１７．０７．０５３ 隧道穿越活动断裂带施工技术 赵明华 （中铁十六局集团第二工程有限公司，天津市３００１６２） 摘要：随着我国铁路事业的迅速发展，铁路隧道的建设需求和重要性日益明显。由于我国地域广阔，在线路选择过程中，隧道 难以避免会穿越断裂破碎带，从而导致施工难度大，难以确保施工安全。现以柿子园工程为例，针对工程施工技术难点，从超前 地质预报、超前支护小导管、三台阶开挖法、初期支护、组合中空锚杆、钢花管系统锚管、钢筋网片、钢架施工和围岩监控量测等 几个方面，阐述隧道穿越活动断裂带的施工技术，为同类工程提供借鉴和参考。 关键词：仰拱开挖；超前小导管；钢筋网片；活动断裂带 中圈分类号：Ｕ４５５．４９ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１７）０７—０１７５—０３ １工程概况 达、瞬变电磁等方法探明前方破碎带宽度、破碎程 度、含水性，得出综合分析结论，保证围岩情况预 新建成都至兰州铁路成都至川主寺段（黄胜 判的准确性。钻探法布置超前水平钻孔３孔，其中 关）铁路柿子园隧道，地处四川省安县境内。柿子 １孔取芯，另外２孔作为超前探孔。 园隧道全长１４．０６９ ｋｍ，龙门山前山断裂带体系中 引进隧道掌子面地质信息系统（ＴＦＧＩＳ Ｖ１．０） 彭县一灌县活动断裂带位于柿子园隧道进口工 技术，对隧道前方围岩地质变化趋势自动分析，并 区，全长１３０ ｍ，岩层挤压扭曲严重、地应力大、节 作出围岩稳定性综合评价。该系统采用高清数码 理极其发育、裂隙水发育，施工难点较大，需要采 成像技术与软件自动分析技术相结合，将隧道掌子 取适当的施工方法和加固措施，确保施工安全和 面照片输入计算机，用软件自动识别节理、裂隙、地 后期运营安全、稳定。 层分界线，岩性变化分界线等结构面自动提取边 ２施工技术难点 界，根据边界数量和边界位置做出综合评价【”。 ３．２超前支护小导管施工 隧道穿越龙门山前山断裂带，太平场倒转向 超前支护措施采用常规处理办法，小导管超 斜构中央断裂带、龙门山中央断裂带，每个构造体 前预注浆措施加固活动断裂带岩体，拱部１２０。范 系中断层、褶皱极其发育，岩层多陡倾、直立或倒 围采用６４２超前小导管，单根长度４．５ ｍ，每环布置 转，地质构造十分复杂，发育有１３条断层，５条向 ３８根，环向间距０．４ ｍ，纵向间距３．２ ｍ。 斜，４条背斜。不良地质为活动断裂、岩溶、有害气 为充分发挥机械效能，加快注浆进度，在小导 体、泥石流、危岩落石、高地应力，施工中可能会发 管前安设分浆器，一次可注入３—５根小导管。在施 生突水、突泥等自然灾害，再加上“５．１２”地震后影 工过程中，有效地控制注浆压力、注浆量，开挖揭 响显著，施工中存在诸多不确定性，因此确保施工 示很好地加固了活动断裂带破碎岩体，确保了开 安全是该项工程的难点。 挖施工围岩初期的稳定性、安全性。 ３施工工艺 ３．３开挖方法及工艺 柿子园隧道进口活动断裂带设计断面为近圆 ３．１超前地质预报 形轮廓，更好地保证结构的受力，其断面比普通隧 活动断裂带施工超前地质预报工作采用多种 道开挖断面扩挖３０￣５０ ｅｍ，作为补强空间；预留变 物探方法，主要有钻探法、ＴＳＰ、红外探水、地质雷 形量１０～１５ ｅｍ，采用三台阶法开挖。 ３。３一钻爆设计与施工 收稿日期：２０１７．－Ｏ３．－１７ 作者简介：赵明华（１９８２一），男，黑龙江绥化人，工程师，从事土 柿子园隧道活动断裂带开挖钻爆设计按照Ｖ 建施工技术工作。 级围岩弱爆破设计，采用光面水压爆破技术。断层 １７６管理施工 城市道桥与防洪 ２０１７年０７月第０７期 影响带和断层破碎带围岩极为破碎，多采用机械 全环挂设钢筋网采用 ８圆钢，网格尺寸２０ ｅｍ× 开挖方式，减少了对围岩扰动，有效地避免了塌 方、突水突泥等事故的发生。 ３．３．１．１钻眼 采用简易钻孑Ｌ台架作为施工平台，ＹＴ一２８手持 式风钻钻眼，钻爆参数为：掏槽眼眼深０．９ ｍ，其它 炮眼深０．８ ｍ，计划循环进尺０．６ ｍ。周边眼保持 ５％的外插角，各炮眼的间距、排距应严格按照钻爆 设计图控制，保证爆破效果。 ３．３．１．２装药 ２０ ｅｍ，喷射早高强Ｃ３０纤维混凝土，厚度２７ ｅｍ。 ３．５组合中空锚杆施工 按设计图要求在初喷混凝土面上进行布孔。 开挖初喷后，必须尽快利用人工手持风钻在简易 台架上进行钻孔，成孔后采用高压风吹洗清孔，检 查锚杆孔位间距、深度、角度是否符合要求，深度 误差不大于±５０ ｍｍ，发现不合格钻孔应废弃重 钻。杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，锚杆杆体 露出混凝土面不大于喷层厚度，然后复喷至设计 炮眼采用西３２ ｍｍ×２５０ ｍｍ药卷水袋间隔装 药，掏槽眼孔底加强装药。起爆方式为非电雷管孑Ｌ 内微差起爆。 ３．３．１．３起爆 采用非电毫秒雷管起爆。在周边眼采用导爆 索装药结构时，采用导爆索起爆。起爆网路由不少 于两位有经验的爆破员组成，敷设线路与交底核 对，对起爆材料进行全面检查；起爆前，进行警戒， 所有人员撤离至不受有害气体、振动及飞石伤害 的安全地点；起爆后，经原装药爆破人员检查确认 无瞎炮或其他险情后，方可解除安全警戒。 起爆顺序：掏槽眼一＋辅助眼 内圈眼＿÷周边 眼 底板眼。 ３．３．２仰拱开挖 由于断面轮廓改变为近圆形，仰拱开挖深度 比普通断面深，最大深度达到２．８ ｍ，且断面大，开 挖时影响拱墙支护钢架的稳定性。开挖前，须检查 边墙脚处的锁脚锚管质量是否符合设计要求，保 证作业安全。断层带岩体比较破碎，采用机械开挖 方式进行仰拱开挖，局部硬质岩采用弱爆破，每循 环进尺不大于３ ｍ。先进行测量放样，避免超挖或 欠挖。开挖时，应减少对围岩的扰动，对掌子面前 方的施工用水或掌子面渗水进行引排，禁止流人 仰拱基底侵泡软化岩层，杜绝引起边墙脚钢架失 稳。在开挖完成后，清理仰拱基底内的虚碴。开挖 过程中应严格控制循环进尺，快速将支护钢架封 闭成环，快速将初期支护封闭［２］。 ３．４初期支护 开挖后及时进行初期支护，并封闭成环，加强 支护采用Ｉ２０ｂ工字钢，全环０．６ ｍ／榀，钢架分节 长度及接头连接参见“成兰隧参（１１）０７—２５一Ｏ２～ ０６”，拱脚和边墙脚设置［２８ａ垫槽钢，在拱脚和变 墙角设置ｑｂ４２锁脚锚管，每处两根，长５ ＩＴＩ。拱墙 设置系统锚杆，活动断裂两侧影响带拱部１２０。采 用①２２组合中空锚杆，边墙采用 ２２全长粘结砂 浆锚杆，长度４ ｍ，间距环向１．２ ｍ×纵向１．０ ｍ。 图标示厚度。有水地段先引出孔内的水或在附近 另行钻孔再安装锚杆。 采用注浆机注浆，注浆压力为１．０～１．５ ＭＰａ， 一般按单管达到设计图标示注浆量作为结束标 准。当注浆压力达到终压不少于２０ ｍｉｎ，进浆量仍 达不到注浆终量时，亦可结束注浆。注浆结束后， 将管口封堵，以防浆液倒流管外。锚杆垫板与孔口 混凝土密贴，并随时检查锚杆头的变形情况，紧固 垫板螺帽。 ３．６钢花管系统锚管施工 活动断裂带核部（Ｄ２Ｋ７６＋９５０～＋９８０）采用钢花 管系统锚管代替组合中空锚杆和砂浆锚杆，全环 布置，长４．５ ｍ，加固隧道周边破碎带围岩。 施工方法：按设计图要求在初喷混凝土面上 进行布孔，采用人工风枪在简易作业台架上按孔 位钻孑Ｌ，成孔后采用高压风吹洗清孔，钻孑Ｌ深度 ４．５ ｍ，纵向间距１．２ ｍ，环向间距１．０ ｍ，梅花形布 置。钻孔结束后，检查锚管孔位间距、深度、角度是 否符合要求，深度误差不大于±５０ ｍｍ，孔位允许 偏差１０ ｃｍ，发现不合格钻孔应废弃重钻，插入钢 花管时居中，外露长度为混凝土喷射厚度。 ３．７钢筋网片施工 安装网片在初喷后进行，钢筋网片随初喷面 得起伏铺设，与受喷面的间隙一般不小于４ ｅｍ，焊 接固定于先期施工的系统锚杆之上，再把钢筋片 焊接成网，网片搭接长度为１～２个网格。网格间距 ２０ ｅｍ×２０ ｃｍ。在初期支护变形缝处，将钢筋网片 在同一截面断开【 。 ３．８钢架施工 钢架在拱架加工厂按照设计尺寸加工，并试 拼合格后，运输至隧道内，安装前先准确定出每榀 钢架的位置，清理拱角或墙角的松碴，处理欠挖部 位至设计断面，型钢钢架按设计位置拼装，型钢钢 架与封闭混凝土之间间隙大时增设Ｃ１５混凝土垫 块定位，两排钢架间纵向按设计要求用钢筋联接， 形成纵向连接体系。钢架安装完成后，打设锁脚锚 ２０１ ７年０７月第０７期 城市道桥与防洪 管理施工１ ７７ 杆或锁脚钢僻焊接牢㈨，使之成为整体结构： 卡ＪＪ 舢等变形特 ，并提ｆｆ｛施Ｉ一建议，研究主要针对断 裂带阳岩压力和岩性的影响．而非断裂带运动的 影响、 期支护变形缝处，将钢架连接筋在同一截面断Ｊ１：、 施］ —ｒ艺流程 如 ｌ所示 ４结论 综上所述．该段活动断裂带安全、如期、顺利 地通过ｒ施 结合施１＿中存在的问题和已克 的施Ｔ 难题，总结以下几点施Ｔ经验： （１）做好超前地质预报Ｔ作，利 好现有先进 地质预报技术手段，准确地判识前方同岩情况， 结合 学子【（Ｌ『开挖揭示同岩情况进干亍验证，做好趟 前支护１ 作，结合没计参数及歼挖揭示围岩稳定 性情况， 找不足、总结经验参数，摸索 针对此 活动断裂带闻岩最佳的注浆压力、注浆量等参数， 达到ｒ 岩超前支护效果。 （２）开挖 法采用弱爆破辅助以机械人Ｔ开挖 卡¨结合，减少对 岩的扰动，对同岩的稳定性起到 图１钢架施３２３２艺流程图 保｛，ｌ作川 、 （３）采川短进』 、强支护、勤最测、紧跟衬砌的 ‘３．９围岩监控量测 同岩及初支变形量测是施Ｔ管理巾的一个匝 法彳丁效地控制…岩变形，确保同岩的稳定性和 要环节，是施丁安全和质量的保障＝净空变化、拱 顶下｛）ｌ＝堪洲项口应设置存同一断面．以便于掌握 施Ｔ安全。采川５ ＩＴ１的小型衬砌台车，保证变形缝 的没 ，衬砌的高效紧跟，尽量缩小安全步距 （４）控制好 岩裂隙水和施Ｔ用水的引排＿ｒ 作，减少水对 岩和支护的影响，确保活动断裂带 施ｌ 的安全币Ｉｌ高效、 参考文献： 变形规律。测点及侧线布设应符合《铁路隧道 控 测规 》的要求，采 无接触量测技术。 活动断裂带罔岩监控量测采用新技术：ＳＡＡ （阵列Ｊ＝ｌ＝化移计和审问形态临测系统），其采川 微机电感应方式和阵列式计算原理，可实时获取 连续变形ｆｆｆＩ线，ＳＡＡ阵列式位移计是一种可以被 放置在一个钻孔或嵌入结构内的变形监测传感 器。 …拿卡小隧道穿越断裂带地震响应特性及抗震措施研究 『．成 交通火 ．２（）ｌ４． ２１ ：Ｊ ｉ 铁隧道１‘秤穿越汶ＪＩ『地震断裂带抗错动机理 没｝ 采』ｌ｝ｊ净窄变形量测和结构压力、应力等常肌 安全峪测＿丁．段，分析 Ｆ７断层围岩的稳定性币ｌＩ埘 参数研究ｌＪ）ｌ此ｊ 北 交通犬 ，２０Ｉ５． ３１犄似膦， 鹏，林忠．穿越活动断 区隧道的抗断没汁对策ＩＪ 匝庆交通人 学报（ 然科学版）．２００８，２７（０６）：１０３４—１０３６ ｌ０４ｌ 施Ｔ的影响，以及断层段 岩、初期支护、二次卡、ｆ 广西河百高速公路完成投资７０亿元 广阿河池至百色高速公路（河池段）目前全线７１ｔｉ）ｔＢ ｒ 作绝大部分已经完成。项目开Ｔ累计完成投资７（） 亿元Ｉｌ 投资慨算的５１．３％。贺州至巴马高速公路（邯安至巴马段），初步设计完成获批后将开展施Ｔ招投 标＿Ｔ 作，汁划今年９月实质性动丁。乐业至百色高速公路（天峨段），施Ｔ单位已进场进行驻地建设。
