關山隧道富水斷層破碎圍巖施工技術研究

張 松

（中鐵十九局集團第二工程有限公司 遼寧 遼陽 111000）

1 工程簡介

關山特長隧道位于甘肅省天水市與平涼市交界地段的關山中山山區，全長15630米，為天平鐵路第二長隧道。隧道地層巖性十分復雜，各種地質構造（斷層、活動斷層、褶皺及節理裂隙）發育，巖體被強烈擠壓破碎，受區域地質構造影響，風化帶厚度大，地層產狀紊亂，且地下水發育，給施工帶來很大影響。為使各項工程措施經濟合理，確保本隧道順利建成，基于本隧道地質條件的復雜性，在施工過程中采取加強超前地質預報，非鉆爆開挖，注漿堵水加固圍巖等一系列行之有效的方法，以解決該隧道圍巖破碎且地下水發育的難題，確保施工安全、順利進行。

2 富水斷層破碎圍巖對施工的影響及治理方法

在隧道施工中，遇到了富水斷層破碎帶的情況主要有如下幾種：

2.1 富水軟巖夾泥沙伴隨大量涌水的地段

這種地段經常在開挖后的很短一段時間內出現不能自穩的現象。在施工中遇到這種圍巖一般都是有前兆，經常在進入此類圍巖之前會有圍巖變軟、鉆孔時有卡鉆或跳鉆的情況發生、鉆孔后有渾水流出、孔內水量有明顯變化、鉆孔后有與當前掌子面顏色不同的渾水流出等情況發生。如發現有以上的一種或幾種情況出現，施工中應引起高度的注意，可采用臨時封閉掌子面加打瀉水孔的方法，先對來自掌子面前方各個方向的圍巖放水降壓，再采用小導管或管棚注漿固結前方軟弱圍巖。開挖過程中要采用對圍巖擾動小的方式，以提高隧道的自穩能力，降低塌方的可能性。

2.2 斷層破碎帶有較大涌水的情況，圍巖破碎無自穩性

如果遇到斷層破碎帶圍巖，施工的困難相對較大，一般可采用雙排小導管超前支護。小導管上要布置滯水孔，并且上層導管的環向間距要比下層密，具體視實際情況酌情處理，然后對下層導管注漿堵水。這種方法的原理就是利用圍巖的破碎先對來自掌子面以外的水用外層導管排除一部分，然后再用注漿的方法對剩余部分水做堵水處理，使能夠到達掌子面的水量得到控制，但在實際應用過程中要多發考慮現場的實際情況，爭取一次成功，不然開挖后會出現圍巖很快掉落，甚至塌方的后果，給下部施工帶來很大的麻煩。

2.3 涌泥溜塌后塌腔的通過

尤以有地下水較大時更為困難，在富含地下水的情況下，巖體強度很低，自穩能力極差，部分地段會出現溜坍現象。這種地質情況的施工難度極大，雖然出現不多，但時有所見。在開挖過程中需要十分小心的處理，稍有不慎就可能出現預想不到的后果，嚴重威脅到施工的安全。一般可根據空腔的大小采取不同的方法。塌腔較大時，可采用管棚超前，然后向塌腔中送入小導管或較大直徑的鋼管，向塌腔中注入雙液漿或砂漿，必要時刻向其中注入混凝土，使充填物與管棚之間形成鋼筋混凝土結構，待達到一定的強度后，掌子面的開挖就可以順利進行。值得注意的是，這種方法在處理來自掌子面上方的塌腔時要特別小心，稍有不慎，就會使裂隙水向某一個方向匯集，給初期支護帶來很大的壓力，最終在薄弱環節處泄水，這就要求我們密切關注充填后掌子面水的變化情況，必要時要在掌子面后方多部滯水孔，以減輕掌子面水的壓力，給下部開挖創造有利條件。

3 對富水斷層破碎地段隧道施工的一點體會

對于隧道富水斷層破碎地段，設計單位一般根據地表探測和少量的地質鉆孔為主，推斷地下深處的隧道地質條件，這往往與隧道施工實際遇到的地質條件存在差異。而地質的變化對隧道施工影響又非常敏感，特別是復雜地層施工，更要求準確預報施工前方的工程地質和水文地質條件。因此，針對軟弱破碎斷層圍巖,為了既能夠保證施工安全又保證施工進度,通常要做好超前地質預報工作和后續工序工作。如超前地質預報中的TSP203預報、超前水平探孔、紅外探水等綜合預報以及圍巖收斂觀測、仰拱和二襯緊跟等各種處理工作。地質超前預報要作為一個工序納入生產過程。除了做好超前預報和監控量測外，針對不同軟弱地層的特點，采用不同的支護開挖方案。

對于富水軟巖夾泥沙伴隨大量涌水的地段和斷層破碎帶有較大涌水的情況，這兩種情況隧道地下水發育，除裂隙水外，往往與地表水連通，形成補給通道，使施工長期處于地下水干擾中，并且軟弱破碎地層地下水一般不能形成集中水流，往往以散水形式從坑壁或隧底流出，施工處理更加困難。為了防止地下水對施工特別是開挖的影響，必須對地下水進行處理。切斷地下水補給的通道往往會收到良好的施工效果，給施工帶來很多便利。

富水軟弱破碎圍巖隧道在施工中最關鍵的工序是開挖。本隧道采用正臺階預留核心土法采用控制爆破與非鉆爆開挖的手段以盡量減少對圍巖的擾動，收到了滿意的施工效果。但部分地段開挖后圍巖自穩時間短或者根本不能自穩，這給施工帶來很大的影響，甚至出現非鉆爆法開挖后圍巖也不能自穩的情況，給施工帶來了很多麻煩，嚴重的延緩了施工進度甚至使整個工程蒙受了很大的經濟損失。在施工中遇到此類圍巖時一定要特別注意。應在地質預報的指導下加強對作業面的觀察，并且預先制定出有效的處理方案，爭取順利的通過這類地段。

實踐證明超前管棚、超前注漿小導管均是加固軟弱破碎圍巖的有效方法。在本隧道施工中超前注漿小導管是較常用的通過軟弱破碎富水圍巖的手段。超前小導管是在開挖前，沿坑道周邊向前方圍巖內打入帶孔的小導管，并通過小導管向圍巖壓注起膠結作用的漿液，待漿液硬化后，坑道周圍巖體就形成了一定厚度的加固圈。在此加固圈的保護下即可安全的進行開挖作業。在遇到富水軟弱破碎圍巖甚至溜坍段圍巖時此法可對圍巖的加固起到良好的效果。采用打雙排或多排小導管的并向圍巖內注水泥—水玻璃雙液漿的方法，在隧道施工遇到富水軟弱破碎圍巖的情況下是一種解決問題的有效手段。

結語

總之，在施工過程中加強超前地質預報，采用合理的開挖方法與手段并做好與圍巖加固，在遇到富水斷層破碎圍巖時許多難題就會迎刃而解，對工期的提前與工程的經濟效益都是十分有益的。

[1]帥超,隧道工程防滲漏施工技術的探討 .2012.

[2]賀元俊,隧道工程二次襯砌施工技術實例分析 .2011.