道路工程中隧道穿越斷層破碎帶的技術要點和注意事項分析

【摘要】在開展隧道工程的活動中，穿越斷層破碎帶是提升施工效率的重要內容，在道路施工的過程中，通過增強監控量測、完善開挖支護措施以及加強超前地質預報等工作，同時在正式施工之前建立塌方搶險方案，真正落實了快速穿越斷層破碎帶技術。

【關鍵詞】道路工程;穿越斷層破碎帶;技術以及注意事項? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.088

在道路工程施工的過程中，因為埋深、大以及線路長等問題，導致勘察工作難以進行，在施工的時候經常出現斷層破碎帶。在隧道穿越斷層破碎帶的過程中，因為工期緊、施工環境差等問題，在施工的時候稍微出現失誤，就會導致道路出現塌方的情況，不僅會耽誤工期，嚴重的還會造成人力和財力的損失，給道路工程行業帶來惡劣影響。所以，在隧道施工的同時，必須要注重穿越斷層破碎帶的安全性和合理性[1]。

1、越斷層破碎帶支護施工要點

在道路施工的過程中，要嚴格根據短程開挖、低強度爆破強支護以及治水排水等標準與流程開展隧道工程。治水排水就是及時排放隧道斷層裂縫中的積水;短程開挖就是在開挖的過程中要及時觀察開挖的距離，防止開挖距離過長導致隧道出現坍塌的情況;低強度爆破就是在消除阻力的過程中要降低爆破力度，避免對周圍的結構造成損害;強支護可以對隧道的斷層充分起到維護和支撐的作用。通過水泥粉煤灰碎石打樁的時候，為了使純粹散體材料更加穩定，應該把水泥漿與碎石樁充分融合，讓全樁可以增強側阻以及端阻能力。CFG樁地基具有阻力較強和抗壓力等優勢，可以充分確保土料固結，防止被雨水沖刷，另外提高了道路的壓實密度。

2、斷層破碎帶與隧道工程的關系

在研究隧道和斷層破碎帶的關系之前，必須要明確斷層的基本類型，針對斷層兩盤相對位移的聯系，可以把斷層分成以下三種[2]：（1）第一種是正斷層。是指在斷層巖石面斜下方下盤會上升，上盤上升的斷層。正斷層主要是由于重力以及張拉力的作用形成的，其傾角較陡峭，斷層線大部分都是平直的。（2）第二是逆斷層。指下盤下降之后上盤上升的斷層，大部分是由于地殼擠壓形成的，斷層的兩盤大部分都是閉合狀態。（3）第三是平移斷層。指斷層走向出現位移的情況，斷層面幾乎是直立的，傾角比較陡，通常情況下是因為地殼水平運動受剪切力造成的。

2.1斷層破碎帶

斷層兩盤在滑動的時候導致兩側的巖層受到擠壓出現了破碎，形成了一條長并且方向相同的斷層破碎帶，巖石的性質、斷層性質和斷層距離等都決定了破碎帶的寬度。根據巖石的破碎程度可以分為斷層泥、磨礫巖和角礫巖等類型。

2.2斷層破碎帶與隧道的關系

在隧道施工穿越斷層位置的過程中，斷層的性質、巖石的含水性、破碎程度等原因都會影響隧道施工。在機械設備和施工方法等環節沒有太大差異的時候，施工工期與難度是由斷層破碎帶和隧道的關系決定的。一般狀況下，在隧道的軸線與垂直構造的方向幾乎一致時，同時斷層寬度較小、規模不大以及含水量不高的時候，施工就更容易進行;倘若隧道的軸線和構造方向是平行的時候，穿越破碎帶就會增加長度，同時會產生較強的側壓力，為了確保工程的安全性，這時需要增強隧道支護體系，同時第一時間進行封閉。

3、斷層破碎帶對隧道的影響

隧道在穿越斷層破碎帶的過程中，會使開挖難度明顯增加。斷層破碎帶不僅會對隧道巖體的強度產生直接的影響，還有可能會破壞巖體的完整性。并且斷層破碎帶還會使結構表面的抗滑阻力下降。所以，在具體施工的過程中，要合理的處理斷層破碎帶的寬度，使其比本身要寬出很多。同時，斷層破碎帶還具有比較顯著的涌水性以及黏土化特點，在實際施工的時候，一旦施工不合理就極易出現巨多的涌水和涌沙情況，這樣的現象都會直接影響隧道周圍巖體的穩定性以及支護體系的有效性。在實際開展工程的時候，斷層破碎帶對道路工程的影響程度取決于其自身的特點、組合形式和規模等方面。

4、斷層破碎帶處理原則

根據對隧道斷層破碎帶的形成情況，進行不同的處理方式，如果斷層寬度不大，圍巖相對穩定的話，隧道在通過斷層的過程中可以不改變施工方式，跟之前的施工方式一樣就可以，防止經常改變施工方法導致拖延工期，但通過斷層帶的時候，需要增強剛支護以及合理的輔助施工方式渡過斷層帶。比如徑向錨桿和超前錨桿的結合，使混凝土變厚，同時增加鋼筋網等方式。在必要的時候可以增加鋼架。需要嚴格遵守少擾動、短進尺、強支護、勤量測、緊封閉以及弱爆破的施工處理要求。在超前地質預報的準確信息下，通過在拱部超前小導管注漿預固結圍巖的安全保護措施下，利用三臺階流水施工方式開展工程作業[3]。

5、錨噴初期的支護施工技術

在開挖斷層破碎帶隧道的過程中，需要將支架固定住用來基礎的支撐，之后在組織工人進入隧道開展支護開挖工作。在選取系統錨桿的時候，需要選擇合理的規格，不管是環向或是縱向，錨桿之間的間距都必須要把控在100cm左右，通過梅花形方式設置，同時在拱墻周圍安裝鋼格欄。需要選擇合適的混凝土噴射機，在選擇混凝土方面，需要選擇425水泥和硅酸鹽水泥充分攪拌，碎石需要選擇石灰巖，同時必須要符合規定標準。在粘稠劑的選擇上，要選取初凝時間三分鐘、水泥用量百分之十，終凝時間六分鐘，并且可以降低回彈率的粘稠劑。在配比水灰的時候，切忌不要超過一定范圍或者小于范圍，防止出現材料浪費的情況，增加回彈率。所以在水灰比在0.47左右是最合適的。

6、超前地質預報與監控量測

在超前支護施工的過程中，要注意對超前地質進行監控測量和預報，這樣工作是必不可少的。在監測預報方案方面主要有物探法以及掌子面地質素描法兩種。掌子面地質素描法就是在隧道的左右兩側設立斷面間距，并且對其測量面進行加密處理以及監控。物探法就是在斷層結構比較弱的位置，通過觀察巖層走向設立曲線物探，根據曲線變化數據測量斷層帶發生事故的概率以及支護效果，可以幫助施工人員第一時間發現問題并采取相應的解決措施[4]。

7、隧道穿越斷層破碎帶開挖支護的排水作業要點及注意事項

7.1施工要點

（1）堵水

在處理地下水的時候必須要嚴格按照堵排結合、因地制宜的要求，在涌水量達到每小時十米的情況下，應該通過注漿的方式進行堵水。通過局部注漿以及全斷面超前預注漿的方式，將涌水段設置為八到十米的前進式小分段，進行超前注漿，要注意漿液需要是水泥和水玻璃雙液漿。在完成注漿工作之后，大多數的地下水被堵到開挖工作面之外，較大程度降低了涌水量，可以更好的提升掌子面、開挖以及支護的穩定性，并且對抽水工作也有十分積極的影響。

（2）抽排水

因為排水距離的差距過大，導致抽水效果不理想，所以為了確保抽排水效果，可以通過分級排水的方法進行這項工作，在每300m之間設置一個一級泵站，另外安裝兩趟抽水管路，為抽水工作提供應急管道;另外必須要具備充足的抽水機，并且定期維修和保養設備，保證抽水工作可以順利開展。在順坡開挖的過程中，通過兩側設置排水溝的方法，可以讓水自然的排出。在隧道穿越斷層破碎帶作業的過程中需要注意的事項：在施工的時候要增強洞內排水工作，在施工人員開挖的過程中，縱橫向都需要留出排水坡，盡量把水排放到隧道軸向中部，讓拱墻腳沒有積水，同時第一時間把工作面的水排到周圍的積水坑，盡可能使洞內保持干燥狀態，防止積水浸泡破壞仰拱和墻基礎土層。在開挖上下側導坑的時候通過跳槽的方式，防止整體開挖出現下沉變形失穩的情況。為了提高排水效率，使洞內保持干燥，在開挖的過程中留出10%的橫向以及5%的縱向排水坡。在所地方循環開挖的時候，要確保每循環間的安全距離，不僅要確保各部鋼架底部的安全性和穩定性，還要防止各部間的施工干擾。

7.2施工注意事項

（1）鉆孔注意事項

在正式開展鉆孔之前需要點固定好孔的傾角與位置，同時給每個孔進行編號;在實際鉆孔的過程中需要實施觀察并調整孔的角度，嚴格按照設計方案開展轉孔工作，同時，要認真記錄每一個鉆孔過程。除此之外，如果出現誤差的時候必須要第一時間更正，倘若超過規定的限制則需要重新鉆孔。

（2）注漿注意事項

在實際注漿的過程中，需要時刻對流量與泵壓進行測量，如果出現突發性的變化并且時間比較短，就需要第一時間檢查并明確根本原因，同時利用科學合理的解決方式，比如，如果是工作面出現漏漿的情況，需要通過封堵的方式進行處理;如果是出現跑漿的情況，就需要調整配比或者更換種類等。

7.3產生大孔洞的處理方式

如果在施工過程中產生了比較大的孔洞，需要先對其進行填充，之后再通過注漿的方式進行處理。

8、隧道穿越斷層破碎帶的收斂沉降觀測及補強措施

在凈空收斂的時候，需要在每十米之間設置一道斷面，對斷面使用收斂計量測方式，拱頂下沉采用水準儀量測方式。此段實際量測凈空收斂最高累計值是二十二毫米，拱頂下沉最大值是十八毫米。洞內觀察環形開挖支護沒有落底的時候產生三處拱腳開裂，加固之后收斂回歸正常。拱頂下沉用落底支護方式之后，拱墻連接處產生四處開裂，其中有三處和收斂觀察一樣。補強措施主要是在裂縫兩側補打兩組中空錨桿注漿，并且通過鋼筋把鋼架和錨桿焊接牢固，之后在噴上混凝土，讓它成為主要支撐力量。通過補強措施可以最大程度減低開裂次數，使收斂觀測回歸到正常狀態。隧道穿越斷層破碎帶開挖支護工作開展非常困難，牽涉的構造面復雜并且多。在具體的隧道施工過程中，必須要克服重重的阻力以及困難，并不斷提升自身的施工技術。針對不同的施工環境以及地質結構可以合理的選擇科學的施工技術。

結語：

綜上所述，在我國經濟發展的過程中，建筑行業有著至關重要的地位，能夠促進能源、交通以及原材料等領域的快速發展，并且可以有效解決人們工作需求的問題。隧道斷層破碎帶施工需要針對地質預報制定有效的支護方式，確保施工質量以及安全。另外在設計隧道錨噴支護的時候，要注意強支護以及早支護，獲得理想的工作效果，在施工的時候順利經過斷層，并且有效控制圍巖漏水的現象。最后，因為通過超前地質預報技術，并且增強檢測圍巖支護體系穩定狀態，第一時間給施工人員提供了精準的信息，超前預報與監控量測環節是十分重要的。

參考文獻：

[1]王思捷.公路工程隧道穿越斷層破碎帶施工技術[J].黑龍江交通科技，2020，43（6）：176-177.

[2]張鵬，徐若誠，周剛.隧道穿越斷層破碎帶安全施工技術[J].施工技術，2020，v.49（S1）：807-809.

[3]張智健，梁斌，徐紅玉，等.富水軟弱圍巖隧道穿越斷層破碎帶的穩定性分析及施工技術[J].河南大學學報（自然科學版），2020，v.50（3）：107-115+129.

[4]王浩.隧道穿越斷層破碎帶開挖支護的施工技術[J].公路交通科技：應用技術版，2019，（8）：218-220.

作者簡介：

韓志剛（1983.09-），男，漢，山東陽谷縣，本科，職稱：高級工程師，研究方向：公路工程。