全风化断层破碎带公路隧道施工技术分析

摘    要：

主要以全风化断层破碎带公路隧道施工为例，从隧道超前支护、隧道施工、施工注意事项3个方面分析全风化断层破碎带公路施工技术，其目的在于提高断层破碎带施工质量，充分保障施工质量与施工安全。

关键词：

全风化; 断层破碎带; 公路; 隧道施工;

1 引言

在公路隧道工程的实际施工建设过程中，由于部分隧道内部岩石结构稳定性较差，在挖掘过程中容易引发安全事故。从当前我国公路隧道施工实际情况来看，较常遇到断层破碎带地质结构，在施工过程中，如果没有做好相应的防护措施，非常容易出现塌方、涌水等安全事故，对施工人员的安全产生不利影响。针对此，需要采取措施保障断层破碎带的施工质量，从而充分保障公路隧道工程的施工安全与施工质量。

2 工程概况

三亚某公路隧道全长1 786m，双车道。隧道岩石结构主要为强风化石英岩，内部呈现碎块状结构与散体状结构，裂隙发育、节理裂隙发育，岩体容易破碎，且其中有泥质充填，极易发生崩塌，还会出现渗水情况，围岩稳定性相对较差。而且隧道部分地区还存在全风化断裂带，对施工造成了极为不利的影响。

在施工初期阶段，采用小导管注浆、台阶法以及超前预支护方法进行开挖，但是施工一段时间后，发现围岩已呈现出全风化状态，稳定性较差，仅有短暂的自稳能力，之后便开始出现渗水，上断面拱腰部位开始冒泥，不能进行正常的支护，进而影响了施工进度，最终封闭开挖面。为了防止隧道发生坍塌，可以采用型钢进行支撑。

停止开挖后，可以采用二衬施工，直至没有侵限断面。在侵限断面处进行施工时，需要保持缓慢施工，在换拱后进行封闭支护，之后继续浇筑二衬，最大限度地逼近开挖面。此阶段施工结束后，可以进行双排超前小导管超前加固工作，使用3台阶法开挖，但是隧道拱部仍然出现了大幅度的沉降，对隧道出现的变形情况并不能进行有效的控制。因此终止施工，再次对隧道进行封闭处理。

3 隧道超前支护

3.1 确定超前支护方式

由于隧道开挖后发现围岩结构稳定性相对较差，而且在将其同其他隧道进行对比后，确定先加固隧道周边地层，此环节采用注浆方式，然后打设中管棚超前支护，之后继续开挖。

在隧道施工过程中，预支支护是一种辅助施工技术，能够充分保障软弱地层隧道施工的施工安全，这种支护方法包含水平旋喷、管棚等。在此过程中，由于断层破碎带为全风化状态，所以，地层压力相对较大，设置管棚工作室时难度较大。因此，选择采用中管棚对前方地层进行预支支护。

3.2 开挖方法

由于断层破碎带已经呈现出全风化状态，所以，决定采取稳步推进，如图1所示。在施工过程中，首先需要采用注浆的方式加固隧道拱部，然后进行超前管棚支护[1]。其次，按照顺序依次开挖1～6部，并且在开挖过程中及时对本部进行初期支护以及临时支护，使其形成封闭状态，有效保障施工安全。最后，对临时支护进行分段拆除，浇筑二次衬砌。

图1 CRD开挖示意图

4 隧道施工

4.1 注浆加固与超前支护施工

在注浆加固之前，需要制备水泥浆，先将水玻璃进行稀释，然后按照相应的水灰比进行制备。在注浆过程中，注浆量的逐渐减少会使压力不断上升，在注浆压力>1.5MPa时，需要对注浆泵的浆液流量进行调低，使压力上升，当其升至1.5MPa时，此孔洞可以停止注浆工作，最后将注浆管拔出。在此环节中，为了防止2个靠近的注浆孔之间发生串浆现象，需要在注浆环节中注意调控注浆施工。

在结束注浆加固工作后，可以在隧道拱部150°范围内打设管棚。完成钻孔工作后，需要将孔洞内的杂物清空，将钢管马上置入其中。管棚之间需要采用丝扣进行连接固定[2]。与此同时，还需在管内注入0.8∶1的水泥浆，填充管壁与地层之间的空隙，让管棚更好地固结在地层。

4.2 开挖与支护

由于本隧道地层属于全风化断层破碎带，自稳能力差，所以，开挖后地层压力会不断增加，需要采用6部CRD开挖方法，充分保障隧道施工安全。

1）对断面左侧1部位置，采用预留核心土环形开挖方法进行施工，台阶施工长度保持在2～3cm，然后架立拱部拱架，设立临时支护钢架，并且同时挂钢筋网，对其分次喷C20混凝土，直至达到30cm，使其能够形成封闭支护结构，开挖进尺至0.6m。

2）在钢架连接处打设4m长的锁脚锚管，其直径为43mm，并且对其注水泥浆进行加固，制备比例为0.8∶1。

3）对2～6部进行顺次开挖，架立钢架并且挂钢网喷射C20混凝土，进尺0.6m。2个相邻的分部需要注意分开施工，距离也需控制在3～4个循环进尺范围内。

4）在本部喷混凝土施工作业时，需要对上一开挖部的喷混凝土进行补喷，喷射次数分为3～4次，喷射直至初支喷混凝土设计厚度达到30cm。

5）对于仰拱闭合同开挖面之间的距离，需要将其控制在30cm范围内，从而保障整个支护结构都能成为闭合结构，同时刚度较大，并在一定程度上提高支护结构的承载能力，保障支护结构的抗变形能力。

在开展二次衬砌施工的过程中，需要严格遵循“一模打一模，步步为营”的基本原则，充分保障二衬紧跟。

4.3 监测隧道变形

针对全风化断层破碎带隧道，在施工过程中采用6部CRD施工法，需对断面隧道变形情况进行相应的监测，而且还需要对隧道拱顶沉降情况进行相应的检测。由于断面开挖分部相对较多，所以，拱顶沉降曲线在升高的过程中，会包含多个阶段的抬升情况，充分反映隧道多个施工部的影响。在开挖隧道的过程中，每一分部的沉降量都会出现快速增加的阶段。同时，由于地层结构较为松软，所以，在开挖过程中还可能会出现支护结构整体下沉的情况。

5 施工注意事项

5.1 明确施工工序安排

在安排施工工序的过程中，需要严格按照CRD开挖法进行安排，保障每一道工序之间衔接合理，并且每一道工序在施工作业环节中，都要严格按照基本原则进行，充分保障施工安全，最大限度地提升围岩的自稳能力，保证隧道施工的安全。

5.2 初期支护要求

在初期支护的过程中，需要及时封闭围岩，从而有效避免岩石风化情况的加重。围岩发生形变的过程中，支护结构应具有一定的柔性，所以，在具体的施工过程中，需注意这些问题的出现，及时采取有效规避措施。在安装支护体系的过程中，需要充分保障周边围岩的承载能力，提高围岩的承载能力，为支护工作更加稳定、顺利地进行奠定良好的基础，同时为后续工作的开展提供更加安全的环境。

5.3 处理大变形

施工至掌子面时，需要立即停止施工，并且及时进行封闭。同时，尽快加固后方支护系统，对该区域的情况进行实时监控，及时反馈监控数据[3]。掌子面封闭后，还要对其进行注浆处理，对该地区的地质情况进行技术监测，结合监测结果，对施工方案进行适当调整，保障施工安全，为后续施工的顺利开展提供有利条件。

5.4 辅助工法

如果在实际施工过程中出现断层较大的情况，岩层结构破损较大，而且地下水较多，那么在实际开挖过程中，极有可能遇到塌方等安全事故，影响施工安全。针对此，在施工前期阶段就需要开展支护处理工作，充分保障施工安全。

6 结语

针对全风化断层破碎带隧道，在实际施工过程中，如果采用常规开挖方法进行穿越，会出现隧道变形的情况，甚至出现超限的情况。由于地层稳定性相对较差，所以，在开挖后，地层压力会迅速增加，针对此，需要采取超前加固、多分部、强支护三者相结合的方法进行加固，从而充分保障隧道的施工安全。

参考文献

[1] 苟峻峰.关于公路隧道断层破碎带施工技术探究[J].绿色环保建材,2019(4):116-117.

[2] 张宁.公路隧道施工中不良地质判断与处理技术[J].西部交通科技,2018(12):85-90.

[3] 王瑞明.公路隧道断层破碎带施工技术研究[J].四川建材,2018,44(12):248-249.

作者简介： 林辉(1985~)，男，福建福清人，高级工程师，从事路桥、隧道、市政、城市轨道等工程施工研究。;