摘要：結(jié)合賽里木湖隧道穿越F1-1斷層的具體情況，主要介紹針對(duì)賽里木湖隧道穿越斷層破碎帶這種特殊地質(zhì)所采取的周邊超前帷幕注漿+加密加長(zhǎng)超前小導(dǎo)管支護(hù)+型鋼鋼架及錨網(wǎng)噴支護(hù)+徑向注漿的施工方案和措施，在實(shí)踐中探索隧道穿越斷層時(shí)如何能夠安全、順利開挖掘進(jìn)，取得了較好的效果，為今后類似地質(zhì)條件下的施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞：隧道，斷層破碎帶，施工
　　0 引言
　　隧道穿越斷層及破碎帶，給隧道施工帶來(lái)不同程度的困難。在施工中遇到斷層及破碎帶時(shí)，首先要確定斷層傾角、走向、破碎帶的寬度、巖石破碎程度、地下水活動(dòng)等有關(guān)條件，據(jù)以正確選擇合理的施工方法和制定施工措施。
　　1 工程概況
　　賽里木湖隧道進(jìn)口段為雙聯(lián)拱明洞接分離式明洞，洞身及出口段為分離式暗挖隧道，隧道進(jìn)口位于賽里木湖畔（路線右側(cè)100m左右即為賽里木湖）、既有公路旁、賽里木湖國(guó)家級(jí)風(fēng)景區(qū)；出口位于松樹頭既有公路下方一突出的山坡上，距賽里木湖約1600m。隧道進(jìn)口段有一左轉(zhuǎn)曲線，中段為直線，出口洞口段位于一右轉(zhuǎn)曲線的緩和曲線上；隧道進(jìn)口600m縱坡為-0.4%，中間1100m縱坡為-2.95%，出口其他地段縱坡-2.4%（左線出口-2.464%）。進(jìn)口高出湖面約9m；出口逐漸遠(yuǎn)離賽里木湖岸，標(biāo)高低于湖面36m，湖面標(biāo)高2074m。隧道埋深較淺，圍巖以Ⅳ、Ⅴ級(jí)為主，約占全隧道長(zhǎng)度的65%。該隧道是賽果高速公路控制性工程。
　　該隧道隧址區(qū)巖層中的節(jié)理裂隙發(fā)育，連通性好，地下水補(bǔ)給量多，富含地下水。隧巖為石灰?guī)r，融蝕現(xiàn)象不發(fā)育。隧道穿越庫(kù)松木契克斷層(F1－1)，該斷層為晚更新世早期活動(dòng)斷裂，為非活動(dòng)性斷裂。
　　2斷層破碎帶地質(zhì)資料
　　庫(kù)松木契克斷層(F1－1)穿越賽里木湖隧道進(jìn)口段，在YK574+320附近與路線大角度相交。斷裂帶為斷層角礫巖及斷層泥，顏色混雜，寬約20m。隧道通過(guò)F1斷層時(shí)需注意突水突泥的發(fā)生，同時(shí)隧道開挖中隨著局部徑流條件的改變，賽里木湖對(duì)隧道影響加大。該斷層地質(zhì)情況見下圖：
　　                
　　F1-1斷層地質(zhì)情況縱斷面圖
　　3F1-1斷層與賽里木湖平面及縱斷面位置關(guān)系
　　賽里木湖隧道位于賽里木湖南岸，隧道進(jìn)口與湖岸大致平行，然后逐漸左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離賽里木湖隧道。F1-1斷層與賽里木湖平縱面見下圖。            
　　                   
　　                                                 F1-1斷層與賽里木湖平面關(guān)系示意圖

                            
　　                                                                 F1-1斷層與賽里木湖縱剖面關(guān)系示意圖
　　4 工程難點(diǎn)
　　賽里木湖隧道地質(zhì)條件差、施工技術(shù)難度較大。隧道埋深較淺，圍巖以Ⅳ、Ⅴ級(jí)為主，約占全隧道長(zhǎng)度的65%。F1-1斷層處圍巖破碎，地下水豐富，通過(guò)斷層時(shí)可能發(fā)生突水突泥。隧道已施工段涌水量高達(dá)240m3/h，在反坡(-2.95%)排水條件下施工尤其困難。
　　5 施工技術(shù)要點(diǎn)
　　根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示，F(xiàn)1-1斷層圍巖體較為破碎，地下水豐富，但開挖后掌子面在短時(shí)間內(nèi)有一定的自穩(wěn)能力。結(jié)合賽里木湖隧道工程施工特點(diǎn)，采取“周邊超前帷幕注漿+加密加長(zhǎng)超前小導(dǎo)管支護(hù)+型鋼鋼架及錨網(wǎng)噴支護(hù)+徑向注漿”的措施。即：首先采用周邊深孔超前注漿對(duì)開挖輪廓線外5m范圍進(jìn)行注漿堵水，固結(jié)圍巖。開挖前在拱部120度范圍內(nèi)施作φ42超前小導(dǎo)管，上臺(tái)階采用留核心土環(huán)形開挖法施工，嚴(yán)格控制每循環(huán)開挖進(jìn)尺在60cm之內(nèi)，及時(shí)架設(shè)型鋼鋼架，配合錨網(wǎng)噴支護(hù)。下臺(tái)階分左右兩側(cè)交替開挖支護(hù)，及時(shí)封閉成環(huán)。在初期支護(hù)完成后，對(duì)于沒有采用帷幕注漿堵水的斷層影響段采用徑向注漿對(duì)周邊圍巖進(jìn)一步注漿堵水，確保長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中的堵水效果。
　　5.1周邊超前帷幕注漿施工
　　5.1．1超前帷幕注漿堵水與加固的機(jī)理
　　超前帷幕注漿堵水與加固是指在隧道開挖之前，對(duì)掌子面前方圍巖體進(jìn)行全面的鉆孔壓漿處理，使?jié){液充滿到前方破碎松散巖體的間隙中去，凝固后將其膠結(jié)起來(lái)，強(qiáng)度、密實(shí)性得到提高，注漿能在開挖輪廓線之外形面一定厚度的止水層，避免周邊地下水在開挖時(shí)大量涌入隧道。
　　5.1.2注漿材料的選擇
　　根據(jù)巖性、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件等進(jìn)行注漿材料的選擇。選擇原則是：漿液濃度低、膠凝固結(jié)強(qiáng)度高、膠凝時(shí)間可調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性好、操作方便、價(jià)格低、不污染環(huán)境等。
　　賽里木湖隧道的斷層破碎帶按注漿機(jī)理劃分屬于充填注漿，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合賽里木湖隧道的實(shí)際工程特點(diǎn)，決定采用質(zhì)量比1∶1摻入8～12%的速凝劑的水泥漿。該注漿液有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：
　　1）漿液凝固后期強(qiáng)度高，對(duì)破碎巖體的加固效果好，固結(jié)體的強(qiáng)度還會(huì)隨時(shí)間增長(zhǎng)而增強(qiáng)。
　　2）漿液拌制方便，凝結(jié)時(shí)間易于控制，可注性好，漿液收縮率小，固結(jié)堵水效果好。
　　3）漿液固結(jié)體的耐久性好，抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)，特別是抗凍融循環(huán)、抗干旱循環(huán)的能力強(qiáng)，適用于賽里木湖隧道高寒富水、強(qiáng)凍融的工程特點(diǎn)。
　　5.1.3周邊超前帷幕注漿的方法
　　周邊帷幕超前注漿一次注漿長(zhǎng)度為35m，每次開挖28m，留7m作為下一循環(huán)注漿止?jié){盤用，孔徑75mm，孔口管長(zhǎng)L=3m，管徑95mm，壁厚5mm。注漿孔共六環(huán)，上半斷面每環(huán)之間間距60cm，下半斷面逐漸縮小至50cm，孔口環(huán)向間距60cm。施工前對(duì)每一個(gè)注漿孔進(jìn)行編號(hào)，計(jì)算好鉆孔位置和方向，準(zhǔn)確測(cè)出放孔口位置。
　　具體注漿孔布置方法如下圖所示：
　　鉆孔：首先采用MD-50地質(zhì)鉆機(jī)按照設(shè)計(jì)開孔位置和各孔設(shè)計(jì)外插角施鉆φ110孔，開鉆前對(duì)每孔外插角進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。開孔深度達(dá)到3.5m后，安設(shè)φ95孔口管，管長(zhǎng)3.0m，孔口管帶高壓閘閥、側(cè)壁預(yù)設(shè)φ42注漿管和止?jié){閥。然后沿孔口管向前鉆φ75孔。鉆至孔底或發(fā)生坍孔卡鉆時(shí)退鉆并關(guān)閉孔口管的高壓閘閥，利用安設(shè)在孔口管側(cè)壁的φ42注漿管注漿。
　　                    
　　                                                          周邊超前帷幕注漿橫斷面示意圖（單位：cm）

                                            
　　　　                               周邊超前帷幕注漿水平剖面孔位示意圖（單位：cm）
　　液漿配比：水灰比W:C=0.8:1～1:1，摻加速凝劑量8～12%。
　　注漿方式：如果成孔效果較好則采用后退式注漿，不易成孔或經(jīng)常卡鉆則考慮采用前進(jìn)式注漿。如注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間不上升或上升緩慢，則采取間歇式注漿。
　　漿液擴(kuò)散半徑：1.5m。
　　固結(jié)范圍：開挖輪廓線外5m。
　　注漿順序：由下到上，先注內(nèi)圈孔，后注外圈孔。
　　注漿終壓：大于孔內(nèi)靜水壓力1～1.5Mpa。
　　注漿速度：結(jié)合前方斷層長(zhǎng)度和注漿泵排漿能力，考慮注漿速度為20～150L/min。
　　5.2加長(zhǎng)加密超前小導(dǎo)管及型鋼鋼架
　　因斷層帶圍巖非常破碎，加上地下水的影響，開挖后穩(wěn)定性非常差。為了防止掌子面上方發(fā)生坍塌，對(duì)原設(shè)計(jì)的小導(dǎo)管進(jìn)行加密加長(zhǎng)，可以增加施工安全性和增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的縱向受力性能。因格柵鋼架直接承載能力比較弱，只有當(dāng)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能發(fā)揮承載作用，相比之下，型鋼鋼架則具有承載能力強(qiáng)、發(fā)揮作用快的優(yōu)點(diǎn)，因此在通過(guò)斷層時(shí)使用型鋼鋼架。這樣加密加長(zhǎng)的小導(dǎo)管、型鋼鋼架加上錨噴網(wǎng)形成一個(gè)穩(wěn)固的綜合支護(hù)體系。
　　                        
　　加長(zhǎng)加密小導(dǎo)管參數(shù)：管材為φ42熱扎無(wú)縫鋼管，壁厚3.5mm，長(zhǎng)度5m，縱向間距1.5m，環(huán)向間距30cm。
　　型鋼鋼架支護(hù)參數(shù)：I20b工字鋼彎制作，縱向間距50cm。為保證型鋼鋼架表面噴砼保護(hù)層厚度，噴砼層厚度應(yīng)增加至28cm。
　　                       
　　5.3徑向注漿堵水
　　對(duì)未進(jìn)行超前帷幕注漿地段采用全面徑向注漿，能有效封堵地下水，使其遠(yuǎn)離隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，增加高寒強(qiáng)凍融環(huán)境下結(jié)構(gòu)物的耐久性，確保在投入使用后，地下水不會(huì)通過(guò)隧道大量泄入果子溝，保證運(yùn)營(yíng)安全，降低維護(hù)成本。
　　設(shè)計(jì)參數(shù)：管材為φ42熱扎無(wú)縫鋼管，壁厚3.5mm，長(zhǎng)度5m，縱向間距1.0m，環(huán)向間距60cm（外間距108cm），每環(huán)60根。見下圖：
　　                  
　　6監(jiān)控量測(cè)
　　初期支護(hù)完成后，在拱頂、拱腳及邊墻標(biāo)高處埋設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測(cè)。測(cè)試元件采用直徑12mm圓鋼加工而成，每根元件25cm,錨入初期支護(hù)體20cm,外露5cm,以防震動(dòng)影響量測(cè)結(jié)果。量測(cè)頻率開始8h觀測(cè)一次，然后根據(jù)變形量的減小而減小量測(cè)頻率。根據(jù)量測(cè)及時(shí)掌握施工中圍巖和支護(hù)的力學(xué)動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定程度，調(diào)整施工工序及預(yù)留變形量、開挖進(jìn)尺等，便于指導(dǎo)施工，確保施工安全。
　　7 結(jié)束語(yǔ)
　　通過(guò)對(duì)賽里木湖斷層破碎帶采用“周邊超前帷幕注漿+加密加長(zhǎng)超前小導(dǎo)管支護(hù)+型鋼鋼架及錨網(wǎng)噴支護(hù)+徑向注漿”措施，且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)得出以下結(jié)論：
　　1）通過(guò)周邊超前帷幕注漿，松散巖體的密實(shí)性、強(qiáng)度得到提高，可以有效地提高圍巖的自承力，同時(shí)避免周邊地下水在開挖時(shí)大量涌入隧道。
　　2）加長(zhǎng)加密超前小導(dǎo)管及型鋼鋼架，可以大量減少拱部圍巖的掉塊，避免了坍塌的發(fā)生，保證了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。
　　3）隧道斷層破碎帶施工要做到“早預(yù)報(bào)，短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)”。施工中應(yīng)堅(jiān)持超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)控制，進(jìn)一步完善支護(hù)方案和施工措施，從而更加安全穩(wěn)妥的穿越斷層帶。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]黃俊，張頂立，陳來(lái)生.富水軟弱地層地鐵隧道淺埋暗挖施工技術(shù)[J].巖土工程技術(shù)，2004，18（6）.
　　[2]童志輝.淺埋軟弱圍巖隧道施工[J].鐵道建筑，2002（6）:30-33
　　[3]謝紅山.軟弱圍巖富水淺埋隧道病害分析及整治[J].鐵道建筑技術(shù)，2003（3）：33-36.
　　[4]鐘世航，孫宏志，李術(shù)才，等.陸地聲納法在隧道施工時(shí)預(yù)報(bào)斷層、溶洞的效果[J].隧道建設(shè)2007，27（增刊）：21-25.
　　[5]關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京人民交通出版社,2003.
　　[6]王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].合肥:安徽教育出版社,2004.