１ 西秦岭特长隧道穿越断层破碎带施工关键技术 高文山 （中铁十八局集团有限公司兰渝铁路工程指挥部，甘肃武都７４６０４１） 摘要：西秦岭特长隧道穿越地质构造复杂，断层较为发育，且处于高地应力区域及抗震不利地段。隧道穿越 Ｆ６断层带时，采用超前小导管注浆预固结围岩、超短台阶法开挖、仰拱整体模架分区施工技术等，确保了满足 步距要求下稳步快速掘进，并有效地防止了塌方等事故的发生，为同类断层破碎带快速施工提供参考和借鉴。 关键词：特长隧道；断层破碎带；超短台阶法；超前小导管注浆 中图分类号：Ｕ４５５．４９ 文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２—３９５３（２０１４）Ｓ１—００７５—００３ １ 工程概况 西秦岭特长隧道全长２８．２３６ ｋｍ，最大埋深约 小导管、钢拱架、挂网等手段加强支护。 ２．１ 超前小导管预加固技术 拱部采用超前双层小导管预支护，超前小导管 配合钢架使用，采用壁厚３．５ ｍｍ￣４２ ｍｍ冷轧无缝 钢管，长度３．５ ｍ，外插角５～１Ｏ。，管壁每隔１５ ｃｍ 梅花型钻眼，眼孔（２ｊ６～８ ｍｍ，前端加工成锥形，尾 度不小于３０ ｃｍ作为不钻孔的止浆段；采用水 １ ４００ ｉｎ，为全线咽喉控制性工程。地质条件极其复 杂，在ＤＩｙＫ４０１＋９０８～ＤＩｙＫ４０２＋８３１段穿越Ｆ６ 全新活动断裂带。Ｆ６断层带是一条区域性断裂带， 属秦岭褶皱系之南秦岭冒地槽褶皱带。断裂破碎带 宽约９１５ ｍ，构成武都山字型构造体系和文县山字 型构造体系的分界，为一逆断层，由断层角砾岩、断 泥水玻璃双液浆，导管环向间距４０ ｃｍ，其纵向搭接长 度不小于１ ｍ。小导管预加固施作工艺流程见图１。 层泥砾组成，有岩石压扁拉长现象，两侧次级断裂， 挤压拖拉褶皱明显，弱胶结。受Ｆ６断层带的影响， 在隧道范围形成了一系列平行的断裂和褶皱，施工 时，隧道稳定性较差。 结合地质条件及施工能力，按照“管超前、严注 浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反 馈”的施工原则，在拱部超前小导管注浆预固结围岩 的保护下，采用超短台阶开挖法、仰拱整体模架分区 快速施工技术，确保了满足步距要求下稳步快速掘 进，并有效地防止了塌方等事故的发生，平均月进尺 达到７０ ｍ，既加快了施工进度，又节约了施工成本。 ２ 施工关键技术 隧道穿越Ｆ６断层破碎带地段时，采用超前小 导管预注浆支护措施，并对围岩进行注浆处理。采 用超短台阶法开挖，加强底部施工措施，有水地段实 行预注浆加固岩层。根据围岩条件及监控量测资 料，合理确定开挖进尺，开挖完成后立即湿喷混凝土 图１ 超前小导管施工工艺流程 封闭围岩并及时施作锚杆，根据围岩情况采取超前 ２．２ 开挖及支护施作技术 采用超短台阶法，先开挖环形上部导坑，再依次 收稿日期：２Ｏｌ４－０３—１９ 作者简介：高文山（１９７３一），男，工程师 开挖中、下台阶，开挖进尺不大于２榀钢架之间的距 离，最后开挖隧底，开挖进尺不大于３．０ ｍ，施工工 国防交通工程与技术 困 ２０１４增千ｌｊ— ・实例分析・ 西秦岭特长隧道穿越断层破碎带施工关键技术 高文山 （４）喷头与受喷面垂直或大致垂直，当喷到钢架 序见图２。 和钢筋网所处位置时，将喷头偏斜１Ｏ～１５。。按照 先喷边墙后喷拱部的顺序喷射，并按螺旋形路线喷 射，螺旋直径控制在２０～３０ ｃｍ，以保证混凝土喷射 密实。 （５）混凝土需分层喷射，初次喷射先找平岩面， 在第１层喷混凝土终凝１ ｈ后，需要先冲洗第１层 混凝土表面，再喷射第２层混凝土。 （６）喷射混凝土终凝２ ｈ后，需要进行洒水养 护，养护时间不少于３ ｄ。气温低于５℃时不可喷水 养护。 （７）喷射混凝土终凝３ ｈ内不得进行爆破作业。 ２．３．３ 有水地段的施工措施 （１）当隧道开挖面上出水点不多时，先设导管将 ．地下水引排水后再喷射混凝土；当涌水量大且范围 较大时，设树枝状排水导管将地下水引排后再喷射 混凝土；当涌水严重时，通过设置泄水孔，边排水边 喷混凝土。 （２）遇到涌水点时，适当增加水泥用量，降低水 胶比，喷混凝土由远而近逐渐向出水点附近喷射。 （３）当隧道开挖岩面普遍有渗水时，先喷一层水泥 砂浆，然后加大速凝剂掺量，按原配合比喷射混凝土。 ２．４仰拱施工技术 为满足仰拱一次性开挖长度及仰拱距离掌子面 距离，确保隧道快速施工，采用仰拱模架快速施工技 术。为了便于现场管理，把仰拱施工作业分为两个 区：第一作业区包括隧底开挖、出碴、清底、初支和钢 筋制安等工序；第二作业区包括仰拱模板安装、混凝 土浇筑和拆除模板。二者以流水作业的方式组织施 工，施工工艺见图４。 图３ 湿式喷射混凝土工艺亩ｉＥ程 ２．３．２ 湿喷混凝土施工要点 （１）选用Ｐ．０ ４２．５水泥，细度模数大于２．５的 洁净中粗砂，粒径为５～１６ ｍｍ连续级配碎石，化验 合格的拌合用水。 （２）按设计配合比进行拌和喷射混凝土，混凝土 配比和搅拌后物料的工作性应进行必要的检查，检 查频率为２次／班。 （３）喷射前先检查隧道开挖面是否有欠挖部分 图４仰拱施工工艺 仰拱施工详细步骤为：①隧底开挖、出碴、清底 和出水点，进行必要的技术处理，并将岩面上的浮石 和隧底处的虚渣清除干净，最后用高压水冲洗受喷 岩面。 （此步骤为第一工作区作业内容，可在后续第二工作 区作业时同时进行）；②就位栈桥，确保栈桥与隧道 中心线平行，同时用拉杆把端头梁与栈桥两边坡桥 国防交通工程与技术 圄２０１４增干ｌＪ— ・实例分析・ 西秦岭特长隧道穿越断层破碎带施工关键技术 高文山 根据围岩变形的时间效应，严格控制施工步距。 仰拱开挖前必须完成边墙锁脚锚杆，每循环开挖进 尺控制在３ ｍ以内，开挖后初期支护应及时施作， 距离掌子面距离不超过３５ ｍ。并尽早封闭成环，确 保施工安全。 连接拉紧，将端头梁支柱收起，模架系统处于悬吊状 态；③启动绞车电机，将模架系统向前拖拉６ ｍ；④ 用栈桥上的手动葫芦吊住端头梁的两端，将轨道吊 车的载荷卸除；⑤用千斤顶横向调整端头梁的位置， 将端头梁支柱放下，并固定端头梁；⑥用人工配合绞 车将仰拱模板放到预先布设销钉上，然后固定模板； ⑦安设仰拱接头沥青木板和止水带等；⑧仰拱中部 ４ 结束语 西秦岭特长隧道穿越Ｆ６断层带时，采用超短 混凝土采用自然摊铺的方式，从仰供中部开始沿纵 向并向左右两边摊铺浇筑，浇至仰拱模板下沿时，将 台阶法开挖、湿喷混凝土、仰拱整体模架分区施工技 混凝土从仰拱两侧的顶部入模浇筑，确保仰拱混凝 术，既满足安全步距的要求，又有效地防止了塌方等 土不留施工缝；⑨用绞车和滑轮将模板拉起并翻折 事故的发生，并按期、安全、保质地顺利通过该断层 到模架上；⑩最后进行填充混凝土的浇筑并脱模。 地段。 ３ 其他技术措施 （１）采用该综合施工方案比预计施工工期缩短 ２个月，降低施工成本约６Ｏ万元。 ３．１ 加强超前地质预报 为确保顺利通过Ｆ６断层带，加强该段超前地 （２）隧道穿越断层破碎带时，由于施工方法得 当，其他措施得力，有效防止了围岩变形，确保了隧 质预报工作。以地质调查法为基础，采用ＴＳＰ２０３ 道的施工安全。 地震波法确定断层位置及宽度，再使用红外线探测 断层带地下水发育情况，然后采用超前钻探、加深炮 （３）隧道内施工组织有序，由于采用湿喷工艺， 改善了施工环境，保证了工人的身体健康，为同类长 孑Ｌ进行验证，并按要求至少取一孔岩芯判释。 大隧道施工提供借鉴。 ３．２ 加强监控量测 参考文献 加强监控量测力度，随时掌握围岩变化情况，为 ［１］高文山．西秦岭隧道穿越Ｆ５４断层破碎带施工技术ＦＪ］． 下一步施工提供依据。成立专门的监控量测小组， 现代隧道技术，２０１１，４８（２）：９５－９７ 按照规范规定频率进行量测，并用激光扫描仪在常 Ｅ２３高秀芬．防水工程施工技术探讨ＥＪ］．四川建筑，２０１３，３９ 规量测间隔期间进行全断面扫描，达到加密频次及 （２）１８８－１９２ 两种方法对照比较验证，对采集数据进行处理分析， ［３］孔 刚，王会军，牛振华．熊洞湾隧道断层破碎带施工技 得出变形规律，并通过监测结果及时调整开挖方法、 术ＦＪ］．现代隧道技术，２０１１，４８（２）：９９—１００ 初支参数、二衬施作时机，以策隧道施工安全。 ［４］戴尚昆．仰拱移动模架在隧道施工中的应用［Ｊ］．山西建 ３．３ 严控安全步距 筑，２０１１，３７（７）：１６４ （下接第１１８页） 铁道出版社，２００５ 参考文献 Ｅ４１倪艳平．铁路连续梁桥转体施工的创新与实践Ｉ－ｊ］．铁道 ［１］中铁第一勘察设计院集团有限公司．集包第二双线霸王 标准设计，２０１３（７）：６４—６５ 河特大桥主桥设计．西安：中铁第一勘察设计院集团有限 Ｅ５３余常俊．客运专线上跨既有繁忙干线铁路连续梁水平转 公司，２００９ 体法施工关键技术［Ｊ］．铁道标准设计，２００９（１２）：４６—５１ Ｅ２３中华人民共和国铁道部．ＴＢＩＯ００２．１—２ＯＯ５铁路桥涵设 Ｅ６３程飞．我国桥梁转体施工技术的发展现状与前景［Ｊ］． 计基本规范Ｅｓ］．北京：中国铁道出版社，２００５ 铁道标准设计，２０１１（６）：６７－７１ Ｅ３］中华人民共和国铁道部．ＴＢＩＯ００２．３—２Ｏ０５铁路桥涵钢 ［７］李晓超．大跨度曲线转体桥钢球铰精确安装控制施工技 筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范Ｅｓ］．北京：中国 术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（１）：５９—６１ 国防交通工程与技术－臣一２０１４增刊一
