隧道断层破碎带施工

隧道断层破碎带施工（精选9篇）

隧道断层破碎带施工 篇1

1 工程概况

大坡隧道起讫里程为DK92+550~DK99+228, 全长6678 m的双线隧道, 洞身最大埋深727 m, 最小埋深44 m。隧道采用进、出口各1座平导辅助施工。隧道进口平导起讫里程PK92+570~PK95+870, 长度3300 m, 位于线路左侧25 m, 与线路平行, 设计坡度与正洞一致。平导与正洞间每隔500 m设一处横通道作为疏散通道, 共设7处, 后期作为疏散隧道及运营排水通道。隧道出口平导起讫里程PK97+225~PK99+192, 长度1967 m, 位于线路左侧25 m, 与线路平行, 设计坡度与正洞一致。共设4处横通道, 后期作运营排水通道。隧道进口段DK92+550~DK95+600 (3050 m) 及出口段DK98+810~DK99+228 (418 m) 为可溶岩段落, DK95+600~DK98+810 (3210 m) 为非可溶岩段落, 非可溶岩及可溶岩形成不同的地形地貌。隧道DK92+550~DK93+671.710、DK97+315.661~DK98+540.480段位于R=4500 m的曲线上, 其余均位于直线段上;洞身纵坡依次为17.4‰/1300, 17.5‰/2750, 8‰/600, -3.5‰/2028。

2 破碎带断裂构造

大坡隧道无区域性深大断裂、活动断裂分布, 主要有北东向或北北东向压性或压扭性断裂、北西向张扭性及扭性断裂、北东向纵向张性断裂。分布的主要断裂构造以褶皱过程中的伴生断裂为主, 多与褶皱轴线平行。其中冼洛压性断裂支断裂为逆断层, 位于二坪背斜的西北翼, 走向与背斜轴部平行, 为N40°E, 倾向北西, 倾角高达70°~80°, 正弦曲线状。下盘为寒武系地层, 上盘为奥陶系与志留系地层。断裂破碎带宽100~200 m, 沿断层及其两旁, 岩石破碎, 构成相当破碎的压碎岩及断层角砾。方解石脉呈网络状穿插破碎带中。二坪压性断裂断层总的走向N60°E, 与二坪背斜轴向大致平行。倾向北西, 倾角60°~70°, 上盘为寒武系下统清虚洞组灰岩, 下盘为寒武系下统明心寺组砂岩, 断层破碎带宽80~150 m, 沿断层岩石有破碎, 但不很发育, 以压碎岩为主。

3 隧道断层开挖支护施工技术

3.1 施工工序

隧道Ⅴ级软岩、浅埋、偏压及断层破碎带, 采用3台阶临时仰拱法。施工顺序:超前支护→上台阶开挖→支护→下台阶开挖→支护→仰拱→仰拱填充→拱墙衬砌。有钢架时下台阶必须单侧错开开挖。使用光面爆破技术进行开挖, 设计台阶的长度为5~8 m, 每一次循环进尺保持在2 m内。

3.2 爆破设计

Ⅲ级围岩破碎带使用台阶法进行开挖, 每次循环进尺为3 m, 每3 d完成4个循环。设计炮眼利用率为0.9 m, 选用直径32 mm的2#岩石乳化炸药。选用3臂凿岩台车进行打眼, 并使用挖掘机对台渣进行清理[1]。采用光面爆破, 使用塑料导爆管非电起爆系统、乳化炸药、毫秒为差有序起爆。四周选用直径32 mm的小药卷间隔装药, 其他炮眼采用直径32 mm的普通药卷连续装药。每次循环进尺深度3 m, 炮眼布置图 (略) 。

爆破参数:炮眼直径取42 mm, 深度3.2 m, 掏槽孔比其他孔深0.5 m。不偶合系数:根据经验, 周边眼不偶合系数在1.5~2范围光爆效果最好。据此周边眼选用直径25 mm药卷 (长300 mm, 200 g/卷) 。其他部位炮眼选用直径32 mm药卷 (长300 mm, 200 g/卷) 。

周边眼距E与抵抗线W:E取450 mm。E/W一般为0.8~0.88, 结合大坡隧道地质特征, W取500 mm。线装药系数I:周边眼线装药系数200 g/m。其他孔单孔装药量q按公式q=ka Wλ计算, 其中k为炸药单耗 (kg/m3) , a为炮眼间距, W为抵抗线, L炮孔深度, λ为炮眼部位, 其他孔孔距取a=18~25d, d炮孔直径。

掏槽方式:采用斜眼掏槽。装药结构:周边眼采用空气间隔不耦合装药, 在定位竹片上按照一定的距离绑扎光爆药卷, 连接导爆索。其他眼使用连续装药的方式进行装药。

起爆网路:使用孔内微差对爆破进行控制, 选用电雷管进行起爆。使用1~11非电毫秒雷管控制微差, 按照规定顺序进行起爆:掏槽眼→扩槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。

3.3 支护施工

3.3.1 洞口长管棚

(1) 导向墙施工。导线墙设计界面尺寸为1×1 m, 使用C25混凝土, 导向墙使用2榀I20a工字钢, 在钢架的外缘布置厚度为5 mm的导向钢管, 对钢架和钢管进行焊接, 各个单元使用螺栓进行连接。

(2) 长管棚施工。在现场将长管棚加工好以后, 使用汽车运输到工作面, 使用管棚钻机进行长管棚的施工, 一次性完成长管的安装, 并使用套管跟进法进行钻进, 使用高压注浆泵进行注浆。设计注浆压力为0.5~2 MPa, 浆液水灰比为1∶1, 在进行注浆之前要先进行注浆试验, 并结合具体情况对注浆参数进行调整, 完成注浆后, 利用M10水泥砂浆对钢管进行填充, 按照Q=πR2Lη估算单根管棚的注浆量, 在公式中注浆钢管花管之间的距离为L0, 浆液扩散半径为R=0.6L0, 围岩孔隙率为η, 钢花管长度为L0在进行注浆时, 根据钢管施钻的顺序从小到大逐步增加压力。

(3) 施工中注意事项。管棚施工属于超前支护, 需要在开挖好隧道暗洞之前完成, 首先将注浆孔做好, 然后进行检查孔的施工。相同断面中接头数量要控制在50%以内。使用隔孔注浆的方式进行施工, 初步压力为0.5~1 MPa, 终压为2 MPa, 在施工过程中要持压15 min后结束注浆。完成注浆孔注浆后, 打设检查孔钢管对注浆质量进行检查, 最后检查钢管中注入的砂浆是否封堵好。在进行洞口长管棚施工之前, 要对预埋套管进行定位, 按照设计要求进行长管棚导向墙施工, 并利用测斜仪对钢套管的倾斜度进行控制。此外, 在进行钻进时, 要使用测斜仪对长管棚管的倾斜度进行检查, 并将钻孔的钻进长度以及钻孔的地质记录工作做好。要按照设计要求对管棚的外插角进行控制, 保证管棚的支护效果, 并避免长管棚侵入开挖净空, 降低管棚超前支护效果。

(4) 洞身长管棚。管棚工作室的长度为12~15 m, 断面比标准断面大800~1000 mm, 管棚工作室隧道段本身的超前管棚应采用洞身中管棚来实现。进行混凝土导向墙、孔口管的施工, 然后钻孔安装钢花管, 并进行注浆。完成超前管棚的施工后, 即可进行超前小导管的施工。对钢架和洞内管棚尾段进行焊接, 组成支护系统。

(5) 洞身中管棚。洞身中管棚可以直接在作业面进行施工, 管棚的长度为6~12 m, 使用超前小导管二次加固围岩。

3.3.2 超前小导管

在施工现场对小钢管进行加工, 并采用喷射混凝土的方法对岩面进行喷射, 使用凿岩机进行钻孔。并利用凿岩机顶推力将小导管推送到孔中, 利用测斜仪对钻孔角度进行控制, 使用注浆泵将水泥砂浆压入。以紧挨开挖面的钢架作为超前小导管的支点, 并从钢拱架穿过, 钢架和尾段焊接, 将钢管打入后进行注浆, 形成管栅支护环。在0.5~1之间调节水灰比, 先注入稀浆液, 然后逐渐将浆液浓度调整至1。位于土层时, 小导管压住水泥浆的压力≥2 MPa, 其他地段压注水泥砂浆, 压力控制在>1 MPa。在注浆过程中, 出现串浆时, 安排多台注浆机同时进行注浆。当注浆机数量比较少的时候, 要堵塞串浆孔。轮到此管进行注浆时, 将封堵物拔下, 然后使用细钢筋或铁丝清除干净管中的杂物, 并利用水或高压风冲洗干净, 然后再进行注浆。当出现水泥浆液的进浆量非常大, 但压力却持续不升高的情况时, 要对浆液的配合比和浓度进行调整, 减缓胶凝的时间, 采用间歇式注浆或小泵量低压力注浆的方式进行施工, 为了便于凝胶, 浆液在裂隙中要有一定的停留时间, 但是停留时间要控制在混合浆胶凝时间以内。

4 结论

综上所述, 在隧道工程施工过程中, 断层破碎带开挖支护是施工的重点, 对隧道工程的施工安全和施工进度均有比较大的影响。本工程通过使用临时仰拱法进行破碎带进行支护, 提高了围岩的稳定性, 保证了隧道工程的顺利开展, 施工效果良好。

参考文献

[1]贾剑青, 王宏图, 李晓红等.复杂条件下隧道支护体时效可靠性探讨[J].岩土工程学报, 2008, (03) :390-393.

[2]刘辉, 宋宏伟, 唐德康等.断层间距对隧道纵向稳定性的影响[J].黑龙江科技学院学报, 2008, (06) :447-450.

隧道断层破碎带施工 篇2

一、工程概况：

1、施工目的：主要运输大巷巷道加强支护。

2、施工地点：主要运输大巷。

二、施工方案：

1、施工方案：

由1559m处至1606.9m段对原有的工字钢棚两棚之间套入29#U型钢棚，棚距中对中608mm。

1559m处至1606.9m段套棚完成后，方可继续向前架设29#U型钢棚，608mm为一个施工循环，直至进入稳定围岩后方可变为原设计支护。

按设计中施工，巷道起伏不得大于±2度。

当工作面围岩稳定后，对所有架棚段进行壁后锚注工作。

2、施工方法：

1)、1559m处至1606.9m架棚段采用风镐扩刷。

2)、如果围岩条件允许采用钻爆法施工，采用YT-29A型风锤，φ42㎜一字型钻头打眼，爆破采用煤矿许用毫秒延期电雷管，煤矿许用乳化炸药，MFB-200型发爆器爆破，放炮过程中严格控制装药量，装药量为正常的一半。如遇围岩特别松软，则采用风镐掘进，装岩采用综掘机装岩，皮带出矸。

3)、通过采用锚注施工工艺，对变形破坏巷道的破碎松散围岩或地压较大的巷道及硐室，采用壁后注浆加固处理以后，使浆液充填和胶结围岩的裂隙，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕，并与围岩、锚喷、支护共同形成有效承压组合拱。由于注浆使得巷道外围组合拱厚度加大，有效地提高了支护结构的承载能力，阻止巷道的变形破坏，从而确保了巷道的长期安全使用的稳固性。

3、工艺流程：

(1)套棚喷工序：

1559m处至1606.9m段采用架全封闭29#U型钢棚+钢筋网+钢筋砼背板+喷砼支护。

检查后方架棚段的棚子→找线→挖棚腿窝→栽棚腿→上棚梁→校正棚梁、棚腿位置→打棚撑→腰帮、接顶(上钢筋网、充填水泥背板)→初喷→复喷。

在架设第一架U型钢棚时，要与第二架U型钢棚同时架设，棚梁用拉钩连接固定，并在每根棚腿的两侧打上锚杆固定。按设计要求安装好，并喷砼固定。然后方可进入下一道工序施工。

(2)架棚喷工序：

检查加固好迎头10m内的棚子→看线画轮廓线→工作面截割→临时支护窜前探梁→按中腰线及棚距上棚梁、过顶→洒水、出煤(矸)→刷帮、安设护帮板→挖棚腿窝→栽棚腿→看线、校正棚梁、棚腿位置→打棚撑→腰帮(上钢筋网、充填水泥背板)→初喷→复喷。

(3)锚注段工序：

搭设脚手架→打锚注管→自下而上逐排进行锚注，每一排先注下部后注上部。

三、架棚技术方案设计及技术要求

(一)巷道断面及尺寸

巷道断面形状：直墙三心拱

断面：掘宽×高=4160×3790mm

净宽×高=3800×3500mm

(二)巷道支护及参数

1、支护形式：29#U型棚+钢筋网+钢筋砼背板+喷砼支护

2、巷道支护：

临时支护：采用三根滑移丝杠式前探梁，前探梁采用长4m的11#槽钢制作，每根前探梁用两个φ50mm钢筋制作的钢筋钩对锁吊挂于已施工棚梁上，接茬处用木垫板固定牢固，前探梁不得生根于迎头第一棚。截割后进入迎头敲帮找顶并及时窜前探梁、放棚梁、过顶，以起到临时支护作用。巷道截割施工中，前探梁临时支护最大控顶距0.6m。前探梁上一次放棚梁1根。支护前必须进行“四位一体”安全检查，确认安全后，方可操作。

永久支护：巷道永久支护采用29#U型钢棚+钢筋网+钢筋砼背板+喷射砼联合支护。钢棚间距(中-中)为608mm，每架钢棚分三节，搭接长度为400mm，每个搭接使用限位卡固定，棚腿和棚梁各用两根拉杆连接固定。U型棚内(靠近岩壁处)用双层钢筋网覆盖绑扎(钢筋网1×2m，网格80×80mm，采用φ4mm冷拔钢筋制作)，全断面腰帮被顶。巷道空帮空顶处用钢筋砼背板背实，水泥背板呈插花布置，水泥背板规格为：长×宽×厚=1100×200×50mm;在施工冒顶部位，接顶前必须待顶板稳定或漏成尖顶状后，进行初喷，防止瓦斯涌出，再派有经验的工人上去用水泥背板搭“井”字剁接顶。U型棚外喷砼强度等级为C20，喷厚50mm。

3、永久支护距迎头：架棚喷支护距离迎头不超过0.3m，临时支护必须紧跟迎头。

四、锚注技术参数及技术要求

1、注浆前，必须根据巷道净高进行卧底，清除卧底杂物，找平底板，而后进行下步工作。

2、注浆钻孔的布置：钻孔间排距为1500mm×1800mm，每排布置9根注浆锚杆，从巷中顶部向两帮均匀布置9根，巷道两帮底角孔外扎角为45°孔深为2500mm，外露100mm，详见(注浆锚杆布置图)。

3、锚杆规格：注浆锚杆采用Ф25mm×2500mm中空注浆锚杆。托盘采用150mm×150mm×10mm锚杆托盘。每根锚杆孔底部使用二根K2335型树脂药卷、封口使用一根水泥药卷。

4、注浆材料：注浆材料以单液水泥浆为主，注浆水泥采用P.O。42.5标号普通硅酸盐水泥，水灰比为1：1.5、壁后注浆钻孔的规格：注浆钻孔的深度为2.5m，每排打9个钻孔，间排距1500mm×1800mm;每根注浆锚杆均与巷道周边轮廓垂直布置，角度不小于75°。

6、注浆扩散半径及注浆压力：注浆扩散半径按巷道围岩裂隙考虑，取3.5-4.0m;注浆压力：根据锚注经验，顶部注水泥浆压力为1.5-2Mpa，帮部注水泥浆压力为1.0-1.5Mpa;稳压时间15-20min。

7、浆液配置：

1)、单液水泥浆的配置：配置水泥浆时，按设计配合比，力求加料严格准确，并搅拌均匀，纯水泥浆液的配置表见表1

表1：纯水泥浆液(不加附加剂)现场配置表：

2)、每桶浆液配置(以水灰比1：1为例)

搅拌桶容积0.3立方，满桶时：用水300kg;水泥6袋。2/3处：用水200kg、水泥4袋。

注浆一周后，安装锚杆盘对注浆锚杆进行二次紧固，使其扭矩达到200N·M。

五、注浆设备及施工方法：

1、注浆施工设备

2、施工方法：

(1)施工准备工作

A、施工前风水管路接到位置、备好施工机具：如注浆机、搅拌桶、清水桶、浆液桶及管路、风镐、风锤、锚索机、手镐、铲子。

B、清除巷道杂物，保证作业场所有良好的作业环境、安全环境。

C、备足注浆材料，确保施工连续性。

(2)钻注施工

A、钻眼工作：顶部使用锚杆钻机钻眼，两帮钻眼使用YT-29型凿岩机，钻头使用一字型钻头，钻头直径Ф27-42mm。施工前，按锚注孔的设计间排距用颜色标出眼位，在按设计孔深钻出注浆孔，并且随后把钻孔清洗干净。

B、安装锚杆：为了满足注浆锚杆的承压要求，现场安装锚注杆时，采用矿用树脂药卷，药卷规格：K2335型树脂药卷，每孔底部2卷，封口使用水泥卷1卷，对其锚头外端缠绕麻丝(棉丝)，使其膨胀固定，锚注管外露100mm。

C、注浆顺序：注浆顺序为先注底，后注巷帮，自下而上的注浆。

注浆一周后，对注浆锚杆进行二次紧固，使其扭矩达到300N·M。

六、注浆作业的技术质量管理工作

锚注孔施工技术要求

锚注孔在施工时，要严格按照设计间排距和角度布置，间排距最大误差控制在±100mm范围以内，孔深误差控制在±50mm范围以内。

2、注浆系统的调试技术要求：

注浆前，要先对各连接管路、阀门、设备等进行检查后用清水调定注浆压力，打到需要规定的压力。

3、浆液制作及注浆技术要求：

浆液制作时，要严格掌握注浆参数、浆液配比，水灰比和注浆终压，满足设计要求。注浆中，当注浆孔达到设计终压后，降压流量10分钟，即可停机关闭注浆阀，再开启泄压阀后方可换孔注浆。注浆阀待浆液处凝约半小时后，方可拆卸。

浆液需要充分搅拌均匀，并在放浆口处设置过滤网，以防结块水泥等杂物吸入浆管内。

注浆拱部的球阀应待注浆后三小时拆除，拆下的阀门要及时清洗干净，然后涂抹机油备用。

4、注浆作业的质量管理工作：

1)、组织成立技术工种专业队伍

注浆设备由专人负责管理。负责观察和控制注浆压力及注浆泵的操作和日常维修工作，锚注孔内注浆由专人负责，负责装卸锚杆与注浆泵出浆管的链接，以观察并处理渗液和漏浆。其余工种配合注液工工作，确保其施工质量。

2)、加强注浆作业的质量管理：

注浆前，在同一地点的喷浆和注浆的间隔时间必须在7天以上。注浆作业中，其注浆量的大小，注浆质量的好坏均具有隐蔽性强的特点。因此，质量控制的日常管理工作尤为重要。要求专人负责对注浆孔号、注浆压力、浆液量作好原始资料记录和整理，以便于以后分析和评估注浆效果。

5、浆液效果检查：

注浆工作结束后，在二排注浆孔中间打检查孔，压入清水，在设计压力下，注水量0.1m3/min以下时为合格。

七、安全生产技术措施

(一)架棚施工安全技术措施

1、加强顶板管理，严禁空顶作业，坚持“敲帮问顶”制度。打眼前、装药前、放炮后、接顶前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的前提下，方可作业。

2、敲帮问顶必须由班长及有经验的工人进行作业，一人作业，一人监护。敲帮问顶顺序：由外向里、由顶到帮再迎头。用长柄工具找顶时，应防止矸石顺杆滑落伤人。

3、顶板破碎时，要缩小循环进度，控制迎头顶板裸露面积，以防冒顶事故发生。永久支护必须紧跟迎头，够一棚、架一棚、喷一棚，接实背严帮顶,打齐木楔和永久棚撑，支护顺序：先顶板、后两帮。

4、顶板破碎时可采用打密集超前撞楔通过，撞楔采用直径1寸钢管加工，长3.0m做成一头尖端，管棚沿迎头横梁上沿按200mm间距布置，外露700mm。撞楔必须打在迎头第一、二棚之间，并及时喷砼封闭。(安装撞楔时必须使用铜锤以防撞击火花，打一个撞楔孔安装一根撞楔，严禁撞楔孔全部打好后再安装撞楔)。

5、施工中如出现冒顶应迅速撤人至安全地点，待顶板稳定或漏成尖顶状后由班长站在安全地点，先用长尖枪找顶，确认安全后，先由瓦检员检查冒顶区的瓦斯浓度，当瓦斯浓度≥1%时，必须采用风筒对冒顶区进行通风稀释，待瓦斯浓度降到<0.8%时,方可派人用半圆木架“井”字型木垛快速接顶。

6、接顶工作由班长安排3名经验丰富的工人联合作业，一人观顶、一人递料、一人接顶。接顶后再用木楔打紧，使之与顶梁接上劲，接顶时，接顶人员必须要随身携带瓦斯警报仪。其他人员撤至安全地点待命。冒顶较高时可在钢棚下采用道木搭“井”字剁支撑钢棚，防止水泥背板压垮钢棚。

7、迎头施工期间要坚持“有疑必探，先探后掘”原则：如迎头煤层松软片帮，掉顶严重等情况，应立即停止作业，检查瓦斯浓度并注意观察。待帮、顶稳定后方可施工。

8、冒顶区成巷后要标明冒顶区的位置和高度。

9、如果围岩条件允许采用钻爆法施工，爆破时必须对爆破点后10m的棚子进行检查加固，防止放炮倒棚，将所有支架的棚梁、棚腿必须喷严、喷实且待浆体凝固后方可装药放炮。放炮后，对崩倒、崩坏的支架应及时修复或更换。修复支架前，应先清除危石、活矸，做好临时支护;扶棚或更换支架，必须从外向里逐架依次进行。

10、施工前先将迎头的浮矸、杂物清理干净，保证退路畅通。材料堆放整齐，并备有足够的接顶材料。迎头往后50m内必须备有接顶材料(水泥背板)及应急材料(道木、半圆木)，道木、半圆木数量不少于100块，水泥背板数量不少于400块，暂备10架支架。

11、加强通风管理，风筒口距巷道迎头不超过5m，接顶时必须保证照明充足，风流通畅。

12、应密切注意观察已掘巷道帮、顶，发现变化异常应立即停止掘进，将变化异常段巷道支护好后，方可继续作业，并汇报调度。

13、加强队干跟班指挥，队干要密切注意围岩情况，发现问题要及时汇报和处理。

14、棚梁、棚腿架好后，要严格背好帮顶，做到无空隙，使棚子受力均匀。

15、运输、装卸金属支架必须由一人统一指挥，以防止在运输、装卸过程中伤人。抬棚子时，要相互呼应，动作一致，两个人抬料时要顺肩。

16、对现场各项数据做好记录，以备后期注浆补强支护及巷道修复参考使用。

17、严格执行 “先探后掘”制度，确保无水患后方可向前掘进。

(二)注浆施工安全技术措施

1、注浆设备下井前，要认真进行检查各部件要齐全。

2、注浆机具装卸过程中要有专人指挥，起吊要用专用起吊工具，所装设备严禁超出车辆宽度。在运输过程中要绑扎牢固，井下运输要严格按照井下运输管理规定执行。

3、施工前，要在施工地点后50m处设置醒目警示标志，提醒过往行人及车辆注意安全。

4、定期检查、维修设备，保证设备始终处于完好状态。

5、施工中要爱护巷道中的各种管线、电缆，不得带电搬移、检修电器设备。

6、设专人负责制备浆液，采用42.5#普通硅酸盐水泥，同时掌握好注浆和搅拌速度，尽可能的缩短浆液搁置时间。

7、吸浆口处要设置过滤网，防止结块水泥和水泥袋等其他杂物进入浆液。

8、注浆时要注意观察压力表的升压情况，及时调整泵的流量，压力超过5Mpa时要及时停机，查明原因，进行处理，同时设专人观察巷道顶板，观察孔口管等处是否有异常现象，发现问题及时停机处理。

9、注浆中如需暂时停机，应向孔内压入一定量的清水，以保证注浆通道的畅通。

10、注浆期间，应注意泵的运转情况，吸排浆情况，每次注浆结束后应用清水冲洗管路和机具，并及时进行检查维修。

11、所有注浆孔的注浆终孔压力，必须达到设计技术要求，注浆作业严格按照操作规程执行。

12、注浆期间，各班要作好原始记录，并及时汇报工作进度情况，以便掌握施工进度。

13、注浆期间，应注意观察巷道顶板、两帮的变化情况，严格控制注浆压力，防止因压力过大而造成顶帮大面积开裂脱落。

14、处理管路、闸阀、或泵时，需先停机泄压，再做处理。

15、注浆期间，所有人员不得站在孔口管或闸阀下面。

16、注浆人员要佩戴眼镜，手套等个人防护用品，防止窜浆伤眼或烧毁皮肤。

17、注浆闸阀要侧向操作，防止喷浆伤人。

18、要保持压力表完好，严禁无压力控制注浆。

19、每班要及时清理跑露浆液，搞好文明施工，工程完好后要做到工完料净、场地清。

20、施工人员下井前，要熟悉井下作业点、行人路线和矿井避灾路线，掌握自救互救知识。

八、避灾路线

主要运输大巷→总回风大巷(东侧)→回风立井→地面(附图)

其他未尽事宜，遵照《主要运输大巷作业规程》和2011版《煤矿安全规程》规定执行。

隧道断层破碎带施工 篇3

关键词：煤矿开采；巷道；断层破碎带；水害；治理技术；防治水措施；研究

前言

煤矿开采的过程中，对矿井水实施防治措施能够避免水害事故，其不仅可以有效的提高矿井生产的安全性，是十分重要的安全保障条件之一，也能够减少井涌量，减少生产成本，充分利用自然资源。但是实践的煤矿生产中，由于矿井的结构特殊，水文地质基础不佳，各种水害防治技术的应用不足，或者煤矿企业领导对于防治水方面的工作不重视等因素，使得水害的治理效果不理想，水害事故出现的概率居高不下，对其进行深入的研究是十分有必要的。

1.巷道过断层破碎带常用的防治水技术

1.1物探技术

物探技术在过断层破碎带防治水中的运用主要包括两种，即地质雷达法和瑞利波法，二者的性质、特点的等，均有较大的差异，其中地质雷达法是运用了广谱电磁技术，先在介质的表面发射电磁波，再利用相应的设备收集其反射后的信息，对其接受的信息进行法深入的分析后，即可以推断出探测对象的形状，并掌握该地区的地质现象。该技术的优势在于探测的距离较大，可以达到50m；而瑞利波法的技术基本工作机制是先全面检测各种频率成份瑞利波的不同传播速度，再推断探测对象的基本情况和性质，适用于探测煤巷。该技术的特点在于施工操作较为简便，探测的准确性较高[1]。

1.2钻探技术

井下钻探过程中进行的探水工作，某些情况下无法直接运用巷探方法，包括老空水区、断水断层、陷落柱等，需要将钻探和巷探有机结合起来。如果情况允许，可以采取巷探方法，需要先设置超前探水钻孔，其钻进方式分为单巷掘进巷旁探水、双巷掘进单巷探水两种。其中单巷掘进，巷旁探水适用于大巷、总回风巷。当实施单巷掘进时，应把机房设置与巷道的两边。在巷道两侧进行施工时，即能够及时的掌握周边水害情况，并及时控制；双巷掘进单巷探水的方法一般适用于两条平行巷道掘进的情况，一条可以选择超前掘进的方法，其迎头即能够作为机房，开展各项探水活动，另一条巷道则选择掘进滞后，无需进行探水活动[2]。

2.防治方案

2.1设置隔离设施及排水系统

由于矿井的井底、两翼部位十分薄弱，容易出现井涌现象，需要将其进行隔离，在设计水平延伸工作的過程中，应结合矿井的基本情况选择相应的设施，包括防水闸门等，等处实现一定的隔离，在进行水平延深设计工作中，应选择合理的隔离设施，如防水闸门的选择等，还需要保障矿井的水平排水能力超过3000m2/h，强化其抗水灾的能力。下山采区等部位，地势及较低，水害的情况会更加严重，需要在开采掘进的时，需要在开采区内做好排水措施，并保障期排水能力。另外，还可以在采区内适当的位置设置泄水巷，提高其泄水性能，布置回采巷道是，其方向应根据腰线伪倾斜，呈上山的方向。

2.2确定探水警戒线

确定合理探水警戒线不仅需要完全掌握了巷道前方断层、陷落柱等部位的导水性，还需要全面了解其构造情况。但是实践的情况是掌握其结构较为困难，需要在掌握巷道前方断层、陷落柱等部位的导水性后，直接确定探水警戒线。首先因全面考量断层之间的落差，确认其宽度应比平行防水煤柱线大20m～100 m。如果巷道达到了警戒线，应开展超前探水工作，推算出出断层的具体位置，并结合断层的情况，合理选择适合防水煤柱及有效的注浆加固措施[3]。

2.3底板注浆加固

矿井的巷道在掘进的过程中，如果存在水文地质条件较为复杂的地区，地下水的施压大于安全水压，即巷道底板的厚度不足，不能完全达到安全隔水的效果，需要强化探测工作，掌握地质构造和水文地质资料，根据获得的各项资料，制定相应的注浆加固方案，强化地板的安全性。

2.4做好巷道的支护工作

一些矿井所在的地区其水量较大，水文地质较为特殊，且水压高，单纯的注浆加固巷道底板并不能完全保障其安全性，还需要做好巷道的支护工作。在巷道掘进的过程中也能有效的避免涌水问题，因此需要在加护地板，并保护底板的基础上，使用锚杆进行支护，不破坏底板的同时，强化其支护能力。另外，水害较为严重的相邻的煤层，在断层的两盘，需要结合断层的情况确定合理的留设煤柱宽度：如果断层落差超过1.5 m ，上盘断层煤柱的宽度需要超过20 m ，下盘则需要超过15 m，如果断层落差在1.5m以内，并出现了导水现象，煤柱的宽度需要超过15m。

3.总结

煤矿开采的流程十分复杂，矿山所处的环境一般较为恶劣，且地质条件特殊，各种条件均受到较大的约束，容易出现井涌的情况，影响矿山的生产安全，需要采取有效的防治水措施，排除各种安全风险。本文仅从一般的角度分析了几项防治水技术，实践的管理过程中，还需要安全管理人员先全面掌握煤矿的各项情况，合理选择防治水技术，并制定科学的防治水措施，提高煤矿的安全性，避免出现水害事故，降低生产成本，也为企业带来良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]邹光华，张凤岩，宋彦波.巷道过含水断层破碎带的注浆加固技术[J].煤炭科学技术.2010下8（06）：50-53.

[2]高明中，韩磊，高新亚.巷道组过断层围岩控制技术研究[J].安徽理工大学学报（自然科学版）.2010，30（03）：17-22.

断层及破碎带隧道施工技术的分析 篇4

现阶段社会经济发展不断加速, 隧道的应用范围也越来越广。在隧道施工过程中, 很容易碰到断层和破碎带等, 为施工带来了不少困难与障碍。断层和破碎带具有稳定性差的特点, 如果处理不当, 隧道就可能会出现岩体不稳, 甚至塌陷等状况。因此, 必须要加大对断层和破碎带隧道施工的控制力度, 掌握科学的施工方法, 提高断层和破碎带隧道施工的安全性及稳定性。

1 断层和破碎带对隧道施工的影响

隧道在经过断层或破碎带路段时, 其开挖难度会显著提高。这是由于断层和破碎带都会降低岩石的强度和稳定性, 还会在一定程度上影响到岩体的完整性与隧道结构表层的抗滑阻力, 从而使隧道的整体施工安全无法得到保障。所以, 在隧道实际施工过程中, 需要特别注意断层和破碎带等地段, 并针对这些容易出现问题的地段进行科学预防和处理。另外, 断层和破碎带还容易表现出比较明显的黏土化特点与涌水特点, 这就导致在隧道施工过程中, 如果对该地段处理不善, 就可能会造成大量涌水或涌砂等现象, 从而破坏掉隧道周围岩体的稳定性与支撑结构的有效性, 甚至直接影响到整个隧道工程的开展。

2 断层和破碎带隧道施工的技术准备

2. 1 对地质情况进行调查

在对断层和破碎带区域的隧道进行建设前, 必须对该路段的断层和破碎带有一个深入了解, 全面掌握断层和破碎带的性质、蓄水量、活跃度等关键因素, 并对其进行合理的判断与测量。在测量时, 要着重检测并调查断层和破碎带的倾斜角度、方向与强度, 为断层和破碎带区域隧道的实际施工打下坚实的基础。

2. 2 准备好相关施工器械

当对断层和破碎带的宽度、强度、倾斜方向、活跃度都有了较为深入的理解后, 就可以依据隧道施工方案与具体施工情况, 选出相应的施工器械和适当的施工方法。要着重做好钻孔台车的选择工作, 把握好机器与机器之间的距离, 设定好机器与原材料的供应方式, 保证断层和破碎带区域隧道的施工能够安全、稳妥地进行。

3 断层和破碎带隧道的施工技术要点

3. 1 断层破碎带隧道的开挖技术

1) 半断面微台阶开挖技术。

如果隧道需要穿过部分或大片的断层与破碎带, 且断层和破碎带位于隧道顶端时, 往往可以选用半断面微台阶的施工方法, 灵活利用有效空间, 提升施工效率。在运用这种方法时, 要注意确保断层和破碎带的稳固性, 开挖以后要适时做好锚喷保护工作, 可将后拱部分及下半部分一同开挖, 使断层能够尽快闭合。

2) 上下断面次序开挖技术。

即隧道上半部分完全穿过断层和破碎带时, 对下半部分的断层实行开挖保护。这种技术适用于断层和破碎带覆盖面积较广, 稳定性弱等情况。如果断层和破碎带风化过于严重, 引起岩体稳固性下降, 则可以先保留中间的核心部分, 对周围岩石实行爆破, 并设置好支撑结构, 再针对爆破预留位置继续开挖。此时可先对中槽开挖, 再在马口部位展开交错开挖, 确保开挖工作顺利进行。

3) 微震爆破技术。

在对断层和破碎带进行爆破时, 不仅要严格按照短循环进尺、剂量严格把控的规定开展工作, 还要对爆破钻孔的部位实行合理安排, 设计好炸药的规格和装药结构, 确保爆破工作安全进行。此外, 还要正确挑选掏槽的形状, 对周边岩体实行有效保护, 还要掌握好起爆参数与次序。

3. 2 断层破碎带隧道的支护技术

1) 喷锚网联合支撑技术。

喷射混凝土可以让周围岩体表层形成较厚的刚性或半刚性保护膜, 确保了岩体的稳定性和安全性。混凝土初喷时, 其厚度应当达到3 cm ~ 5 cm, 要保证混凝土能够有效封锁岩体表面, 以免造成塌陷。喷射结束后, 要在周围开展锚杆与钢筋网的固定工作, 把锚杆的直径控制在22 mm左右, 单根长度为3 m ~ 3. 5 m左右。锚杆应当安插为梅花形状, 其间隔距离为1 m, 若是有特殊需要, 还可以增加其密度。钢筋网内的网格间距应控制在0. 2 cm以内, 并以双层钢筋网为佳。此外, 如果隧道顶端存有小范围的断层和破碎带, 则可以在断层两边安插径向锚杆, 并采用钢筋编网, 之后把钢筋和锚杆连接稳固, 再进行混凝土喷射。

2) 钢架支撑技术。

该技术可以进一步提高初期保护的强度, 使周围岩体的稳定性得到更为有效的保障。该技术通常是把钢架的间隔距离设成50 cm ~ 100 cm, 并选用 Φ22 的螺纹钢筋将其纵向连结起来, 把环间距控制在0. 5 m ~ 1 m左右, 将其和锚杆连接稳固, 再用混凝土重喷, 使其和钢架表层保持平行。对于钢架的选择, 可以采用U形钢架, 并结合实际情形, 调节钢架的搭建长度, 让钢架能够和周围岩体密切结合。若其中出现较大空隙, 则要运用混凝土进行填筑。若拱部有适量钢架进行支撑, 则要确保锁脚锚杆的稳固性。

3) 超前支护技术。

这一技术包含了超前管棚、超前小导管注浆技术等。对于超前支护技术, 应选用直径较大, 且长度在4 m ~ 6 m左右的钢管, 制作成管棚材料, 再把钢管前部削尖, 让钢筋箍在钢管底部, 支点由钢架进行支撑。管棚打进岩体时, 其角度要和洞轴保持在10° ~ 15°左右。管棚钢管的横向间隔距离要设计成30 cm ~50 cm, 纵向间隔距离控制在2 m以内, 管棚支护的宽度大概是拱顶长度的50% ~ 75% , 且布置可以采用横向交错的方式。如果要用到小导管, 就要把小导管的长度定为3. 5 m ~ 4 m之间, 拱顶间隔距离在0. 3 m ~ 0. 4 m间。注浆前, 必须运用混凝土把上半部分的断面彻底封好, 以免产生漏浆等现象。注浆要遵循自下而上的次序, 待浆液强度超过80% , 则可以继续实行开挖。超前支护的运用见图1。

4) 支护加固和注浆补强。

如果隧道工程采取了半断面开挖的设计方案, 则在下半部分断层还未开挖时, 就要在上半部分断层实行支护注浆等工作, 保证注浆孔洞的深度达到1 m ~ 2 m, 且孔间距保持在1 m ~ 5 m, 以梅花形状散布开来。对下半部分断层进行开挖时, 为了不让拱顶塌陷, 可以在拱脚位置设定一个支撑口。对于拱脚和边墙等特殊位置, 还可以利用小导管实现注浆加固, 提高其稳定性和安全性。

4 断层和破碎带局部塌陷的处理方法

在进行隧道工程施工时, 如果没有处理好断层和破碎带, 则隧道就很容易出现坍塌等现象。这时候, 可以利用超前支护、初期支护等方法, 提高隧道施工面的稳固性, 并加大支撑体系的强度和有效性。除此之外, 还可以利用浆砌片石和混凝土等相关原材料, 填筑好隧道的塌空位置。假如在施工时遇到了大范围漏水、涌水等问题, 就应当先安置好排水管道, 适时排出隧道积水, 以免隧道出现大范围垮塌、漫水等现象。对于修补完善的塌陷位置, 还要定期实行专业的检查, 保证注浆牢固。

5 结语

断层与破碎带隧道施工技术是衡量整个工程水平的主要标尺。在进行隧道施工时, 很容易遇到断层与破碎带等安全隐患, 甚至危及隧道的总体建设安全。因此, 要充分结合断层与破碎带隧道施工的具体情况, 做好监督、预防工作, 安排好各项工序流程, 为断层与破碎带隧道施工打下坚实的技术根基, 并积极提高施工团队的技术水平, 给施工安全提供切实的保障。

摘要：阐述了断层和破碎带对隧道施工的影响, 介绍了断层和破碎带隧道施工的技术准备工作, 分析了断层和破碎带隧道的开挖与支护技术要点, 提出了断层和破碎带局部塌陷的处理方法。

关键词：隧道,断层,破碎带,开挖技术

参考文献

[1]彭双喜.断层及破碎带隧道施工技术的探讨[J].黑龙江交通科技, 2014 (1) :93.

[2]刘季富.穿越断层破碎带浅埋段隧道沉降控制施工技术[J].山东建筑大学学报, 2010 (2) :210-215.

[3]龚成明, 孟庆余, 李五红.隧道穿越断层破碎带的安全施工技术[J].铁道工程学报, 2012 (5) :45-48, 100.

隧道断层破碎带施工 篇5

断层破碎带地质是山区高速公路隧道施工的常见问题和难题, 随之衍生的是岩体完整性和强度的降低以及易风化易含水等, 常给施工带来塌方、涌水突泥等危害, 给运营期带来安全隐患, 正确认识和处理山区高速公路隧道断层破碎带施工, 是提高隧道安全和降低成本的必由之路。

2 断层破碎带对隧道的影响

断层破碎带岩体的抗剪强度远低于岩体其他部位。断层降低了地基岩体的强度和稳定性, 压缩性增大, 易产生隧道支护较大形变;断层破碎带岩体破碎、上下盘岩性各异, 隧道易产生不均匀沉降;断层破碎带中岩体完整性的丧失、强度的降低、透水性增加, 必然给施工带来塌方、崩塌、涌水突泥, 增加成本、延误施工工期、增加安全隐患。

3 施工原则

加强预报, 超前支护, 分部开挖, 部部封闭。通过超前地质预报工作, 分析判断掌子面前方的地质情况, 确定柔性初期支护参数, 对高压富水地段采取全断面、局部注浆等处理措施, 以防止突水突泥、坍塌危害[1]。

4 施工对策

断层破碎带中隧道施工, 准确预报隧道开挖面前方地质条件是确定工程对策、措施的关键和施工安全的前提。

4.1 超前地质预报和监控量测

对断层破碎带重点预报区段采用宏观预报 (补充区域性地质调查、长距离的TSP为主短距离地质雷达为辅) 、准确预报 (超前地质探孔、超深炮孔探测、红外探测、地质雷达) 、验证预报 (超前物探) 的三级预报方法, 多种措施综合分析, 相互验证;对于一般性短、小断层采取短距离预报方法 (钻探) , 避免盲目预报, 提高预报的针对性和准确性及指导性, 降低预报成本。及时收集处理反馈地质预报信息, 以调整施工方案和施工方法[2]。

地预报的内容一般包括:掌子面围岩岩性、风化变质情况等的地层岩性;节理裂隙、产状等的地层结构和界面;围岩级别及其稳定性;含水量大小、压力、位置及补给条件等的地下水预报等[3]。

在施工中加强监控量测, 按照设计文件和有关规范中的监控量测要求对洞内围岩和支护结构变形、位移、受力情况实施施工过程的完整监测, 提供及时、可靠地信息, 用以评定施工期间围岩和支护结构的稳定性及对周边环境的影响, 避免支护结构失效和发生施工安全事故。

4.2 不同类型断层破碎带的施工对策

对于存在大型塌方、涌水突泥及变形的大型断层破碎带施工常用方法:帷幕注浆超前加固堵水, 开挖前用超前小导管支护, 开挖采取双侧壁导坑法、CRD法或CD法施工, 人工开挖或弱爆破, 格栅拱架或型钢钢拱架支撑、系统锚杆喷射混凝土支护 (涌水突泥地段通常采用干喷工艺, 以有效止水) , 强化监控量测, 衬砌紧跟。

对于存在中型塌方、涌水突泥及变形的中型断层破碎带施工常用方法:帷幕注浆或局部注浆超前加固堵水, 开挖前用超前小导管支护, 开挖采取留核心土环形开挖法、CRD法或CD法施工, 人工配合机械开挖或弱爆破, 格栅拱架或型钢钢拱架支撑、系统锚杆喷射混凝土支护 (涌水突泥地段通常采用干喷工艺, 以有效止水) , 强化监控量测, 衬砌紧跟。

对于存在小型塌方及变形的中小型断层破碎带施工常用方法:开挖前用超前小导管支护, 开挖采取留核心土环形开挖法、三台阶临时仰拱法, 人工配合机械开挖或弱爆破, 格栅拱架或型钢钢拱架支撑、系统锚杆喷射混凝土支护, 强化监控量测, 衬砌紧跟[4]。

对于存在掉块及变形的小型断层破碎带施工常用方法:开挖前用超前锚杆支护, 台阶法开挖, 光面爆破或弱爆破, 格栅拱架或型钢钢拱架支撑、系统锚杆喷射混凝土支护, 强化监控量测, 衬砌紧跟。

4.3 施工注意事项

1) 工序安排。断层破碎带区域施工工序安排按照锚喷构筑法原理组织施工, 各工序之间紧密衔接, 遵循管超前、预注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测的原则, 稳扎稳打、步步为营、防塌为主, 尽量减少扰动围岩和超前预支护, 充分发挥围岩自稳作用, 尽早封闭成环, 形成整体受力结构, 加强量测和信息反馈, 指导施工。

2) 初期支护的要求。能及时封闭围岩, 防止继续风化;具有良好的柔性, 可适应围岩收敛形变需要;具备足够的承载能力, 以承受荷载;经济合理, 施工安全。采用喷锚网喷、钢架支护, 初喷, 及时复喷, 厚度符合要求, 构成强支护体系。对高地应力地段应适当加长锚杆长度或用锚索施工, 提高围岩自身承载能力。

3) 大变形后的应急处理。掌子面停止施工并封闭掌子面;加固掌子面后方的支护结构系统;尽快封闭仰拱;加大监控量测频率, 根据监控量测成果指导施工;对封闭掌子面后方注浆处理;处理完毕后对掌子面前方采用短距离综合超前地质预报技术探测前方地质情况;根据探明的地质报告制定相应的施工技术方案, 恢复掌子面开挖;根据掌子面施工情况, 结合监控量测结果, 对变形区域进行拆换处理。

4) 辅助工法。当隧道通过较大断层破碎带或节理密集带, 岩层极破碎或为断层泥, 以及地下水发育, 开挖后围岩可能涌水、突泥、塌方, 严重威胁施工安全和施工进度, 应采取全断面帷幕注浆或小导管注浆超前支护, 以有效堵水并加固, 以保证施工安全。

5 结语

在山区高速公路隧道断层破碎带施工中, 超前地质预报是十分重要的一环, 其准确性直接影响施工措施的制定和有效性, 选择合理的开挖方式是保证围岩整体稳定和避免大面积坍塌, 可靠的支护方式及辅助工法措施是断层破碎带隧道施安全工的的验灵证魂。, 有效的监控量测是对断层破碎带隧道施工结构

摘要：通过分析山区高速公路隧道断层破碎带对隧道的影响, 总结了对类似条件下的隧道施工具有借鉴作用的施工处理原则和对策。

关键词：山区高速公路隧道,断层破碎带,施工技术

参考文献

[1]朱正国.连拱隧道围岩压力计算方法与动态施工力学行为研究[D].北京:北京交通大学, 2008.

[2]张毅.梅大高速公路断层破碎带隧道施工风险评估[D].西安:长安大学, 2012.

[3]王戍平.破碎围岩隧道的模拟试验研究[D].杭州:浙江大学.2004.

隧道断层破碎带施工 篇6

1 工程概况

三都隧道进口位于贵州省都匀市王司镇, 出口位于三都水族自治县普安镇, 隧道全长14637米, 二项目部负责进口DK124+943~DK129+400段和一号平导工程, 三项目部负责DK129+400~DK133+525段及一号横洞、二号平导和竖井工程, 四项目部负责出口DK133+525~DK139+580段及二号横洞工程。该区域山高坡陡土地贫瘠, 工农业落后, 村寨分布, 植被发育。进口距都匀约30公里, 出口距三都水族自治县城约25公里, 一号横洞距都匀55公里。

2 断层破碎带涌水突泥

隧道区断裂构造走向基本与隧道轴线呈大角度相交, 由于暂无隧道深孔资料, 本次主要采用地面调查并结合“三都隧道可控源音频大地电磁法勘探”判释结果进行综合初步分析, 划分围岩级别。

营盘寨正断层:为区域性断层, 于隧道进口右侧通过, 地表形成一顺直的沟槽, 断层走向平面上弯曲, 区域上断层线呈一近东西向, 中部向北凸起的弧状线型, 断层上下盘均为地层, 隧道进口位于其下盘, 距断层约50~100m, 当隧道出口开挖掘进200m左右至设计桩号K14+030时, 开挖面出现大量渗水, 由于该段设计为围岩, 施工中加强了抽水及安全措施后继续掘进至设计桩号K14+030时, 围岩发生了明显变化, 裂隙发育, 节理张开, 岩石呈碎块状, 大量地下水从裂隙中涌出, 涌水量约3500m3/d。同时, 洞顶地表上一水池很快干涸, 地表径流逐渐消失。经有关单位多次踏勘, 根据水文地质资料分析, 该段属F4断裂带范围, 岩体积压破碎, 断层破碎带内构造复杂, 节理发育, 岩石裂隙水丰富, 地表水与地下水连通性好, 地貌为低谷带, 汇水面积大, 地下水位高。隧洞开挖后, 造成阻水构造破穿, 原有受力平衡体系被打破, 造成沿构造面产生密集线状高压股水涌出。

3 断层破碎带涌水突泥的预防和治理

3.1 隧道内的突泥固结清理

泥石流体作为是一种流动性很强的饱水岩土体, 在清除泥石流体之前, 首先应该去掉它的流动性, 应配备专业人员完成向泥石流体中压注水泥和双液浆以此来确保泥石流体更加牢固。在清洁泥石流体固结之后方可开始清理工作。

3.2 断面的深孔注浆施工

1) 当泥石流体清理完掌子面, 将混凝土浇注止浆墙。使用C30混凝土作为原材料, 其厚度约为4.5m。以掏槽嵌入的方式进行施工, 当止浆墙厚度之内的施工工字形钢架为止每隔一榀即拆去一榀, 其旁边最深可嵌入围岩1.3m。2) 注浆孔排列。在开挖轮廓界线以外9 m处实施注浆加固, 注浆长度为36 m, 孔的布置是从工作面伸向开挖方向, 大多呈现伞形辐射状, 注浆钻孔布置为8圈, 从内圈到外圈以梅花形状排列, 长短孔相间, 确保充分注浆, 做到不留死角。3) 注浆顺序与注浆方式。以由外至内、由上至下的顺序进行注浆, 达到控域注浆、浆液紧密加固的目的。注浆方式以分段前进式最佳, 采用单孔注浆, 浆液注入的分段长度为3.5m到4.5m之间。

3.3 加强支护措施

3.3.1 钢纤维喷射混凝土

具体要求如下:喷射所用混凝土为厚度为24cm, 材料为C25的钢纤维混凝土。要求钢纤维的相关几何参数如下:长度为18 mm~36m m, 直径或者等效直径为0.4 m m~0.9 m m, 长径比应在42到58之间;钢纤维掺量表示如下:最小的钢纤维体积率约为0.9%;配合比如下:单位水泥耗量360kg~420kg, 沙子石头和水泥的质量比应为1∶2.5~1∶3.5, 砂子含量不得少于60%, 水泥和石灰的质量比应为0.4~0.45, 添加的速凝剂量应为24 L/m 3, 硅粉和水泥的质量比应为0.09~0.12。钢纤维的强度应在400 MPa以上, 根据钢纤维的长度选择合适的基体混凝土骨架颗粒, 应保证钢纤维的长度高于骨料粒径一倍半。最粗的骨料粒径也要小于16mm。

3.3.2 防排水措施

考虑到此断层破碎比较严重, 承压水区的纵向伸展较长, 尽管对此区域施加了全断面深孔注浆的预处理, 但是应尽量降低地下水对隧道造成的危害以及确保富水区的二衬构造的经济效益, 需要在之前的设计上进行改动, 在一开始的支护后, 背面打小雨100米的放水孔, 相隔2.5 m设置一个断面, 在每个断面的起拱线之下对称地打下两个孔, 保证孔深到开挖轮廓线12米开外, 此外, 初期支护和岩面间环向安装<100HDPE的管盲沟, 在其两旁衬砌边墙脚的位置安装<100HDPE的管盲沟, 沿着隧道的两边全长安装, 纵向与环绕的盲沟相连接。

3.3.3 二衬

二参数如下:选择C30的可防水混凝土, 厚度为85 cm, 环向和纵向主筋应分别直径25、20和直径18、25 (两层) , 箍筋则使用直径8、25;在各项注浆完成后围岩的渗水量应不高于6m 3/m 2·d, 这样可以确保衬砌背后的水压不高于0.6MPa, 倘若涌水量还不能满足要求, 应该采取后压浆的方式降低和避免对衬砌造成的危害。

4 总结

针对三都隧道特殊的隧道断层破碎带, 我们采用科学施工方案, 严格的按照科学的施工方法, 清理隧道内的突泥, 进行断面深孔的注浆, 再进行一系列严谨的加强支护技术。经管我们工作人员辛苦的工作, 一定可以顺利的完成三都隧道破碎带涌水突泥的工作, 为以后的工作打下良好的基础。合理的施工方案和努力的劳动是保障工作顺利完成的关键因素和前提。

摘要：文本首先详细地介绍了三都隧道的工程概况和断层破碎带的构造, 介绍了处理三都隧道产生的特大突泥、涌水地质灾害的施工技术, 制定科学、合理施工技术和方案, 使得三都隧道能够安全顺利地施工, 顺利的穿越地质条件非常复杂的断层破碎带。

关键词：隧道,断层破碎带,涌水,突泥

参考文献

[1]曾宝亭.注浆加固技术在过断层掘进冒顶处理中的应[J].煤炭工程, 2011.

浅析隧道断层破碎带注浆工艺 篇7

1 工程地质条件

根据建设部综合勘察研究设计院提供的岩土工程勘察报告,隧道开挖深度范围内的土体工程地质和水文地质条件如下:1)工程地质条件:①填土层;①1杂填土层:杂色,以建筑垃圾为主,中下密度;①2素填土层:黄褐色,以粉土、粉质黏土为主,中下密度,该层厚度为1.0 m～2.5 m;②粉土层:褐黄～灰黄色,结构较好,可塑～硬塑,厚度为2.5 m～4.3 m;③粉质黏土层:浅灰～褐黄色,结构较好,可塑～硬塑,③1夹粉土层透镜体,厚度为6.7 m～7.9 m。2)水文地质条件:根据勘察报告,隧道开挖深度影响范围内存在上层滞水,含水层为粉土②层,静止水位埋深为1.6 m～2.78 m,主要来源为大气降水、管线渗漏。

2 施工方案设计

1)施工目的:本工程主要以改善地层松散的性状为目的,以及止水,使隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性,实现加固目的,保证隧道掘进时,拱顶土体不产生塌落从而保证暗挖施工顺利进行和施工安全。2)施工方法选择:本工程采用双重管无收缩注浆工法,对隧道作业面前方的起拱线以上3 m部分土体及侧面2 m部分土体的范围进行辐射型注浆加固处理,形成具有一定强度的复合地基,以达到稳固土体的预期目的。

3 注浆加固

1)注浆材料。

a.其特性对地下水而言,不易溶解;b.对不同地层,凝结时间可调节;c.高强度、止水;d.注浆材料配比:A液,B液,C液硅酸钠:130 L;水:70 L;Gs剂:8.5%;P剂:4.5%;DHP剂:6.7%;GOX剂:7.1%;水泥:47%;DHP剂:5.6%;GOX剂:4.2%;XPM剂:5.4%;水:200 L。注:溶液由A,B液组成;悬浊液由A,C液组成注浆时,将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度。

2)注浆范围的设计。

经计算,出线沟暗挖隧道土体注浆加固范围确定如下:a.隧道结构外轮廓线:左右两侧各2 m以内的土体;拱部以上3 m以内的土体;底部不加固。位于回填土内的隧道全段面加固,位于天然土层内的隧道仅加固隧道开挖范围外的两侧各2 m,上部3 m的范围。b.断面纵向每次加固长度12 m。c.采用垂直、水平和斜向成孔、注浆加固。

3)注浆孔的布置。

根据隧道结构及地质状况,注浆孔于开挖断面上呈正方形布置,间距0.7 m。

4 施工部署及工艺流程

4.1 施工部署

1)加固区长度每段12 m,开挖时预留3.0 m,以防下一次注浆时浆液外溢。2)水平加固区采用由中心部→外围或外围→中心部,并采用隔孔注浆施工。3)如现场地面施工条件具备,为缩短工期,采用地面垂直注浆方案。

4.2 工艺流程

1)钻孔:根据设计要求,对准孔位,根据不同入射角度钻进,要求孔位偏差不大于2 cm,入射角度偏差不大于1°;2)注入浆液:成孔后开始注浆,注浆压力0.3 MPa～0.5 MPa;3)拔出注浆管,封堵注浆孔:采用黏土或其他材料封堵注浆孔,防止浆液流失;4)冲洗注浆管:注浆完毕,应立即用清水冲洗注浆管,必须采取适当措施处理废水,搞好清洁工作;5)转入下一孔位施工。

5 施工操作要点

1)超前探水。巷道预注浆堵水与加固,第一步应打探水孔,重点是取好岩芯,判好层。探孔结束时,可以做简易注浆,以便第2步做好注浆堵水加固工程的施工设计。2)钻孔布置。a.布孔形式与孔数。宜根据注浆目的选择是直孔还是放射孔。该矿施工的31400轨道下山巷道宽度2.8 m,高度2.6 m,面积6.98 m2,注浆孔位沿巷道周边布置,起拱线以上布置6个钻孔,左右底角各布置1个孔,径向向外辐射,孔底落眼在巷道荒径以外1.5 m～2.0 m。b.钻孔结构。开孔采用D127 mm无芯钻进,钻进中及时加导向岩芯管,钻至10 m深度,下入D108×4.5 mm孔口管,此后采用D75 mm钻头钻至终孔。3)注浆段长的选择。由于井下不宜用止浆塞分段注浆,为保证钻注质量,要根据围岩性质、构造和裂隙发育、断层带破碎程度,一般注浆段长选择3 m～4 m。4)钻注顺序。首先钻注孔口管段,孔口管按设计埋设完毕后养护24 h～48 h,按常规做压力试验,试压合格后方可向前钻注。岩帽段一般控制在3 m～5 m,采用小段高,定压、定量分次下行式注浆法直到岩帽设计深度,然后岩帽全段复注。待岩帽段全部孔达到注浆要求后,方可转入正常注浆段的钻注工作。注浆段要根据地质、水文地质等条件严格划分段高,分段前进式施工。5)注浆参数的选择。a.注浆压力,是推动浆液克服各种流动阻力,使浆液扩散,充填密实的动力,是注浆的重要参数。在基岩裂隙中,宜采用2倍～2.5倍静水压力,在软岩和破碎带中,初期宜采用1.5倍～1.6倍,中期采用2.0倍～2.5倍,后期为3.0倍～3.5倍的静水压力。b.注浆流量。在基岩裂隙中流量以50 L/min～60 L/min为宜,在软岩和断层带中,以不小于20 L/min,稳定时间不小于15 min较合适c.注入量。施工中浆液注入量可按下式计算:Q=AπR2 HNB/M,其中,A为浆液消耗系数,一般取1.3～1.5;R为以中腰线交点为中心的浆液有效扩散半径,m;H为注浆段高,m;N为平均裂隙率,一般取0.01～0.05;B为浆液充填系数,一般取0.9～0.95;M为浆液结石率,取0.85。研究表明:注入量还和注浆压力有密切关系。不同条件下,要有合理的注浆压力来保证浆液注入量。另外,注入量也可以注浆孔涌水量大小和冲洗液漏失量大小来定。d.浆液浓度。相同条件下,浆液越浓,粘度越大,扩散距离越小,当然,浆液的结石率也随浓度而增加。浆液浓度的选择与调整直接关系到注浆的进度和工程质量。基岩裂隙水一般应以浓浆为主,当连续注浆0.5 h不见升压或吸浆量不下降时,要提高浆液浓度,当水灰比小于1.0时,每个浓度级连续注入40 min～50 min后再提高浆液浓度。

6注浆效果

巷道掘进至F13断层破碎带2 m时,出水量2 m3/h～26 m3/h,稳定在15 m3/h左右。对断层带注浆堵水加固后,掘进时可观测到断层带内裂隙被浆液充填得非常密实,实测断层带内涌水量为0.2 m3/h～0.3 m3/h,砂岩段0.3 m3/h～4 m3/h,达到了设计要求,巷道施工顺利通过了F13和F15断层。

7结论与建议

隧道断层破碎带施工 篇8

某高速公路某段隧道为双洞单向行车隧道, 左线隧道暗洞长1.327 km, 右线隧道暗洞长1.357 km, 隧道为该高速公路工期控制的重点工程。隧道位于山区内, 高程2 080～2 200 m, 相对高差一般100～200 m。本地区所处为天山褶皱系。沿线地层主要为填筑土。第四系洪积的圆砾土、角砾土及震旦界青白口系的石灰岩及下古生界砂砾岩、断层角砾岩及泥岩。

库松木契克断裂 (F1—1) , 该断裂为逆断层, 为更新世晚期活动断裂, 全新世以来没有活动, 为非活动性断裂。在YK574+320附加与路线大角度相交。断裂带为断层石灰岩及断层泥岩。

2渗 (涌) 水特征

由于裂隙的发育程度受岩性和褶皱构造控制, 而石灰岩和泥岩裂隙发育的差异非常明显。同一个石灰岩层其中的裂隙相互贯通, 石灰岩成为相对的含水层。泥岩则由于其软塑性, 裂隙细而密, 含水导水性差, 成为相对的隔水层。F1—1断层上盘为泥岩夹强风化石灰岩, 地下水受雨水和冰山融水补给。重力作用下, 通过地表出露的裂隙和风化带裂隙下渗到断层。因此, F1—1断层富水, 泥岩起到隔水层的作用, 使裂隙中地下水有一定水位高度。根据开挖后隧道内涌水量观测统计, 观测涌水量与时间曲线见图1。

3隧道渗 (涌) 水特征

隧道涌水量由两部分组成:其一是静储水量, 是指隧道开挖前实际存在含水层中的地下水。其存储水量的大小取决于含水岩层的厚度和孔隙、裂隙或溶洞的大小和数量;其二是动储水量, 是指隧道开挖后揭穿含水层以后, 大气降水或者地表雪山融水等, 通过裂隙下渗到隧道成为涌水量的一部分。其大小取决于含水围岩的规模、补给因素、地表径流条件。

当隧道涌水量以静储水量为主时, 初期涌水量很大, 表现为突水, 由于没有充足的动储量补给, 静储量在施工排水中将不断衰减, 长时间后地下水被完全排干, 最后仅为渗水 (见图2中曲线a) 。该隧道涌水随时间和空间的变化表现为静储量为主。以动储水量为主的含水围岩, 出现涌水时, 涌水量往往由小到大变化, 然后趋于与动储水量相对稳定的值, 即动储水量等于补给量。该隧道由于受冰山融水的动态补给, 而具有动储量特性。水量随时间的变化表现为前期的增长, 后期逐渐平稳保持一个平稳的状态 (见图2中曲线b) 。

4渗 (涌) 水处理措施

该隧道围岩破碎渗涌水量大, 开挖后渗涌水一直顺着裂隙排出, 长时间冲刷对围岩自稳及结构稳定性造成不利因素。必须对隧道渗涌水进行处理, 其具体处理措施包括。

对该段隧道渗涌水地段, 由起拱线上1.2 m范围加密注浆孔注浆止水。采用长5 m, Φ42带孔小导管, 0.5×0.5 (m) 矩形布置, 共三排。第一排布置在起拱线上0.2 m位置, 第二排距第一排0.5 m, 第三排距第二排0.5 m。具体施工要求如下:

(1) 小导管钻孔前在作业面上用油漆标示出孔位, 控制好间距。如与已进行了注浆的孔位重叠, 可适当调整位置;

(2) 小导管应预先加工, 入孔端管壁钻设Φ8孔, 孔距0.15 m交错布置, 端部加工成锥形;

(3) 钻孔应做到:孔壁圆, 角度准, 孔身直, 深度够, 岩粉清洗干净。当出现严重卡钻、孔口不出水时应停止钻孔, 立即注浆。钻孔结束后应掏孔检查, 确认无塌孔和探头石。孔口位置允许偏差为±5 cm;

(4) 钢管插入后, 对孔口端钢管与孔壁间的空隙用锚固剂进行封堵, 封堵长度不小于10 cm, 避免跑浆。端部焊接镀锌钢管, 以便安装止浆阀;

(5) 注浆前应平整所需场地, 检查机具设备, 并准备注浆材料;

(6) 注浆浆液采用水泥浆液, 水灰比暂定为1∶1, 可加入适量速凝剂, 根据试验及现场注浆效果进行调整。注浆压力控制在0.5～1.0 MPa之间;

(7) 注浆顺序先注无水孔, 后注有水孔, 从拱顶顺序向下进行。如遇窜浆或跑浆, 则可间隔一孔或数孔灌注。注浆过程中应经常检查孔口注浆压力的变化, 发现问题, 及时处理。注浆结束后, 应利用止浆阀保持孔内压力, 直至浆液完全凝固;

(8) 单孔注浆结束条件:注浆压力达到终压 (1MPa) ;浆液注入量达到计算值的80%以上;全段结束条件:所有注浆孔均已符合单孔结束条件, 无漏注情况;注浆后必须对注浆效果进行检查, 如未达到要求, 应进行补孔注浆;

(9) 注浆过程中, 做好注浆记录。

5结束语

隧道断层破碎带的渗漏水对隧道施工及建成后的运营带来很大的影响, 认识了解渗流水特征后有针对性的采取科学合理的治理具有现实意义。该工程隧道在开挖掘进中, 一直进行隧道内渗 (涌) 水观测分析及治理得出以下结论:

(1) 隧道开挖后渗涌水点分布过多, 说明隧道内岩体裂隙连通性好;

(2) 隧道开挖掘进中, 涌水量以静储水量为主, 初期储水量很大, 表现为涌水随时间推移, 涌水量逐渐下降。以动储水量为主的含水围岩。

(3) 对注浆地段加强监控量测, 及时反馈信息更好的指导施工。对注浆完成的地段及周边加强观测, 对仍渗涌水的地段水量、出水点的变化情况记录, 结果表明治理效果明显。

参考文献

[1]蒋爵光.铁路工程地质[M].成都:西南交通大学出版社, 1991.

[2]王梦恕.大瑶山隧道-20世纪隧道修建新技术[M].广州:广东科技出版社, 1994.

[3]大岛洋志.隧道开挖时涌水枯水的计算[J].隧道译丛, 1985, (9) .

[4]刘高, 杨重存, 谌文武, 等.深埋长大隧道涌 (突) 水条件及影响因素分析[J].天津城市建设学院学报, 2002, 8 (3) .

隧道断层破碎带施工 篇9

1 工程概况

某隧道的起点为DK237+763, 终点为D326+821, 隧道全长890.5km, 隧道中设置有5座斜井, 最大埋深值为768m。隧道内部存在断层破碎段, 断层破碎段的起讫里程为DK292+192~643, 均为V级围岩, 总长度为451m。高地应力是断层破碎围岩出现的主要原因, DK292+192~643中的围岩受到高地应力及地壳运动的影响, 已经变得密实且破碎, 在开挖隧道后发现围岩多呈粉末状。断层破碎段当中的断层泥砾δ0为350k Pa, 破碎岩δ0为620k Pa, 视电阻率在45Ω·m~280Ω·m之间, 岩体波速在2581m/s~2814m/s之间。为了保证隧道施工的顺利进行, 决定对该段围岩进行特殊处理。

2 隧道断层破碎围岩段施工控制技术分析

2.1 超前注浆预加固控制技术

在对本工程的围岩状况进行考察后决定先采用超前导管注浆技术对隧道岩面进行加固处理。首先沿轮廓线在开挖面设置钻孔, 随后利用小导管将胶凝浆液注入钻孔中, 浆液硬化后便可以预加固断层破碎围岩, 从而起到超前支护作用, 并保证隧道开挖作业的安全性。本工程采用的小导管直径为45mm, 壁厚为4.0mm, 开挖隧道时的循环长度为5.5m, 每个循环之间的搭接长度均>1.5m, 在拱顶120°范围内小导管的环向间距为30m。在施工的过程中将锚固剂填塞到小导管中, 同时在小导管中插入直径为20mm的螺纹钢筋, 以便能够使导管的抗压强度及抗弯刚度得以增强。钻眼时采用YT28型长钻杆, 钻杆长度为4.0m, 钻眼完成后将钻杆拔出, 并将小钢管插入, 在插入钢筋及加入锚固剂的同时注入水泥浆液, 当注浆压力上升到1MPa时可停止注浆施工[2]。对于地下水较为丰富的破碎围岩地段, 本工程结合了深孔注浆工艺, 利用小导管完成平导超前及地表超前预注浆施工。经超前注浆加固控制后, 断层破碎围岩段形成了大范围且厚度达到设计要求的加固区, 在预加固后可进行开挖施工及其他支护作业。

2.2 短台阶开挖控制技术

完成超前预加固处理后本工程采用了短台阶工艺进行开挖施工, 同时起爆上台阶与下台阶, 爆破施工的循环进尺为2.5m, 为避免断层破碎围岩坍塌, 在爆破时将下台阶的炸药用量控制在0.5kg/m3~0.85kg/m3之间, 上台阶为1.0kg/m3~1.3kg/m3。围岩周边眼安放直径为20mm的小药卷, 起爆时采用间隔导爆技术, 周边炮眼的装药量≤0.5kg/m3。为了避免对断层破碎围岩的稳定性造成影响, 在施工中严格控制上台阶的高度, 使其保持在6m左右, 以便留有足够宽度的操作平台, 开挖好上台阶后暂停开挖施工, 3d后开始开挖下台阶, 在开挖过程中确保预支护变形量≤5cm。下台阶与仰拱之间的距离为20m, 以便于施工机械进入开挖操作平台, 开挖好下台阶后暂停施工, 7d后开始处理仰拱, 处理仰拱时确保预期加固的变形量≤10cm[3]。为了加快钢筋绑扎、矮边墙及防水板的施工进度, 在开挖时还要保证掌子面与拱墙混凝土衬砌之间的距离为45m左右, 上台阶及下台阶的开挖施工完成30d后才可在拱墙喷射或浇筑混凝土, 在拱墙施工阶段保证预加固变形量≤25cm。

2.3 围岩支护控制技术

开挖后及时进行初期支护处理, 在支护施工中采用了型钢钢架, 钢架由仰拱部分、上断面及下断面部分组成, 确认钢架的各部分连接牢固后紧贴围岩布置钢架, 如超挖部分较多, 则将预制混凝土块置于超挖部分。为了避免钢拱架出现下沉现象, 本工程在钢拱架与围岩之间焊接了钢板, 钢板规模为15mm×230mm×500mm, 在钢板的定位孔中打入锁脚锚管, 以便增加钢拱架的抗变形能力及避免发生位移。钢筋网的规格为150cm×150cm, 网格间距为25cm×25cm, 在本工程中安装了2层钢筋网, 以减少破碎围岩的回弹量、提高受喷性及加快混凝土的喷射速度。在锚支护施工中使用的锚杆为螺纹钢, 直径为25mm, 钻孔深度达到标准后将浸透的锚固剂塞入其中, 随后插入螺纹钢, 确定锚杆到达孔底后安装好垫板及拧紧螺栓, 将钢架与锚杆尾部焊接牢固。完成锚杆施工后便可以喷射混凝土, 混凝土的坍落度为95mm~105mm, 速凝剂添加量为1.0%~1.5%, 水灰比为0.48。喷射混凝土的顺序为从上到下、先喷墙壁后喷射仰拱, 喷射时喷嘴与工作面应保持垂直, 且两者距离应保持在2.0m左右[4]。在完成混凝土喷射施工及钢架施工后可进行衬砌施工, 衬砌厚度为85cm, 安装好模板后连续灌注混凝土。此外, 对于破碎围岩中的泥带, 则在坍穴口设置临时排水管道, 管道为直径为60mm的钢管, 以便及时排除断层泥, 改善围岩支护效果。

3 结束语

综上所述, 断层中的破裂围岩可对隧道工程的施工质量造成影响。为了有效控制破碎围岩, 避免不良地质条件影响工程建设质量, 则应注意在施工过程中采用科学合理的施工工艺控制破碎围岩, 改善破碎围岩的支护质量及强度。

参考文献

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