摘要：結合宜萬(wàn)鐵路W16標段長(cháng)鷹壩二號隧道的地質(zhì)情況，以及在施工過(guò)程中斷層、溶腔、溶洞、土夾層等破碎地質(zhì)段的實(shí)際施工方法，淺析隧道破碎帶的治理措施，以及圍巖量測在施工中的應用。

　　關(guān)鍵詞：斷層；溶腔；土夾層；施工工藝；圍巖量測

　　1、工程概況

　　本隧道地處鄂西南地區，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖多雨、濕潤多霧、雨量充沛，區內山巒疊嶂、溝壑縱橫。洞內以Ⅲ、Ⅳ級圍巖為主，地質(zhì)主要以寒武系上統耗子沱群灰巖、白云質(zhì)灰巖為主，中厚產(chǎn)狀，弱風(fēng)化。但是斷層、溶腔、夾層頻頻出現，節理裂隙較發(fā)育。本隧道全長(cháng)2651m，分進(jìn)出口掘進(jìn)，進(jìn)口里程為DK238+669，出口里程為DK240+300。

　　2、破碎地質(zhì)帶與隧道的關(guān)系以及對施工的影響

　　破碎地質(zhì)帶是指松散地層、巖溶、斷層、軟土地段、土加石、溶腔等不利于隧道工程施工的不良地質(zhì)環(huán)境。在施工中發(fā)現，不良地質(zhì)地段的變異是非常復雜的，設計文件提供的地質(zhì)資料和施工方法以及防范措施不可能完全符合實(shí)際情況。

　　破碎地質(zhì)在隧道施工中會(huì )經(jīng)常出現，如認識不夠，施工工藝安排不合理，會(huì )造成塌方，這樣不僅會(huì )造成直接經(jīng)濟損失，給隧道施工帶來(lái)極大困難，而且耽誤工期，并且會(huì )帶來(lái)安全隱患，甚至會(huì )造成安全質(zhì)量事故。因此隧道不良地質(zhì)帶的施工必須制定安全、穩妥的施工方案，采取積極、有效的施工措施，切忌盲目施工。不良地質(zhì)的發(fā)現一是要熟讀設計文件、掌握設計意圖以及詳細的地質(zhì)情況；二是要勤觀(guān)察并要對癥下藥，因此，在施工過(guò)程中，應經(jīng)常觀(guān)察地質(zhì)發(fā)育情況，必要時(shí)采取有效的輔助措施，如TSP、超前鉆孔、紅外線(xiàn)探水、地質(zhì)雷達探測等超前地質(zhì)預報措施。

　　3、破碎地質(zhì)的施工原則

　　在隧道施工過(guò)程中如遇到不良地質(zhì)段，首先要對地質(zhì)、水文情況有一個(gè)整體的了解。嚴格按照“先治水、短開(kāi)挖、弱爆破、強支護、勤量測、早襯砌”的指導原則。

　�。�1）先治水：在有水地段，應采用引、排、堵相結合的方式，處理好巖溶水，消除隱患。

　�。�2）短開(kāi)挖、弱爆破：不良地質(zhì)段，應遵循多打眼、淺打眼、弱爆破、短進(jìn)尺的原則，減少對周邊圍巖的擾動(dòng)。

　�。�3）強支護：及破碎地段，應采取錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合支護的原則。如果噴錨支護仍不能提供足夠的支護能力時(shí)，應及早裝設鋼架（工字鋼或格柵鋼架）支撐加強支護。

　�。�4）勤量測：及在開(kāi)挖完成后，立即進(jìn)行監控量測工作，及時(shí)掌握圍巖變化情況。如變化較大，應制定相應的補救措施。

　�。�5）早襯砌：在監控量測反映圍巖變化穩定、邊墻完成后，襯砌結構盡早封閉，改善受力狀態(tài)，確保襯砌結構長(cháng)期穩定、堅固。

　　4、長(cháng)鷹壩二號隧道的開(kāi)挖方法

　　由于長(cháng)鷹壩二號隧道地質(zhì)情況復雜，節理較發(fā)育，溶洞、斷層、土夾石巖層等不良地質(zhì)頻頻出現，所以全斷面開(kāi)挖法已經(jīng)不再合適，結合實(shí)際地質(zhì)情況，我們采取了上下斷面順序開(kāi)挖法，采用減輕震動(dòng)控制爆破技術(shù)。下面就以DK239+705～+770段巖溶處理措施為例，淺談一下不良地質(zhì)段的施工方法。

　　在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，如果圍巖的整體性差、穩定性差、風(fēng)化程度比較嚴重時(shí)，一般多采用上下臺階開(kāi)挖方法。上下臺階開(kāi)挖法，就是上半斷面施工（包括支護）一段距離后（至少50m），再進(jìn)行下半斷面的開(kāi)挖和支護。這種情況的施工難度取決于圍巖破碎的程度以及填充物的含水性、活動(dòng)性。

　�。�1）長(cháng)鷹壩二號隧道進(jìn)口施工至DK239+710時(shí)線(xiàn)路左側出現粘土填充物，通過(guò)超前鉆孔探測發(fā)現前方20m范圍內仍是破碎巖層并向線(xiàn)路右側發(fā)展，圍巖破碎程度嚴重，自穩能力差。施工不當極易造成側壁整體滑塌，應注意輔以鋼架和噴錨網(wǎng)聯(lián)合加強支護。我們采取了在側壁不良地質(zhì)的范圍布設￠42小導管注漿固結巖體；與線(xiàn)路方向成15°夾角、長(cháng)度為6m，施工方法采用先兩側、后中間，短進(jìn)尺、快支護的原則，較順利的通過(guò)了該地段。

　�。�2）施工至DK239+720時(shí)拱部出現大量的砂礫土填充物，隨著(zhù)進(jìn)尺填充物逐步擴大，因考慮安全起見(jiàn)，改為人工配合機械施工，以人工為主，盡量縮短進(jìn)尺，一般為一榀鋼架間距的進(jìn)尺。

　�。�3）至DK239+750時(shí)隧道大部分斷面都在破碎巖層中，且破碎程度比較嚴重，隨時(shí)有掉塊、滑體現象發(fā)生。在開(kāi)挖方法上采用了分部開(kāi)挖法，即先開(kāi)挖破碎帶，開(kāi)挖完成后立即采用￠42小導管注漿封閉巖體，待注漿效果達到一定程度后再開(kāi)挖較好圍巖。在開(kāi)挖時(shí)可采用風(fēng)槍與小炮相結合，但必須考慮減少對已封閉好破碎帶的振動(dòng)。在下斷面施工中，必須使上斷面鋼架與下斷面鋼架之間焊接牢固、下斷面鋼架座落穩定。

　　5、破碎帶的支護方法

　　在開(kāi)挖的同時(shí)，應及時(shí)施做初期支護，這是破碎地段施工的原則。以免圍巖暴露時(shí)間過(guò)長(cháng)，產(chǎn)生松動(dòng)、變形或掉塊以及坍塌現象，所以應遵循“早支護，強支護”的原則。一般在破碎地段采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護方法。在必要時(shí)，應采用超前小導管或超前管棚和鋼拱架加強支護。在DK239+710時(shí)雖然我們對破碎帶進(jìn)行了注漿固結，但這只是臨時(shí)支護，考慮到整體結構的穩定，對該段我們進(jìn)行輔以鋼架加強支護，施做鋼架從DK239+705開(kāi)始，鋼拱架間距50cm，縱向連接鋼筋用￠22螺紋鋼間距加密至50cm，因為在線(xiàn)路左側出現大量粘土填充，基底極其松軟。

　　上斷面施工至DK239+750時(shí)，線(xiàn)路左側發(fā)生塌方現象，隧道左邊形成一空腔（縱向2.8m，高度無(wú)法測出），這種空腔處理就不能再以簡(jiǎn)單的鋼架支護。首先，考慮到安全起見(jiàn)，要對空腔周?chē)�的危石、險石進(jìn)行處理，然后進(jìn)行鋼架架立。鋼架后面鋼筋網(wǎng)片和縱向連接筋焊接牢固后，支模噴射C20混凝土，待噴射混凝土達到一定程度后，拆除摸板，用C25素混凝土施做1m厚護拱，在護拱上墊至少1m厚砂土，對空腔內的落石起緩沖作用，防止破壞鋼架支護結構。如圖4所示。

　　6、超前預報工作

　　隧道破碎帶的超前預報工作在隧道施工中是一項基礎性的、非常重要的工作，它是保證隧道施工安全的一項重要措施，同時(shí)，它又是隧道動(dòng)態(tài)設計的主要決策依據。因為不良地段的出現具有一定的突然性，如沒(méi)有意識到它的存在，依然采用常規的施工方法，將導致塌方而影響到整個(gè)工程的施工。因此，要根據實(shí)際地質(zhì)變化情況作出相應的預防措施。超前地質(zhì)預測預報得以實(shí)施原則：在隧道施工中要做到“加強探測，強化治理，不留后患”的原則。

　　超前地質(zhì)預測預報的方法主要有以下幾種：

　�。�1）掌子面地質(zhì)素描法

　�。�2）物探法（TSP203，地質(zhì)雷達法，紅外線(xiàn)法）和鉆探法（超前深孔鉆探）。根據以上幾種方法得出的地質(zhì)資料再結合實(shí)際地質(zhì)素描，進(jìn)行初步的地質(zhì)分析，判斷破碎巖體的發(fā)育情況。隧道破碎帶在隧道中是有一定的延伸長(cháng)度的，它的出現也是有一個(gè)由小到大的過(guò)程的，若隧道局部圍巖破碎、石質(zhì)較差，且圍巖軟硬分界明顯，應小心對待，可根據巖層的走向、傾角等預測前方可能出現的地質(zhì)變化情況。

　　在實(shí)際開(kāi)挖作業(yè)中，若鉆速突然加快，巖漿有異常變化時(shí)，則肯定存在明顯的軟硬巖層分界面，應探明情況并及時(shí)采取相關(guān)措施。

　　對重點(diǎn)懷疑地段，采用超前水平鉆孔。根據巖芯和鉆進(jìn)過(guò)程中的巖粉、鉆速和水質(zhì)情況，判斷前方水文、地質(zhì)條件；取巖芯，并利用巖芯作試樣進(jìn)行試驗，對鉆進(jìn)的地質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行判斷；鉆速測試，根據鉆機在巖石中的鉆進(jìn)速度和巖石特性之間的關(guān)系來(lái)判斷。

　　7、監控量測

　　7.1監控量測的目的現場(chǎng)量測是隧道工程監控的重要手段，其目的在于了解圍巖變形和應力變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，掌握隧道圍巖的穩定情況，判斷支護系統地可靠程度，是直接為施工和支護系統的設計服務(wù)的。通過(guò)現場(chǎng)量測掌握圍巖力學(xué)形態(tài)的變化規律，掌握支護的工作狀態(tài)信息并及時(shí)反饋，指導施工作業(yè)。對量測數據進(jìn)行分析處理，作出工程預測，確定施工對策和措施，以確保施工安全和隧道穩定。

　　7.2量測部位的確定和測點(diǎn)的布置尤其在圍巖破碎地段，更應該加強監控量測工作。在破碎段，一般都是邊開(kāi)挖邊支護，所以在支護工作完成后立即布設量測點(diǎn)（水平收斂和拱頂下沉），進(jìn)行量測工作。水平收斂和拱頂下沉測點(diǎn)應盡量布設在同一斷面上，量測斷面間距一般在5m左右（破碎段），尤其在洞口埋深較淺地段更應該縮小量測間距。通過(guò)每次的量測數據，及時(shí)匯制時(shí)間與位移之間的變化曲線(xiàn)圖，從而可直接了解該點(diǎn)的圍巖變化情況，為施工提供依據。

　　總之，量測試監控的手段，監控是量測得目的。監控過(guò)程可分為：現場(chǎng)量測——數據處理——信息反饋。

　　8、結束語(yǔ)

　　近年來(lái)由于新奧法在隧道工程中的成功應用，當前已被國內外作為隧道結構設計和施工的重要方法。所以在隧道不良地質(zhì)段的處理中，非常有必要應用新奧法的施工方法以及施工中應遵循的原則：“少擾動(dòng)、早支護、勤量測、緊封閉”。

　　總之，在破碎地段，一定要本著(zhù)安全第一，預防為主，科學(xué)組織，精心施工，不留后患的原則，穩步前進(jìn)，以免造成工程失誤和增加投資。