摘要：斷層破碎帶是隧道開挖過程中常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象，在多數(shù)情況下，斷層破碎帶是作為一個低強度、易變形、透水性大、抗水性差的軟弱帶存在的，與其兩側(cè)巖體在物理力學(xué)特性上具有顯著的差異。在斷層破碎帶地段進行隧道施工時，僅靠常規(guī)的隧道施工技術(shù)和施工方法很難克服隧道塌方、突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。因此，施工除了遵守一般技術(shù)要求外，還應(yīng)采取針對性較強的輔助方法，而注漿即是目前主要的施工方法之一。
　　關(guān)鍵詞：隧道；注漿；施工
　　一、隧道工程建設(shè)中的破碎帶現(xiàn)象
　　構(gòu)造作用形成的破碎帶是巖土工程中常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象。通常，破碎帶巖體是作為一個強度低、透水性大、易變形的軟弱巖帶存在，其工程力學(xué)性質(zhì)與兩側(cè)巖體有顯著差異，因此，往往成為工程建設(shè)中的控制性因素。隧道工程建設(shè)過程中通常會遭遇構(gòu)造作用形成的破碎帶巖體，斷層及其破碎帶是隧道開挖支護施工中難度很大、容易出現(xiàn)事故的地段。結(jié)合蘭臨高速公路隧道實例，發(fā)現(xiàn)F4斷層破碎帶內(nèi)為斷層泥、角礫巖、碎塊巖及片石等,具有主斷層面較寬、斷層泥較厚、富水、節(jié)理發(fā)育、巖體破碎、局部有拖拉和牽引現(xiàn)象等特征；在分析金川三礦區(qū)巷道構(gòu)造帶圍巖的力學(xué)特性時，認(rèn)為破碎帶巖體具有明顯的流變特性；另外，多項工程的理論和實踐研究均表明，隧道的施工過程中常會遇到構(gòu)造作用形成的破碎帶，此類巖體對隧道工程的穩(wěn)定性非常不利。
　　海底隧道的建設(shè)過程中通常也會遭遇不良地質(zhì)段，以中國目前正在和即將開工建設(shè)的3個大型海底隧道工程為例，廈門翔安隧道4處穿越風(fēng)化槽、青島膠州灣隧道海域穿越14條斷層破碎帶以及大連灣海底隧道穿越多個地層界面，部分地段還將遇到溶洞、溶槽等巖溶構(gòu)造。其對工程的影響主要包括：
　�、亠L(fēng)險性大，易于出現(xiàn)突水等災(zāi)難性事故；
　　②施工進度慢，施工方法復(fù)雜，通常還要帶水施工；
　�、坌枰�特殊的支護和超前預(yù)支護手段；
　　④需采取特殊的防排水方案和技術(shù)措施。
　　不良地質(zhì)體的存在己成為水底隧道工程建設(shè)的難點。
　　針對隧道建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題，多種施工方法得到了廣泛應(yīng)用，并取得了長足的進展。針對隧道工程中破碎帶巖體的注漿技術(shù)即為其中的一種，以下即對其進行研究現(xiàn)狀的分析。
　　二、破碎帶巖體注漿機制
　　注漿是將一定的材料配制成可流動的漿液，通過壓送設(shè)備壓入到土層空隙和巖層裂隙中，使其擴散、膠凝、固化，從而改善巖土物理和力學(xué)性質(zhì)的工程處理方法。注漿作用的目的是：通過注漿，改良巖體的現(xiàn)有的性質(zhì)或從根本上改變巖體的物理化學(xué)性質(zhì)。注漿之所以能達到目的，主要依靠下述作用：
　�、倩瘜W(xué)膠結(jié)作用。水泥漿或化學(xué)漿，發(fā)生能夠產(chǎn)生膠結(jié)力的化學(xué)反應(yīng)，把巖石或土粒粘結(jié)在一起，使巖體的整體性得到加強。
　　②惰性填充作用。填充在巖石裂隙及土孔隙中的漿液凝固后，具有不同程度的剛性而改變巖層及土體對外力的反應(yīng)機制，使巖體的變形受到約束。
　�、垭x子交換作用。漿液在化學(xué)反應(yīng)過程中，某些化學(xué)劑能與巖體中的元素進行離子交換，從而形成具有更加理想力學(xué)性能的新材料。注漿機制是設(shè)計與施工的基礎(chǔ)與依據(jù)。按照流動漿液與巖土體相互作用的方式可分為滲透注漿、劈裂注漿和壓密注漿等。如前所述，破碎帶巖體特性與一般的土體有明顯的區(qū)別，同時也有別于自然界常見的含節(jié)理裂隙的巖體。在綜合研究破碎帶巖體微觀特征、現(xiàn)場特點以及分析眾多已有資料的基礎(chǔ)上，針對破碎帶巖體注漿特征，認(rèn)為破碎帶的注漿機制主要表現(xiàn)為賓漢姆流體的壓密和劈裂注漿，其中，主要以劈裂注漿為主，壓密注漿為輔。
　　三、破碎帶巖體超前預(yù)注漿技術(shù)
　　因復(fù)雜的構(gòu)造作用形成的破碎帶，其巖體力學(xué)強度低，目前，國內(nèi)外在處理破碎帶巖體隧道開挖時，普遍采用超前預(yù)加固技術(shù)，主要包括超前錨桿、管棚、超前灌漿和人工凍結(jié)法等，顯然，超前預(yù)注漿作為一種行之有效的工程處理措施，己經(jīng)廣泛應(yīng)用于該類巖體的處理過程中。破碎帶巖體的預(yù)注漿就是在地下工程掘進至破碎帶巖體之前，停止掘進，利用掘進工作面與破碎帶巖體之間的巖帽為保護層，或構(gòu)筑止?jié){墊（止?jié){墻），從工作面打孔注漿，然后再進行掘進工作的一種方法。與一般的注漿方法不同，超前預(yù)注漿時注漿孔的方向為水平或近似水平。
　�。╨）止?jié){墻
　　在第一循環(huán)全斷面預(yù)注漿施工時，工作面設(shè)置止?jié){墻，止?jié){墻厚度1.5m，根據(jù)實際情況檢算可進行加厚。施工止?jié){墻前，對基面進行清理，用風(fēng)鎬對周邊圍巖開挖溝槽，深度0.8-1.2m。當(dāng)圍巖破碎，虛碴很深或節(jié)理裂隙發(fā)育、導(dǎo)水性強時，可用風(fēng)動鉆機向巖體深處打注漿孔，埋設(shè)注漿管，用早強水泥加固周邊巖體然后再挖槽，使止?jié){墻嵌入到圍巖內(nèi)。
　�。�2）注漿方式及注漿孔的布置
　　注漿方式是指分段注漿的順序，一般分為前進式和后退式兩種。注漿小分段長度和注漿方式可以根據(jù)巖石的裂隙發(fā)育程度和注漿孔的涌水量來確定，在破碎帶巖體中，通常采用分段前進式，注漿分段長度一般為2-5m。另外，注漿孔數(shù)量與裂隙的發(fā)育程度、漿液有效擴散半徑和隧道的斷面大小等因素有關(guān)。注漿孔數(shù)量及其位置主要以保證形成足夠而有效的注漿壁為前提。為提高注漿效果，應(yīng)力爭使得注漿孔與更多的裂隙切割。
　�。�3）鉆孔與注漿
　　鉆孔前按照設(shè)計及鉆機所在位置，計算出各鉆孔在工作面上的坐標(biāo)，放出注漿孔的準(zhǔn)確位置，以隧道中軸線為中心呈傘狀布置。開孔:鉆機采用低壓力、慢鉆速，采用小120mm鉆頭開孔，鉆深2-3m，退出鉆桿。開孔直徑不小于110mm、終孔不小于小90mm�？卓诠馨惭b:鉆孔3m后安裝孔口管（一端焊有法蘭盤的鋼管），全部注漿孔孔口均設(shè)置孔口管，孔口管采用中108mm熱軋無縫鋼管，壁厚5mm，長3m，并按要求設(shè)置防突裝置。安設(shè)孔口管前，先在鋼管上纏繞麻絲，用鉆機強力推入孔中并用膨脹螺栓加固，以免測量水壓或注漿時鋼管沖出孔外，影響注漿和危及人身安全。
　　（4）施工技術(shù)措施
　　l）注漿工作面開挖一次到位，并在底部設(shè)置積水坑。2）每個鉆孔設(shè)孔口管，在鉆孔中發(fā)現(xiàn)有大量泥沙從孔中涌出跡象時，及時退鉆，進行頂水注漿，防止砂土顆粒的大量流失。3）加強對止?jié){墻及作業(yè)面附件隧道斷面的沉降變形監(jiān)測，必要的應(yīng)力檢測，確保注漿施工安全。4）嚴(yán)格按擬定的鉆孔、注漿施工方案進行實施。鉆孔方向、深度嚴(yán)格按設(shè)計要求進行�？卓诠艿穆裨O(shè)要牢固、密實。5）根據(jù)超前鉆孔探測，隨時測量水量及水壓，核實地質(zhì)情況，如與設(shè)計不符，及時向監(jiān)理工程師提出，以便迅速變更設(shè)計參數(shù)，調(diào)整施工方案。6）如發(fā)生漿液竄孔，則停止注漿，立即在竄漿的孔上安裝球閥，再進行注漿，當(dāng)注漿孔達到終孔標(biāo)準(zhǔn)時，則可以認(rèn)為竄漿孔同時也達到終孔標(biāo)準(zhǔn)。7）施工過程中作好注漿施工記錄及各種檢查測量記錄，用于注漿分析。8）注漿壓力由小逐漸調(diào)大，分級升壓。

 1/2    1 2 下一頁 尾頁