摘要：結合賽里木湖隧道穿越F1-1斷層的具體情況，主要介紹針對賽里木湖隧道穿越斷層破碎帶這種特殊地質所采取的周邊超前帷幕注漿+加密加長超前小導管支護+型鋼鋼架及錨網噴支護+徑向注漿的施工方案和措施，在實踐中探索隧道穿越斷層時如何能夠安全、順利開挖掘進，取得了較好的效果，為今后類似地質條件下的施工提供了借鑒經驗。
　　關鍵詞：隧道，斷層破碎帶，施工
　　0 引言
　　隧道穿越斷層及破碎帶，給隧道施工帶來不同程度的困難。在施工中遇到斷層及破碎帶時，首先要確定斷層傾角、走向、破碎帶的寬度、巖石破碎程度、地下水活動等有關條件，據以正確選擇合理的施工方法和制定施工措施。
　　1 工程概況
　　賽里木湖隧道進口段為雙聯拱明洞接分離式明洞，洞身及出口段為分離式暗挖隧道，隧道進口位于賽里木湖畔（路線右側100m左右即為賽里木湖）、既有公路旁、賽里木湖國家級風景區；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。隧道進口段有一左轉曲線，中段為直線，出口洞口段位于一右轉曲線的緩和曲線上；隧道進口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%）。進口高出湖面約9m；出口逐漸遠離賽里木湖岸，標高低于湖面36m，湖面標高2074m。隧道埋深較淺，圍巖以Ⅳ、Ⅴ級為主，約占全隧道長度的65%。該隧道是賽果高速公路控制性工程。
　　該隧道隧址區巖層中的節理裂隙發育，連通性好，地下水補給量多，富含地下水。隧巖為石灰巖，融蝕現象不發育。隧道穿越庫松木契克斷層(F1－1)，該斷層為晚更新世早期活動斷裂，為非活動性斷裂。
　　2斷層破碎帶地質資料
　　庫松木契克斷層(F1－1)穿越賽里木湖隧道進口段，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F1斷層時需注意突水突泥的發生，同時隧道開挖中隨著局部徑流條件的改變，賽里木湖對隧道影響加大。該斷層地質情況見下圖：
　　                
　　F1-1斷層地質情況縱斷面圖
　　3F1-1斷層與賽里木湖平面及縱斷面位置關系
　　賽里木湖隧道位于賽里木湖南岸，隧道進口與湖岸大致平行，然后逐漸左轉遠離賽里木湖隧道。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系示意圖

                            
　　                                                                 F1-1斷層與賽里木湖縱剖面關系示意圖
　　4 工程難點
　　賽里木湖隧道地質條件差、施工技術難度較大。隧道埋深較淺，圍巖以Ⅳ、Ⅴ級為主，約占全隧道長度的65%。F1-1斷層處圍巖破碎，地下水豐富，通過斷層時可能發生突水突泥。隧道已施工段涌水量高達240m3/h，在反坡(-2.95%)排水條件下施工尤其困難。
　　5 施工技術要點
　　根據超前地質預報顯示，F1-1斷層圍巖體較為破碎，地下水豐富，但開挖后掌子面在短時間內有一定的自穩能力。結合賽里木湖隧道工程施工特點，采取“周邊超前帷幕注漿+加密加長超前小導管支護+型鋼鋼架及錨網噴支護+徑向注漿”的措施。即：首先采用周邊深孔超前注漿對開挖輪廓線外5m范圍進行注漿堵水，固結圍巖。開挖前在拱部120度范圍內施作φ42超前小導管，上臺階采用留核心土環形開挖法施工，嚴格控制每循環開挖進尺在60cm之內，及時架設型鋼鋼架，配合錨網噴支護。下臺階分左右兩側交替開挖支護，及時封閉成環。在初期支護完成后，對于沒有采用帷幕注漿堵水的斷層影響段采用徑向注漿對周邊圍巖進一步注漿堵水，確保長期運營中的堵水效果。
　　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理
　　超前帷幕注漿堵水與加固是指在隧道開挖之前，對掌子面前方圍巖體進行全面的鉆孔壓漿處理，使漿液充滿到前方破碎松散巖體的間隙中去，凝固后將其膠結起來，強度、密實性得到提高，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大量涌入隧道。
　　5.1.2注漿材料的選擇
　　根據巖性、地質構造及水文地質條件等進行注漿材料的選擇。選擇原則是：漿液濃度低、膠凝固結強度高、膠凝時間可調節、穩定性好、操作方便、價格低、不污染環境等。
　　賽里木湖隧道的斷層破碎帶按注漿機理劃分屬于充填注漿，根據試驗結果，結合賽里木湖隧道的實際工程特點，決定采用質量比1∶1摻入8～12%的速凝劑的水泥漿。該注漿液有以下幾個方面的優點：
　　1）漿液凝固后期強度高，對破碎巖體的加固效果好，固結體的強度還會隨時間增長而增強。
　　2）漿液拌制方便，凝結時間易于控制，可注性好，漿液收縮率小，固結堵水效果好。
　　3）漿液固結體的耐久性好，抗化學侵蝕能力強，特別是抗凍融循環、抗干旱循環的能力強，適用于賽里木湖隧道高寒富水、強凍融的工程特點。
　　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度為35m，每次開挖28m，留7m作為下一循環注漿止漿盤用，孔徑75mm，孔口管長L=3m，管徑95mm，壁厚5mm。注漿孔共六環，上半斷面每環之間間距60cm，下半斷面逐漸縮小至50cm，孔口環向間距60cm。施工前對每一個注漿孔進行編號，計算好鉆孔位置和方向，準確測出放孔口位置。
　　具體注漿孔布置方法如下圖所示：
　　鉆孔：首先采用MD-50地質鉆機按照設計開孔位置和各孔設計外插角施鉆φ110孔，開鉆前對每孔外插角進行準確測量。開孔深度達到3.5m后，安設φ95孔口管，管長3.0m，孔口管帶高壓閘閥、側壁預設φ42注漿管和止漿閥。然后沿孔口管向前鉆φ75孔。鉆至孔底或發生坍孔卡鉆時退鉆并關閉孔口管的高壓閘閥，利用安設在孔口管側壁的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，不易成孔或經常卡鉆則考慮采用前進式注漿。如注漿壓力長時間不上升或上升緩慢，則采取間歇式注漿。
　　漿液擴散半徑：1.5m。
　　固結范圍：開挖輪廓線外5m。
　　注漿順序：由下到上，先注內圈孔，后注外圈孔。
　　注漿終壓：大于孔內靜水壓力1～1.5Mpa。
　　注漿速度：結合前方斷層長度和注漿泵排漿能力，考慮注漿速度為20～150L/min。
　　5.2加長加密超前小導管及型鋼鋼架
　　因斷層帶圍巖非常破碎，加上地下水的影響，開挖后穩定性非常差。為了防止掌子面上方發生坍塌，對原設計的小導管進行加密加長，可以增加施工安全性和增強支護結構的縱向受力性能。因格柵鋼架直接承載能力比較弱，只有當噴射混凝土強度達到一定強度時才能發揮承載作用，相比之下，型鋼鋼架則具有承載能力強、發揮作用快的優點，因此在通過斷層時使用型鋼鋼架。這樣加密加長的小導管、型鋼鋼架加上錨噴網形成一個穩固的綜合支護體系。
　　                        
　　加長加密小導管參數：管材為φ42熱扎無縫鋼管，壁厚3.5mm，長度5m，縱向間距1.5m，環向間距30cm。
　　型鋼鋼架支護參數：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層厚度，噴砼層厚度應增加至28cm。
　　                       
　　5.3徑向注漿堵水
　　對未進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，使其遠離隧道支護結構，增加高寒強凍融環境下結構物的耐久性，確保在投入使用后，地下水不會通過隧道大量泄入果子溝，保證運營安全，降低維護成本。
　　設計參數：管材為φ42熱扎無縫鋼管，壁厚3.5mm，長度5m，縱向間距1.0m，環向間距60cm（外間距108cm），每環60根。見下圖：
　　                  
　　6監控量測
　　初期支護完成后，在拱頂、拱腳及邊墻標高處埋設測點進行拱頂下沉和水平收斂量測。測試元件采用直徑12mm圓鋼加工而成，每根元件25cm,錨入初期支護體20cm,外露5cm,以防震動影響量測結果。量測頻率開始8h觀測一次，然后根據變形量的減小而減小量測頻率。根據量測及時掌握施工中圍巖和支護的力學動態及穩定程度，調整施工工序及預留變形量、開挖進尺等，便于指導施工，確保施工安全。
　　7 結束語
　　通過對賽里木湖斷層破碎帶采用“周邊超前帷幕注漿+加密加長超前小導管支護+型鋼鋼架及錨網噴支護+徑向注漿”措施，且通過現場監控量測得出以下結論：
　　1）通過周邊超前帷幕注漿，松散巖體的密實性、強度得到提高，可以有效地提高圍巖的自承力，同時避免周邊地下水在開挖時大量涌入隧道。
　　2）加長加密超前小導管及型鋼鋼架，可以大量減少拱部圍巖的掉塊，避免了坍塌的發生，保證了施工安全、質量和進度。
　　3）隧道斷層破碎帶施工要做到“早預報，短進尺，弱爆破，強支護，勤量測”。施工中應堅持超前預報和監控量測控制，進一步完善支護方案和施工措施，從而更加安全穩妥的穿越斷層帶。
　　
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