任建文
中铁四局集团第四工程有限公司 安徽省 合肥市230000
摘要：在铁路隧道施工中，经常遇到断层破裂带，容易引起涌水、坍塌等问题。因此，必须根据断层破裂带的实际情况，结合现场条件，制定有效措施，在保证安全的基础上，快速通过断层破裂带。
关键词：铁路隧道；断层破碎带；施工技术
1工程概况
某梁隧道位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗与东胜区交界处，隧道穿越鄂尔多斯中部矿区。隧道进口有小土路到达，交通较便利；隧道出口位于冲沟边，无路直接通达，交通不便。隧道进口里程为DK161+845，出口里程为改DK175+923，全长14078m，为双线隧道，隧道最大埋深约128.012m。隧道进口至DK162+835.679段位于R＝5000m的左偏曲线上，改DK170+796.417—改DK172+795.318段位于R＝4500m的右偏曲线上，其余段落位于直线上，最大线间距为4.304m。隧道内纵坡为单面坡，进口至改DK170+050段为3‰的上坡，改DK170+050至出口为10.9‰的上坡。
隧道区地处鄂尔多斯高原东部，区内总体地形有中部高南北两侧低，西高东低的趋势。隧道进、出口地势较为平缓。隧道进口西南方向约300m为侯家沟村，洞身段穿越构筑物、道路较多。
2施工技术
2.1围岩预加固和止水技术
2.1.1超前预注浆
在开挖轮廓线上布置辐射状的孔，根据一定间隔距离，钻设30m深、直径在50～120mm范围内的孔，进行止浆墙的施工，设置好套管后，向钻孔中注入浆液，注入的浆液通过渗透扩散作用进入到破碎带中，通过不断凝结和周围岩块形成整体，进而在开挖面上形成具有堵水作用的加固体，以此实现对围岩进行固结与止水等目标。该方法的有效加固范围为整个断面和开挖轮廓线以外3.5m。
当采用3m的加固圈时，注浆段全长27m，当采用5m的加固圈时，注浆段全长30m；布孔必须按照加固范围进行，且应在整个断面进行布设，孔距符合以下要求：a≤=3R。其中，a为孔距（m）；R为浆液有效扩散半径（m），可通过现场试验确定，通常在2～4m范围内；在形成止浆墙后，其厚度必须与注浆压力相适应。例如，当采用3m加固圈时，厚度不能小于2m；当采用5m加固圈时，厚度不能小于3m；当注浆分段进行时，实际的注浆量根据式（1）确定：
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式中：Q为实际注浆量；R为浆液的有效扩散半径；h为注浆段的长度；n为地层的孔隙率；a为孔隙的填充率；β为浆液注入后的损失率，通常为10%～30%；注浆所用材料以C-S浆为主，即水泥—水玻璃双液浆。其中，水泥为普硅水泥，标号不低于42.5，水玻璃为水玻璃原液，出厂时浓度保持在42～45Be’范围内，体积质量在1.42～1.45范围内，模数在2.4～2.8范围内。
2.1.2小导管注浆
当斜井和正洞需要从破碎带中通过时，可采用该方法固结周围岩层，然后进行开挖施工。完成注浆后，应在断面之外形成一个厚度约50cm的固结层。施工中Ⅳ级围岩、Ⅳ级围岩加强、Ⅴ级围岩段落拱部采用单层超前小导管注浆。小导管环向间距：Ⅴ级3根/m；Ⅳ级2根/m，交错布置。使用的小导管为4.5m长、直径42mm的钢管，将其中一个管端做成锥形，在与管口相距1m的位置钻设直径为6～8mm的孔作为注浆孔，注浆孔之间的距离按15cm控制，布置成梅花形，在开发轮廓线的外部按照10°与30°两个外插角进行交替钻孔，把小导管插进地层，当围岩很软时，需将小导管直接插到地层，其环向间距按40cm控制。在注浆时，将压力控制在0.5～1.0MPa范围内，并用锚固剂对导管和孔壁间存在的缝隙进行封堵，以防漏浆。注浆按由内到外和先无水后有水的顺序进行。
2.1.3斜井注浆
该隧道设计方案分别在DK164+200（正线左侧）、DK167+260（正线左侧）、DK169+600（正线左侧）、改DK171+850（正线右侧）、改DK173+900（正线左侧）附近设置长约884m、473m、645m、405m、370m的1号、2号、3号、4号、5号斜井，采用无轨运输。其中，2号斜井承担正洞3110m的施工，段落较长，采用双车道斜井，其余斜井均为单车道斜井。3号斜井位于隧道中部，设计为紧急疏散通道；2号、4号斜井作为隧道通风口，均按照永久工程设计。
斜井施工过程中，采用全面预注浆方法封堵、加固影响带，按24m长不断循环，并对其他段存在的股流实施顶水注浆，提前封闭破碎带。在开挖过程中用小导管进行超前注浆，完成开挖后进行径向注浆，通过注浆封堵破碎带的水，从根本上减少或避免地下水发生渗漏。与此同时，因斜井从断层中提前进入，所以正洞也能顺利地由断层中通过。
2.2钢筋网支护
隧道在DK168＋740—DK170+060、DK171＋650—改DK172+570、改DK172＋850—改DK173+420、改DK174＋150—改DK175+920隧道穿越侏罗系5-1上、5-1、6-1下和6-2中含煤地层，煤层质软性脆，较易破碎，经开挖后该段围岩出现明显的收敛变形现象，使初支采用的喷面出现裂缝。为安全起见，针对产生裂缝的部位采用挂设钢筋网片的方法进行处理。
本次使用的钢筋网片为粗钢筋，并和喷射的混凝土形成整体，一同承受围岩施加的应力，抵抗和约束围岩变形，解决喷面开裂问题。
在初支结构表面有裂缝的段落，先打入加固锚杆，再挂设粗钢筋网片，对锚杆和网片进行焊接。网片规格以裂缝程度为准确定，一般采用35cm×40cm的规格。为了使网片充分发挥应有作用，在网片后面还增加1道更密的网片，将网片全部挂设好后，喷射一层强度等级为C25的混凝土，确保保护层的厚度达到4cm以上。
针对后续没有采取初支保持的围岩，先喷射一层厚度为4cm的素混凝土，再打入锚杆、挂设钢筋网片，网片利用风枪气腿靠近岩面，以开挖轮廓实际圆顺情况进行铺设，确保岩面和网片充分接触，一同受力。
2.3变形监测
为掌握不同施工环节中隧道地层和支护结构实际情况及发生的变化，找出地层自身稳定性具有的规律，从而尽早预知险情与事故，为围岩及其支护措施综合判断提供可靠依据，选择最佳的二衬及仰拱施工时间，需要在隧道中和隧道外对围岩实施监控量测。
根据隧道拱顶实际下沉量变化历程，在开挖出断面以后，顶部开始下沉，前10d的平均下沉量为1.87mm/d；第10～20d的下沉速率为1.46mm/d，说明此时岩层处在不稳定变形状态，需要加强初支。之后伴随施工不断推进，隧道围岩的沉降逐渐趋于稳定，变化率保持在0.5mm/d左右，伴随时间进一步推移，拱顶沉降于40mm时达到基本稳定。隧道存在水平收敛，但总量相对较小，前15d的变化率只有0.3mm/d，只有第6d较大，为1.9mm/d左右。在第15d以后开挖不断进行，变形逐渐趋于稳定状态，收敛量保持在6～7mm范围内，说明施工进展比较顺利。
结束语
综上所述，本工程对断层断裂带采用超前预注浆、小管注浆和径向注浆，可有效防止涌水突水的发生。堵水与加快施工速度的有机结合，对维护生态平衡、保护资源环境具有重要作用。
参考文献
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