断层破碎带施工方案

断层破碎带施工方案

二郎山隧道断层破碎带施工方案

一、编制依据

1、雅安至康定高速公路控制性工程二郎山隧道段C2标试验工程施工图设计资料；

2、现行公路工程施工技术规范、标准及施工验收标准；

3、根据现在掌子面围岩的情况及设计地质资料；

4、我公司拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法、科技成果和多年积累的长大隧道工程施工经验；

5、国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。

二、工程概况

雅安至康定高速公路C2标段主线长9.390 km（右线K72+310～K81+700），泸定互通式立交一座，泸定连接线长4.497km，均位于四川省泸定县。主体控制性工程为二郎山特长公路隧道，全长13425米，C2标负责施工左线长度6748m，右线长度为6693m，工期66个月。

1、地形

隧址区地处四川盆地与青藏高原过渡的二郎山高中山区，地面切割强烈，山势陡峻，高差悬殊，二郎山主峰海拔3437m，与隧道口相对高差接近2000m。隧道最大埋深1469m。

2、气候

隧址区地处四川盆地中亚热带季风湿润气候与青藏高原大陆干冷气候的过度地带。二郎山东西两侧气候差异非常明显，我部施工区域位于二郎山西侧，年降雨量仅900～1000mm，降雨多集中在5～10月，雨季降雨量占全年90%以上，相对湿度66%，多年平均气温15.5℃，最高气温36.4℃，最低气温-5℃，年平均无霜期279天。

3、水文地质

隧址区域地下水丰富，类型齐全。勘察区地下水补给源主要为大气降水和地表水直接或间接渗入补给。地下水质较好，对砼无腐蚀性，隧道主洞预测正常涌水量为

59000m3/d，最大用水量82000m3/d。

4、我标段隧道通过的断裂构造统计见下表：

二郎山隧道C2标段断裂带统计

由于断层破碎带存在涌水、突泥及发生大规模隧道坍塌的危险，为确保施工过程中不发生安全事故，顺利通过断层破碎带，有效降低施工阶段发生地质灾害所引发的风险，特制定以下施工方案。

首先按照设计文件要求采用综合超前地质预报系统（主要采用TSP203及超前地质钻孔、地质雷达等）进行超前地质预测，结合地质勘测资料和地质素描对前方地质进行综合判断，根据判断结果确定是否注浆和采取哪种注浆方案，以及后续开挖过程中采取什么样的辅助措施，开挖过程中加强对开挖后的地段进行监控量测，根据量测结果指导后续施工。

1 超前地质预报

⑴隧道开挖爆破后立即进行地质调查并进行地质素描，一般地段每10m记录一次，地质条件变化时，增加素描。

⑵在围岩变化处前100m预先通知西南交大超前预报单位进行超前探测，利用

TSP203对前方进行探测，粗略掌握掌子面前方的不良地质分布情况。

⑶然后，用地质雷达在接近不良地质体30m左右时探测一次，进一步核实与了解不良地质的分布情况。

⑷若物探方法初步判定前方有不良地质体，当掌子面接近不良地质体10m左右时，应采用超前钻孔进行验证。

⑸根据物探与钻探结果，并结合前期地勘成果及地质调查资料，综合判定不良地质体的范围与程度。

2 注浆堵水加固

结合超前预报结果及超前探水钻孔，查明掌子面前方及地下水分布状况及水量后，根据不同的情况，分别采用全断面深孔预注浆、周边深孔预注浆、开挖后周边注浆等注浆方式，将地下水尽可能封堵在围岩内，以确保施工及结构的安全。

2.1 全断面深孔预注浆堵水

当隧道穿越的厚度较大（不小于30m）的软塑状富水断层破碎带、大型溶洞软塑状充填体，岩体结构类型为散体状结构，岩体完整程度为极破碎。采用全断面深孔预注浆堵水。

注浆范围为开挖轮廓线外8m，注浆段长度一般按40米设计，分三环实施，第一环15m，第二环27m，第三环40m，全断面共布设134个孔。一个注浆段完成后留5m不开挖作为下一注浆段的止浆岩盘。注浆孔布置由工作面向开挖方向呈伞形辐射状，钻孔布置成数圈，内外圈按梅花形排列，并采用长短孔相结合，以达到注浆充分、不留死角，浆液扩散半径2m，孔底间距不大于3m，孔径φ110mm。

2.2周边深孔预注浆堵水

当隧道通过岩溶地层及非岩溶地层界面、厚度较小（小于30m）的断层破碎带、溶蚀裂隙，各探水孔至少有三孔出水，且任一探水孔流量＞2 m3/h，探水孔总水量大于20

m3/h时采用周边深孔预注浆堵水。

注浆范围为开挖轮廓线外8m，注浆段长度一般按40米设计，分三环实施，第一环15m，第二环27m，第三环40m，全断面共布设122个孔。

2.3 开挖后周边注浆堵水

开挖后周边注浆适用于经超前地质预报无突水、突泥危险，但裂隙发育开挖后洞壁大面积渗水、淋水的一般Ⅳ、Ⅴ级围岩地段；以及软弱富水可能发生围岩大变形的地段。

注浆有效加固范围为开挖轮廓线外5m，注浆孔孔口环向间距1.5m，纵向间距1.5m，梅花形布置，注浆孔孔径φ46，孔口设0.5m长φ54热轧无缝钢管作为孔口管，注浆孔与隧道轴线呈60°，孔深4.5m。以堵水为主时采用双液浆，以加固为主时采用纯水泥浆。注浆顺序：对于一个注浆段，从两边到中间，间隔施作，对于同一排孔按照由上至下顺序施作。

2.4 预注浆参数

一个注浆段完成后留5m不开挖，作为下一阶段的止浆岩盘。注浆孔自掌子面沿开挖方向，以隧道中轴为中心呈伞状布置，注浆孔孔底间距不大于3m，浆液扩散半径为2m，注浆压力为静水压力（2～3）倍，注浆材料采用水泥—水玻璃双液浆，浆液浓度应根据地质及水文条件进行调整。初拟为：C：S（体积比）=1：（0.6—1.0），水泥浆水灰比

0.8:1—1:1,水玻璃浓度模术2.6—2.8,水玻璃浓度为35Be’。注浆压力初拟0.5—

1.5Mpa。

注浆前在止浆墙或止浆盘内埋Φ127无缝钢管为孔口管，孔口管长3m，孔口外露20—30cm，止浆墙前端应嵌入围岩不小于30cm。

2.5 预注浆结束标准

注浆压力达到设计压力，注浆量逐渐减少，最终进浆量小于1L/min·m，并维持

10min以上，可结束本孔注浆。

2.6 堵水注浆效果检查

应在注浆结束7d后进行效果的检查，检查孔数量应不小于注浆孔数量的3%，采用5点法压水试验，要求透水率不大于2Lu，孔段合格率在80%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%，且不集中，否则应加密钻孔注浆。

3 洞身开挖及初支施工

断层破碎带隧道开挖施工时严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则进行组织施工，开挖方式选择上严格按照公司“三台阶七步流水作业法”施工，每循环进尺控制在1～2榀拱架，确保断层段施工安全。

3.1三台阶七步流水作业法

施工要点：

①施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织。

②做好洞内的防排水系统工程，妥善处理好陷穴、裂缝。

③台阶长度控制在3～5m，及时施作初期支护，配合锁脚锚杆封闭成环，初期支护钢架背后严禁出现空洞。

④工作若有失稳现象，应及时用喷射砼封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。

⑤应及早施作仰拱和二次衬砌，防止隧道边墙向内位移。

①

IV、V级围岩开挖轮廓线

②③

④

⑤⑥

⑦

①

②③④

⑤⑥⑦

说明：

①第一步：拱顶在超前支护的“保护”下，将传统的矩形上导坑改为弧型开挖，并

预留核心土。开挖结束后架设钢拱架、喷射混凝土支护。形成较稳定的承载拱。

②第二、三步：在承载拱的支护下，分段错开开挖拱脚。以一定的时间差先后按同

样的方法进行支护，使同一断面的钢拱架拱脚暴露仅限于一侧。

③第四步：拱部支护完成后，适时取掉核心土。

④第五、六步：在以完成拱部支护后，分段左右相错开挖马口，以一定的时间差对

边墙进行初期支护。

⑤第七步：下台阶核心土取掉，并开挖仰拱，使钢拱架闭合成环。再进行混凝土施

工。

3.2 破碎带支护参数

断层破碎带地段一般为Ⅴ级围岩，其影响带一般为Ⅳ级围岩。Ⅴ级围岩段设计衬砌类型为KD（抗震扩大型）；如果断层段隧道埋深大于700m，在隧道开挖过程中发生大的地应力释放，随即产生收敛变形，这种情况设计衬砌类型为KDZ（抗震中级大变形段），断层影响带设计衬砌类型为Z4和Z4w。

Ⅴ级围岩段超前支护为φ42×4mm双层超前小导管，拱部120°范围布置，环向间距40cm，双层每环78根，每根长4.5m，搭接长度不小于1.0m。