破碎带处理方案讲解

目录

1概述 (2)

2施工原则 (2)

3超前地质预报 (2)

4施工方案、施工方法 (2)

4.1施工机械、材料的准备 (3)

4.2初期支护及辅助施工措施 (3)

4.3断层破碎带施工 (16)

4.4开挖 (16)

4.5初期支护 (16)

5施工组织措施 (16)

6安全事故应急准备及响应预案 (17)

1概述

洞库在踏勘过程中，共发现5条断裂及破碎带，破碎带发育规模较大。第一断裂破碎带（F1）为扭性断裂，地表产状为：走向N320E，倾向NW，倾角近陡立。影响带宽度约18-20米左右。第二条断裂破碎带（F2）为扭性断裂，地表产状为：走向N400E，倾向NW，倾角近陡立。影响带宽度约9-10米左右。第三条断裂破碎带（F3）为扭性断裂，地表产状为：走向NE，倾角近陡立。影响带宽度约9-10米左右。第四条断裂破碎带（F4）为压扭性断裂，地表产状为：走向N390E，倾向SE，倾角570。影响带宽度约2米左右。第五条断裂破碎带（F5）为压扭性断裂，地表产状为：走向N30E，倾向NW，倾角410，影响带宽度约2米左右。

2施工原则

断层段严格按“早预报、先治水、前支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的原则组织施工。

3超前地质预报

采用开挖地质素描、超前钻杆、地质雷达进行超前地质预报。

4施工方案、施工方法

根据超前地质预报所揭示地质断层及地下水的水量情况确定采取超前锚杆、超前小导管预注浆、超前长管棚预注浆等方式对破碎带进行加固，锚

杆，需拱架支护时，应在洞外按照毛洞开挖尺寸提前制作拱架，钢拱架紧跟开挖施作，确保施工安全和工程使用安全。

4.1施工机械、材料的准备

根据设计单位提供的岩土工程勘察报告及开挖地质素描、超前钻杆、地质雷达进行超前地质预报的情况。施工机械、材料提前进场，确保进入破碎带后能够顺利进行施工。

4.2初期支护及辅助施工措施

（1）喷射混凝土

喷混凝土采用湿喷方式施做。

①集料要求

粗集料：粒径不大于15mm。细集料：中砂或粗砂，细度模数大于2.5，含水率5％～7％。粗细集料符合现有规范、标准的要求。

②喷混凝土方法

采用湿喷工艺，工艺流程见湿喷混凝土工艺框（图4-1）。

喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产，搅拌生产混凝土时，按实验室确定的配合比严格控制。采用混凝土搅拌运输车直接运输至工作面。

③主要施工技术措施和要求

喷射混凝土前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，如有欠挖及时处理后再喷;在特殊地质地段，设专人随时观察围岩变化情况，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。

施工机具布置在无危石的安全地带。

喷射前设置控制喷混凝土厚度的标志。检查电线路、设备和管路。

喷射前用高压水冲洗受喷面，当受喷面遇水易泥化时，用高压风吹净岩

面。

按施工前实验所取得的方法与条件进行喷射混凝土作业，在喷射混凝土达到初凝后方能喷射下一层。首次喷射混凝土厚度不小于50mm。喷射作业分段、分片、分层，由下而上顺序进行，有较大凹洼处，先喷射填平。

喷嘴与岩面垂直，距受喷面0.6～1.0m。

施工中经常检查出料弯头、输料管和管路接头，处理故障时断电、停风，发现堵管时立即停风关机。

（2）锚杆

①概述

锚杆类型有砂浆锚杆、中空注浆锚杆、低预应力锚杆三种。

②施工方法

砂浆锚杆施工：用风钻钻孔，成孔后，利用牛角泵往孔内注入水泥砂浆，然后再人工插锚杆，水泥砂浆终凝后安设孔口垫板。

中空式注浆锚杆：成孔后，先插入杆体并安设止浆塞和孔口垫板，插入排气管，然后采用HFV-5D型注浆机注浆，待水泥浆终凝后扭紧固定孔口垫板的螺栓。

低预应力锚杆（用于出口小间距段）：成孔后，先插入杆体并安设止浆塞和孔口垫板，插入排气管，固定一端然后对锚杆施加预应力，固定孔口垫板螺栓，采用HFV-5D型注浆机注浆。

③锚杆施作工艺见锚杆施工工艺框（图4-2）。

④施工技术措施

开挖初喷后，尽快钻孔、安设锚杆，然后复喷至设计厚度。锚杆原材料规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除油污、除锈。

锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求，砂浆锚杆用的水泥砂浆，其强度不低于M20，水泥用普通硅酸盐水泥，砂用中砂，粒径不大于3mm。中空式注浆锚杆用的注浆材料、配比、注浆终压应满足设计要求。

钻锚杆孔: 测量组按设计要求画出位置；保持锚孔顺直; 钻孔深度及直

径与杆体相匹配。

图4-1 湿喷混凝土工艺框图

锚杆安装：杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，砂浆W／C符合设计要求；有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔再安装锚杆；锚杆孔内砂浆饱满密实，砂浆内添加适量的微膨胀剂；锚杆垫板与孔口混凝土密贴。随时检查锚杆头的变形情况，紧固垫板螺帽。预应力锚杆施加应力应符合设计规定。

图4-2 锚杆施工工艺框图

（3）钢筋网铺设

需铺设钢筋网片时，使用的钢筋须经试验合格，使用前要除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于24cm。

人工铺设，必要时利用风钻气腿顶撑，以便贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接（或点焊焊接）牢固。钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧，这样受力较好。

喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。钢筋网喷混凝土保护层厚度不小于2cm。

（4）钢架支撑的施工

①概述

Ⅳ级围岩段间距0.8～1.2m/榀;Ⅴ级围岩段间距0.6～0.8m/榀。

②制作安装

钢架采用I18，钢架支撑按尺寸在洞外下料分节焊接制作，制作时严格按技术交底执行,保证每节的弧度与尺寸均符合要求,每节两端均焊连接板,节与节之间通过连接板用高强度螺栓连接牢靠，洞外加工后试拼检查。

支撑按要求安装，安装尺寸允许偏差：横向和高程为±5cm，垂直度±2°。

钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。

超挖较大时,拱背垫填混凝土垫块,以便抵住围岩，控制其变形的进一步发展。

两排钢架间用φ22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距1m，以便形成整体受力结构。

③施工技术措施

在开挖及初喷混凝土后及时安装。钢架与围岩之间的间隙用喷混凝土喷密实，禁止用石块、木楔、背柴等填塞。

钢架安装时，严格控制其内轮廓尺寸，且预留沉降量，防止侵限；钢架安装好后，用锚杆锁固固定，防止其发生移位；钢架要全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度满足要求。

拱架施工工艺图见（图4-3）。

（5）超前小导管施工

①概述

围岩断层破碎带，软弱浅埋，地下水发育地段施作超前小导管注浆支护，以确保施工安全。小导管规格：φ=42mm，L=3.5m。环向间距40cm，纵向搭接长度不小于100cm，外插角5°～10°，注浆采用水泥砂浆，涌水量较大的松散破碎带采用双液浆。

图4-3 拱架施工工艺框图

②施工方法

超前小导管采用多功能台架风钻钻孔，用风钻将小导管顶入，注浆泵注浆。按设计要求，在掌子面上准确画出本循环需施设的小导管孔位。将导管前端加工成尖锥状，尾部焊一圈φ6加强筋。除尾部1m外，管壁四周钻φ10的压浆孔，以便浆液向围岩内压注。钻孔后，用去掉回转头的风钻将钻杆换成特殊钎尾，用冲击的办法将导管贯入孔中。为防止注浆漏浆，在小导管的尾部用塑胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接。注浆前导管孔口先检查是否达到密闭标准，以防漏浆，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防工作面坍塌。然后按设计比例配浆，水泥砂浆水灰比1:1,采用注浆机压注浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa，一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。施工工艺见超前小导管施工工艺框（图4-4）。

图4-4 超前小导管施工工艺框图

③施工技术措施

超前小导管外插角控制在10°～25°，与线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过10cm，孔眼长大于小导管长，钢管顶入长度不小于管长的90％,并用高压风将钢管中的砂石吹出。

（6）超前长管棚施工

大的破碎带地段采用超前长管棚超前注浆加固。长管棚直径Φ108mm，长度10～40m，环向间距0.4m，外插角1～3°。

①施作导向墙

在施工超前长管棚前先架立两榀I18钢架，间距0.75m，用连接筋焊接成一整体。在钢支撑上安装布设对应管棚个数的Φ140mm，长120cm的导向钢管(比导向拱砼伸出20cm)，导向钢管环向间距0.4m，位置对应大管棚设计位置，纵向仰角与大管棚外插角设计一致。导向钢管的安装要测量精确定位，使钢管位置与方向准确无误，导向钢管与钢架焊为整体。然后用C20砼将钢支撑和导向管包裹浇筑厚100cm作为止浆墙（套拱），套拱完成后，喷射15cm厚砼封闭周围。

②搭设钻孔平台架、安装钻机

用方木搭设钻孔台架，平台上满铺木板，搭设牢固，以防钻孔时钻机晃动。

③钻孔

采用管棚钻机，从导管内钻孔。开孔时，低压慢转，钻进过程中利用经纬仪等测量设备有效控制钻孔质量，保证终孔偏斜率在1/2000以内。

④安装大管棚钢管

管棚钢管由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接，顶进时，节长6m和4m 管节交替使用，以保证隧道纵向同一断面内的接头数不大于50%，管壁上每隔15cm交错钻Φ10～16mm的压浆孔，以便浆液向围岩内压注。管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥等材料堵塞严密，以防浆液流出，导管中增设Φ22的钢筋笼提高导管的抗弯能力。

⑤注浆

注浆前先将孔内泥砂清干净(可用高压水冲洗)，再进行注浆。浆液采用水泥浆，水泥浆水灰比0.5：1，注浆压力不应大于0.2MPa，注浆参数应根据现场试验予以调整。

施工过程中为了防止注浆过程中发生串浆，每钻定一个孔，随即就安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。

管棚封堵塞设有进浆孔和排气孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，续灌注浆，达到设计注浆量注浆压力时，方可停止注浆，注浆结束后用M10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚刚度。

长管棚施工工艺框图如下页图4-5所示。

断层破碎带或地下水发育地段、易塌方地段采用管棚超前注浆加固。管棚直径Φ89mm：长度10m，两环之间搭接长度不小于3m，每节钢管两端均预加工成外丝扣，同一断面内接头数量不超过总钢管数量的50%，环向间距0.4m，外插角小于12°钢管上钻注浆孔，孔径10～16mm，呈梅花型布置，尾部留150cm不钻孔为止浆段，其它施工方法同Φ108超前长管棚施工。

浆液配制

图4-5 大管棚施工工艺框图

（7）超前注浆施工

地下水发育地段，施工时可能会引发突水涌泥，采取“以堵为主，限量集中排放”的原则，通过超前预注浆控制地下水流失，保证施工安全。

采用开挖地质素描、超前钻杆、地质雷达进行超前地质预报后，根据预测结果按设计要求进行注浆堵水和加固地层，然后再进行开挖施工。

①注浆方案（括号外数字为开挖轮廓线外3m范围注浆方案数字，括号内数字为开挖轮廓线外5m范围注浆方案数字）

每循环长度：注浆长度27m（30m），开挖长度24m（25m），留止浆岩盘长度3m（5m），必要时设置混凝土止浆墙。

注浆参数：单孔有效扩散半径2m，终孔间距3m；预注浆范围为隧道开挖轮廓线外3m（或5m）；预注浆终止压力为静水压力加1～2Mpa。注浆压力控制在0.5～1.0Mpa。

单孔注浆量：应以注浆过程中满足注浆压力达到设计值为准；

注浆浆液：普通水泥浆，特殊情况采用超细水泥。

注浆孔布置：每循环共设5（6）环63（95）个注浆孔。

注浆孔直径：注浆管开孔直径110mm，终孔直径不小于91mm，孔口管采用φ108mm，壁厚5 mm。

钻孔和注浆顺序：由外圈向内圈，同一圈孔间隔施工。

②施工方法

a、钻孔

采用地质钻机钻进成孔。钻孔前按照设计，计算出各钻孔在工作面上的座标，用全站仪放出注浆孔的准确位置，开孔前在钻机的尾部中点安装点光源（激光灯），经钻机前端中点与掌子面钻孔位置于同一轴线上，固定钻机，保证钻杆中心线与设计注浆孔中心线相吻合，在钻孔过程中也要及时检查校正钻杆方向。

采用125mm钻头开孔，钻深3m后退出钻头、钻杆，安装孔口管。安设孔口管前，先在钢管上缠绕麻丝，用钻机强力推入孔中并用膨胀螺栓加固，

以免测量水压或注浆时钢管冲出孔外，影响注浆和危及人身安全。

通过孔口管钻设注浆孔，达到设计深度。钻进过程中如遇较大涌水或成孔困难时应注浆后再钻，直至达到设计孔深。

b、注浆准备工作

止浆墙采用平底型混凝土止浆墙，厚度1m（1.5m），采用C20混凝土。

开始注浆前，首先根据预计的注浆量，检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求，如不能保证连续注浆要求，则要等补足数量后才能注浆。

注浆材料：水泥浆液。

连接注浆管路，对注浆系统进行压水检查，压水压力一般为设计注浆压力的1.2倍，以检查各注浆机具的密封性和完好性，同时检查搅拌机运行状况，发现问题立即解决，以避免在注浆过程中因机械故障而造成注浆中断。

单液水泥浆配制：先在搅拌机内放入定量清水进行搅拌，同时加入缓凝剂，待全部溶解后放入水泥，继续搅拌3分钟即可。

为保证浆液质量，配料时制浆材料必须计量准确，水泥等固体材料可采用重量称量法，水可采用体积称量法。

严格按顺序加料，有外加剂的浆液中，外加剂未完全溶解，不得加入水泥。搅拌时不得将绳头、纸片等杂物带入搅拌机内，搅拌后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。搅拌时间不得少于规定值，以免浆液搅拌不匀。

c、注浆

采用孔口管全孔一次性注浆，将注浆芯管焊在法兰盘上，再安装在孔口管法兰盘上，进行注浆，注浆完成后加止浆塞。

注浆压力的控制：开泵前旋转压力调节旋钮将压力调在要求的压力刻度上，随注浆阻力的增大，泵压随之升高，当达到调定值时，会自动停机，不致于产生超压注浆的危险。

注浆泵流量的控制：注浆泵流量大小由注浆泵的排量调节控制按钮和排量记录仪方便地加以控制。

注浆结束标准及结束注浆：注浆结束标准根据注浆压力和注浆量来控

制。一般采用定压注浆。当注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆；单孔注浆量与设计注浆量大致相同，注浆结束时的进浆量在20～30 L／min以下，可结束本孔注浆。

注浆结束时，先打开泄浆管阀门，再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管冲洗干净后方可停机。

注浆效果检查：每循环注浆设3个检查孔，以检查注浆充填情况。检查孔深依据检查孔的开孔位置及角度确定，利用地质钻机钻孔采取岩芯并作压水试验，判断注浆效果。

注浆效果判断标准：检查孔采岩芯，观察注浆的充填情况，浆液固结体应充填密实，固结良好。

如不能达到上述要求，则要根据情况进行补孔注浆，直到满足上述要求为止。施工工艺超前注浆工艺框图（见图4-6）。

d、超前注浆施工注意事项

注浆钻孔的方向、深度都要严格按设计要求进行。孔口管的埋设要牢固、密实。根据超前钻孔探测，随时测量涌水量及水压，化验水质，核实地质情况，如与设计不符，及时向设计、监理工程师提出，以便迅速变更设计、施工方案。注浆发生堵管时，先打开孔口泄浆阀，再关闭孔口进浆阀，然后停机，查找原因，迅速进行处理。施工过程中要作好施工日志及各种检查测量记录。

为防止未注浆段地下水涌向作业面及注浆时跑浆，注浆前按设计施工止浆墙，第一环的注浆止水盘长度加长2m，以后的预留3m（5m），每一次的注浆长度27m（30m），开挖24m（25m），再进行注浆止水。所有的注浆参数，包括注浆范围、浆液配比、注浆孔数、孔位，注浆顺序、压力等均应通过实验进行调整，以便符合现场情况，达到预期的效果。

由于该地层成孔比较困难，施工时间应配备夯管锤。

图4-6 超前注浆施工工艺框图

4.3断层破碎带施工

施工原则：早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测，步步为营，稳步前进。

施工方法：采用台阶法开挖，台阶长度5～8m，视地质情况，上部台阶采用环形开挖预留核心土；开挖采用风镐或弱爆破，掘进循环进尺控制在0.5～1.0m，下部台阶左右错开紧跟。

初期支护：采用喷锚网喷、钢架支护，初喷, 及时复喷，厚度符合设计要求。

辅助施工措施：采用超前小导管注浆、管棚注浆、超前全断面注浆、钢架、网喷混凝土等多种支护手段，构成强支护体系。

根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。

4.4开挖

采用短台阶法（上部留核心土）开挖，下部台阶左右错开紧跟；开挖采用风镐开挖，必要时弱爆破开挖，循环进尺控制在0.5～1.0m。

4.5初期支护

断层带施工设超前锚杆、超前小导管或长管棚支护，开挖完成后，钢拱架紧跟开挖施作。

在钻孔同时沿开挖断面布置5～8个5m风钻探孔，起到超前探水，防止突水突泥的一个辅助预报办法。

5施工组织措施

建立健全质量保证体系，严格按照质量体系文件进行质量管理，做到从

资源投入和过程控制上保证工程质量。

项目经理部成立以项目经理华珍宝为组长，项目副经理吕修、总工程师李超、二人为副组长，配备专职的质检人员，推行全面质量管理和目标责任管理。

6安全事故应急准备及响应预案

（1）应急准备

项目部成立坍塌事故应急准备和响应领导小组，领导小组负责对在破碎带施工时发生的安全事故的处理。

（2）培训与演练

项目部安质部负责主持、组织全项目部进行专门的安全事故应急响应演练，各组织员按其职责分工，协调配合完成演练。同时安质部针对破碎带施工的安全知识进行教育培训。

（3）应急物资的准备

现场准备好应急物资，满足现场的应急施工，各种应急物资要配备齐全并加强日常管理。

（4）应急响应

发生危情后，抢险救援小组人员立即投入抢险救援工作，指挥部对抢险救援进行统一指挥。

安全事故应急救援领导小组到达事故现场后，应尽快详细了解事故的原因、范围、程度及地质构造、地下水活动、洞库该层厚度等情况，研究出切实可行的救援方案后，再组织有洞库工作经验的人员进行抢险救援工作。

在实施救援行动时，应随时注意观察洞内岩层的状态变化，必要时，可先采取支撑和加固坍塌区周围岩体措施后，再进行挖掘救援行动。