隧道穿越断层破碎带关键技术研究

Engineering Technology and Application | 工程技术与应用 |·65·高速公路隧道穿越断层破碎带施工技术探讨穆天书（中交一公局第五工程有限公司 河北 三河 065201）摘 要：高速公路在施工过程中经常会遇到隧道施工，同时在隧道施工中又容易遇见断层破碎带，这种地质结构会增加隧道施工难度。

基于此，文章主要是对高速公路隧道穿越断层破碎带的施工技术探讨，并且对工程主要采用的施工手段和施工要点进行分析，以此来保证施工的质量。

关键词：高速公路；隧道施工；断层破碎带；施工技术中图分类号：U455.4 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）03-0065-02作者简介：穆天书（1988—），男，本科，工程师，研究方向：路桥隧。

延崇高速公路为2022年北京冬奥会的重要赛场联络线，是北京延庆与张家口崇礼两个城市之间的连接带，对于两个城市的经济发展、疏解西北通道京藏G6、京新G7客货运交通压力、提高道路通行能力和行车安全具有重要意义。

但是在修建高速公路过程中，会遇见很多现实问题需要解决，比如在施工隧道工程中，会遇见断层破碎带。

这种地带有着裂缝发育特点，而且渗漏性也很强，对施工的支护造成困难。

为了保证施工的质量，需要对这种地带采用不同的施工方法，以此来保证施工中的安全事故零发生和施工质量控制。

1 高速公路隧道基本情况延崇高速公路全长约113.7km ，其中北京段全长约33.2km ，河北段全长约81.2km ，南起兴延高速公路，终点连接崇礼县太子城赛场。

松山隧道是延崇高速公路（北京段）第九标段设置的一座隧道，由中交第一公路工程局有限公司承建，设计标准为为双向四车道，隧道单洞建筑限界11m ×5.5m ，属于分离式隧道，整体分离式松山隧道总长为9.2km ，最大埋深712m 。

在该隧道修建过程中要穿过断层破碎带，因此施工的方法选择是非常重要的[1]。

断层破碎带地段隧道施工技术要求探讨隧道施工是现代交通建设的重要环节之一，隧道的质量和安全直接关系到交通运输的畅通和人民群众的生命财产安全。

在地质条件复杂的地区，尤其是断层破碎带地段的隧道施工更加具有挑战性。

断层破碎带的存在会给隧道施工带来许多不确定因素，因此如何在这种地段进行隧道施工成为了一个亟待解决的问题。

本文将从断层破碎带地段隧道施工技术要求方面展开探讨，旨在为相关工程技术人员提供一些参考和借鉴。

一、断层破碎带地段隧道的特点断层破碎带是指在地下由断层构造引起的地质构造带，通常具有断层带的特征，即地层变化剧烈、岩石破碎、微裂隙多等特点。

在断层破碎带地段进行隧道施工，会面临以下几个主要特点：1.地质条件复杂：断层破碎带地段的地质条件通常十分复杂，地层中存在大量的岩石破碎、微裂隙等情况，地下水、地下气体等也难以预测。

2.隧道稳定性较差：由于断层破碎带的存在，隧道工程的稳定性会受到很大的影响，需要特别关注隧道围岩的支护和加固。

3.施工难度大：由于地质条件复杂，断层破碎带地段隧道施工通常面临着诸多困难，如易发生塌方、地下水涌入、地下气体燃爆等问题。

在断层破碎带地段进行隧道施工，需要根据地质条件的特点，制定相应的施工技术要求。

以下是针对断层破碎带地段隧道施工的技术要求探讨：1.地质勘察要全面细致在进行断层破碎带地段隧道施工前，必须对地质情况进行全面细致的勘察。

通过地质勘察，应全面了解地下岩层的构造、裂隙、断层及各种地质构造的发育程度等情况，为后续的施工提供准确的地质信息。

2.合理的支护与加固方案在断层破碎带地段进行隧道施工，必须制定合理的围岩支护与加固方案。

对于破碎性较强的岩层，可以采用高压注浆、锚杆加固等方式来增强围岩的稳定性；对于存在地下水涌入的情况，可以采取凿岩抽水、封闭水泥浆注浆等方式来控制地下水。

3.严格的安全管理措施在断层破碎带地段隧道施工中，安全是首要考虑的因素。

必须严格遵守相关的安全管理规定，加强对施工现场人员的安全教育和培训，确保施工过程中不发生安全事故。

敞开式TBM穿越富水砂化断层破碎带施工技术研究胡新朋，王振飞，王亚锋（中铁隧道股份有限公司，河南郑州450001）摘要：针对敞开式TBM穿越富水砂化断层破碎带时出现卡机/停机的施工风险，以大瑞铁路高黎贡山隧道工程为例，分析TBM在该种地质条件下卡机/停机时的状况和施工数据，采用归纳法总结出TBM穿越该种地层时可能被卡机/停机的施工标准，同时建立TBM穿越富水砂化断层破碎带卡机/停机预警模型，最后给出敞开式TBM穿越富水砂化断层破碎带的应对措施，可供类似工程项目施工参考借鉴。

关键词：隧道；敞开式TBM；富水砂化断层破碎带；施工数据；卡机/停机预警模型中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）12-0136-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.12.1361概述因断层的复杂构造成因，使其具有极为多样的赋存条件，其地质特性和水文特征决定了在隧道工程建设时能否诱发突泥涌水、变形、坍塌等事故［1-2］。

尤其富水断层破碎带岩体裂隙发育，介质松散破碎，胶结性差，具有丰富的水源补给，特别是在动水条件下极易引发突泥涌水事故，严重影响工程建设的安全与质量［3-4］。

全断面硬岩隧道掘进机（TBM）在富水砂化断层破碎带不良地质段掘进时，适应性差，极易出现以下事故：掌子面突泥涌水、刀盘无法转动、出现卡机事故、盾体抱死、脱困处理困难等［5-6］。

另外，护盾及刀盘上方塌腔的发生引起地质应力分布变化，致使部分钢拱架及钢筋排因围岩收敛发生严重变形，护盾顶部压力已达到设备极限值，支护变形将进一步减少人工作业空间，限制卡机处理设备的使用，增加处理难度；断层破碎带大多富水，水和渣体、破碎岩块从掌子面和护盾外侧不断涌入洞内，威胁施工人员和设备安全，容易造成隧洞塌方等事故，影响施工安全和工期。

以大瑞铁路高黎贡山隧道出口段施工为例开展施工技术研究。

高黎贡山隧道出口段主要采用TBM+钻爆法联合施工，正洞、平导TBM段分别采用开挖直径9.03、6.39m（变更后）的敞开式TBM掘进施工，其中正洞TBM掘进长度12546m、平导10623m。

铁路隧道断层破碎带施工技术研究摘要：铁路隧道建设中时常会遇到断层破碎带，容易引发涌水、坍塌等问题，因此必须根据断层破碎带实际情况，结合现场条件，制定有效措施，在保证安全的基础上，快速从断层破碎带中穿过。

鉴于此，本文对铁路隧道断层破碎带施工技术进行分析，以供参考。

关键词：铁路隧道到层；破碎；施工技术引言做好断层破碎带的施工工作也是保证铁路隧道施工质量的重要内容之一，为此施工人员要掌握好断层破碎带铁路隧道的施工要点以及施工技术，及时排除铁路隧道施工中存在的危险，从而更好地保证铁路隧道施工的质量和安全。

1断层破碎带铁路隧道施工要点1.1做好施工方法的选择第一，针对断层宽度比较小的情况，施工人员要做好支护的加固工作，采用锚杆配合的喷射混凝土施工方法进行支护加固。

为了进一步保证支护的稳固性，施工人员还可以采用增加钢筋网的方法。

第二，针对断层破碎带的宽度一般的情况，施工人员需要对铁路隧道做好初期的支护工作，可以通过使用径向的锚杆配合喷射混凝土方法进行加固处理，同样的，施工人员也可以通过增加钢筋网的方法来加强支护的稳固性。

第三，针对断层破碎带裸露在地表的情况，施工人员需要采用浅埋的方法，在铁路隧道施工过程中，要做好水害的预防工作，所以施工人员可以采用地面锚杆和地表排水槽的方法来做好水害的预防工作。

施工过程中需要控制好锚杆之间的距离以及锚杆分布的状态，从而更好地保证铁路隧道的稳固性。

第四，如果断层破碎带的宽度是比较大的情况，施工人员则需要选用注浆管棚以及钢架超前支护半断面的方法来开展施工，因为此时铁路隧道岩体是处于松散的状态，必须要做好支护工作，在铁路隧道开挖过程中，需要先对上半断面的开挖，然后才能进行下半断面的开挖。

1.2做好断层破碎带铁路隧道局部塌陷的处理工作在进行断层破碎带铁路隧道施工的时候，常常会出现局部塌陷的问题，针对这个问题，施工人员必须要及时做好处理工作，通过采用超前支护以及初期支护的方法来进行解决，还需要对施工面进行巩固处理。

公路工程隧道穿越断层破碎带施工技术摘要:快速穿越断层破碎带是加快特长隧道施工速度的关键环节。

績黄高速公路佛岭特长隧道通过加强超前地质预报、优化开挖支护方法、加强监控量测、加快二次衬砌，并提前制定塌方抢险预案，实现了快速穿越断层破碎带。

关键词:特长隧道;断层破碎带;施工引言在特长隧道中，由于线路长，埋深大，勘察困难，施工中常遇到已知或未知的断层破碎带。

特长隧道穿越断层破碎带时，由于施工环境恶劣、工期紧,在施工中稍有不慎,就可能引发塌方等灾害,轻则影响工期，造成经济损失，重则发生人员伤亡，造成恶劣社会影响。

因此，安全快速穿越断层破碎带是特长隧道施工的决定性环节。

1.隧道穿越断层破碎带洞口地表注浆技术注浆满足设计规范要求,采用双层小导管超前支护进洞,采用CD法开挖施工。

(1)钻孔:钻孔孔径为50mm、深度为30m左右，钻完孔之后在钻孔内放入钢管。

钢管进行无阻力开孔,采用开孔机由内往外的方式进行开孔,压力控制在25MPa左右。

(2)注浆：采用C20水泥浆,水泥浆浆液水灰比为0:5:1,注浆时适当添加早强剂。

2.断层破碎带支护施工要点施工时严格按照治水排水、短程开挖、低强度爆破强支护等要求和程序进行施工。

治水排水即对隧道断层裂缝中的积水进行有效排出;短程开挖即在开挖途中注意开挖距离,避免长距离的开挖造成隧道坍塌;低强度爆破即在清除阻力时要弱化爆破程度,以免对其附近结构造成影响;强支护能够有效对隧道的断层带到最大限度的支撑与维护。

采用水泥粉煤灰碎石打桩,为稳定纯粹散体材料的特性,需要将水泥浆加入至碎石桩中,使全桩能够加强其侧阻能力和端阻能力。

CFG桩地基抗压力、阻力较强,能够有效保持土料固结而不被雨水冲刷,同时加固了路面的压实密度。

3.锚喷初期的支护施工技术断层破碎带隧道开挖,必须在施工时用支架初步支撑,尔后方可进人隧道进行支护开挖。

在选择系统锚杆时,必须选择一定规格的,不论是纵向还是环向,其间距都应控制在100cm左右,采用梅花形布置,并对拱墙设置钢格栏。

关于断层及破碎带隧道施工技术的研究摘要：隧道工程一直以来是一项艰难而重大的工程。

隧道线路的开通对于我国交通线路的发展有着重大的影响和作用。

随着经济的突飞猛进，我国的工程建设也是越来越多、越来越复杂。

如今，隧道工程的难度在进一步加大，隧道结构变得越来越复杂，隧道扩展的范围也越来越广泛，面临的地质情况越来越复杂。

这大大增加了对隧道设计以及隧道施工的工作难度。

本文笔者将依据隧道工程一直以来的发展历史，讲述现在隧道施工的概况，实现对隧道施工中常见断层及破碎带的分析，同时提出在断层及破碎带进行施工时的处理方法。

希望本文提到的内容能够为隧道建设解决一些实际常见困难提供帮助，使得隧道工程更好更快地发展下去，建设更多质量高、建设性好的标准隧道。

关键词：隧道；断层和破碎带；施工技术；研究1前言谈到隧道工程建设，需要追溯到最原始的隧道建设的目的和意义。

由于交通不便，过去有些地方没有发达的交通网或是由于地形因素的影响，这些地带只适合进行隧道建设。

而往往在这些地区，地形条件、地质条件都不是十分良好，因此，在进行隧道施工是，往往出现许多的障碍。

其中，比较常见的断层和破碎带是隧道施工主要的两大障碍。

为了隧道施工能够向前进行，需要工作人员对隧道施工地带的地形以及周边状况进行前期探查，实现在施工中对断层以及破碎带的处理。

因此，断层及破碎带很大程度上给隧道施工加剧了难度。

2现状目前来说，隧道工程已经发展了一段时间，工作人员的技术也是有着很高的要求和水平了。

而工程配置以及设备应用也是达到了一个新的高度。

面对长久以来困扰施工人员的断层和破碎带，一些想法和技术的应用也可以解决了。

然而，事物总是不断地变化和创新的，断层以及破碎带的增多和结构复杂度的增强，都会给施工人员带来更大的困扰。

需要我们结合经验对一些特殊情况进行仔细分析，利用技术手段以及机械设备的帮助将这些困难解决。

3断层及破碎带对隧道施工建设的影响和应对方案3.1断层及破碎带对隧道施工的影响断层的出现，带来了地下高温、岩石变形以及强富水等诸多不良地质特征。

抢风岭隧道穿越断层破碎带施工技术摘要：通过抢风岭隧道工程实例介绍了断层破碎带的施工技术、工艺及注意要点。

关键词：断层破碎带施工技术1．工程概述抢风岭隧道属于北岳恒山构造剥蚀中山区。

本合同段右线K73+040~K75+750，全长2710米。

左线ZK73+055~ZK75+750,全长2695米。

隧道区所处区域位于唐河大断裂北东侧的燕山断块之次级构造单元广灵-蔚县块坳西部。

我合同段主要有两条：F1断层与抢风岭隧道地表相交于ZK73+415、K73+470处，与洞体相交于ZK73+425、K73+460，与路线夹角58°，在路线附近被黄土覆盖。

该断层为实测断层，断层性质为正断层，在ZK73+310左侧100米处，断层面产状285°＜80°，断距30至50米，破碎带宽度5至7米，上盘岩性为侏罗系凝灰角砾岩，下盘岩性为石炭系太原组沙泥岩，断层影响宽度20至30米。

断层对局部围岩完整性有影响；F2为一区域性断层，与抢风岭隧道地表相较于ZK73+970、K73+670处，与洞体相较于ZK73+870、K73+900处，与路线夹角分别为40°和18°，其中K74+100至K74+660段基本与右线重合。

断层性质属于正断层，断层产状为45°至70°＜54°至65°，断距在50至100米，破碎带宽度10至20米左右。

上盘岩性为侏罗系火山岩，下盘岩性为寒武系灰岩。

该断层在ZK73+900左100处和K74+480至K74+580段均有明显露头，断层影响宽度150至200米。

该断层对隧道局部围岩整体性影响较大。

断层破碎带内充满泥沙岩并夹杂极破碎页岩、强风化砂岩、松软、局部为孔雀石，受构造影响严重。

地下水丰富，涌水量大，拱部和拱底冒水,地下水主要来与围岩裂隙水，排水工作量和难度大，围岩变形大，必须控制支护、控制变形。

围岩自稳能力差，洞顶易产生大规模坍塌，侧壁失稳,开挖和支护危险、难度增大，危急施工安全。

公路工程隧道穿越断层破碎带施工技术摘要：公路工程项目施工中经常需要开挖隧道，不可避免地会遇到断层破碎带的情况，对施工技术提出了相对较高的要求。

本文以某公路工程项目为例，从超前支护、隧道开挖技术、初期支护技术等多个层面介绍了隧道穿越断层破碎带的施工技术。

对于积累工程实践经验，提升隧道施工质量具有重要的实践意义。

关键词：公路工程；隧道；断层破碎带；施工技术引言随着我国基础设施建设力度的不断加大，当前阶段大量的公路工程项目被施工。

很多情况下公路工程需要进行隧道开挖，不可避免地会遇到隧道穿越断层破碎带的情况[1]。

与普通地质情况相比较而言，当隧道需要穿越断层破碎带进行施工事，必然给施工过程带来了较大的难度，对隧道施工技术提出了相对更高的要求[2]。

因此在工程实践中必须充分总结实践经验，不断提升施工技术，才能够确保施工质量[3]。

本文以某公路工程项目为案例，阐述了隧道穿越断层破碎带的施工技术，以期能够对其他类似工程项目有所借鉴。

1.公路工程概况某公路工程项目全程长度约110km，经过前期规划设计，该公路需要穿越一座大山，因此需要进行隧道开挖施工。

该隧道采用的是分离式隧道模式，单动的规格尺寸为11m×5.5m，隧道总体长度和最大埋深分别为9km和700m，设计标准为双向4车道。

为保证隧道施工过程安全，在正式施工前对隧道穿越的区域进行了系统全面的地质勘查，结果发现存在断层破碎带。

基于此，必须对隧道施工工艺进行合理选用，这样才能够保证施工过程安全同时提升施工质量。

在分析相关区域地质情况并结合以往成功实践经验的基础上，本公路工程隧道穿越断层破碎带施工技术如下：首先，基于先进的超前地质预报技术对隧道围岩性质进行全面勘查并预报；其次，采用超前支护，支护方式是超前小导管并使用水玻璃和水泥双液注浆对破碎带进行加固处理；最后，隧道开挖过程采用台阶法，刚开始开挖时需要通过工字钢架以及挂网的方式进行辅助施工。

最终的实践结果表明，采用上述隧道开挖技术取得了良好的实践效果。

国外学者对于隧道穿越断层破碎带研究综述隧道施工是一项大规模的基础设施工程，它对于当地的交通运输和经济发展具有重要的作用。

但是，隧道穿越固体地球时，必须面对多种地质条件，其中最具挑战性的是断层破碎带。

断层破碎带具有高度不规则性和不均匀性，其物理性质与岩石本体差异显著，在隧道施工中容易导致困难和风险加大。

因此，对于隧道穿越断层破碎带的研究具有重要的意义。

本文综述了国外学者对于隧道穿越断层破碎带研究的最新进展和应用成果。

主要包括三个方面：断层破碎带的特点和成因机理、断层破碎带对于隧道稳定性的影响以及断层破碎带处理技术和支护方法。

1. 断层破碎带的特点和成因机理断层破碎带指的是在断层附近，由于地质作用和构造变形等因素所致的岩石破碎带。

其特点是具有高度不规则性和不均匀性，并且物理性质与岩石本体差异显著。

这种地质现象所体现的成因机理，主要包括四个方面：一是地壳运动导致应力场的变化和局部区域的破裂断层；二是岩石物质本身的异质性和脆性，对应力场的变化而产生的裂纹和破碎；三是水流和溶蚀等水文作用对断层周围岩石的侵蚀和淋滤，导致岩石的破碎变形；四是热液作用引起的矿物组分的变化和岩石溶解，导致断层周围的岩石更加脆化和变形。

2. 断层破碎带对于隧道稳定性的影响在隧道建设中，断层破碎带是最具挑战性和危险性的地质条件之一。

其主要表现在，一是隧道掘进过程中，断层破碎带内部的松散和不稳定的岩石易于被挖掘和冲刷，导致隧道坍塌和塌方；二是断层破碎带周围岩石的应力状态和物理性质与正常的岩石差异显著，断层附近往往存在大量的裂隙和裂缝，这些裂缝很容易造成水、气、泥土等渗入，从而导致隧道内部涌水、泥石流等灾害。

3. 断层破碎带处理技术和支护方法在隧道穿越断层破碎带时，为了保证隧道的稳定和安全，需要采用一系列的处理技术和支护方法，主要包括五个方面：一是对断层破碎带进行精细化的勘探和检测，对断层的位置、走向、角度等进行准确的掌握和分析；二是采用适当的隧道掘进方法和施工工序，根据断层破碎带的特点选用信封先掘进、分段爆破、分层顺掘等优化施工方案；三是选择正确的支护材料和方法，如锚杆、预应力锚索、钢筋混凝土衬砌等，对断层周围的松散岩石进行封固和加固；四是加强隧道周围的排水、通风等设施建设，确保断层破碎带周围的环境稳定和安全；五是建立全面的监测和预警体系，随时掌握隧道穿越断层破碎带的情况，及时采取相应的处理措施。