[发明专利]海底隧道断层破碎带上堵下排的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下工程施工技术领域，尤其涉及海底隧道穿越富水断层破碎带及裂隙发育岩体时上半断面注浆堵水和下半断面开挖排水的一种海底隧道断层破碎带上堵下排的施工方法。

背景技术

由于我国沿海城市经济实力不断增长，城市建设日新月异，城市规模不断扩大，沿海地区将有多处修建海底隧道或水下隧道。在海底修建隧道将面临比陆地修建隧道更为严峻的地下水防治问题，海底隧道一般规模较大，工期较紧，一旦出现涌泥突水后果不堪设想，而海底隧道发生涌泥突水的地段一般位于断层破碎带或节理裂隙发育段等不良地质和岩层接触面。通常海底断层破碎带及其影响带围岩破碎、节理裂隙发育，围岩自稳能力较差，且节理裂隙多与海底贯通，在该种地层段落施工时极易发生突水坍塌等事故。

国内外在采用钻爆法修建隧道及地下工程时，对于富水断层破碎带及裂隙发育段的处理措施，通常有强行通过法、注浆加固法、冻结法、释能降压法等，针对海底隧道的特点常用的方法主要为注浆加固法和冻结法。

注浆法常用来实现堵水和加固双重目的，在海底隧道处理不良地层中应用最多。目前常用的注浆方式有全断面超前预注浆、超前周边帷幕注浆和局部断面注浆等；全断面超前预注浆通常加固隧道开挖面内及隧道开挖轮廓线外一定范围，注浆后隧道前方形成一圆台状加固体，其特点是钻孔数和注浆量较大，作业周期较长。超前周边帷幕注浆通常加固隧道开挖面周边一定范围，浆液在隧道开挖轮廓线外形成堵水帷幕，其特点是钻孔数和注浆量虽有所减少，但如水压和水量较大时，周边形成的帷幕容易破坏，易造成局部失稳。局部断面注浆主要是针对地层局部破碎或涌水等薄弱部位进行加固和堵水，其特点是虽然针对性较强，但不适合于隧道前方大范围破碎和富水地段的处理。

冻结法是应用冷媒传递冷量使含水地层降温达到冻结的方法，并依靠冻结后的岩土强度来承受围岩压力，使开挖和支护在冻结岩土的保护之下安全进行，该种方法成本昂贵、作业周期较长，通常应用在其他方法无法采用的地层。

以上方法有的处理断层破碎带周期较长，工作量较大；有的无法满足加固强度和隧道限量排水要求，因此，在实际施工中，单一处理方式，无法既保证施工开挖安全、满足隧道排水量要求，又能高效快速通过破碎带的要求，因此必须根据海底断层破碎带的特点和工程要求，进行有针对性的设计，寻求解决上堵下排的施工方法。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明的目的在于提出一种海底隧道断层破碎带上堵下排的施工方法。该方法在保证隧道开挖施工安全的同时，能最大限度的加快通过海底隧道断层破碎带的施工进度，从而达到安全、质量和进度效益的有机统一。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种海底隧道断层破碎带上堵下排的施工方法，采用隧道上半断面快速注浆堵水加固和隧道下半断面开挖排水快速通过两大施工过程，其具体步骤如下：

第一步：隧道上半断面快速注浆加固，在到达富水断层破碎带或裂隙发育带之前和结束之后，在计划加固段长范围之内，通过钻孔对隧道上半断面及上半断面开挖轮廓线外间范围内进行注浆加固，封堵上半断面地层周围地下水，切断隧道上半断面开挖轮廓线外地下水流向隧道内的水力通道；

第二步：隧道上半断面周边注浆完成后，按注浆孔数的3%～5%设置检查孔，根据钻孔注浆情况，将若干检查孔布置在隧道上半断面的开挖面上，进行效果检查，注浆效果满足预定标准后，然后进行下步工作；

第三步：在隧道下半断面钻设排水检查孔，钻孔数为3个，分别位于隧道左、中、右侧，三个钻孔单孔最大涌水量小于预定标准时，然后进行下步工作；

第四步：隧道上半断面开挖支护，根据设计支护参数，进行隧道上半断面开挖和支护工作；设计支护参数一般为钢架间距50cm；

第五步：隧道下半断面快速开挖通过，隧道上半断面通过注浆加固和封堵地下水后，根据预定的开挖进尺，首先进行上半断面开挖和支护，隧道上半断面开挖一段距离后，再快速跟进下半断面开挖，及时将隧道初期支护封闭成环；

第六步：隧道初期支护封闭成环后，安全顺利通过断层破碎带后，如果初期支护渗漏水量大于隧道渗漏水量预定标准，则根据渗漏水情况，适时实施径向注浆堵水，保证隧道基本无渗漏。

上述的隧道断层破碎带上堵下排施工方法第一步中，对隧道上半断面及上半断面开挖轮廓线外间范围之内进行注浆加固，其注浆加固范围一般为隧道开挖轮廓线外3～5m或注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外隧道半径的0.5～1倍；