[发明专利]穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法

说明书

本发明公开了一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法，由后向前对所施工隧道中的多个隧道节段分别进行施工，对任一个隧道节段进行施工时，包括以下步骤：一、管棚超前支护；二、隧道开挖及初期支护：上部周侧洞体开挖及初期支护、预留核心土区域洞体开挖及初期支护、先开挖洞体开挖及初期支护和后开挖洞体开挖及初期支护；三、隧道二次衬砌施工。本发明设计合理且施工简便、使用效果好，开挖之前采用自钻式管棚对上洞体进行超前支护且采用两台阶法开挖，能有效提高施工效率；同时，将洞外围岩整体加固结构与洞内的隧道初期支护结构和隧道二次衬砌连接形成结构稳固的整体性支护体系，能有效提高隧道结构稳固性，确保后期隧道结构安全。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法。

背景技术

近年来，正在修建及规划的铁路隧道、公路隧道、城市地铁等地下工程中，软岩隧道(也称软弱围岩隧道)占有很高的比例，而且隧道的长度和跨度也越来越大，大量隧道还处于特殊地质中，如具有大孔隙结构的黄土、富水的全强风化花岗岩、富水断层破碎带、碎屑流地层、砂卵石地层及松散的堆积体等。在这些地层中修建大断面、大跨隧道极为困难，施工中常常出现塌方现象。其中，断层破碎带是指断层两盘相对运动，相互挤压，使附近的岩石破碎，形成与断层面大致平行的破碎带，简称断裂带。穿越断层破碎带的软弱围岩隧道施工难度非常大，尤其是当所处地层为富水地层时，所穿越的断层破碎带为富水断层带，岩体破碎为地下水的赋存与富集提供了更有利条件，极易出现隧道泥石流、碎屑流、滑坡等突涌现象，给隧道工程带来了极强的破坏，施工难度非常大。其中，碎屑流是一种有塑性流变性质和层流流动状态的沉积物重力流，其沉积物的支撑机制主要是由其塑性流变的性质所决定，与其所具有的屈服强度直接相关。因而，当隧道穿越断层内富含地下水时，岩体多为碎屑岩，此时隧道所处地层为碎屑流地层，在高水压作用下，掌子面极易突发涌水(也称为突水)、涌泥(也称为突泥)等地质灾害，施工风险高，施工难度大且施工进度慢。其中，突水是指在隧道内突然发生且来势凶猛的涌水现象，突泥是指在隧道内突然发生且来势凶猛的涌泥现象。

另外，对穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道进行开挖时，需采用台阶法进行开挖。台阶法是指先开挖隧道上部断面(上台阶)，上台阶超前一定距离后开始开挖下部断面(下台阶，也称隧道上洞体)，上下台阶同时并进的施工方法。采用台阶法对穿越地层破碎带的富水软弱围岩隧道进行开挖时，由于开挖断面分块较多，施工难度大且施工风险高，尤其是当隧道开挖断面较大时，开挖难度非常大，在开挖过程中容易引起拱顶大面积下沉，具有开挖后拱顶变形速率快，短时间内下沉量过大、边墙片帮、拱架扭曲变形侵限，严重情况下导致隧洞垮塌等特点，此种情况下，若采用常规的支护体系，很控制变形，并且施工时间长，围岩长期暴露，容易造成围岩大面积侵限、喷射混凝土剥落掉块、钢架扭曲变形等情形，进一步增加坍塌风险，安全质量无法保证得同时，也严重制约工期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，开挖之前采用自钻式管棚对上洞体进行超前支护且采用两台阶法进行开挖，能有效提高隧道施工效率；开挖过程中上洞体下部左右两侧设置的锚固体系能对管棚支护区域下方围岩进行加固，将自钻式管棚与锚固体系相结合组成对隧道洞外侧围岩进行整体加固的洞外围岩整体加固结构，确保隧道结构稳固性；并且，锚固体系与隧道初期支护结构内的全断面支撑结构紧固连接为一体，将洞外围岩整体加固结构与洞内的隧道初期支护结构和隧道二次衬砌连接形成结构稳固的整体性支护体系，能有效提高富水软弱围岩隧道的结构稳固性，确保后期隧道结构安全。