[发明专利]一种穿越浅埋隧道断层过渡段施工方法

说明书

本发明提供一种穿越浅埋隧道断层过渡段施工方法，通过帷幕注浆对地层固结，改变力学性能，提高强度和整体性；洞内大管棚搭接软硬地层使其形成整体，有效的增加土体的刚性，提高抗剪能力，在穿越断层交界面时能有效抑制沉降变形。以解决利用现有方法施工类似铁盔山隧道F2断层这种地质和地形条件，施工风险过大，风险不可控的问题。本发明属于隧道施工技术领域。

技术领域

本发明涉及一种穿越浅埋隧道断层过渡段的施工方法，属于隧道施工领域。

背景技术

成贵铁路西起四川省乐山市，途径宜宾市后进入云南省境内过威信县，在进入贵州省毕节市，东至贵阳市，正线长515.02km，是西部高速铁路主要干线，被誉为“世界第一条山区高速铁路”。

铁盔山隧道起讫里程为：D4K466+785～DK472+012，全长5227m。全隧Ⅲ级围岩980m，Ⅳ级围岩2075m，Ⅴ级围岩2120m，Ⅳ、Ⅴ级围岩占隧道总长为80.3％。受地质构造影响，隧道穿越4条断层破碎带线路影响长度1450m，占隧道全长27.7％，突泥涌水风险极高，是成贵铁路6个I级风险隧道之一，也是成贵铁路拟定的13个重难点隧道工程之一。

根据钻孔揭示地层岩性，明确断层过渡段加固范围在D4K467+140～D4K467+168段共28m，浅埋隧道断层过渡段断层界面倾角30°～40°，地质软硬不均，断层角砾岩、断层泥等岩性抗剪强度低、遇水软化、无自稳能力，隧道埋深11m～17m，地势低坦，地表汇水面宽，结合周边地形条件(洞身下穿施工便道)，施工风险极高。目前，国内在浅埋隧道穿越断层过渡段的施工中，多采用中长管棚超前预支护，类似铁盔山隧道F2断层揭示地质岩性和地形条件下的施工案列极其罕见，几乎没有可供借鉴的施工方法，如何使施工风险可控成为施工技术人员的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种穿越浅埋隧道断层过渡段施工方法，以解决利用现有方法施工类似铁盔山隧道F2断层这种地质和地形条件，施工风险过大，风险不可控的问题。

为解决上述问题，拟采用这样一种穿越浅埋隧道断层过渡段施工方法，具体步骤如下：

步骤一.通过水平地质钻孔准确的判定断层界面，明确过渡段加固范围；

步骤二.施作注浆试验，明确地层的吸浆能力及注浆参数；

步骤三.帷幕注浆，采用分段前进式全断面全孔注浆，分段前进式钻孔注浆能分区分段，更好的保证钻孔施工和注浆效果，注浆顺序由外向内、由下到上、间隔跳孔施作，便于控制浆液扩散范围，确保注浆效果，注浆材料采用硫铝酸盐水泥为主，普通水泥单液浆为辅，均匀地固结充填地层空隙，富水地层帷幕注浆外圈采用硫铝酸盐水泥形成刚性止水环，并在开挖轮廓线外侧形成有效的隔水层，内圈采用普通硅酸盐水泥充填固结地层；

步骤四.大管棚施工，能更好的抑制开挖过程中的沉降变形，采用全站仪按设计要求定出钻孔孔位，在钻孔过程中，做好钻孔记录，对钻孔进行地质描述，采取全孔注浆工艺，注浆顺序由下到上、间隔跳孔施做，洞内大管棚可有效的增加土体的刚性，提高抗剪能力，在穿越断层交界面时能有效抑制沉降变形。通过上述预加固方法，洞身周围一定范围地层的物理、力学性能得以改变，开挖面的围岩自稳能力明显提高，使施工风险可控成为现实。

步骤四结束后需进行预加固效果验证，注浆预加固结束后，对加固效果进行验证，验证方法如下：

①钻孔、孔内成像验证

按注浆过程中的薄弱环节及孔数比例，设置多个检查孔，通过检查孔判定注浆加固效果；

②开挖验证

完成第一步验证后，通过最实践的开挖进行最终验证，初次开挖时采用预留核心土环形短进尺方法，经过数循环开挖验证，判断加固效果。