向莆铁路青云山隧道出口
穿越F12号断层施工方
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中铁二十三局向莆铁路FJ-10标指挥部
二OO八年十二月
案
穿越F12断层施工方案
1 工程概况 1.1 工程地质情况
根据施工图纸对该断层设计情况，F12断层属强富水地段，最大单位涌水量为q0=9.92m3/d.m，隧道涌水量Q=873m3/d，渗透系数K=0.1357m/d，隧道通过含水体长度B=88m，断层破碎带宽度48m，两侧影响带各20m，硅化较强，断层沿走向延伸长度约850m。根据向莆铁路股份有限公司（第三指挥部）会议纪要（006），断层及其影响带围岩划分及施工措施如表1所示。
表 1 断层及其影响带围岩划分及施工措施表
序号 1 2 3 4 5 6 里程 DK512+980~DK512+970 DK512+970~DK512+920 DK512+920~DK512+900 YDK512+952~YDK512+932 YDK513+000~YDK512+952 YDK513+020~YDK513+000 长围岩衬砌度 级别 类型 20 50 20 20 48 20 Ⅳ Ⅴ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅳ Ⅳb Ⅴb Ⅳb Ⅳb Ⅴb Ⅳb 超前支护措施 φ25中空超前锚杆 超前小导管 φ25中空超前锚杆 φ25中空超前锚杆 超前小导管 φ25中空超前锚杆 注浆措施 3m径向注浆 开挖方案 台阶法 3m径向注浆 短台阶法 3m径向注浆 3m径向注浆 台阶法 台阶法 3m径向注浆 短台阶法 3m径向注浆 台阶法 1.2 超前地质预报情况
根据施工组织设计要求，在隧道进入断层影响带以前，在采用常规的预报工作以外，还采用了TSP203进行探测，其具体预报结果如表2和表3所示。
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表 2 青云山隧道左线超前地质预报分析表
序号 1 里 程 DK513+039~ DK513+024 长度（m） 15 探 测 结 果 推 断 流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整 围岩情况差，强度低。通过分析数据发现该段内主要由P波反2 DK513+039~DK512+993 46 射决定，且此段反射界面不多。此段泊松比比前一段并没太大变化，故围岩整体性较好。 3 DK512+993~ DK512+976 17 流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整，裂隙发育。 由于动态杨氏模量、密度、横纵波速、泊松比波动大变化快，4 DK512+976~ DK512+945 31 频率较高。推断该段内为F12断层带，切夹杂部分花岗岩，围岩破碎，裂隙发育，含裂隙水。 5 DK512+945~ DK512+940 5 属F12断层带，流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整 由于泊松比、密度大幅度下降、纵波、横波波速均大幅度降低，推断该段裂隙发育、围岩破碎。 属F12断层带，流纹质晶屑凝灰熔岩含部分花岗岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整 由于泊松比、密度大幅度下降、纵波、横波波速均大幅度降低，推断该段裂隙发育、围岩破碎。 流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整 6 DK512+940~ DK512+935 5 7 DK512+935~ DK512+931 4 8 DK512+931~ DK512+909 9 DK512+909~ DK512+904 22 5 表 3 青云山隧道右线超前地质预报分析表
序号 里 程 长度（m） 15 探 测 结 果 推 断 流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，节理裂隙发育，岩体破碎。 由于泊松比、密度下降、纵横波波速均显著下降，推断该段裂隙发育，围岩破碎。含裂隙水。 流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整，裂隙发育。 由于动态杨氏模量、密度、横纵波速波动不大变化降低，推断1 DK513+079~ DK513+058 2 DK513+058~ DK513+041 17 3 DK513+041~ DK513+038 4 DK513+038~ DK513+024 3 14 - 2 -
裂隙发育，含裂隙水。且含有7-9条裂隙。 5 DK513+024~ DK513+015 6 DK513+015~ DK513+000 9 15 流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整 由于泊松比、密度下降、纵波、横波波速均降低，推断该段裂隙较发育，围岩破碎。 由于泊松比、密度大幅度下降、纵波、横波波速均大幅度降低，推断该段裂隙发育、围岩破碎。 由于泊松比、密度下降、纵横波波速均显著下降，推断该段裂隙发育，围岩极为破碎。含裂隙水。 流纹质晶屑凝灰熔岩。围岩情况一般，弱风化，岩体较完整，裂隙发育。 7 DK513+000~DK512+990 10 8 DK512+990~ DK512+981 9 9 DK512+981~ DK512+971 10 2 断层施工方案
2.1 开挖支护施工方案
隧道断层地带设计为Ⅴ级围岩支护，其影响带设计为Ⅳ级围岩支护，针对这样的软岩或破碎结构，全部采用上下台阶法开挖，并要求为短台阶形式，施作格栅、钢拱架、超前锚杆、超前小导管注浆、锚喷等联合支护和及时支护技术，遵循“短开挖、弱爆破、快支护、勤量测、紧衬砌、早成环”的原则，在爆破施工中采用减轻地震动爆破技术，尽量减少对围岩的扰动，用围岩量测手段，监控围岩变形，确保支护结构、衬砌结构稳定。
施工过程中加强监控量测工作，并根据变形大小及实际情况采取如下措施：
⑴短开挖、强支护，环封闭。
⑵加强初期支护，采用网喷、加长锚杆、注浆、钢拱架相结合，加固围岩。 ⑶加大预留变形量，允许初期支护后有较大变形，以确保二次衬砌的净空要求。
⑷加强型钢钢架或格栅钢架的底部加固和锁脚锚杆的施作，尽量减少钢拱架支护体系的下沉和收敛。
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⑸按照设计要求加强复合衬砌的支护参数。 2.2 涌水地段的施工
根据设计图纸及超前地质预报的分析结果，断层地带均有可能出现涌水，可能给隧道施工带来较大的危害。隧道施工对地下水采取“以堵为主，堵排结合，限量排放”的原则进行。实施以围岩预注浆固结圈、防排水网络及复合式衬砌形成防水结构体系。根据涌水量的大小，提前封堵和疏排，同时做好应急准备，根据设计图中关于可能出现的最大涌水量，另外考虑两倍的富余系数，出口左右线均配备一台抽水量不小于200m3/h的抽水设备，一旦发生涌水，能够迅速排出，以防大量地下水涌入洞内，给隧道施工(尤其是仰拱尚未施工的地段)带来危害。同时配合TSP探测情况，采用超前水平探孔和地质雷达等综合物探手段预测预报，判明水源补给、涌水量和突出水压等情况，有针对性地采取径向注浆、超前注浆或管道引排等方案。超前水平探孔采用管棚钻机进行钻孔，每一循环三个探孔，钻孔深度定为30m，这样即可以探明前方围岩渗水情况，同时也起到提前释放前方也隙水压的作用，减小隧道在开挖过程中突然涌水的可能性。
根据水源补给、涌水量和突出水压等预测预报情况，分别采取径向注浆、超前注浆等方法，封堵水源，减少补给水量，降低水压。
在断层地段采用上下台阶法开挖，并辅之以超前小导管预注浆止水穿越涌水段，开挖过后再进行径向注浆堵水。按顺序分部开挖隧道断面，施作支护。支护系统锚杆由厚壁小导管代替，施作支护时，根据渗漏水的情况，在各渗漏水处钻眼引水，设置弹簧排水管。在大面积淋水或水流量仍很大的情况下，设置多层弹簧排水管，通过弹簧排水管将水引入墙脚纵向排水管，引入附近的集水坑抽排至洞外。 2.3 裂隙、孔洞发育地段施工
涌水在较厚断层或裂隙充填物中往往会导致掉碴掉块现象，甚至可能
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