北碚隧道系国道212线重庆至合川高速公路上的特长隧道，位于重庆市沙坪坝区与北碚区交界处，双洞分离布置，洞轴线间距35m，左洞长4025m，右洞长4045m，该隧道已于2001年12月顺利贯通。

北碚隧道自背斜两翼向轴部依此穿越侏罗系中统新田沟组（J2X），侏罗系中下统自流井组（J1-2Z），侏罗系下统珍珠冲组（J1Z），三叠系上统须家河组（T3Xj），三叠系中统雷口坡组（T2L），三叠系下统嘉陵江组(T1j)，三叠系下统飞仙关组(T1f)，二叠系中统长兴组(P2C)和龙潭组(P2L)地层，背斜西翼嘉陵江组和雷口坡组地层将出现大田湾逆断层，隧道通过雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组、长兴组灰岩时，会遇道突发性涌水及岩溶，可能会引起地下水位下降。针对该隧道所遇断层及岩熔的具体特征，以新奥法为依托，加强地质预报、预测，采用预加固（管棚，小管棚注浆加固）预封闭（局部及全面堵水注浆），预排放（钻孔排水）等措施和合理的开挖方法、稳妥的支护手段，保证了隧道施工安全，实现了隧道新奥法施工快速掘进。

1 断层破碎带

1.1 断层特征

原狮子门逆断层地表断于大田湾嘉陵江组二段（T1J2）白云岩与雷口坡组（T2L）白云岩之间，缺失嘉陵江组三段（T1J3）和四段（T1J4），断距200米，破碎带宽20米，产状105°～120°∠75°～85°，地貌呈一狭长沟谷（槽谷）；通过隧道里程K21＋688，破碎带宽8～15m，为高角度逆断层。

在隧道掘进过程中，从K21+728～21+442范围内先后出现了多条断层，即是说：原来的单一断层变成了复合断层，向扫帚一样由地表向下撒开，改变了原隧道内地层组合，原飞仙关组三段灰岩（T1f3，Ⅴ类围岩）、四段泥岩（T1f4，Ⅳ类）缺失，由嘉陵江组一段灰岩（T1j1）由三段灰岩（T1j3）代替，并形成宽286米（K21＋728～K21＋442）的破碎带，大大降低了围岩稳定性，其破碎程度又受复合断层内断层或次级断层制约，出现了破碎带中的破碎带，加大了施工难度，好在为枯水季节施工，断层水量不大。

1.2 预注浆加固围岩

采用超前小导管预注浆，快速止水加固四周围岩（见图示），在开挖面沿拱墙按环向间距0.25～0.5米（根据地质情况确定间距），孔深5.0m，外插角15°钻孔，采用外径Φ42MM，壁厚4MM的热轧无缝钢管加工制成，长5.0米，钢管前端加工成锥形，尾部焊接Φ6钢筋加劲箍，管壁四周钻四排Φ6压浆孔，超前小导管注浆设不小于己于1.0米的的搭接长度，浆液采用水泥——水玻璃浆，水灰比0.5:1～1:1，水泥采用425号水泥，水玻璃波美度为40，模数为2.4，（水泥水玻璃参数根据现场注浆效果进行调整，纯水泥浆的基本性能、单液水泥浆基本性能、水泥速凝早强剂对初、终及抗压强度的影响、水泥浆（加4.5%水玻璃）现场配制表见后），注浆压力0.5~1.0Mpa）。选用KBY50/120双液注浆泵。浆液配制先经试验室测定配比及凝胶时间。注浆完成后采用胶泥（40Be水玻璃拌合425水泥）将导管周围封堵。浆液扩散半径按下式计算：

RK=（0.6～0.7）L0

式中：L0——导管之间中心距离

单根导管的注浆量：

Q1=ΠRk2Lη

式中：Rk——浆液扩散半径

     L——导管长度

     η——岩体空隙率

纯水泥浆的基本性能

水灰比 （重量  比）	粘度 （×10-3Pa·S	密度 （g/cm3）	凝胶时间		结 石 率 （%）	抗压强度（0.1M Pa）
			初凝	终凝		3d	7d	14d	28d
0.5:1	139	1.86	7h41min	12h36min	99	41.4	64.6	153.0	220.0
0.75:1	33	1.62	10h47min	20h33min	97	24.3	26.0	55.4	112.7
1:1	18	1.49	14h56min	24h27min	85	20.0	24.0	24.2	89.0
1.5:1	17	1.37	16hmin	34h47min	67	20.4	23.3	17.8	22.2
2:1	16	1.30	17h7min	48h15min	56	16.6	25.6	21.0	28.0

    注：1.采用普通硅酸盐水泥: 2.各种测定数据均采取平均值。

单液水泥浆基本性能

水灰比	附  加  剂		初凝时间	终凝时间	抗压强度（0.1Mpa）
	名称	用量（％）			1d	2d	7d	28d
1：1 1：1 1：1 1：1	0 水玻璃 氯化钙 氯化钙	0 3 2 3	14h15min 7h20min 7h10min 6h50min	25h00min 14h30min 15h04min 13h08min	8 10 10 11	16 18 19 20	59 55 61 65	92 － 95 98

水泥速凝早强剂对初、终凝及抗压强度的影响

水灰比	附  加  剂		初凝 时间	终凝 时间	抗压强度（0.1Mpa）
	名  称	用量（％）			1d	2d	7d	14d	14d
1：1 1：1	0 水玻璃	0 3	14h15min 7h20min	25h00min 14h30min	8 10	16 18	59 55	― ―	92 －
1：1	三乙醇胺 氯化钠	0.05 0.5	6h45min	12h38min	24	39	72	130	143
1：1	三乙醇胺 氯化钠	0.1 1.0	7h23min	12h58min	23	46	98	126	152
1：1	三异丙醇按氯化钠	0.05   0.5	11h03min	18h22min	14	27	74	77	120
1：1	三异丙醇按氯化钠	0.1 1.0	9h36min	14h12min	18	35	82	75	131
1：1	二水石膏 氯化钙	1.0 2.0	7h15min	14h15min	18	28	56	－	89

 

超前小导管施工完成后将导管尾部焊接于20B工字型钢拱上，采用上下断面、中槽、马口开挖，光面爆破，眼深1.0米，周边眼间距0.3米，周边眼最小抵抗线0.4米，周边眼装药集中度0.8kg/m，采用Φ22钢筋药卷垫板锚杆，间距0.8米×0.8米，锚杆长3.5米, Φ6.5钢筋网,间距0.2×0.2米， 20B工字型钢拱每0.5米一榀，喷C20混凝土厚20CM进行初期支护。开挖下一循环时留下1.0米～2.0米长度的止浆墙。小导管注浆流程见图1。

水泥浆（加4.5％水玻璃）现场配制表

水灰比	水泥（袋）	40°Be′水 玻璃（桶）	水（L）	制成浆量（m3）	备  注
0.5：1 0.6：1 0.75：1 1：1 1.25：1 1.5：1 2：1	24 22 19 15 13 11 9	2.5 2 2 1.5 1.5 1 1	563 630 682 727 790 810 885	1.000 1.026 1.029 1.000 1.029 1.008 1.005	1.水泥每袋50㎏； 2.水玻璃每桶15L； 3.水泥浆加入水玻璃后有变浊现象，影响可注性。

 

 

 

图1小导管注浆流程图

根据监测情况分析，该段拱顶下沉值累计最大值为12MM，5～10天可达下沉量的70%～80%，一般在开挖后一个月内趋于稳定，洞内收敛值累计最大值为12MM，5～10天可达收敛量的80%，一般在开挖后一个月内趋于稳定。

2 岩溶施工

断层破碎带YK21+657～+651，YK21+626～+613灰岩中见小规模溶洞。

溶洞处理结构措施见图示。溶洞在进行锚喷支护前先清除溶洞内填充物，溶洞壁采

用Φ22钢筋药卷垫板锚杆，间距1.0米×1.0米，锚杆长3.5米, Φ6.5钢筋网,间距0.2×0.2米，喷C20混凝土厚15CM进行初期支护，7.5号浆砌片石护拱不小于1.0米，钢筋拱采用两根Φ22钢筋焊接而成，并与锚杆焊接，钢筋间距50CM，布置范围为隧道纵向溶洞前后3～5米，溶洞内的水采用以排为主，堵排结合，排水采用盲沟将溶洞水引入隧道边沟排出，盲沟用片石码砌，堵水采用注浆。 

3 堵水施工

隧道通过三叠系中统雷口坡组、三叠系下统嘉陵江组、三叠系下统飞仙关组的灰岩时将出现涌水，雷口坡组、嘉陵江组隧道涌水量2000m3 /日左右，施工导坑涌水量可达4000m3 /日左右，飞仙关组隧道涌水量2000m3 /日左右，施工导坑涌水量可达4000m3 /日左右，如此大的涌水量，一旦处理不及时、不成功，必定给施工造成巨大的损失。为此我们进行了精心的部署，制定了相应的施工方案。

超前探水钻孔探测（也可采用物探、电磁波、超声波、雷达等进行探测）：采用80型钻机钻直径Ф55mm探孔，钻孔深度为每循环≮7.5m沿开挖面拱弧布置孔7个,间距4.9m，外偏角10°，每段开挖5m，保留2.5m厚度以备下一循环开挖探水。探孔口应进行加固，设套管安装水阀，控制放水和有序地预先释放前方的高承压水。钻孔时如发现水声，空气变冷，顶板及底板等流水加大时应立即停钻，监视。探水孔逐孔编号，并详细记录出水点位置、水量、水压及围岩破碎状况等，以便及时采取相应措施。

根据探测结果主要采用局部或全断面超前注浆堵水措施，以防止洞区内地下水枯竭危及生态。

3.1若超前探水孔总出水量小于10m3/h，个别孔出水>2m3/h时

    采用局部堵水；注浆范围为：在出水通道范围内，隧道开挖轮廓线以外5～6米，单孔注浆有效扩散半径R=3.6米，注浆最终压力为净水压力的2～3倍，注浆采用水泥—水玻璃双液注浆，水泥为425号普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=0.6～1.1，水玻璃玻美度30～40Be，双液体积比C/S=0.7～1.4，凝胶时间由现场确定。注浆后，总出水小于2 m3/h时，且一处出水量小于0.6 m3/h时，停止注浆。

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