断层破碎带作为隧道施工常见的工程地质条件之一,岩体破碎,围岩自稳能力差,再加上预测位置不准或支护效果不佳,极易发生底板隆起、初支破坏、二衬开裂等变形破坏,显著提高了隧道施工风险。为此,本文以鲁南高速铁路团月山隧道工程中出现的断层破碎带为背景,综合运用数值模拟、现场实测和BIM可视化技术等对团月山隧道穿越断层时(团月山断层和尼山断层)的施工技术进行深入研究。主要研究工作和成果如下:(1)对比分析各工法优缺点,结合团月山断层和尼山断层带地质情况,拟定了台阶法和三台阶法相结合的施工方法,并制定了相应的支护方案。(2)通过数值模拟的技术手段最终分别得到了团月山及尼山两大断层带施工影响规律。研究表明,经过断层带时地表沉降明显变大,最大沉降分别为3.81 mm、7.10 mm;隧道进出断层带区域塑性区变化较大,断层处塑性区较为明显,且位置主要集中在拱腰;对于支护结构应力,断层区域应力较大,压应力主要集中在拱腰,拉应力主要分布在拱脚和拱顶区域,且管棚弯矩主要受上台阶开挖影响。(3)结合团月山断层以及尼山断层带施工,对穿越断层带施工规律进行了进一步深化研究,并给出了相关的施工对策及建议。研究表明,断层带施工过程中,围岩变形受隧道开挖步骤影响,拱顶沉降主要以上台阶开挖为主,拱腰收敛主要集中在中台阶开挖;断层对拱腰初支应力变化最大,其次是拱脚,影响最小的是拱顶和拱底,说明断层对围岩两端初支影响最大,越往中心影响越小;为防止断层处初支应力过大出现裂缝或坍塌现象,给出了增大管棚的厚度或增加管棚的密度来增大管棚受力的应对措施。(4)制定现场监测方案,通过对团月山及尼山两大断层带施工监测数据的分析得到了断层带施工实际变形规律。分析表明,在断层带施工过程中,拱顶沉降及拱腰收敛的最大值、变形速率以及钢拱架轴力变化均在合理控制范围之内,拟定的施工工法及支护方案可以很好的完成断层带的穿越;其次,对现场监测数据与数值模拟结果进行了对比分析,深入分析了二者之间差距产生的原因所在。(5)结合断层带隧道施工,基于BIM技术提出了山岭隧道施工数字化平台架构以及动态风险管理体系。首先,运用BIM技术对团月山隧道团月山断层进行BIM可视化建模,并进行可视化施工模拟;其次,搭建了基于BIM技术的山岭隧道施工数字化平台架构,并且基于此数字化管理平台,建立了包括风险监控、风险识别、风险评估在内一整套动态风险管理体系,为团月山隧道的施工提供保障,并可为其他隧道施工数字化管理提供一定的借鉴和参考。