岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中的运用

摘要：本文通过西周岭隧道塌方处理方案的总结，提出以注浆固结松散体，以管棚穿越塌方腔体，配以台阶开挖的施工方法，具有安全、快速特点，是适用性较广的塌方处理方法。

关键词：注浆固结；管棚穿越法；隧道塌方；施工方法

中图分类号：045 文献标识码：A

1 工程概况

西周岭隧道是云景高速公路上的一座特长隧道，全长7400米，隧道穿越9条地质断层带。其中一标段右洞YK2+475处在2010年2月24日早晨5时30左右穿越破碎带时发生坍塌，塌方体主要为全风化的呈砂质状态的花岗岩。塌方体沿隧道埋深长约15米，高约12米，空腔高约9米。经参建各方召集的专家组讨论，确定采用注浆固结围岩管棚辅助技术取得了成功。之后，该隧道左洞ZK2+762于2010年6月14日早晨7时左右，在掌子面拱顶右侧发生坍塌，在不到一个小时的时间内塌方体基本将掌子面封闭。塌腔高度大约在6米以上，塌方长度约6~8米，宽度约15~20米。使用同样的方法进行处理也获得了成功。现对该方案进行进一步总结形成本工法。

2施工操作步骤

2.1 应急段施工（YK2+466~YK2+475）

1)为确保作业人员安全及避免因塌腔向洞口方向扩展后，必须首行对应急段进行处理。方案中确定塌方段采用Φ108mm管棚，为了避免YK2+472~YK2+475段系统小导管与管棚发生冲突，本段系统小导管等管棚管节安装完成后再安排施工。

2)封闭及注浆摘要：本文通过西周岭隧道塌方处理方案的总结，提出以注浆固结松散体，以管棚穿越塌方腔体，配以台阶开挖的施工方法，具有安全、快速特点，是适用性较广的塌方处理方法。

关键词：注浆固结；管棚穿越法；隧道塌方；施工方法

中图分类号：045 文献标识码：A固结塌方松散渣体（YK2+460~YK2+475）。

2.2加固YK2+466~YK2+472段初期支护

2.2.1工字钢加工与安装

1）加工前对已完成初支段断面进行测量，确定工字钢架的加工参数，尽量使加工的工字钢架安装后尽可能贴紧岩面，达到锁口加固的效果。YK1+466~YK1+468段3榀导向墙内拱架半径相应缩小57cm。

2）工字钢安装采用人工配合机械作业，工字钢纵向间距为1m。安装时先下部后上部，并及时将工字钢架与系统锚杆或系统小导管尾部焊接牢固，确保工字钢架的稳定。

3）YK2+469~YK2+471段3榀工字钢直接落在封闭的渣体上，且必须人工修平；YK2+466~YK2+468段导向拱架底脚放置在反填的工作平台上，该平台高度为起拱线下1m，便于导向管的安装和管棚的施作。

2.2.2系统锚杆（小导管）施工

钻孔采用风动气腿式凿岩机，钻孔直径大于中空锚杆（小导管）2cm，保证安装顺利。钻孔时要严格按放样的孔位布钻，误差不大于5cm，孔深大于设计锚杆长度的95%。

钻孔完成锚杆（导管）注浆前采用高压风吹出孔内淤杂物，及时安装锚杆。安装完成后进行注浆作业，浆液采用1：1纯水泥浆液，注浆压力控制在0.5～1.5MPa。

2.2.3塌方及过渡段施工（YK2+475～YK2+495）

1)反压回填施工平台：根据确定的处理方案，塌方处理掘进转换施工工法，采用台阶法施工方法。施工平台采用洞外拉运洞碴在塌方区反压回填，形成长10m，高5m的施工平台，反填正面坡度为1：1.5。

2)探测塌腔范围：因塌方渣体已全部封闭掌子面，塌腔范围的准确度将直接关系到采取何种支护参数（如管棚的长度）的关键。

3)管棚施工（YK2+469～YK2+488）：管棚起始桩号为YK2+466，管棚施作长度为20m。

导向拱架施工图如下：

等导向墙混凝土强度达到设计强度的70%以上时，可进行管棚钻孔作业，钻孔采用专及管棚钻机。钻孔时为避免穿孔先进行偶数孔的钻孔作业。

钢管接头同一断面的接头数应不超过50％，相邻钢管的接头至少错开１米。钢管上按设计要求打注浆孔。钢管的径向定位误差不大于２0cm。

管口注浆直至浆液由通气孔冒出为止，注浆采用先灌注"双"号孔，待1～2天固结后，再灌注"单"号孔；注浆时，其水灰比控制在1：1，注浆初压力为0.5～1.0Mpa，终压力为2.0～2.5MPa。严格控制注浆压力和注浆量。注浆顺序根据降水漏斗原理，从拱部开始从上而下压注，先压注无水孔，后压注有水孔。如遇串浆或跑浆，可间隔一孔或几孔灌压。

4)超前小导管施工

小导管注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防渗漏，对强行打入的钢管进行冲清管内积物，然后再注浆，注浆顺序由下而上。采用压浆机对超前小导管进行注浆，注浆液采用水泥浆，水灰比为1:1，注浆压力初压0.5MPa，终压1.0MPa。

注浆前对掌子面及两侧碴体喷射厚度为10cm的砼封闭作为止浆层。待止浆层有一定强度时方可注浆，防止浆液从各岩面裂隙中反渗。

5)加固锁口段（K2+472～K2+475）初期支护

在已施工完成的K2+472～K2+475段补打剩余部分径向φ42*3.5mm小导管，加强锁口段支护。小导管环向间距1.0m，纵向间距1.0m；小导管尾部与钢架焊接在一起。本段施工方法与施工工艺与其它段小导管相同。

6)塌方区域与过渡段初支施工（K2+475~K2+495）

1塌方区控测及监控量测

可采用水平钻机分别在拱顶及两侧拱腰位置探测3个孔。塌方区域施工采用大管棚支护下的台阶法施工方案，对塌方前后结构做相应调整，并加强监控量测。

2开挖环向导坑：掌子面松散体注浆完成且达到设计强度的80%后进行开挖，采用人工配合风搞开挖工字钢架安装范围的环形导坑，开挖时必须预留核心土。在开挖导坑时尽可能不扰动掌子面注浆的松散体，局面大石块可采用弱爆破的方式解小或用挖掘机配合开挖。

3系统小导管施工：系统小导管采用Ф42*3.5mm无缝钢管加工，导管长5.0m，纵向间距0.5m，环向间距0.5m，呈梅花型布置，小导管与隧道轴线呈60°前倾角布置。小导管施工方法与施工工艺同上述导管施工。

4网片安装：采用E6定型钢筋网片，网格尺寸15×15cm，网片间搭接宽度不小于15cm，搭接处用扎丝绑扎牢固。

5喷射混凝土：采用C20喷射混凝土，喷层厚度28cm，喷射时采取先边墙后拱部的方式进行，严格控制配合比，确保喷射混凝土的施工质量。完成上述工序后转入一道工序施工。

6在上述工序施工时要根据探测的范围预埋足够长的泵送管，以便泵送混凝土和轻型材料；并在塌腔内预埋2-4根Ф42*3.5mm钢管，将塌腔内的裂隙水通过钢管与隧道内排水系统连通，排出洞外。

7二次衬砌

为了确保施工安全，塌方段处理完成后应及时安排施作本段二次衬砌，二次衬砌应分段施工，尤其是塌方应急处理段宜采用即拆即衬砌。

3效益分析

在处理结束后，进行了成本核算，共节约成本50万元左右，其中：提前工期1个月，人工费、管理费20万元；临时加固支护回收成本10万元；回填轻质材料与回填砼相比，节约成本近20万元。

本次处理成功后，同项目的右洞又发生了塌方，也按本工法顺利地处理成功，使得工程顺利进展。同时，经过推广，在丽水地区的青田49省道过境公路、庆元54 省道一标等工程也进行了应用，均获得了成功。对今后的隧道塌方处理施工有很好的借鉴作用。

参考文献

[1]JTG Ｆ60－2009.公路隧道施工技术规范[S].

[2]JTG D70－2004.公路隧道设计规范[S].

[3]杨晓雪.某隧道施工中塌方的处理措施[J].山西建筑，2010(06).

[4]何新凯，彭杰，王木群.隧道塌方的处理技术[J].公路工程2011(02).