摘要：以山西盂县佛岭隧道的一次塌方处理为例，分析隧道塌方的原因，阐述长短管棚结合注浆加固的方法在隧道塌方中的运用。结果表明，该方法对隧道塌方处理效果良好。
关键词：隧道；长短管棚；注浆加固；塌方处理
0引言
长短管棚法在处理隧道塌方的施工中已经得到广泛应用，短管棚主要起注浆加固的作用，长管棚起超前支护作用，两者结合使用，在塌体开挖时形成加固圈，能有效保护施工人员安全，是一种比较有效的处理塌方的施工手段。同时，注浆加固在处理松散塌方体及稳固塌方段后方支护上有显著成效。因此，本文以佛岭隧道塌方处理为例说明长短管棚结合注浆加固方法在塌方处理中的应用。
1工程概况
佛岭隧道位于五台县陈家庄乡至盂县梁家寨乡佛岭处，隧道为分离式公路隧道，双向四车道，双洞单向行车，设计时速80km/h，全长8805m，建筑限界为宽10.5m，高5.0m。隧道左右线均属特长隧道，本标段承建隧道出口段（YK17+000~YK21+360），左线长4373 m，右线长4360 m，标段内围岩主要由太古界龙华河群辉理组（Arlnh）黑云斜长片麻岩组成，局部夹混合花岗片麻岩，属坚硬岩，微风化，中粗粒结构，片麻状构造，节理裂隙不发育，偶见云母片岩夹层。围岩等级划分为Ⅲ1级。
2隧道塌方情况
隧道采用上下台阶法开挖，当上台阶开挖至YK18+273时，掌子面左侧拱顶发生掉块，随后已经支护的围岩（YK18+273~YK18+283）于2014年1月14日发生塌方，在随后处理塌方安装附拱过程中，掉块现象持续不断，同时伴有岩石劈裂滑动，并于2014年2月27日上午发生二次塌方，原施作完成的管棚、初支等损坏严重，相邻塌方段（YK18+283~YK18+305）初支及附拱发生开裂变形。
塌方后经过地质雷达探查发现，YK18+283~YK18+262段围岩裂隙很发育、完整性整体差，岩体以碎裂状为主，围岩稳定性差，环向15~20m之内围岩完整性差。经业主单位、设计单位、监理单位以及施工单位代表现场查看后一致认为该隧道此次塌方的主要原因是没有足够认识到地质情况的突变。由于真实围岩级别与设计围岩级别相差较大，在施工中没有及时加强支护从而出现局部塌方进而导致严重塌方。
3隧道塌方处理方案的选择
由于隧道塌方段埋深400m以上，出现偏压现象且地质情况复杂，经参建各方召集的专家组讨论，确定了长短管棚结合注浆加固的处理方案。长管棚起超前支护作用，短管棚起在塌体中注浆固结，形成类似“水泥拱”的围岩固结圈[]，利用管棚的强支撑力结合注浆加固松散的塌方体，使塌方段围岩成为整体性较强的围岩体，对相邻塌方段初支及附拱开裂变形段进行注浆加固，减少进一步塌方的风险。使用长短管棚结合注浆加固的处理方法，配以合理的开挖方式，以施工监测测量辅助，综合运用各种技术，确保结构的安全稳定。此方法具有以下几个优点：
（1）对相邻塌方段后方的变形段进行注浆加固，避免发生进一步塌方的可能，保证塌方段处理时的人员安全[]。
（2）在管棚的加固保护下，可以避免在塌腔下进行开挖和锚喷支护。
（3）使用管棚注浆固结拱顶塌方体，钢管穿越塌方体，安全便捷[]。
（4）施工方对管棚施工和注浆加固的施工工艺和机械设备均比较熟悉，可以提高施工速度，保证塌方处理质量。
4隧道塌方处理过程
按隧道塌方的情况可将处理过程划分为两部分：变形段处理和塌方段处理，处理流程如图1所示。
Fig.3 The sketch for the long and short pipe roof method
长管棚采用φ89mm，5mm热轧无缝钢管加工制成，每根长度为3m，环向间距1m，外插角10°，管身钻注浆孔，孔径为10mm，孔间距为20cm，呈梅花状布置。每节接头处采用厚壁钢箍，上满丝扣。长管棚共打设6根，长度为18m，在施作完成后进行管棚注浆，注浆压力和浆液比例都与小导管注浆相同。在注浆结束后，将长、短管棚尾部与钢拱架连接，形成一个整体的支护体系。
（4）三台阶开挖，钢支撑及锚喷支护
隧道塌方前采用上下台阶开挖，在管棚施工后，掌子面采用三台阶预留核心土环形开挖的方法开挖塌体[]。使用人工配合机械开挖，尽量减少爆破。上台阶开挖每次前进0.5m后进行立架支护，采用I20工字钢支撑上台阶，打设锁角锚杆后进行喷浆，随后开挖中台阶0.5m，再进行钢支撑和锚喷支护。在施工中采用纵向间距1m，外插角45°，长3.5m，φ42的小导管进行超前支护，在各段钢拱架底座或拱脚、边墙脚位置打设2根长3.5m，φ42的锁角锚杆，并用U筋与钢拱架焊接牢固[]，后续开挖以此过程循环，直到通过塌方段。在上、中台阶通过塌方段后，下台阶一次开挖到位，二次衬砌紧跟，以保证安全。在通过塌方段过程中，始终坚持“管超前，严注浆，短进尺，强支护，快封闭，勤量测”的原则。
4.3隧道塌方处理过程的注意事项
通过以上长短管棚结合注浆加固的隧道塌方处理过程，总结出以下几点注意事项：
（1）隧道塌方后，不要轻易去清除塌方渣体，应先待塌方体相对稳定后，对塌方体表面进行喷混凝土封闭，防止塌方体滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范围扩大。
（2）塌方处理方案至关重要，直接影响塌方体周围洞室的稳定性、人员生命安全以及国家的财产，所以应该认真制定处理塌方的步骤、方法及预防塌方的施工措施。
（3）软弱破碎围岩大跨隧道施工必须树立“步步为营”的施工理念，初期支护必须施工到位。
（4）注意临近塌方段已开挖部分的支护情况，必要时候进行加固处理，避免塌方扩大。
（5）及时处理塌方段顶部松动的混凝土块，防止掉落伤人。
（6）加强塌方段的照明力度，采用碘钨灯进行照明，并安设好独立的应急灯等照明应急设施。
（7）长、短管棚，超前小导管必须与钢拱架牢固焊接成一体，确保超前支护的整体稳定性和安全性。
（8）在长、短管棚施工中，必须控制好打入角度，保证预期的支撑效果与注浆加固效果。
（9）严格控制注浆工艺，根据地层情况及时调整浆液配比与注浆压力，保证注浆效果。
（10）加强监控量测，监测初期支护的变形，判断初支结构的稳定性和安全性，及时反馈指导后续施工。
5结语
本文在分析佛岭隧道塌方原因的基础上，采用长短管棚与注浆加固相结合的方法对塌方段进行处理，得出以下主要结论：
（1）隧道塌方的原因多种多样，但地质条件是决定性因素，因此大型隧道的前期地质工作一定要认真细致，为设计、施工提供详实的资料，以免发生类似的塌方，否则既增加工程投资，又影响主体工程进度。
（2）首先利用小导管对后方加固，然后利用长、短管棚对塌方进行支撑加固，是防止塌方恶化的有效方法。
（3）施工过程中采用长短管棚结合注浆加固的方法顺利地通过了塌方段，未再次发生安全事故，而且质量均控制在要求范围内，表明该塌方处治技术效果良好，因而可作为同类工程施工参考。
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论文作者:郭毅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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