（中交第二公路工程局有限公司，710065）
【摘 要】本文以某高速公路云山隧道塌方处理为例，阐述了在穿越松散塌方体时用大直径自进式锚杆作为管棚，配合超前小导管注浆的超前支护方案，可保证拱圈以上塌体的固结效果及掘进施工的安全。介绍该方案的施工工艺和控制要点，对类似工程的塌方处理有一定的借鉴意义。
【关键词】隧道；塌方；自进式锚杆；管棚
1、工程概况
某高速公路云山隧道位于山西省左权县城东北5km处，横穿太行山脉西翼的阳曲山东南延，设计为分离式双向四车道隧道，右线长11377m，左线长11408m，左右线间距为30～35m，最大埋深742.67m。隧址区地形地貌极为复杂，峰峦叠嶂、沟壑纵横，海拔介于1 215.33～2 070.70m，相对高差855.37m，总的地势为东高西低。塌方段位于ZK53+628—ZK53+620 处，洞体埋深约65m（冲沟内），穿越地层为上元古界长城系中统串岭沟组未风化薄层—中厚层状泥页岩、石英砂岩，软硬岩比例为7∶3，层间结合一般，节理裂隙发育，岩体较破碎，在隧道埋深约50m 以下岩层岩溶发育破碎并富水，对隧道围岩的稳定性有较大影响。
2、塌方情况
2012年8月12日，云山隧道左线开挖至ZK53+628处时拱顶右上方开始出现股状涌水并伴有少量塌方，在对塌方处理完成后改变施工方案采用短进尺进行开挖。2012年8月16日，施工至ZK53+625处时出现大面积塌方，塌腔高度15～18 m，纵深6～8 m。在清理塌方时不断有坍体掉落，为保证施工安全决定停止清理。一天后塌方碎石将掌子面封死，通过连续数天的监控量测，发现虽然塌腔内不断有碎石掉落，但塌腔附近初期支护基本稳定，拱架无明显开裂下沉。
3、塌方处理方案比选
通过塌方段最常见的方法一般有以下3种：1）将塌方体运出洞外，在塌方段施作套拱；2）采用双排小导管超前支护并注浆加固拱圈，逐榀开挖逐榀支护。3）采用φ108 大管棚注浆加固后逐榀开挖逐榀支护。
第一种方法简单易行，但是为了保证施工安全，必须是在塌腔顶部短期内趋于稳定且没有碎块掉落的情况下才能采用。第二、三种方法是在塌腔顶部不稳定、碎块不断掉落或者清理塌方体易引起更大范围的坍塌时采用的方法。双排小导管超前支护逐榀开挖的方法具有简单、灵活、作业空间小等优点，缺点是刚度小、安全性低，适用于拱顶以上坍体较厚且塌腔稳定的情况；φ108 大管棚配合小导管注浆加固的方法，刚度大安全性高，但作业空间要求大，操作困难，成孔性差，下管难度大，工序多进度慢。
考虑到本段塌方体具有大孤石和破碎散体混合、塌腔顶部不稳定的特点，决定采用自进式锚杆管棚配合小导管超前注浆预加固的施工方案。自进式锚杆的特点是钻进、注浆、锚固一体化，无需拔出。其作业平台小，施工简单，操作方便、快速、经济。自进式锚杆的管径、长度可根据现场具体情况进行选用，管内注浆可提高管棚的刚度，再配合超前小导管注浆以提高围岩固结效果，保证了开挖安全和施工进度。
4、塌方处理
4.1 塌方体处理及未坍塌地段初期支护加固补强
为保证施工安全，在处理塌方体前需对未坍塌地段进行加固。1）对已完工段10 m 初期支护范围采用径向φ42小导管注双液浆加固围岩，间距80cm×120cm；2）用挖掘机在塌体的上坡面清理出一个作业平台，并保留核心土，必要时可以用洞渣回填以保证塌体边坡稳定；3）对核心土喷射C25混凝土进行封闭处理，厚度为15cm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆渗水较大时在渗水集中的部位埋设PVC 管将渗水集中引排；4）人工清理出拱脚虚渣并整平夯实，如拱架变形严重必须进行换拱处理，并加密拱腰部位和拱脚部位的系统锚杆；5）对上台阶的塌体进行注浆处理，采用φ42注浆管，长5m，间距1.2m，梅花型布置，注浆压力0.8～1.0 MPa。注浆时先对接近上台阶压注双液浆进行封底，以提高拱部注浆效果。双液浆的配合比为水泥∶水∶水玻璃=1∶0.8∶0.7，初凝时间3分15秒，终凝时间8分30 秒。拱部注纯水泥浆，水灰比为0.8∶1。
4.2 自进式锚杆管棚施作
在ZK53+628 附近拱部紧贴初期支护安放预先加工好的格栅钢架并与初支拱架焊接在一起，在格栅钢架上安放φ89导向管并焊牢。导向管长50cm，安放的位置及方向应与自进式锚杆相一致，随后喷射C25混凝土30cm作为导向墙。采用R51 型自进式锚杆，SP50 钻机钻进。锚杆壁厚8mm，长度为9m，环向间距30cm，外插角1°～10°，在拱部环向120°内设置。注浆材料为纯水泥浆，水灰比为0.8∶1，注浆压力为1～1.5 MPa。施工时锚杆的外插角、杆体长度根据现场具体情况可做适当调整，但必须保证锚杆插入掌子面稳定岩层中不少于1.0m，施作完成后，锚杆尾部与钢拱架焊连在一起。拱部以上塌体进行注浆处理，采用φ42超前小导管配合自进式锚杆对塌体进行注浆，φ42导管长5m，外插角45°，在自进式锚杆之间布设，环向间距30cm，纵向间距2.5m。浆液配合比0.8∶1，注浆压力1～1.5 MPa，注浆范围为拱顶以上3.5m.
5、塌方段开挖
逐榀环形开挖，三台阶预留核心土，短进尺强支护。上台阶初期支护采用I20a 工字钢钢拱架，间距30～50 cm，拱架连接处锁脚锚管布设不少于2 根，长度6 m，拱脚处垫（40×30×20）cm 混凝土预制块，保证拱脚的平整、密实。挂设外层钢筋网片，初喷C25 混凝土，施作径向锚杆并注浆。径向锚杆采用φ25 中空注浆锚杆，长度3.5 m，纵向30～50 cm，环向1.0 m 梅花型布置。随后挂设第二层钢筋网片，喷射C25 混凝土30 cm。上台阶开挖初支达到稳定基岩后对掌子面进行修整，架设塌腔内最后一榀钢拱架，拱架要紧贴掌子面并与施作φ42超前小导管焊连在一起。塌腔内上导坑开挖初支完成后再施作中下台阶，左右两侧马口交叉施工。边墙部位开挖完成后立即将钢拱架向上顺接，做好锁脚锚管并进行喷锚支护；下台阶开挖完成后及时施工仰拱，仰拱拱架与边墙拱架及时闭合成环。
6、后期加强措施及塌方段顶部空腔处理
1）过渡段加强措施：通过塌方段后，按Ⅴ级浅埋段支护过渡10 m，超前支护变更为φ42 双排小导管，钢拱架由I16a调整为I18a，间距由1 m 调整为0.5 m。开挖时仍然按照管超前、短进尺、强支护、早封闭的原则进行[1]。
2）塌方段二衬加强措施及空腔：对塌方段及前后各5m 的二衬混凝土进行加强，厚度由原来的45 cm 调整到60cm，混凝土由原设计的素混凝土变更为钢筋混凝土。塌方段的二衬混凝土施工完成后对塌方段顶部的空腔采用从地表垂直钻孔的方法用粉煤灰进行填充。
7、施工控制要点
1）重点做好坍塌附近5 m 范围初期支护加固工作（必要时增加临时钢支撑），稳定无变形后方可进行锚杆管棚施工；2）R51自进式锚杆先加工成 m、1 m 两种。接头采用套筒连接，长度为15cm。为保证自进式管棚的支护效果，同一断面的节头不能超过50%，因此下管时偶数使用m×4+1m，奇数孔使用1m+2m×4；3）塌方段孔隙大，渗透性强，预防浆液流失，有效控制注浆量是注浆工作的关键，也是拱部是否形成坚固的固结圈的关键。经现场试验，采用底部双液浆封底，拱顶以上采用间歇注浆的方法，起到了良好的效果。采用2 次间歇注浆时，注浆顺序应由下而上对称进行，注浆压力控制在0.5～1.0 MPa。两次注浆的间歇时间以3～4 h为宜[2]。
8、结束语
以上综述自进式锚杆管棚在云山隧道塌方处理中的成功应用，为类似情况下处理隧道塌方提供了施工参考。
参考文献：
[1]李晓红.隧道新奥法及其量测技术[M].北京：科学出版社，2002.
[2]成益洋，王全生.自进式锚杆超前支护在引黄入洛工程施工中应用[J].河南水利与南水北调，2014.
论文作者:赵海洋
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年10月供稿
论文发表时间:2016/3/9
标签：注浆论文; 锚杆论文; 导管论文; 超前论文; 隧道论文; 间距论文; 混凝土论文; 《工程建设标准化》2015年10月供稿论文;