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1施工方案的確定

隧道主井側(cè)產(chǎn)生的塌方原因為棲霞組、裂隙溶蝕形成直徑7m左右的溶洞，從地表至隧道迎頭作業(yè)面垂高為55m，坍塌物為第四系紅褐色黏土夾孤峰組硅質(zhì)巖碎石，偶見直徑為1．5～2m孤石，滴水，具有一定流動性。主井側(cè)共發(fā)生2次大規(guī)模塌方，每次溶洞突出的充填物沿隧道十余米，由于溶洞穿過整個隧道作業(yè)面，塌方影響范圍大，坍塌物自身承載能力差，參考國內(nèi)南昆鐵路某隧道和紅巖隧道通過軟弱地層施工先例，結(jié)合本工程實際，采用工作面預(yù)注漿加固塌方松散體＋加強型管棚超前支護(hù)。支護(hù)工藝見圖1。主井側(cè)隧道塌陷區(qū)治理過程隧道選鐵廠側(cè)最開始在作業(yè)面塌方形成高5～6m塌落空洞，隨著塌落空洞向上發(fā)展，隧道內(nèi)形成長約10m，寬8m，傾斜角度為45°左右直通地表的塌陷區(qū)。在地表形成長3．5m、寬3．5m、陷落5m的塌陷坑，與隧道內(nèi)部貫通，垂直落差為24m，沿隧道走向水平跨度約22m，坍塌物為第四系紅褐色黏土夾1～3m灰?guī)r孤石，無水，自穩(wěn)能力較強，作業(yè)面塌落空洞已被上部坍塌物填滿，根據(jù)坍塌物特點選用加強型管棚超前支護(hù)通過塌陷區(qū)。選鐵廠側(cè)隧道塌陷區(qū)治理過程。

2注漿加固地層

隧道兩側(cè)雖然都為塌方體，但考慮到主井側(cè)坍塌物為硅質(zhì)碎石和紅褐色黏土，流動性大，主井側(cè)溶洞坍塌處選擇先進(jìn)行工作面預(yù)注漿，增加坍塌處的支撐力。設(shè)計將坍塌物清理至永久支護(hù)與溶洞接觸面后建止?jié){墻注漿，但因注漿所穿過的圍巖為松散坍方體，溶洞直通地表高度超過50m，坍塌物含水，流動性大，施工過程中發(fā)生多次小規(guī)模塌方，后將設(shè)計改變?yōu)榍謇碇岭x接觸面4m處建0．9m厚止?jié){墻開鉆注漿，止?jié){墻與坍塌體間進(jìn)行回填。鉆孔施工順序：首先在離底部1m高水平打3個減壓孔，用于頂部鉆孔和注漿過程中水和氣體排出；其次，施工1＃～16＃注漿孔，鉆孔從中心線向兩側(cè)按水平外插角0°～15°、垂直外插角35°～45°打孔；最后，施工17?！?2＃注漿孔，中心線向兩側(cè)方向按水平外插角0°～15°、垂直外插角0°打孔。鉆孔布置見圖2、圖3。工作面預(yù)注漿采用鉆機(jī)一次打到棲霞組灰?guī)r穩(wěn)定圍巖后，后退式注漿?？咨?5m左右，孔口直徑為75mm，漿液類型以水泥單液漿為主，內(nèi)加速凝劑。速凝劑摻量為1％～3％，注漿終壓為5～16MPa，凝結(jié)時間為1～2d，擴(kuò)散半徑為1．5m。隧道內(nèi)部施工的同時，在地表塌陷處采取遮蓋、引流等措施減少水流進(jìn)入，預(yù)防水軟化坍塌物，進(jìn)一步弱化其自穩(wěn)能力，定期觀測塌陷處變化情況。在注漿一周后，坍塌物含水量減少，部分顆粒被水泥膠結(jié)，流動性減小，自穩(wěn)能力增強，符合超前管棚支護(hù)條件。

3加強型管棚支護(hù)

采用加強型管棚支護(hù)地段為：塌方段主井側(cè)7m處、選鐵廠側(cè)26m處。根據(jù)坍塌物性質(zhì)的不同，利用鉆機(jī)沿隧道開挖邊線打75mm、孔間距0．8～1m的鉆孔，打至相對穩(wěn)定圍巖，然后將60mm×（4000～8000）mm長度不等的鋼管插入塌方體中形成臨時支護(hù)。在鋼管插入范圍內(nèi)采用小型挖掘機(jī)、人工或風(fēng)鎬自上而下開挖坍塌物，沿隧道前進(jìn)方向清理出0．6m后立刻架設(shè)鋼支架，使鋼管與支架緊密接觸，并在已有長鋼管間人工打入60mm×（2000～3000）mm短鋼管，管間距為15～20cm，形成管棚。每隔50cm架設(shè)一架鋼支架，將鋼管與支架焊接形成整體。每架設(shè)6架管棚進(jìn)行一次永久性支護(hù)。隧道已完工段永久支護(hù)與塌方段接頭處施工處理：已開掘段永久支護(hù)隧道斷面比塌方段挖掘斷面小，接頭銜接困難，采用返回式施工方法解決。沿已有永久支護(hù)邊緣按10°外插角插入60mm×（2000～3000）mm鋼管，按每50cm架設(shè)一架鋼支架，在6＃鋼支架沿隧道開挖邊線垂直作業(yè)面打入2～3m鋼管，按5＃～1＃順序拆除鋼支架，并沿新鋼管邊線回挖至隧道設(shè)計開挖邊線，重新架設(shè)5?！?＃鋼支架5返回式施工示意先施工頂部鉆孔，插入鋼管后施工兩側(cè)鉆孔；管棚內(nèi)部塌方體要小斷面由上至下開挖，隧道頂部拱形完整斷面挖掘出后，先進(jìn)行鋼支架架設(shè)，然后開挖底部塌方體，架設(shè)腿部，形成鋼支架整體；開挖過程中保持鋼管至少有20cm插入圍巖，否則打入新鋼管后再開挖，并確保鋼管接頭有20cm重合部分，特別是位于作業(yè)面的鋼支架，要全部加固好后再對這一部分坍塌物進(jìn)行開挖；塌方處施工要求在最短時間內(nèi)通過，當(dāng)管棚長度有2～3m時，及時對這部分進(jìn)行鋼筋混凝土永久支護(hù)，加強支撐強度；在開挖過程中，為防止再次塌方，除應(yīng)盡量避免爆破外，同時要注意保留作業(yè)面下部位置的坍塌物，遇到體積較大的巖石時，采用人工打眼、膨脹劑漲開巖石的方法移除；施工時利用鉆孔探測前方地質(zhì)條件變化，隨時調(diào)整打入圍巖鋼管深度。

4結(jié)語

加強型管棚支護(hù)可有效預(yù)防和解決已發(fā)生塌方地段開挖過程再次失穩(wěn)等問題，是一種通過隧道塌方段安全有效的手段，在施工過程中應(yīng)盡量縮短通過坍塌段時間，合理組織管棚架設(shè)、坍塌物開挖、永久支護(hù)的施工配合，減少因應(yīng)力變化帶來的二次塌方等安全隱患。

作者：王義霞陳彬張雷銅單位：陵化工集團(tuán)新橋礦業(yè)有限責(zé)任公司