魏 杰

（和榆高速公路建設(shè)管理處，山西 榆社 031800）

1 工程概況

和榆高速公路云山隧道位于山西省左權(quán)縣城東北5 km處，橫穿太行山脈西翼的陽(yáng)曲山東南延，設(shè)計(jì)為分離式雙向四車道隧道，右線長(zhǎng)11 377 m，左線長(zhǎng)11 408 m，左右線間距為30～35 m，最大埋深742.67 m。隧址區(qū)地形地貌極為復(fù)雜，峰巒疊嶂、溝壑縱橫，海拔介于1 215.33～2 070.70 m，相對(duì)高差855.37 m，總的地勢(shì)為東高西低。

塌方段位于ZK53+628—ZK53+620處，洞體埋深約65 m（沖溝內(nèi)），穿越地層為上元古界長(zhǎng)城系中統(tǒng)串嶺溝組未風(fēng)化薄層—中厚層狀泥頁(yè)巖、石英砂巖，軟硬巖比例為7∶3，層間結(jié)合一般，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，在隧道埋深約50 m以下巖層巖溶發(fā)育破碎并富水，對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性有較大影響。

2 塌方情況

2012年8月12日，云山隧道左線開(kāi)挖至ZK53+628處時(shí)拱頂右上方開(kāi)始出現(xiàn)股狀涌水并伴有少量塌方，在對(duì)塌方處理完成后改變施工方案采用短進(jìn)尺進(jìn)行開(kāi)挖。2012年8月16日，施工至ZK53+625處時(shí)出現(xiàn)大面積塌方，塌腔高度15～18 m，縱深6～8 m。在清理塌方時(shí)不斷有坍體掉落，為保證施工安全決定停止清理。一天后塌方碎石將掌子面封死，通過(guò)連續(xù)數(shù)天的監(jiān)控量測(cè)，發(fā)現(xiàn)雖然塌腔內(nèi)不斷有碎石掉落，但塌腔附近初期支護(hù)基本穩(wěn)定，拱架無(wú)明顯開(kāi)裂下沉。

3 塌方處理方案比選

通過(guò)塌方段最常見(jiàn)的方法一般有以下3種：a）將塌方體運(yùn)出洞外，在塌方段施作套拱。b）采用雙排小導(dǎo)管超前支護(hù)并注漿加固拱圈，逐榀開(kāi)挖逐榀支護(hù)。c）采用φ108大管棚注漿加固后逐榀開(kāi)挖逐榀支護(hù)。

第一種方法簡(jiǎn)單易行，但是為了保證施工安全，必須是在塌腔頂部短期內(nèi)趨于穩(wěn)定且沒(méi)有碎塊掉落的情況下才能采用。

第二、三種方法是在塌腔頂部不穩(wěn)定、碎塊不斷掉落或者清理塌方體易引起更大范圍的坍塌時(shí)采用的方法。雙排小導(dǎo)管超前支護(hù)逐榀開(kāi)挖的方法具有簡(jiǎn)單、靈活、作業(yè)空間小等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是剛度小、安全性低，適用于拱頂以上坍體較厚且塌腔穩(wěn)定的情況；φ108大管棚配合小導(dǎo)管注漿加固的方法，剛度大安全性高，但作業(yè)空間要求大，操作困難，成孔性差，下管難度大，工序多進(jìn)度慢。

考慮到本段塌方體具有大孤石和破碎散體混合、塌腔頂部不穩(wěn)定的特點(diǎn)，決定采用自進(jìn)式錨桿管棚配合小導(dǎo)管超前注漿預(yù)加固的施工方案。

自進(jìn)式錨桿的特點(diǎn)是鉆進(jìn)、注漿、錨固一體化，無(wú)需拔出。其作業(yè)平臺(tái)小，施工簡(jiǎn)單，操作方便、快速、經(jīng)濟(jì)。自進(jìn)式錨桿的管徑、長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行選用，管內(nèi)注漿可提高管棚的剛度，再配合超前小導(dǎo)管注漿以提高圍巖固結(jié)效果，保證了開(kāi)挖安全和施工進(jìn)度。

4 塌方處理

4.1 塌方體處理及未坍塌地段初期支護(hù)加固補(bǔ)強(qiáng)

為保證施工安全，在處理塌方體前需對(duì)未坍塌地段進(jìn)行加固。

a）對(duì)已完工段10 m初期支護(hù)范圍采用徑向φ42小導(dǎo)管注雙液漿加固圍巖，間距80 cm×120 cm。

b）用挖掘機(jī)在塌體的上坡面清理出一個(gè)作業(yè)平臺(tái)，并保留核心土，必要時(shí)可以用洞渣回填以保證塌體邊坡穩(wěn)定。

c）對(duì)核心土噴射C25混凝土進(jìn)行封閉處理，厚度為15 cm。滲水較大時(shí)在滲水集中的部位埋設(shè)PVC管將滲水集中引排。

d）人工清理出拱腳虛渣并整平夯實(shí)，如拱架變形嚴(yán)重必須進(jìn)行換拱處理，并加密拱腰部位和拱腳部位的系統(tǒng)錨桿。

e）對(duì)上臺(tái)階的塌體進(jìn)行注漿處理，采用φ42注漿管，長(zhǎng)5 m，間距1.2 m，梅花型布置，注漿壓力0.8～1.0 MPa。注漿時(shí)先對(duì)接近上臺(tái)階壓注雙液漿進(jìn)行封底，以提高拱部注漿效果。雙液漿的配合比為水泥∶水∶水玻璃=1∶0.8∶0.7，初凝時(shí)間3分15秒，終凝時(shí)間8分30秒。拱部注純水泥漿，水灰比為0.8∶1。

4.2 自進(jìn)式錨桿管棚施作

在ZK53+628附近拱部緊貼初期支護(hù)安放預(yù)先加工好的格柵鋼架并與初支拱架焊接在一起，在格柵鋼架上安放φ89導(dǎo)向管并焊牢。導(dǎo)向管長(zhǎng)50 cm，安放的位置及方向應(yīng)與自進(jìn)式錨桿相一致，隨后噴射C25混凝土30 cm作為導(dǎo)向墻。

采用R51型自進(jìn)式錨桿，SP50鉆機(jī)鉆進(jìn)。錨桿壁厚8 mm，長(zhǎng)度為9 m，環(huán)向間距30 cm，外插角1°～10°，在拱部環(huán)向120°內(nèi)設(shè)置。注漿材料為純水泥漿，水灰比為 0.8∶1，注漿壓力為 1～1.5 MPa。施工時(shí)錨桿的外插角、桿體長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況可做適當(dāng)調(diào)整，但必須保證錨桿插入掌子面穩(wěn)定巖層中不少于1.0 m，施作完成后，錨桿尾部與鋼拱架焊連在一起。

拱部以上塌體進(jìn)行注漿處理，采用φ42超前小導(dǎo)管配合自進(jìn)式錨桿對(duì)塌體進(jìn)行注漿，φ42導(dǎo)管長(zhǎng)5 m，外插角45°，在自進(jìn)式錨桿之間布設(shè)，環(huán)向間距30 cm，縱向間距2.5 m。漿液配合比0.8∶1，注漿壓力1～1.5 MPa，注漿范圍為拱頂以上3.5 m，見(jiàn)圖1、圖2。

5 塌方段開(kāi)挖

圖1 R51自進(jìn)式錨桿正面圖

圖2 R51自進(jìn)式錨桿超前支護(hù)縱向布置圖

逐榀環(huán)形開(kāi)挖，三臺(tái)階預(yù)留核心土，短進(jìn)尺強(qiáng)支護(hù)。上臺(tái)階初期支護(hù)采用I20a工字鋼鋼拱架，間距30～50 cm，拱架連接處鎖腳錨管布設(shè)不少于2根，長(zhǎng)度6 m，拱腳處墊（40×30×20）cm混凝土預(yù)制塊，保證拱腳的平整、密實(shí)。掛設(shè)外層鋼筋網(wǎng)片，初噴C25混凝土，施作徑向錨桿并注漿。徑向錨桿采用φ25中空注漿錨桿，長(zhǎng)度3.5 m，縱向30～50 cm，環(huán)向1.0 m梅花型布置。隨后掛設(shè)第二層鋼筋網(wǎng)片，噴射C25混凝土30 cm。上臺(tái)階開(kāi)挖初支達(dá)到穩(wěn)定基巖后對(duì)掌子面進(jìn)行修整，架設(shè)塌腔內(nèi)最后一榀鋼拱架，拱架要緊貼掌子面并與施作φ42超前小導(dǎo)管焊連在一起。

塌腔內(nèi)上導(dǎo)坑開(kāi)挖初支完成后再施作中下臺(tái)階，左右兩側(cè)馬口交叉施工。邊墻部位開(kāi)挖完成后立即將鋼拱架向上順接，做好鎖腳錨管并進(jìn)行噴錨支護(hù)；下臺(tái)階開(kāi)挖完成后及時(shí)施工仰拱，仰拱拱架與邊墻拱架及時(shí)閉合成環(huán)。

6 后期加強(qiáng)措施及塌方段頂部空腔處理

6.1 過(guò)渡段加強(qiáng)措施

通過(guò)塌方段后，按Ⅴ級(jí)淺埋段支護(hù)過(guò)渡10 m，超前支護(hù)變更為φ42雙排小導(dǎo)管，鋼拱架由I16a調(diào)整為I18a，間距由1 m調(diào)整為0.5 m。開(kāi)挖時(shí)仍然按照管超前、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉的原則進(jìn)行[1]。

6.2 塌方段二襯加強(qiáng)措施及空腔

對(duì)塌方段及前后各5 m的二襯混凝土進(jìn)行加強(qiáng)，厚度由原來(lái)的45 cm調(diào)整到60 cm，混凝土由原設(shè)計(jì)的素混凝土變更為鋼筋混凝土。塌方段的二襯混凝土施工完成后對(duì)塌方段頂部的空腔采用從地表垂直鉆孔的方法用粉煤灰進(jìn)行填充。

7 施工控制要點(diǎn)

a）重點(diǎn)做好坍塌附近5 m范圍初期支護(hù)加固工作（必要時(shí)增加臨時(shí)鋼支撐），穩(wěn)定無(wú)變形后方可進(jìn)行錨桿管棚施工。

b）R51自進(jìn)式錨桿先加工成2 m、1 m兩種。接頭采用套筒連接，長(zhǎng)度為15 cm。為保證自進(jìn)式管棚的支護(hù)效果，同一斷面的節(jié)頭不能超過(guò)50%，因此下管時(shí)偶數(shù)使用2 m×4+1 m，奇數(shù)孔使用1 m+2 m×4。

c）塌方段孔隙大，滲透性強(qiáng)，預(yù)防漿液流失，有效控制注漿量是注漿工作的關(guān)鍵，也是拱部是否形成堅(jiān)固的固結(jié)圈的關(guān)鍵。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用底部雙液漿封底，拱頂以上采用間歇注漿的方法，起到了良好的效果。采用2次間歇注漿時(shí)，注漿順序應(yīng)由下而上對(duì)稱進(jìn)行，注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa。兩次注漿的間歇時(shí)間以3～4 h為宜[2]。

8 結(jié)束語(yǔ)

自進(jìn)式錨桿管棚處理隧道塌方是借鑒新奧法原理，通過(guò)注漿使拱部形成一個(gè)穩(wěn)固的承載圈，充分發(fā)揮巖體的自穩(wěn)能力，既解決了大管棚成孔難度大、易卡鉆、工期長(zhǎng)的難點(diǎn)，又避免了雙排小導(dǎo)管剛度小、安全系數(shù)低的弊端，在云山隧道出現(xiàn)的兩次大塌方中均采用自進(jìn)式錨桿管棚安全通過(guò)。自進(jìn)式錨桿管棚在云山隧道塌方處理中的成功應(yīng)用，為類似情況下處理隧道塌方提供了施工參考。