松散地质环境下隧道管棚与注浆施工技术(2)

　　3 塌方处理的施工技术分析

　　3.1 地质勘察

　　在实施具体的塌方处理技术以前，有必要进行实际的地质勘察，并在勘察的基础上做出科学合理的塌方处理方案。具体而言，有必要对该路段的地质、地形、地貌进行现场勘验，实际探测出掌子面前方的围岩地质状况，根据勘验或探测的结果做出详细的勘察报告，进而制定出具体的塌方处理措施。

　　本次探测采用拉托维亚产的地质雷达法进行测试，地质雷达在隧道左、右线现场布置2条测线，沿隧道左、右线边墙分别向右、左洞布置两条测线。测试时隧道左、右线掌子面里程分别为ZK27+508、K27+560。本次预报范围：隧道出口左线ZK27+508前方30m(对应里程ZK27+508～ZK27+478);出口右线K27+560掌子面前方30m(对应里程K27+560～K27+530)，并补充左线ZK27+573～ZK27+508(65m)、右线K27+595～K27+560已开挖段(35m)的测试.勘察结果表明，ZK27+508工作面前方30m范围内主要为崩坡积物堆积体，呈散体结构，结构不均，易垮塌，建议加强超前支护，建议围岩级别为Ⅴ级偏弱;K27+560工作面前方30m范围内主要为崩坡积物堆积体，呈散体结构，结构不均，易垮塌，建议加强超前支护，建议围岩级别为Ⅴ级偏弱(见图1、图2)。

　　3.2 塌方处理施工技术

　　实践中，依据地质勘察的结果以及相关技术，最终制定了超前管棚施工与地表深孔预注浆相结合塌方处理方案。具体而言，一方面，除了设计开挖界限外，超前管棚施工要采用环向间距为40cm、仰角1～2°、施作长度为15mφ89×6mm的标准，地表深孔预注浆要采用φ50mm的钢管;另一方面，当隧道塌方地段稳定以后，要根据不同地段的地质条件，综合采用双侧壁导坑法、环形留核心土开挖法、中壁法等开挖方法，恢复掌子面的掘进。

　　3.2.1 塌方处理技术

　　在现实中，塌方处理是一些非常系统的事物。首先，要在塌方冒顶段设置砂浆排水沟并及时覆盖陷坑，以防止地表水不断地流入塌腔;其次，为了防止二次塌方的危险，要在坡体与塌腔壁稳定后，继续封闭加固地表塌腔壁;第三，要回填塌腔，对防水层依次进行注浆加固处理，以提高塌腔段围岩的稳定性。

　　3.2.2 掌子面注浆加固

　　在现实中，土质特征使得隧道塌方段掌子面围岩不仅强度低而且易风化，围岩层极不稳固。随着覆盖层的逐层剥落，隧道塌方的可能性也会逐渐增加。为了防止隧道塌方危险的发生，要对掌子面采取注浆加固的措施。具体而言，先要及时地封闭掌子面并采取洞渣回填处理措施，然后对掌子面进行注浆加固。其中，在注浆加固的过程中，一般会采用自进式中空注浆锚杆为25mm，全断面间距为1.5m×1.5m、长度为3.5m、形状为梅花形，浆液为水泥单液浆并内添速凝剂。当然，在必要的时候，也可以采用1：0.8水泥—水玻璃双液浆，这样稳固效果会更加明显。总之，通过对掌子面的注浆加固，有效地防止了掌子面的坍塌，工作面以及洞身安全都得到了切实地保障。

　　3.2.3 长管棚超前支护

　　在长管棚施工以前，要充分做好各项准备工作。一方面，要采用锚网喷的方法，实现加固工作面松散土体的目的;另一方面，要施作止浆墙并搭设施工平台，实现提高工作面安全性的目的。在施工过程中，管棚布设具有严格的标准。一般情况下，既要在120°的拱部圆心角空间范围内设计开挖界限，又要按照环向间距为40cm、施作长度为15m、仰角为1～2°的标准进行布设。这样做，可以有效地保障管棚钻孔方向的精确度。除此之外，还要做好施作护拱、预埋管棚孔口管的检查、管棚护拱范围内的防护等各项工作，以充分保障长管棚施工的安全。

　　在长管棚施工过程中，要采用潜孔钻机进行管棚钻进，并采用经纬仪与测斜仪等检测工具检测钻进的实际效果。概括起来讲，长管棚超前支护主要经历了一个从施工准备到封闭孔口注浆的过程(见图3)。

　　3.2.4 地表预注浆处理

　　据地质勘查结果发现，塌方段的前方20m范围内不仅土体而且多处地表裂缝，给施工带来了极大的难度。为了保证管棚钻孔方向的精确性，为管棚提供充足的支撑力，提高工作面的稳定性，防止管棚施工中的二次塌方，要对松散的土地进行地表预注浆处理。具体而言，要采用孔口注浆的方式，设置钻孔深度为15m、长度为6～7m、孔口管为Ф50mm无缝钢套管、形状为梅花形的布局结构。

　　除此之外，地表塌陷使地表坡积层多出发生开裂问题，而且这种开裂还有不断扩展发育的迹象，这极大地加大了塌体滑动的力度与范围。针对这个问题，要对开裂区域采用先挖深后夯实的办法，用水泥浆对其进行封闭。具体而言，要在裂缝上方采取注浆处理的办法，选用注浆压力为1～2MPa水泥—水玻璃双液。同时，注浆过程也要坚持科学有序的原则，采用逐次注浆的办法，时间维持在10min左右。通过地表注浆处理，可以使山体形成一种连续的墙体，阻止山体下滑。

　　3.2.5 开挖与支护

　　众所周知，3车道隧道具有跨度大的特点。因此，从某种意义上讲，科学、合理的开挖方法是保证隧道安全的关键性因素和决定性因素。在施工实践中，不同的施工段要采用不同的开挖方法。就塌方段而言，要采用双侧壁导坑的开挖方法。这种方法要经历一个从左侧导洞超前支护至二次衬砌复杂的过程，必须秉承科学严谨的态度进行施工。进一步讲，由于该路段的地质条件非常复杂，单纯地依靠双侧壁导坑法是不够的。要根据不同的地质条件而选用不同的开挖方法。总体而言，该路段比较常用的开挖方法有双侧壁导坑法、环形留核心土法和中壁法。

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