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1施工方案的確定

隧道主井側產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面垂高為55m，坍塌物為第四系紅褐色黏土夾孤峰組硅質巖碎石，偶見直徑為1．5～2m孤石，滴水，具有一定流動性。主井側共發生2次大規模塌方，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面，塌方影響范圍大，坍塌物自身承載能力差，參考國內南昆鐵路某隧道和紅巖隧道通過軟弱地層施工先例，結合本工程實際，采用工作面預注漿加固塌方松散體＋加強型管棚超前支護。支護工藝見圖1。主井側隧道塌陷區治理過程隧道選鐵廠側最開始在作業面塌方形成高5～6m塌落空洞，隨著塌落空洞向上發展，隧道內形成長約10m，寬8m，傾斜角度為45°左右直通地表的塌陷區。在地表形成長3．5m、寬3．5m、陷落5m的塌陷坑，與隧道內部貫通，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灰巖孤石，無水，自穩能力較強，作業面塌落空洞已被上部坍塌物填滿，根據坍塌物特點選用加強型管棚超前支護通過塌陷區。選鐵廠側隧道塌陷區治理過程。

2注漿加固地層

隧道兩側雖然都為塌方體，但考慮到主井側坍塌物為硅質碎石和紅褐色黏土，流動性大，主井側溶洞坍塌處選擇先進行工作面預注漿，增加坍塌處的支撐力。設計將坍塌物清理至永久支護與溶洞接觸面后建止漿墻注漿，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，施工過程中發生多次小規模塌方，后將設計改變為清理至離接觸面4m處建0．9m厚止漿墻開鉆注漿，止漿墻與坍塌體間進行回填。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按水平外插角0°～15°、垂直外插角35°～45°打孔；最后，施工17＃～22＃注漿孔，中心線向兩側方向按水平外插角0°～15°、垂直外插角0°打孔。鉆孔布置見圖2、圖3。工作面預注漿采用鉆機一次打到棲霞組灰巖穩定圍巖后，后退式注漿。孔深15m左右，孔口直徑為75mm，漿液類型以水泥單液漿為主，內加速凝劑。速凝劑摻量為1％～3％，注漿終壓為5～16MPa，凝結時間為1～2d，擴散半徑為1．5m。隧道內部施工的同時，在地表塌陷處采取遮蓋、引流等措施減少水流進入，預防水軟化坍塌物，進一步弱化其自穩能力，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，流動性減小，自穩能力增強，符合超前管棚支護條件。

3加強型管棚支護

采用加強型管棚支護地段為：塌方段主井側7m處、選鐵廠側26m處。根據坍塌物性質的不同，利用鉆機沿隧道開挖邊線打75mm、孔間距0．8～1m的鉆孔，打至相對穩定圍巖，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。在鋼管插入范圍內采用小型挖掘機、人工或風鎬自上而下開挖坍塌物，沿隧道前進方向清理出0．6m后立刻架設鋼支架，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架設一架鋼支架，將鋼管與支架焊接形成整體。每架設6架管棚進行一次永久性支護。隧道已完工段永久支護與塌方段接頭處施工處理：已開掘段永久支護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。沿已有永久支護邊緣按10°外插角插入60mm×（2000～3000）mm鋼管，按每50cm架設一架鋼支架，在6＃鋼支架沿隧道開挖邊線垂直作業面打入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計開挖邊線，重新架設5＃～1＃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鉆孔；管棚內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，先進行鋼支架架設，然后開挖底部塌方體，架設腿部，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，特別是位于作業面的鋼支架，要全部加固好后再對這一部分坍塌物進行開挖；塌方處施工要求在最短時間內通過，當管棚長度有2～3m時，及時對這部分進行鋼筋混凝土永久支護，加強支撐強度；在開挖過程中，為防止再次塌方，除應盡量避免爆破外，同時要注意保留作業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條件變化，隨時調整打入圍巖鋼管深度。

4結語

加強型管棚支護可有效預防和解決已發生塌方地段開挖過程再次失穩等問題，是一種通過隧道塌方段安全有效的手段，在施工過程中應盡量縮短通過坍塌段時間，合理組織管棚架設、坍塌物開挖、永久支護的施工配合，減少因應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：陵化工集團新橋礦業有限責任公司