1施工方案的确定

隧道主井侧产生的塌方原因为栖霞组、裂隙溶蚀形成直径7m左右的溶洞，从地表至隧道迎头作业面垂高为55m，坍塌物为第四系红褐色黏土夹孤峰组硅质岩碎石，偶见直径为1．5～2m孤石，滴水，具有一定流动性。主井侧共发生2次大规模塌方，每次溶洞突出的充填物沿隧道十余米，由于溶洞穿过整个隧道作业面，塌方影响范围大，坍塌物自身承载能力差，参考国内南昆铁路某隧道和红岩隧道通过软弱地层施工先例，结合本工程实际，采用工作面预注浆加固塌方松散体＋加强型管棚超前支护。支护工艺见图1。主井侧隧道塌陷区治理过程隧道选铁厂侧最开始在作业面塌方形成高5～6m塌落空洞，随着塌落空洞向上发展，隧道内形成长约10m，宽8m，倾斜角度为45°左右直通地表的塌陷区。在地表形成长3．5m、宽3．5m、陷落5m的塌陷坑，与隧道内部贯通，垂直落差为24m，沿隧道走向水平跨度约22m，坍塌物为第四系红褐色黏土夹1～3m灰岩孤石，无水，自稳能力较强，作业面塌落空洞已被上部坍塌物填满，根据坍塌物特点选用加强型管棚超前支护通过塌陷区。选铁厂侧隧道塌陷区治理过程。

2注浆加固地层

隧道两侧虽然都为塌方体，但考虑到主井侧坍塌物为硅质碎石和红褐色黏土，流动性大，主井侧溶洞坍塌处选择先进行工作面预注浆，增加坍塌处的支撑力。设计将坍塌物清理至永久支护与溶洞接触面后建止浆墙注浆，但因注浆所穿过的围岩为松散坍方体，溶洞直通地表高度超过50m，坍塌物含水，流动性大，施工过程中发生多次小规模塌方，后将设计改变为清理至离接触面4m处建0．9m厚止浆墙开钻注浆，止浆墙与坍塌体间进行回填。钻孔施工顺序：首先在离底部1m高水平打3个减压孔，用于顶部钻孔和注浆过程中水和气体排出；其次，施工1＃～16＃注浆孔，钻孔从中心线向两侧按水平外插角0°～15°、垂直外插角35°～45°打孔；最后，施工17＃～22＃注浆孔，中心线向两侧方向按水平外插角0°～15°、垂直外插角0°打孔。钻孔布置见图2、图3。工作面预注浆采用钻机一次打到栖霞组灰岩稳定围岩后，后退式注浆。孔深15m左右，孔口直径为75mm，浆液类型以水泥单液浆为主，内加速凝剂。速凝剂掺量为1％～3％，注浆终压为5～16MPa，凝结时间为1～2d，扩散半径为1．5m。隧道内部施工的同时，在地表塌陷处采取遮盖、引流等措施减少水流进入，预防水软化坍塌物，进一步弱化其自稳能力，定期观测塌陷处变化情况。在注浆一周后，坍塌物含水量减少，部分颗粒被水泥胶结，流动性减小，自稳能力增强，符合超前管棚支护条件。

3加强型管棚支护

采用加强型管棚支护地段为：塌方段主井侧7m处、选铁厂侧26m处。根据坍塌物性质的不同，利用钻机沿隧道开挖边线打75mm、孔间距0．8～1m的钻孔，打至相对稳定围岩，然后将60mm×（4000～8000）mm长度不等的钢管插入塌方体中形成临时支护。在钢管插入范围内采用小型挖掘机、人工或风镐自上而下开挖坍塌物，沿隧道前进方向清理出0．6m后立刻架设钢支架，使钢管与支架紧密接触，并在已有长钢管间人工打入60mm×（2000～3000）mm短钢管，管间距为15～20cm，形成管棚。每隔50cm架设一架钢支架，将钢管与支架焊接形成整体。每架设6架管棚进行一次永久性支护。隧道已完工段永久支护与塌方段接头处施工处理：已开掘段永久支护隧道断面比塌方段挖掘断面小，接头衔接困难，采用返回式施工方法解决。沿已有永久支护边缘按10°外插角插入60mm×（2000～3000）mm钢管，按每50cm架设一架钢支架，在6＃钢支架沿隧道开挖边线垂直作业面打入2～3m钢管，按5＃～1＃顺序拆除钢支架，并沿新钢管边线回挖至隧道设计开挖边线，重新架设5＃～1＃钢支架5返回式施工示意先施工顶部钻孔，插入钢管后施工两侧钻孔；管棚内部塌方体要小断面由上至下开挖，隧道顶部拱形完整断面挖掘出后，先进行钢支架架设，然后开挖底部塌方体，架设腿部，形成钢支架整体；开挖过程中保持钢管至少有20cm插入围岩，否则打入新钢管后再开挖，并确保钢管接头有20cm重合部分，特别是位于作业面的钢支架，要全部加固好后再对这一部分坍塌物进行开挖；塌方处施工要求在最短时间内通过，当管棚长度有2～3m时，及时对这部分进行钢筋混凝土永久支护，加强支撑强度；在开挖过程中，为防止再次塌方，除应尽量避免爆破外，同时要注意保留作业面下部位置的坍塌物，遇到体积较大的岩石时，采用人工打眼、膨胀剂涨开岩石的方法移除；施工时利用钻孔探测前方地质条件变化，随时调整打入围岩钢管深度。

4结语

加强型管棚支护可有效预防和解决已发生塌方地段开挖过程再次失稳等问题，是一种通过隧道塌方段安全有效的手段，在施工过程中应尽量缩短通过坍塌段时间，合理组织管棚架设、坍塌物开挖、永久支护的施工配合，减少因应力变化带来的二次塌方等安全隐患。

作者：王义霞陈彬张雷铜单位：陵化工集团新桥矿业有限责任公司