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摘要：中小型隧道塌方的出现，严重影响工作面的安全生产和经济效益，应当采取措施及时处理。某小型隧道，因地理位置特殊、地质条件复杂，偏压、富水、溶洞发育，施工过程中发生了塌方，根据工程类比、结构计算及经济比选后，确定对塌方段采取小管棚进行处理。本文对其施工技术进行分析，望对类似工程有所帮助。
关键词：小管棚；隧洞；塌方
一、工程概述
某小型隧道全长495m，隧道施工遇到的地层地质极为复杂。表层为硬塑性的砂粘土，厚0-2m，下伏寒武系变质砂岩夹变质页岩，风化程度严重，节理发育，岩层破碎。侵入接触带的岩体相对软弱，且软硬不一，其中隧道DK516+00--DK516+960段为破碎带，出现塌方，直至冒顶。此次为在开挖出渣完成后，对掌子面封闭时出现的夹层松动掉块，前12h掉块量达20～25m3/h，外露掉块已将拱顶坍塌口封口后，达到暂时外露渣物稳定，掉块多为粉质砂岩块状体和细碎砂岩松散体，坍塌高度约在拱顶上8m，宽度1.8～2.5m，纵向呈扇形长度约7～8m，掉块对已施工钢架造成1榀受损，拱部局部有裂缝达3mm。
二、小管棚技术处理中小型隧洞塌方
（一）第一环小管棚施工
在既有二次衬砌端头钻眼用环氧树脂砂浆锚固悬吊一榀I16工字钢架，作为超前小管棚施工支点。定位拱架腹板钻设5cm的孑L，环向间距15cm。小导管采用 42壁厚3.5mm、L=6m的热轧无缝注浆钢花管。小导管外插角25度。导管压入水灰比1：1（重量比）的水泥浆液注浆压力0.5～1.0MPa。
（二）核心土开挖和第一榀拱架的架立
第一环小管棚施工完成后，就如给下步塌体开挖带了一个“安全帽”。人工开挖接近塌体滑动面时，在核心塌体上用风钻顶入注浆钢花管。注浆管间距1.5×1.5m梅花型布置。压入水泥浆一水玻璃双液浆固结塌体。为第一榀拱架架立创造安全的掌子面施工环境。拱架采用HW175型钢拱架，拱架间距0.4m。采用环形开挖预留核心土施工方法。开挖时沿着小管棚下面掏除虚渣。掏渣时如有较细的石块从小管棚的缝隙往下掉，可采用木板或石棉板填塞缝隙，阻止漏渣。掏渣要采用短进尺的方法。当满足立一榀拱架的进尺后便立即架立拱架。第一榀拱架较二衬内轮廓线扩挖18cm。但这时要注意由于塌体不是均匀体加上作业人员水平限制，小管棚底轮廓线不一定完全满足要求（外插角25度）。不可避免的出现小管棚侵入施工轮廓线的情况。当个别导管侵入轮廓线时采用氧气一乙炔割除，当出现连续三根及以上导管侵入断面时，不能为达到钢架架立轮廓线而选择割除导管，这样会造成极大的施工安全隐患。遇到这种情况应选择“步步为营”的施工理念。宁可多增加一榀渐变钢架也不可放弃小管棚的超前支护。
（三）开挖换拱
待注浆到达设计强度后开始拆除被破坏初支。开挖采用三台阶七步开挖法施工。
1、开挖上导，开挖高度3.5～4m。将被破坏的塌方前初支钢构件割除，采用破碎锤开挖拆除旧初支，辅以人工用风镐开挖，短进尺，循环进尺50～60cm，及时安装型钢钢架，选用I20b型钢钢架、网喷支护，施作系统锚管及锁脚锚管。在钢架每处连接板施作2根4m锁脚锚管，并与钢架牢固焊接。钢架预留36cm变形量，后期根据围岩量测调整预留变形量。挂设直径8mm、网格20*20cm钢筋网，焊接牢固，然后喷射C25混凝土支护。布设监控量侧点观察围岩变化情况，分析处理后的数据作为下步施工依据。监控量测点布设间距不大于5m。
2、中、下台阶左右纵向错开3～4拉槽施工，逐榀换拱、加密拱架，施作锁脚锚管。
3、开挖支护时观察注浆效果，根据实际情况采用多次注浆固结。尤其钢架拱（底）脚应提前注浆，保证密实。否则锁脚锚管嵌入松散岩体不能将钢架与围岩连接为一个整体。
4、下导开挖支护3～4m后，仰拱紧跟支护钢架。仰拱整幅开挖，一次开挖长度不超过2m，并应及时封闭成环。仰拱衬砌、填充及拱墙衬砌也应及时跟进。
（四）施工注意事项
（1）洞内塌体边坡必须进行喷混凝土覆盖处理，使之保持稳定。（2）拱部打入管棚钢管，以≤100角（对水平线来说）斜向打入。（3）水泥砂浆必须按设计要求进行配比，水灰比严格控制，砂子必须过筛。若注浆过程中出现堵塞，可减少砂子用量或注纯水泥浆。注浆过程中不能停留，一旦停留就会造成管子堵塞。注浆泵要放置在离掌子面尽可能近的位置，距离远了，管子容易堵塞，浆注不出去。（4）拱部注浆时注浆压力宜控制在0.7-1.0MPa范围内，最大不超过1.2MPa。（5）注浆完成后要停留一定的时间（一般需2d），待注浆强度达到要求后，才能开挖，否则会坍塌，而且一次开挖进尺不能太长，以不超过1m为限。（6）各种工序必须紧跟，24h连续工作，不得中间停留，以尽快把塌方处理完毕，达到安全可靠的目的。（7）在处理塌方前，首先应将原地面冒顶处的塌坑填满，并采取排水措施，防止地表水流入隧道，造成危害。（8）在高帐埂隧道遇到塌方体为大块石的情况，采取小药量爆破的方法，将塌方体块石炸碎，然后进行管棚法施工。
三、洞外对塌方体的处理方案
塌方在洞外地表形成了直径约10m的陷坑，为确保塌方顺利快速通过，通过地表注浆对隧道周边坍体进行加固，使注浆之后在隧道轮廓上方形成5-10m厚的注浆固结壳体，支撑其上方塌方松散体，使之稳定，以利于坍体开挖。地表钻孔主要是利用地质钻，在地面垂直套管钻孔，深入到坍体中，对坍体进行注浆加固，待洞内坍体处理完成后，回填陷坑、挖排水沟、恢复植被。见下图1-地表注浆固结图，本段与后影响段同步进行施工。
1、工艺流程
注浆管制作、测量定位、场地平整--钻孔--钻孔检查--安设注浆管--浆液制备--注浆。
2、注浆管布设
钢管采用Φ89钢管，垂直安装，钢管底封口，下部8m范围内布孔，隧道范围内深度在距拱顶3-4m，隧道两侧钻孔深度在边墙基底下1m。施工时根据每孔地表标高具体测定钻孔深度（见下图2）；
图1 地表注浆固结图 图2 地表注浆管布置
3、注浆孔布置
根据洞内外塌方情况，以及对地表影响范围，注浆范围以隧道中线为中心，略偏左侧，横向注浆影响宽度约31m；纵向注浆影响长度约46m，布孔长度约45m注浆孔呈400×400cm花型布置
4、注浆施工
为了防止地表用水渗入地下，影响隧道内塌方体的稳定，钻孔采取空气振动锤（地质钻）钻孔和压缩空气清洗孔，不准水体进入钻孔内。注浆方式为自上而下分段行，注浆开始时采取自流式，注浆压力最小为1.0MPa，浆液为水泥浆，水灰比为0.5，当注入量每分钟小于0.4L时，继续灌注30分钟或每小时小于1L时，继续灌注1小时即可结束。注浆遵循先周边后中间的顺序进行。
5、塌坑处理
地表注浆后，先对塌坑喷射C15号砼，厚度为15cm，在塌坑周围做好排水设施，采用彩条布对塌坑进行覆盖，以防止雨水、地表水，由塌坑进入坍体，使塌方扩大，影响塌方处理的安全和进度，在坍体的处理期间随时观测塌坑的变化情况。塌坑的回填在坍体通过后用粘土回填并恢复植被，并做好排水。
四、施工效果
（一）施工速度快。采用管棚法施工，隧道塌方处理用了30d时间，高帐埂隧道用了20d时间。如果用传统的方法处理，每座隧道至少要用3个月时间，而且安全没有保证。
（二）施工安全可靠。在罗耕坪隧道和高帐埂隧道的塌方处理过程中，未发生再次明塌，一次处理成功。注浆效果很好，能将塌方体加固得非常结实，用十字铺也挖不动。开挖长度控制在1m内，有利于隧道穩定。
（三）节省资金。用管棚法处理隧道塌方仅用资金28万元，若用传统的方法，处理隧道大塌方需资金约40万元，节约了资金。
参考文献：
[1]王玉骏.浅谈小管棚处理隧道塌方[J].中国科技纵横，2011年16期.
[2]王永红，夏维学.隧洞透水塌方段的处理[J].四川水力发电，2013年5期.
关键词：小管棚；隧洞；塌方
一、工程概述
某小型隧道全长495m，隧道施工遇到的地层地质极为复杂。表层为硬塑性的砂粘土，厚0-2m，下伏寒武系变质砂岩夹变质页岩，风化程度严重，节理发育，岩层破碎。侵入接触带的岩体相对软弱，且软硬不一，其中隧道DK516+00--DK516+960段为破碎带，出现塌方，直至冒顶。此次为在开挖出渣完成后，对掌子面封闭时出现的夹层松动掉块，前12h掉块量达20～25m3/h，外露掉块已将拱顶坍塌口封口后，达到暂时外露渣物稳定，掉块多为粉质砂岩块状体和细碎砂岩松散体，坍塌高度约在拱顶上8m，宽度1.8～2.5m，纵向呈扇形长度约7～8m，掉块对已施工钢架造成1榀受损，拱部局部有裂缝达3mm。
二、小管棚技术处理中小型隧洞塌方
（一）第一环小管棚施工
在既有二次衬砌端头钻眼用环氧树脂砂浆锚固悬吊一榀I16工字钢架，作为超前小管棚施工支点。定位拱架腹板钻设5cm的孑L，环向间距15cm。小导管采用 42壁厚3.5mm、L=6m的热轧无缝注浆钢花管。小导管外插角25度。导管压入水灰比1：1（重量比）的水泥浆液注浆压力0.5～1.0MPa。
（二）核心土开挖和第一榀拱架的架立
第一环小管棚施工完成后，就如给下步塌体开挖带了一个“安全帽”。人工开挖接近塌体滑动面时，在核心塌体上用风钻顶入注浆钢花管。注浆管间距1.5×1.5m梅花型布置。压入水泥浆一水玻璃双液浆固结塌体。为第一榀拱架架立创造安全的掌子面施工环境。拱架采用HW175型钢拱架，拱架间距0.4m。采用环形开挖预留核心土施工方法。开挖时沿着小管棚下面掏除虚渣。掏渣时如有较细的石块从小管棚的缝隙往下掉，可采用木板或石棉板填塞缝隙，阻止漏渣。掏渣要采用短进尺的方法。当满足立一榀拱架的进尺后便立即架立拱架。第一榀拱架较二衬内轮廓线扩挖18cm。但这时要注意由于塌体不是均匀体加上作业人员水平限制，小管棚底轮廓线不一定完全满足要求（外插角25度）。不可避免的出现小管棚侵入施工轮廓线的情况。当个别导管侵入轮廓线时采用氧气一乙炔割除，当出现连续三根及以上导管侵入断面时，不能为达到钢架架立轮廓线而选择割除导管，这样会造成极大的施工安全隐患。遇到这种情况应选择“步步为营”的施工理念。宁可多增加一榀渐变钢架也不可放弃小管棚的超前支护。
（三）开挖换拱
待注浆到达设计强度后开始拆除被破坏初支。开挖采用三台阶七步开挖法施工。
1、开挖上导，开挖高度3.5～4m。将被破坏的塌方前初支钢构件割除，采用破碎锤开挖拆除旧初支，辅以人工用风镐开挖，短进尺，循环进尺50～60cm，及时安装型钢钢架，选用I20b型钢钢架、网喷支护，施作系统锚管及锁脚锚管。在钢架每处连接板施作2根4m锁脚锚管，并与钢架牢固焊接。钢架预留36cm变形量，后期根据围岩量测调整预留变形量。挂设直径8mm、网格20*20cm钢筋网，焊接牢固，然后喷射C25混凝土支护。布设监控量侧点观察围岩变化情况，分析处理后的数据作为下步施工依据。监控量测点布设间距不大于5m。
2、中、下台阶左右纵向错开3～4拉槽施工，逐榀换拱、加密拱架，施作锁脚锚管。
3、开挖支护时观察注浆效果，根据实际情况采用多次注浆固结。尤其钢架拱（底）脚应提前注浆，保证密实。否则锁脚锚管嵌入松散岩体不能将钢架与围岩连接为一个整体。
4、下导开挖支护3～4m后，仰拱紧跟支护钢架。仰拱整幅开挖，一次开挖长度不超过2m，并应及时封闭成环。仰拱衬砌、填充及拱墙衬砌也应及时跟进。
（四）施工注意事项
（1）洞内塌体边坡必须进行喷混凝土覆盖处理，使之保持稳定。（2）拱部打入管棚钢管，以≤100角（对水平线来说）斜向打入。（3）水泥砂浆必须按设计要求进行配比，水灰比严格控制，砂子必须过筛。若注浆过程中出现堵塞，可减少砂子用量或注纯水泥浆。注浆过程中不能停留，一旦停留就会造成管子堵塞。注浆泵要放置在离掌子面尽可能近的位置，距离远了，管子容易堵塞，浆注不出去。（4）拱部注浆时注浆压力宜控制在0.7-1.0MPa范围内，最大不超过1.2MPa。（5）注浆完成后要停留一定的时间（一般需2d），待注浆强度达到要求后，才能开挖，否则会坍塌，而且一次开挖进尺不能太长，以不超过1m为限。（6）各种工序必须紧跟，24h连续工作，不得中间停留，以尽快把塌方处理完毕，达到安全可靠的目的。（7）在处理塌方前，首先应将原地面冒顶处的塌坑填满，并采取排水措施，防止地表水流入隧道，造成危害。（8）在高帐埂隧道遇到塌方体为大块石的情况，采取小药量爆破的方法，将塌方体块石炸碎，然后进行管棚法施工。
三、洞外对塌方体的处理方案
塌方在洞外地表形成了直径约10m的陷坑，为确保塌方顺利快速通过，通过地表注浆对隧道周边坍体进行加固，使注浆之后在隧道轮廓上方形成5-10m厚的注浆固结壳体，支撑其上方塌方松散体，使之稳定，以利于坍体开挖。地表钻孔主要是利用地质钻，在地面垂直套管钻孔，深入到坍体中，对坍体进行注浆加固，待洞内坍体处理完成后，回填陷坑、挖排水沟、恢复植被。见下图1-地表注浆固结图，本段与后影响段同步进行施工。
1、工艺流程
注浆管制作、测量定位、场地平整--钻孔--钻孔检查--安设注浆管--浆液制备--注浆。
2、注浆管布设
钢管采用Φ89钢管，垂直安装，钢管底封口，下部8m范围内布孔，隧道范围内深度在距拱顶3-4m，隧道两侧钻孔深度在边墙基底下1m。施工时根据每孔地表标高具体测定钻孔深度（见下图2）；
图1 地表注浆固结图 图2 地表注浆管布置
3、注浆孔布置
根据洞内外塌方情况，以及对地表影响范围，注浆范围以隧道中线为中心，略偏左侧，横向注浆影响宽度约31m；纵向注浆影响长度约46m，布孔长度约45m注浆孔呈400×400cm花型布置
4、注浆施工
为了防止地表用水渗入地下，影响隧道内塌方体的稳定，钻孔采取空气振动锤（地质钻）钻孔和压缩空气清洗孔，不准水体进入钻孔内。注浆方式为自上而下分段行，注浆开始时采取自流式，注浆压力最小为1.0MPa，浆液为水泥浆，水灰比为0.5，当注入量每分钟小于0.4L时，继续灌注30分钟或每小时小于1L时，继续灌注1小时即可结束。注浆遵循先周边后中间的顺序进行。
5、塌坑处理
地表注浆后，先对塌坑喷射C15号砼，厚度为15cm，在塌坑周围做好排水设施，采用彩条布对塌坑进行覆盖，以防止雨水、地表水，由塌坑进入坍体，使塌方扩大，影响塌方处理的安全和进度，在坍体的处理期间随时观测塌坑的变化情况。塌坑的回填在坍体通过后用粘土回填并恢复植被，并做好排水。
四、施工效果
（一）施工速度快。采用管棚法施工，隧道塌方处理用了30d时间，高帐埂隧道用了20d时间。如果用传统的方法处理，每座隧道至少要用3个月时间，而且安全没有保证。
（二）施工安全可靠。在罗耕坪隧道和高帐埂隧道的塌方处理过程中，未发生再次明塌，一次处理成功。注浆效果很好，能将塌方体加固得非常结实，用十字铺也挖不动。开挖长度控制在1m内，有利于隧道穩定。
（三）节省资金。用管棚法处理隧道塌方仅用资金28万元，若用传统的方法，处理隧道大塌方需资金约40万元，节约了资金。
参考文献：
[1]王玉骏.浅谈小管棚处理隧道塌方[J].中国科技纵横，2011年16期.
[2]王永红，夏维学.隧洞透水塌方段的处理[J].四川水力发电，2013年5期.