巖土錨固技術在處理隧道塌方施工中的運用

黃保站+朱理理+劉鵬

摘要：隨著我國工程建筑業的飛速發展，巖土錨固技術得到廣泛的運用，其應用領域主要有鐵路隧道、基坑支擋和巖土邊坡等工程施工。本文就巖土錨固技術的相關概念進行闡述，分析研究巖土錨固技術在處理隧道塌方施工中的運用效果，以便提高隧道塌方處理的效率。

關鍵詞：巖土錨固技術；隧道塌方；施工

隨著科學技術的不斷發展，巖土錨固技術的應用范圍在不斷擴大。巖土工程是一門技術學科，在我國是以工程專業的學科被引進到課堂中，在我國的發展僅有20來年的時間，但我國巖土錨固技術的研發和應用發展比較迅速，目前，在該領域中的綜合技術已經成為世界先列，其應用領域也非常廣泛。隧道塌方是比較常見的事故，塌方對人的生命安全帶來較大的威脅，會造成嚴重的經濟損失。因此，研究出一種有效的處理隧道塌方的方案是非常有必要的。

一、巖土錨固技術的概況

巖土錨固技術主要是指埋設在巖土中的受拉桿件，通過使用結構物的拉應力傳遞給巖土體深部的穩定地層或加固不穩定的巖土中，從而形成拉桿和巖土之間的相互作用，進而同時進行工作的體系[1]。其中巖土錨桿主要類型包括預應力錨桿、非預應力錨桿。其中預應力錨桿的主要功能是將結構物的拉應力傳遞到巖土深部的穩定地層中，其主要構成部分有錨固段、自由段和錨頭。另外，非預應力錨桿主要是用在極度不穩定的巖土中的。

巖土錨固的工作特征主要有：（1）地層開挖后，能夠及時的提供主動的支護抗力，對地層和錨固結構的變形發展能夠進行有效的控制。（2）能夠改變巖土的應力狀態。（3）有利于提高地層軟弱結構面和潛在滑移面的抗剪強度，有利于對地層的其他力學性能進行改善。（4）便于設定和調整錨桿的作用部位、密度、方向和施工時機，通過使用最小的支護抗力獲得最好的穩定效果。（5）其具有良好的延伸性，有利于提高錨固結構物的抗地震和動力作用的能力，使得結構物和地層緊密相連，從而形成共同的工作體系。

二、在隧道塌方施工中巖土錨固技術的應用

本文主要是以西周嶺隧道為例，隧道全長為七千四百多米，隧道總共穿越九條地質斷層帶。其中有一段右洞YK2+476處發生塌方，塌方的巖土體主要是經過風化的砂質狀態的花崗巖。塌方體隧道埋深長度為16米，高大概為11米，空腔高約9米。通過多方專家的研究和討論，最終確定使用注漿固結圍巖管棚輔助技術處理塌方現象，并取得了較好的效果[2]。

1.巖土錨固技術在處理隧道塌方中的工作原理

巖土錨固技術在處理隧道塌方施工中的工作原理主要是加固塌方的巖土體，避免進一步塌方的風險。在加固塌方的巖土體的時候，需要充分運用注漿固結松散的塌方巖土體，使得其成為整體性較強的圍巖土體，然后使用管棚的較強支撐力，配合科學合理的開挖方式，在施工的時候進行全程監控和檢測，綜合運用各種施工技術，保障巖土結構的安全穩定。

2.施工特點

其一，針對隧道塌方的松散土體，需要進行封閉和注漿處理，以便減少再次塌方的可能性，并在加固渣體上回填洞渣，形成相互的作用力，使得巖土體更加穩固。另外，還需要建立加固處理作業平臺，以便降低處理的風險。其二，在隧道塌方前后設置過渡段，使用工字鋼進行臨時加固處理，確保施工安全。其三，使用管棚注漿，對隧道拱頂處塌方巖土體進行加固處理，將鋼管貫穿于隧道塌方土體中，以便加強巖土體的穩定性，確保隧道施工安全性。其四，隧道拱頂空腔處，需要使用輕質材料填充密實，使用的材料可以是泡沫或其他較輕的材料，有利于減輕襯砌壓力，避免二次塌方的發生；另外，還需要使用雷達監測輔助施工，確保支護參數符合設計要求。

3. 施工步驟流程

其一，在應急段的施工流程。其應急段為（YK2+465～YK2+476），為了有效的確保施工人員的安全，規避因塌腔向洞口方向擴展，必須首先對塌方應急段機械處理，在處理的過程中，使用直徑為108mm的管棚。然而為了避免在塌方YK2+472～YK2+476段系統小導管和管棚發生摩擦和沖突，應該在該段系統小導管等管棚管節安裝完成后再進行施工處理。另外，在塌方的YK2+460～YK2+476段處進行封閉和注漿固結塌方的松散土體[3]。

其二，加固應急段的初期支護。（1）進行工字鋼加工和安裝。首先，在加工前期，對已經完成的初支段的斷面進行測量，確定好工字鋼架的加工參數，使得加工后的工字鋼架能夠完全貼合巖土面，以便達到鎖口加固的效果。其次，工字鋼架的安裝需要人工配合機械作業，工字鋼的縱向間距為1米。安裝的時候先安裝下部，然后再安裝上部，并將工字鋼架和系統錨桿或者小導管尾部進行焊接加固，確保工字鋼架的穩定性。（2）系統錨桿的施工流程。鉆孔的時候需要使用風動氣腿式鑿巖機，鉆孔直徑需要大于中空錨桿2cm。鉆孔時，需要嚴格按照放樣的孔位布鉆，鉆孔的誤差應小于5cm，孔的深度需要大于設計錨桿的95%。

其三，加固鎖口段的初期支護。鎖口段的范圍為（K2+472～K2+476），在已經施工完成的鎖口段補打剩余的小導管，加強鎖口段的支護。其中小導管的間距應為1米，縱向間距為1米。施工方法和其他段位的施工方式相同。

其四，塌方區域和過渡段初支施工（K2+476～K2+496）。首先，對塌方區域進行監控和檢測。采用水平鉆機在拱頂的兩側拱腰位置探測3個孔。塌方區域的施工使用大管棚支護下的臺階法施工方案，對塌方前后做出相應的調整和檢測。另外，系統小導管的施工需要進行無縫鋼管加工處理，導管的長度為5米，縱向間距為0.5米，環向間距為0.5米，呈梅花狀分布，小導管的施工方案和與上述導管的施工方式相同。

三、總結

通過對巖土錨固技術的相關概念進行分析，探討巖土錨固技術在處理隧道塌方施工中的應用效果，從巖土錨固技術的施工步驟和原理以及工藝特點幾個方面進行分析。巖土錨固技術能夠較好的處理隧道塌方的問題，對塌方土體進行加固，其加固作用較好，能夠確保巖土體的穩定性，在處理隧道塌方方面具有較高的效果。

參考文獻

[1]孫鈞.中國巖土工程錨固技術的應用與發展[J].城市建設，2010，13（7）：14-15.

[2]張宏昆.預應力錨索在高邊坡防護中的應用[J].建筑技術，2010，14（5）：19-21.

[3]徐禎祥.巖土錨固工程技術發展的回顧[J].工程勘探，2011，17（5）：16-18.

作者簡介：

黃保站（1976.1—），山東省巨野縣，青島海巖基礎工程有限公司，中級職稱

朱理理（1987.8—），山東省昌邑市，青島恒固巖土工程有限公司，初級職稱

劉鵬（1986.4—），山東省沂水縣，青島恒固巖土有限公司，助理工程師endprint