岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中的运用

黄保站+朱理理+刘鹏

摘要：随着我国工程建筑业的飞速发展，岩土锚固技术得到广泛的运用，其应用领域主要有铁路隧道、基坑支挡和岩土边坡等工程施工。本文就岩土锚固技术的相关概念进行阐述，分析研究岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中的运用效果，以便提高隧道塌方处理的效率。

关键词：岩土锚固技术；隧道塌方；施工

随着科学技术的不断发展，岩土锚固技术的应用范围在不断扩大。岩土工程是一门技术学科，在我国是以工程专业的学科被引进到课堂中，在我国的发展仅有20来年的时间，但我国岩土锚固技术的研发和应用发展比较迅速，目前，在该领域中的综合技术已经成为世界先列，其应用领域也非常广泛。隧道塌方是比较常见的事故，塌方对人的生命安全带来较大的威胁，会造成严重的经济损失。因此，研究出一种有效的处理隧道塌方的方案是非常有必要的。

一、岩土锚固技术的概况

岩土锚固技术主要是指埋设在岩土中的受拉杆件，通过使用结构物的拉应力传递给岩土体深部的稳定地层或加固不稳定的岩土中，从而形成拉杆和岩土之间的相互作用，进而同时进行工作的体系[1]。其中岩土锚杆主要类型包括预应力锚杆、非预应力锚杆。其中预应力锚杆的主要功能是将结构物的拉应力传递到岩土深部的稳定地层中，其主要构成部分有锚固段、自由段和锚头。另外，非预应力锚杆主要是用在极度不稳定的岩土中的。

岩土锚固的工作特征主要有：（1）地层开挖后，能够及时的提供主动的支护抗力，对地层和锚固结构的变形发展能够进行有效的控制。（2）能够改变岩土的应力状态。（3）有利于提高地层软弱结构面和潜在滑移面的抗剪强度，有利于对地层的其他力学性能进行改善。（4）便于设定和调整锚杆的作用部位、密度、方向和施工时机，通过使用最小的支护抗力获得最好的稳定效果。（5）其具有良好的延伸性，有利于提高锚固结构物的抗地震和动力作用的能力，使得结构物和地层紧密相连，从而形成共同的工作体系。

二、在隧道塌方施工中岩土锚固技术的应用

本文主要是以西周岭隧道为例，隧道全长为七千四百多米，隧道总共穿越九条地质断层带。其中有一段右洞YK2+476处发生塌方，塌方的岩土体主要是经过风化的砂质状态的花岗岩。塌方体隧道埋深长度为16米，高大概为11米，空腔高约9米。通过多方专家的研究和讨论，最终确定使用注浆固结围岩管棚辅助技术处理塌方现象，并取得了较好的效果[2]。

1.岩土锚固技术在处理隧道塌方中的工作原理

岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中的工作原理主要是加固塌方的岩土体，避免进一步塌方的风险。在加固塌方的岩土体的时候，需要充分运用注浆固结松散的塌方岩土体，使得其成为整体性较强的围岩土体，然后使用管棚的较强支撑力，配合科学合理的开挖方式，在施工的时候进行全程监控和检测，综合运用各种施工技术，保障岩土结构的安全稳定。

2.施工特点

其一，针对隧道塌方的松散土体，需要进行封闭和注浆处理，以便减少再次塌方的可能性，并在加固渣体上回填洞渣，形成相互的作用力，使得岩土体更加稳固。另外，还需要建立加固处理作业平台，以便降低处理的风险。其二，在隧道塌方前后设置过渡段，使用工字钢进行临时加固处理，确保施工安全。其三，使用管棚注浆，对隧道拱顶处塌方岩土体进行加固处理，将钢管贯穿于隧道塌方土体中，以便加强岩土体的稳定性，确保隧道施工安全性。其四，隧道拱顶空腔处，需要使用轻质材料填充密实，使用的材料可以是泡沫或其他较轻的材料，有利于减轻衬砌压力，避免二次塌方的发生；另外，还需要使用雷达监测辅助施工，确保支护参数符合设计要求。

3. 施工步骤流程

其一，在应急段的施工流程。其应急段为（YK2+465～YK2+476），为了有效的确保施工人员的安全，规避因塌腔向洞口方向扩展，必须首先对塌方应急段机械处理，在处理的过程中，使用直径为108mm的管棚。然而为了避免在塌方YK2+472～YK2+476段系统小导管和管棚发生摩擦和冲突，应该在该段系统小导管等管棚管节安装完成后再进行施工处理。另外，在塌方的YK2+460～YK2+476段处进行封闭和注浆固结塌方的松散土体[3]。

其二，加固应急段的初期支护。（1）进行工字钢加工和安装。首先，在加工前期，对已经完成的初支段的断面进行测量，确定好工字钢架的加工参数，使得加工后的工字钢架能够完全贴合岩土面，以便达到锁口加固的效果。其次，工字钢架的安装需要人工配合机械作业，工字钢的纵向间距为1米。安装的时候先安装下部，然后再安装上部，并将工字钢架和系统锚杆或者小导管尾部进行焊接加固，确保工字钢架的稳定性。（2）系统锚杆的施工流程。钻孔的时候需要使用风动气腿式凿岩机，钻孔直径需要大于中空锚杆2cm。钻孔时，需要严格按照放样的孔位布钻，钻孔的误差应小于5cm，孔的深度需要大于设计锚杆的95%。

其三，加固锁口段的初期支护。锁口段的范围为（K2+472～K2+476），在已经施工完成的锁口段补打剩余的小导管，加强锁口段的支护。其中小导管的间距应为1米，纵向间距为1米。施工方法和其他段位的施工方式相同。

其四，塌方区域和过渡段初支施工（K2+476～K2+496）。首先，对塌方区域进行监控和检测。采用水平钻机在拱顶的两侧拱腰位置探测3个孔。塌方区域的施工使用大管棚支护下的台阶法施工方案，对塌方前后做出相应的调整和检测。另外，系统小导管的施工需要进行无缝钢管加工处理，导管的长度为5米，纵向间距为0.5米，环向间距为0.5米，呈梅花状分布，小导管的施工方案和与上述导管的施工方式相同。

三、总结

通过对岩土锚固技术的相关概念进行分析，探讨岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中的应用效果，从岩土锚固技术的施工步骤和原理以及工艺特点几个方面进行分析。岩土锚固技术能够较好的处理隧道塌方的问题，对塌方土体进行加固，其加固作用较好，能够确保岩土体的稳定性，在处理隧道塌方方面具有较高的效果。

参考文献

[1]孙钧.中国岩土工程锚固技术的应用与发展[J].城市建设，2010，13（7）：14-15.

[2]张宏昆.预应力锚索在高边坡防护中的应用[J].建筑技术，2010，14（5）：19-21.

[3]徐祯祥.岩土锚固工程技术发展的回顾[J].工程勘探，2011，17（5）：16-18.

作者简介：

黄保站（1976.1—），山东省巨野县，青岛海岩基础工程有限公司，中级职称

朱理理（1987.8—），山东省昌邑市，青岛恒固岩土工程有限公司，初级职称

刘鹏（1986.4—），山东省沂水县，青岛恒固岩土有限公司，助理工程师endprint