巖土錨固技術(shù)在處理隧道塌方施工中的運(yùn)用

【摘 要】巖土錨固技術(shù)是一種非常重要的工程技術(shù)，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。巖土錨固技術(shù)，能較充分地發(fā)揮和提高巖土體的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，顯著縮小結(jié)構(gòu)物體積和減輕結(jié)構(gòu)的自重，有效控制巖土工程的變形，并且?guī)r土錨固方法已經(jīng)成為提高巖土工程穩(wěn)定性和解決復(fù)雜巖土工程問題最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一。同時也是調(diào)整與改善巖土體工程結(jié)構(gòu)內(nèi)力及分布，阻止結(jié)構(gòu)開裂工程坍塌和滑坡的有效手段。本文主要對巖土錨固技術(shù)在處理隧道塌方施工中的運(yùn)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】巖土錨固技術(shù)；隧道塌方施工；運(yùn)用

一、前言

隨著我國工程建筑業(yè)的飛速發(fā)展，巖土錨固技術(shù)得到廣泛的運(yùn)用，其應(yīng)用領(lǐng)域主要有鐵路隧道、基坑支擋和巖土邊坡等工程施工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(yán)重的經(jīng)濟(jì)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。

二、巖土錨固工程技術(shù)的特點

巖土錨固工程技術(shù)就是依靠錨桿周圍巖土層的抗剪強(qiáng)度傳遞建筑構(gòu)筑物的拉力或保持地基土層開挖層面的穩(wěn)定與安全。從力學(xué)角度看，該技術(shù)可抵抗傾倒（深基坑）、阻止地層剪切破壞（邊坡防護(hù)）、控制地下層圍巖的變形和坍落（隧道、礦井）、抵抗豎向位移（水庫、船塢）、抵抗結(jié)構(gòu)物基底水平位移、加固地基（消除差異變形沉降）。

巖土錨固的基本原理就是利用錨桿（索）周圍地層巖土的抗剪強(qiáng)度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力以保持地層開挖面的自身穩(wěn)定，由于錨桿錨索的使用，它可以提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力；可以使錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)并對加固地層起到加筋作用；可以增強(qiáng)地層的強(qiáng)度，改善地層的力學(xué)性能；可以使結(jié)構(gòu)與地層連鎖在一起，形成一種共同工作的符合體，使其能有效地承受拉力和剪力。在巖土錨固中通常將錨桿和錨索統(tǒng)稱為錨桿。

三、巖土錨固鉆孔設(shè)備及機(jī)具的選用原則

鉆孔過程在巖土錨工程施工中處于十分重要的地位，關(guān)系到整個工程施工的質(zhì)量和效益，地層的復(fù)雜性給錨固鉆孔施工造成了一定程度上的復(fù)雜性影響，但是只要鉆進(jìn)工藝方法正確，鉆孔設(shè)備和機(jī)具應(yīng)用得當(dāng)，再復(fù)雜的地層也可以用相對經(jīng)濟(jì)的手段加以克服。

在復(fù)雜地層中鉆進(jìn)所采用的錨固鉆孔設(shè)備和機(jī)具，必須具備以下優(yōu)良性能。

1、錨固鉆機(jī)具有較大的扭矩輸出，能夠克服鉆孔內(nèi)復(fù)雜的鉆進(jìn)負(fù)載變化及卡鉆現(xiàn)象。

2、具有較大的提升能力，當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)掉塊、坍塌等復(fù)雜現(xiàn)象時，能夠采取強(qiáng)力起拔措施處理，防止卡鉆、埋鉆事故的發(fā)生。

3、具有較大的調(diào)速范圍，適應(yīng)在土層、巖層不同地層條件下，采用不同鉆進(jìn)方法時對回轉(zhuǎn)速度變化的需要。

4、具有較長的給進(jìn)行程，這一點對提高鉆進(jìn)效率和采用跟管鉆進(jìn)方法很重要，一般給進(jìn)行程不小于1.8-2米。

5、具有最輕的重量和便利的分解組裝性能，對于交通不便的山區(qū)和高陡邊坡錨固施工，不僅可減輕在設(shè)備搬遷時的勞動強(qiáng)度，還減少了輔助作業(yè)時間，有利于提高施工綜合效率。同時還應(yīng)具有較高的可靠性，擰卸鉆具機(jī)械化程度要高，對鉆具的導(dǎo)向性能好。

6、鉆桿套管的強(qiáng)度、剛度、抗疲勞性等綜合機(jī)械性能要好。要采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材料制造。鉆桿、套管的直線性要好，避免在回轉(zhuǎn)過程中因鉆桿彎曲產(chǎn)生的振動對鉆孔壁和機(jī)械設(shè)備的破壞作用。

7、鉆桿、套管連接螺紋的強(qiáng)度要高，便于擰卸作業(yè)，連接后的密封性能要好。用以破巖的潛孔沖擊器具有優(yōu)良的輸出性能，鉆頭具有較高的破巖能力和可靠性。

四、在隧道塌方施工中巖土錨固技術(shù)的運(yùn)用用

本文主要是以車道溝隧道為例，隧道全長為一千二百多米，距隧道進(jìn)口50米處發(fā)生塌方，塌方的巖土體主要是經(jīng)過風(fēng)化的砂質(zhì)狀態(tài)的板巖巖。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(jié)圍巖管棚輔助技術(shù)處理塌方現(xiàn)象，并取得了較好的效果。

1、巖土錨固技術(shù)在處理隧道塌方中的工作原理

巖土錨固技術(shù)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(jìn)一步塌方的風(fēng)險。在加固塌方的巖土體的時候，需要充分運(yùn)用注漿固結(jié)松散的塌方巖土體，使得其成為整體性較強(qiáng)的圍巖土體，然后使用管棚的較強(qiáng)支撐力，配合科學(xué)合理的開挖方式，在施工的時候進(jìn)行全程監(jiān)控和檢測，綜合運(yùn)用各種施工技術(shù)，保障巖土結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

2、施工特點

其一，針對隧道塌方的松散土體，需要進(jìn)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(wěn)固。另外，還需要建立加固處理作業(yè)平臺，以便降低處理的風(fēng)險。

其二，在隧道塌方前后設(shè)置過渡段，使用工字鋼進(jìn)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(jìn)行加固處理，將鋼管貫穿于隧道塌方土體中，以便加強(qiáng)巖土體的穩(wěn)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(zhì)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(fā)生；另外，還需要使用雷達(dá)監(jiān)測輔助施工，確保支護(hù)參數(shù)符合設(shè)計要求。

3、施工步驟流程

其一，在應(yīng)急段的施工流程。其應(yīng)急段為（YK2+465～YK2+476），為了有效的確保施工人員的安全，規(guī)避因塌腔向洞口方向擴(kuò)展，必須首先對塌方應(yīng)急段機(jī)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Y(jié)K2+472～YK2+476段系統(tǒng)小導(dǎo)管和管棚發(fā)生摩擦和沖突，應(yīng)該在該段系統(tǒng)小導(dǎo)管等管棚管節(jié)安裝完成后再進(jìn)行施工處理。另外，在塌方的YK2+460～YK2+476段處進(jìn)行封閉和注漿固結(jié)塌方的松散土體。

其二，加固應(yīng)急段的初期支護(hù)。

（1）進(jìn)行工字鋼加工和安裝。首先，在加工前期，對已經(jīng)完成的初支段的斷面進(jìn)行測量，確定好工字鋼架的加工參數(shù)，使得加工后的工字鋼架能夠完全貼合巖土面，以便達(dá)到鎖口加固的效果。其次，工字鋼架的安裝需要人工配合機(jī)械作業(yè)，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(tǒng)錨桿或者小導(dǎo)管尾部進(jìn)行焊接加固，確保工字鋼架的穩(wěn)定性。

（2）系統(tǒng)錨桿的施工流程。鉆孔的時候需要使用風(fēng)動氣腿式鑿巖機(jī)，鉆孔直徑需要大于中空錨桿2cm。鉆孔時，需要嚴(yán)格按照放樣的孔位布鉆，鉆孔的誤差應(yīng)小于5cm，孔的深度需要大于設(shè)計錨桿的95%。

其三，加固鎖口段的初期支護(hù)。鎖口段的范圍為（K2+472～K2+476），在已經(jīng)施工完成的鎖口段補(bǔ)打剩余的小導(dǎo)管，加強(qiáng)鎖口段的支護(hù)。其中小導(dǎo)管的間距應(yīng)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(qū)域和過渡段初支施工（K2+476～K2+496）。首先，對塌方區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控和檢測。采用水平鉆機(jī)在拱頂?shù)膬蓚?cè)拱腰位置探測3個孔。塌方區(qū)域的施工使用大管棚支護(hù)下的臺階法施工方案，對塌方前后做出相應(yīng)的調(diào)整和檢測。另外，系統(tǒng)小導(dǎo)管的施工需要進(jìn)行無縫鋼管加工處理，導(dǎo)管的長度為5米，縱向間距為0.5米，環(huán)向間距為0.5米，呈梅花狀分布，小導(dǎo)管的施工方案和與上述導(dǎo)管的施工方式相同。

五、結(jié)束語

綜上所述，在錨固工程施工期間，施工變形監(jiān)測與預(yù)報工作是非常重要的，通常情況下都是采用地表簡易觀測法和重要工程專業(yè)儀器監(jiān)測法，在必要的條件下要開展動態(tài)預(yù)報工作。同時施工變形監(jiān)測與預(yù)報，可以有效的指導(dǎo)動態(tài)設(shè)計，從而才能夠確保施工安全并且檢驗工程效果。

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