一、管棚法的基本概念
管棚工法是隧道开挖施工中用以防止掌子面坍塌并限制围岩变形的一种预支护手段。其主要原理是在隧道开挖之前，沿着隧道开挖轮廓线外的设定部位水平铺设钢管，并可以通过钢管向围岩注浆，对管棚周围的围岩进行加固，使管棚成为隧道后续开挖的防护伞（棚），达到安全施工的目的。
管棚工法最早是作为山岭隧道施工的一种辅助方法，当隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时，管棚及其超前注浆对隧道的稳定起到了保护作用。管棚作为隧道顶部和边墙的超前预支护，可以有效防止掌子面的坍塌及地层过量变位，为隧道开挖提供安全保障。同时管棚施工快、安全性高，被认为是隧道施工中预防事故的最有效、最合理的辅助措施之一。 二、隧道开挖预支护中采用管棚工法的原因
隧道开挖过程中，经常会遇到破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段，在这类地质条件下进行开挖，如果不进行超前预支护，很容易出现坍塌情况，导致安全事故，不仅给相关企业造成经济损失，增加工程成本，而且极大地影响工程施工进度和施工质量。
在隧道施工下穿既有线路或建筑物及河流、湖泊的开挖前，如果不进行超前预支护，很容易造成隧道上既有线路或建筑物的沉降以及河流、湖泊涌水而带来各种安全隐患。
对于隧道施工过程中遇到上述情况时，早期隧道开挖时，主要采用插板法、小导管超前注浆法、浅层地表锚杆注浆加固法等进行超前预支护。但这几种支护工法都有一些不足之处，就是支护范围和深度有限、加固强度不足，难以形成高强度支护整体，而且往往需要多个循环才能穿越需支护地层段，这样，不仅造成现场窝工、停工等情况，严重影响施工进度，而且有时其安全性也难以保证。
随着施工技术的不断改进，管棚工法得到了普遍的利用。特别是在导向跟管钻进等技术及多种新的施工工艺引入后，管棚施工的精度、打设长度、沉降控制及施工工效有了长足的发展。管棚工法是采用专用钻机将钢管沿隧道开挖轮廓线外一节一节地打入需支护的地层中的预定位置，然后进行注浆，通过浆液在围岩中的扩散，形成一个类似钢筋混凝土的拱形帷幕，从而达到支护开挖线外侧围岩的作用。 三、管棚工法的优点
管棚工法与前期超前预支护工法相比，具有明显的优点，主要表现在以下几方面： （一）管棚工法所采用的钢管具有较高的钢性强度，而且管径相对较大，能够承载较大上部负荷。
（二）管棚工法的注浆可以使浆液在管棚钢管周围沿着土体缝隙进行扩散，不仅能起来加固土体的作用，而且还能起到一定的止水效果。
（三）管棚工法打设的钢管长度较大。目前施作管棚长度可以达到100m以上，这样可以大大地减少预支护循环次数，加快施工进度。
（四）管棚工法能够通过专用导向仪精确控制管棚钢管铺设的轨迹线，确保管棚钢管按设计要求铺设，有利于控制隧道施工时的开挖量，减少施工成本。
（五）最新技术可以在软弱地层中高精度一次性打设数百米的管棚。
（六）管棚工法因为采用大功率的水平定向钻机，施工效率比较高，大幅度地减少隧道开挖过程中辅助时间，提高施工效率。 四、管棚的作用
管棚工程在隧道开挖前的预支护中的作用主要有以下两方面：
（一）提高围岩土体强度，提高开挖线拱部土体承载力，加固隧道围岩，确保隧道施工安全。在隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时，管棚的这种作用比较明显。 （二）控制地表沉降。在隧道穿越既有线、下穿既有建筑物、构筑物等时，管棚的作用主要就是控制地表沉降，防止既有线路、建筑物、构筑物因隧道开挖而遭到破坏，确保既有线路、建筑物和构筑物的安全及隧道开挖的顺利进行。此种情况管棚的钢管直径可偏大（φ299）。 五、管棚工作的原理
管棚工作的原理主要有两方面；
（一）利用简支梁作用的原理；由于管棚的直径大、刚度大，同时又是较密排布置的，当钢管两端支撑梁的刚度达到足够大之后，开挖引起的变形量非常小，这时候管棚就相当于一道简支梁，阻隔隧道开挖时释放应力对围岩的作用。
（二）利用水泥浆液的流动性和围岩的裂缝或孔隙，使注入的水泥浆液能与土体进行粘合而形成一种类似混凝土的固结体，从而起到加固围岩土体的功能。对于含水较小的地层还能起到一定的止水效果。 六、管棚的设计参数
（一）管棚尺寸参数：管棚尺寸参数主要包括管棚的长度、钢管直径、钢管壁厚及隧道内工作室的尺寸参数。
1、管棚的长度一般为20-８0m，特殊情况下，管棚打设长度可以达到100m－300m。 2、管棚直径常用的为φ89mm、φ108mm、φ159mm。
3、管棚壁厚一般为6mm，中间用同直径的壁厚10－12mm钢管车丝扣连接。
4、隧道内施作管棚时工作室一般外扩30cm，当地层不允许时可用无工作室管棚施工法。 5、在洞口施作管棚无需导向墙。
（二）管棚位置参数：管棚位置参数主要包括开孔位置、倾角、外插角和环向间距。 1、管棚中心位置距开挖线20-30cm，开孔位置偏差为±2cm。 2、管棚倾角根据地质情况及隧道坡度确定。 3、外插角一般为0至1。
。
。
4、环向间距根据现场地质条件、管棚管径确定，一般为25-40cm。
（三）管棚注浆参数：管棚注浆压力为0.8-1.2MPa，浆液配比按0.8：1或1：1配制，注浆量根据管棚管径和管棚长度确定。
（四）管棚施工精度：
1、管棚打设倾角偏差根据管棚长度一般都能控制在±0.5以内，外插角控制在3‰以内。
。
2、管棚长度误差控制在±30cm以内。
3、管棚施工过程中因为成管快，注浆能及时跟进，因此上覆地层沉降基本上为零沉降。 七、管棚适用条件及管棚施工实例
（一）大多数隧道洞口属于浅埋和风化层，成洞较困难，采用管棚工法可以有效地解决洞口段的施工难题。
对于洞口的超前预支护，管棚长度一般为30－40m左右，管径以φ108mm为主。通过管棚可以阻止洞口开挖时的应力释放。如图一所示为张石高速公路三甲村隧道进口管棚工程。该隧道开挖断面最大净宽为15m，开挖断面面积为144m2进口处地质条件为砂卵石地层，地层松散，钻进时不易成孔。针对现场地质情况，采用了潜孔锤跟管钻进成管法施作φ108mm管棚，成管后进行注浆加固。
图一 张石高速公路三甲村隧道进口管棚工程
潜孔锤跟管钻进成管法是采用水平定向钻机通过锤头前端带有外锤头的潜孔锤冲击成管，外锤头通过丝扣跟管棚钢管连接，管棚打设到位后将外锤头与管棚钢管一同留在孔内，然后注浆加固围岩的管棚成管工法。
潜孔锤跟管钻进成管法适用于砂卵层、风化破碎带等不易成孔地层的管棚施工，要求用强度较高的无缝钢管作管棚钢管，每节钢管长度必须与钻杆配套，通过丝扣连接，便于接管加尺。管壁厚度不得小于6mm，管壁太薄时容易出现断管的情况，影响管棚质量。管棚施工过程中要求现场供风压力不得低于6MPa，确保孔内钻渣排出干净，保证管棚质量。
施工精度控制：管棚打设到位后采用管棚导向仪进行钻孔测斜，根据测斜结果进一步分析确定钻孔钻进角度，并根据地层变化及时进行调整。
（二）隧道穿越破碎带、松散带、软弱、涌沙地层等地段时，为保证隧道开挖施工安全，也需要施作超前预支护管棚工程。管棚长度需要根据支护段长度确定，管径多为φ108mm-φ159mm。
图二 武广客运专线金沙洲隧道管棚工程
该隧道工程开挖时遇到的地质条件比较复杂，主要以松散风化岩为主，中间夹有松软的强风地层，局部存有空洞或较大岩层裂缝， 在管棚施工时采用潜孔锤成孔后送管法施作φ159mm管棚进行超前预支护，微扩工作面（20-30cm）,采用多次循环，一次打设６０米。
潜孔锤冲击成孔后送管法适用于风化岩层及软硬复合地层中，打设过程中要求采用风动力排渣，供风风压不得小于6MPa，保证出渣量。钻孔打设到位后退出钻杆和潜孔锤，然后采取锲形钻头将管棚钢管送到孔内进行围岩加固注浆。
图三 管棚工作面微扩剖面图
管棚精度控制：送管时需要用管棚导向仪进行钻孔测斜，发现偏差及时进行调整钻进角度（进孔角度）。
（三）隧道穿越既有线（如既有铁路、公路、高速公路、高速铁路等）、建筑物及构筑物等，管棚长度需要根据穿越长度设计管棚长度，管径根据现场地质条件及隧道上部覆土层厚度确定。如图 四、图五所示郑西客运专线高桥隧道下穿既有铁路（同蒲铁路）的施工现场，该穿越隧道
位于湿陷性黄土，主要发育垂直节理，极易下陷，而且设计为大断面开挖，开挖尺寸为15m×13m(宽×高)，断面面积达160多m2。为了控制地表沉降，避免影响既有铁路的正常运行，在隧道开挖前采用风循环跟管钻进法一次性施作φ159mm管棚100米。图六所示为郑西客运专线阌乡隧道下穿连霍高速公路（下穿段施作80m长φ159mm管棚共三个循环）。
图四 郑西客运专线高桥隧道下穿既有铁路的施工现场
风动力跟管钻进法适用于湿陷性黄土及干燥粉土地层，通过风压在6MPa以上的风力可以将钻渣排出，并在钻进的同时进行跟踪导向，控制钻孔偏差，确保管棚铺设精度。
图五 郑西客运专线高桥隧道外景
图六 郑西客运专线阌乡隧道下穿连霍高速公路
（四）隧道开挖过程中的坍塌段超前预支护管棚，管棚长度一般都要一次性穿越坍塌段，并延长5-10m。管径根据现场地质条件及坍塌情况确定，一般为φ108mm-φ159mm。如图七为某隧道开挖时出现坍塌事故后抢险管棚工程。因在隧道开挖时出现了大范围的坍塌，导致隧道拱部大面积沉降，坍塌范围沿隧道开挖方向延长30m，致使隧道开挖无法继续进行。为了加固坍塌范围内土体，确保隧道开挖的继续，在该处采用水循环跟管钻进法施工长度为４8m的φ108mm管棚。
图七 某隧道开挖时坍塌抢险管棚工程
水循环跟管钻进法适用于松散带、粘土层、沙层、淤泥层、回填土及强风化地层等。采用水循环排渣、造浆护壁、冷却钻头，并在钻进的同时采用管棚导向仪进行跟踪定向，控制管棚铺设轨迹。
（五）隧道穿越富水地层中管棚超前预支护时，管棚长度应在富水段两端各延长10m左右，管径采用φ108mm或φ159mm。通过管棚注浆浆液的扩散，能够起到一定止水效果。针对这类地层，则采用水泥浆作为循环液的跟管钻进成管法施作管棚，然后进行注浆加固。如果采用水平旋喷桩进行超前预支护效果会更好，可以有效地实现止水和土体加固。图八为深圳地铁五号线西丽
一号永久风道隧道管棚工程，采用水泥浆循环跟管定向钻进成管法施作φ108mm管棚。图九为深圳地铁五号线一号永久风道隧道水平旋喷桩工程。通过施作管棚和水平旋喷桩，不仅控制了地表沉降，而且起到了止水效果，确保了隧道开挖的顺利进行。
图八 深圳地铁五号线西丽1号永久风道隧道管棚
图九 深圳地铁五号线西丽1号永久风道水平旋喷桩
（六）管幕工法是管棚工法的一种特例，主要适用于长距离下穿既有线超前预支护工程。如图十示为哈大高速铁路隧道下穿既有军用铁路专线鞍山隧道管幕工程。该隧道开挖断面尺寸13.4m×11.3m，断面面积为160多m2，覆土层最小厚度为4m左右，管幕铺设精度要求较高，而且管径较大，为φ299mm无缝钢管。管幕施工过程必须控制地表沉降量，确保既有专用铁路线
的正常运行及隧道开挖的顺利进行，因此只能先用无线导向仪进行导向孔施工，再采取挤扩拉管法进行管幕钢管铺设，控制拉管过程中的出土量，防止地表沉降，最后进行注浆加固隧道上覆土层，实现超前预支护功能。
图十 哈大高速铁路鞍山隧道管幕工程
管棚法处理隧道塌方施工技术热
[ 作者：李志勇 | 转贴自：本站原创 | 点击数：284 | 更新时间：2009-12-2 | 文章录入：imste 2009年 第 14 期 ]
(中铁六局 呼和浩特铁建公司，内蒙古 呼和浩特 010050)
摘 要：文章介绍了隧道塌方管棚法处理的施工技术。根 据开挖断面的实际地质情况，对本隧道塌方原因进行分析，结合同类工程施工经验对隧道塌 方段采用大管棚法，结合掌子面深孔注浆，从而使隧道掘进方向的掌子面、拱顶、边墙全方 位区域的围岩达到固结作用，确保隧道开挖施工顺利进行。施工结果表明，该技术对处理隧 道塌方有很好效果。 关键词：隧道塌方；大管棚法；深孔注浆
中图分类号：U457 文献标识码：C 文章编号：1007—6921(2009)14—0096—03 1 概述
阮家窑新建双线隧道位于内蒙古丰镇市境内，全长935m，隧道进口至DK425+572.6位于缓和 曲线上,其余洞身段至DK426+360位于R=1200ｍ曲线上。隧道地貌单元为玄武岩低山丘陵区， 地形起伏。隧道最大埋深60m。
隧道范围内岩层：出口设计为69mVI级围岩，属第三系始新统玄武岩，灰黑色为主，局部紫 红色，弱风化，节理、裂隙很发育，岩体破碎-极破碎，呈角砾状、碎块状、块状，隐晶质 结构，块状、气孔状构造，孔隙充填砂类土、黏性土、粉质黏土，块石土稳定性差。隧道出 口开挖断面为B×H=13.6×11.72m。 2 塌方情况及原因分析 2.1 塌方情况简介
隧道出口段69mVI级围岩，设计采用交叉中隔壁法(CRD法)施工，在 隧道出口线路右侧上台阶施工至DK426+436.4处时，在施做超前小导管时，掌子面再次 发生滑塌，在清理塌体时发生了大规模的塌方，由于北方气候的原因，顶部有约2.0m厚的 地表冻结层暂未塌落，
DK426+436.4-DK426+437.6段I20a型钢拱架也被压垮。塌方块体充满 了整个断面并封闭了塌腔，据技术人员粗略测量，本次塌方形成一直径约6m，高约13m的塌 坑，造成连同拱架、锚杆及钢筋网在内的以玄武岩碎块石、砂土为主的塌方体约500m 。该段隧道处于浅埋段，以玄武岩碎块充填砂类土为主，极不稳定，急需进行加固处理。 2.2 塌方原因分析
经业主、设计、监理及施工方各方现场调查分析后认为隧道本次塌方主要由地质因素和施工 原因引起的。
地质因素：断面围岩突然变化，塌方段地层岩性为玄武岩碎块石，中间填充砂类土，层间黏 结力差，围岩极不稳定，属VI级围岩。 3 塌腔的处理
为确保隧道洞内施工安全，先采用机械掀顶，然后采用机械加人工削坡的方法，将塌穴四周 的倒坡或直立坡削至1：0.2～0.25的正坡，然后再搭设十字形钢横梁安装模板，用输送泵泵 送C20混凝土，在隧道拱顶塌穴范围内形成3.0m厚的混凝土护拱，以确保施工安全，待隧道 内塌方段拱墙衬砌完成后，再回填夯实，恢复地面。 4 塌方处理方案及措施
3
4.1 塌方段大管棚法施工处理方案 4.1.1 支护形式
支护采用“管棚+钢拱架+系统锚杆+碳素加强筋纤维喷射混凝土支护”的方法。支护工艺流 程为：管棚施工—钢拱架架立—系统锚杆—27cm厚钢纤维喷射混凝土。管棚参数：孔深18m ，采用Φ108×5热轧无缝钢管，每节长3m，以长150mm的丝扣连接，打设仰角1°。管棚沿拱 部120°范围布置，间距3根/m，单侧布置18根。钢管内配置等长度的3根Φ22钢筋束，钢筋 束侧边布置Φ25PVC注浆管。
钢筋接头采用对焊焊接，管壁上间距200mm钻Φ20小孔。钢管中注水泥-水玻璃双液浆，浆液 材料：P042.5水泥；水灰比：1∶1～1∶0.75；施工中视实际情况可加入适量缓凝剂。注浆 初压力0.2～0.5MPa，终压力0.6～1.0MPa，注浆半径不小于1.0m。注浆结束后用M30水泥 砂浆充填，以增强钢管强度和刚度。管棚端部应与格栅钢架焊接使钢架与管棚共同形成棚架 支护体系。止浆墙采用C25碳素加强筋纤维喷射混凝土，混凝土厚度12cm。钢拱架主要参数 ：钢拱架采用I20a型工字钢制作，间距0.6m。每榀钢架底角各设4根Φ42、L=3.5m的锁脚锚 管并注浆。相邻钢架用Φ22mm钢筋焊接连接，间距为1.0m，上台阶右侧每圈布设10根。上台 阶右侧每榀格栅钢架分7个单元，各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，钢板规格2 40×240×14(mm)。
系统锚杆：拱部采用Φ25mm，L=4m中空锚杆，间排距0.75m×0.75m，梅花式布置；拱墙采用 Φ22mm，L=4m砂浆锚杆，间排距0.75m×0.75m，梅花式布置。
C25碳素加强筋纤维喷射混凝土27cm。 4.1.2 管棚施工工艺
4.1.2.1管棚施工顺序。工作面封闭(12cm厚C25喷射混凝土支护)， 工作台架设，管棚定位并确定轴向标志，架设 钻机，钻孔施工，高压风清管，注浆，撤除工作台架及钻机转入开挖施工程序。
4.1.2.2 管棚施工程序。管棚用Φ108×5mm无缝钢管，环向间距3根/m；布设方向与路线中线平行，仰角1°(不包括 路线纵坡)。管棚分节段制作安装，节间用丝扣连接。
本工程采用地质钻机钻孔，因该段垮塌松散体夹杂有大小不均的各类岩石，直接施工进入和 成孔后再置入Φ108钢管这种施工工艺无法实施，故采用异型接头把钻杆与钢管连接起来， 钢管前端安装合金钻头，钢管随进度连续接长的施工工艺完成。管棚钻孔达到18m深度退出 偏向时，将管内石、粉尘采用高压风清除，然后置入Φ22钢筋于Φ108钢管中，最后用止浆 阀封孔，注浆泵注浆，使管棚圆周50cm范围内达到固结，注浆结束后，管棚钢管内用M30砂 浆填充增加刚度。施工前，在拱脚选2个孔做试验孔，找出地层特点，并进行注浆和砂浆充 填试验 施工准备：施工准备的主要工作是设备配置，根据设备要求开挖工作室，并作好支护。主要包括钢管的 加工。
棚管采用φ108mm热轧无缝钢管分节制成，丝扣连接。钢管前端做成锥体以便安装，管尾焊 接法兰盘与注浆管尾端连接。
砼导向墙施工：支立格栅钢架两榀，间距0.6m,施作砼导向墙，预埋导向管。工字钢与管棚导管焊成整体。 导向管及工字钢固定时需精确测量定位。
钻孔：①搭设钻孔平台。采用一定直径能满足施工承载力的钢管搭设脚手架，根据制作的钢管的单节长度搭建操作平 台。平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位 移等影响钻孔质量。②测量定位、架立钻机。在大管棚施工掌子面按照3根/米测设出每根钢管的中心位置和标高，用来控制设备和钢管的 就位以及施工过程中的检查和调整，保证钢管的施工精度。沿导向管孔精确核定孔位。为准确控制管棚的方向，钻机用经纬仪测定水平方向，水准仪控 制其纵坡，以便对导向管位置发生偏移等情况及时调整。此外，为保证钻机在钻
进时不产生 偏移和倾斜，钻机与工作平台应牢固连接。③钻孔。钻孔选用比管棚直径大20mm～30mm合金钻头，在钢管一端管口焊接。钻机采用地质 钻机，隔孔施钻。开孔时，低速低压，待成孔0.1m后，适当加压，在土质层中钻孔采用低 压钻进。钻进采用一次成孔法，用异型接头把钻杆与钢管连接起来，钢管前端安装合金钻头 ，钢管随进度连续接长，总长18m。钻孔采用特制精密水平陀螺仪检测偏斜，随测随调整。 钻孔顺序：为便于施工操作，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。钻孔方向及角度：在确定管 棚钻孔方向及角度时，除考虑水平方向的同时还要充分考虑纵坡及钻头、钻杆自重等因素可 能给钻孔造成的影响。
质量控制措施：管棚钻孔质量：严格控制钻孔最大下沉量及左右偏移量在15cm～20cm范围内。棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和交叉。管棚钻孔时每钻进2m进行一次钻杆轴线检查，误差超限及时纠偏。
注意事项：钻孔前应先检查钻机各部位运转是否正常，检查水压能否达到施工要求。掌握好开孔与正常 钻进的压力和速度，防止断杆事故。钻孔速度应保持匀速，特别是刚开钻和钻头遇到夹泥夹 沙等松软土(岩)层时，就更要控制钻进速度，避免夹钻现象。在钻孔过程中要定时用测斜 仪器检查钻孔的倾斜度和方向，发现偏斜及时纠正。管棚钻孔达到18m深度退出偏向时，将 管内碎石、粉尘采用高压风清除，最后在管端焊接法兰盘和止浆球。
为保证管棚管的焊接相连处不集中在同一断面，相邻两孔的管棚管接头应前后错开，确保受 力情况良好。
注浆：钢管周围及孔口采用塑胶泥封堵，预留排气孔；注浆前先进行压水试验；在施工中，根据设 计参数和围岩情况试验调整，以达到预期效果。
注浆顺序及方法：注浆顺序由低位管至高位管进行。采取与钻孔流水作业，成孔一根注浆一 根，采用活塞式注浆机，将压浆管与钢管内的PVC管连接，利用法兰盘牢固连接压浆头，防 止压浆管退出伤人。为防止孔内积水和检查注浆效果，在法兰盘上部斜插一根Ф6mm的排气 管，即可及时排出钢管内的水和空气，又可观察注浆情况。浆液配合比：注浆采用水泥浆及 水泥—水玻璃双液浆配合进行。配制注浆液体时，各种材料应严格按配合比进行计量，浆液 采用机械强制搅拌，搅拌时间不小于2min，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，不宜过大，以能 连续缓慢注入为准，这样浆液能由底向外缓慢挤出，使浆液能有效地将孔内残存积水排出和 填充围岩细微空隙。水泥浆压注工作应在一次作业中连续进行，不得中途停止或中断。
注浆控制要点：注浆的水灰比、初压力和终压力根据现场试验确定，并根据施工实际情况予 以调整。
单液注浆时，若水泥浆压力突然升高，可能发生堵管，应停机检查。双液注浆时，水泥与水 玻璃压力突然升高，则应先关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行 双液注浆；若进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间 ，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝结，但停留 时间不能超过混合浆的凝胶时间，避免产生注浆不饱满。 注浆质量检验：在检查孔内进行波速测试，与原围岩波速进行比较，确定注浆效果。当注浆 压力达到1.0MPa，并持续稳定10min以上，可停止注浆并及时关闭止浆球阀，防止浆液回流 。所有钢管第一次注浆结束后，考虑到水泥浆凝固收缩的因素，可根据具体情况进行二次注 浆。注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，说明浆液未充满钢管，需采取补注或重注；如 响声低哑，则说明浆液已填满钢管。注浆结束后将管口用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。 4.2 人工开挖上台阶并架设上台阶拱架支撑
采用人工凿挖法开挖，遇到大孤石放小炮，上台阶预留核心土以便施工，循环进尺控制在0. 8m之内。拱支撑采用I20a工字钢制作，拱支撑的中心间距为0.6m；工字钢架设时要将两榀拱 支撑焊缝焊好，并用14mm厚的连接板加强连接；拱支撑安装到位后及时焊接Φ22、环向间距 为100cm
的连接筋。竖隔壁支撑及临时仰拱同样采用工字钢制作，工字钢间距与上台阶顶拱 的工字钢间距一致，并焊接牢固；竖支撑安装连接后，仍采用Φ22钢筋连接成一个整体如在 开挖时发现掌子面围岩仍较松散，或仍有滑塌现象，可先封闭掌子面，对掌子面塌体采取深 孔注浆的方法经行加固，注浆孔平均孔深14m，浆液采用水泥水玻璃双液浆，利用地质钻机 钻孔，采用前进式单管注浆及时进行封堵，待处理好后再钻到一定深度，采用边回抽边注浆 的方式进行注浆。
根据注浆扩散半径计算，孔距一般为0.6m～15m，本工程拟采用1.0m，施工中要测量布孔 ，孔位梅花型布置，在开挖轮廓线处要尽量紧靠开挖轮廓线布孔。
注浆材料：P042.5水泥；水灰比：1∶1～1∶075;水泥浆∶水玻璃=1∶1，施工中视实际 情况可加入适量缓凝剂。施工中注浆压力：初压控制在0.2～0.5MPa，稳压控制在1.0～3. 0MPa。
注浆工艺控制原则：选择注浆材料，以考虑所用材料有利于浆液扩散及加固体的固结强度为 重点，确保注浆效果；凝结时间，先序孔快，后序孔慢，有利于浆液在有效区域内扩散；注 浆量，压力控制原则，先控量，后控压，即先序孔以定量为原则，后序孔以压力控制为先决 ；隔孔跳孔施工，互为检查孔原则，即后序孔施工时通过钻孔情况，判断先序孔注浆效果， 为合理调整浆液配比及选择浆液材料提供科学依据。 4.3 打锁脚锚管、挂网喷混凝土
Φ42锁脚锚杆在一定程度上起固定拱脚的作用，选用Φ42无缝钢管，长度为3.5m，外漏部分 用Φ22钢筋与型钢的拱脚焊接牢固。网片采用Φ6.5×Φ8钢筋制作，间距@20cm×20cm，钢 筋网应铺设在纵向连接筋与岩面之间，与围岩的间隙不大于5cm，同时将钢筋网通过焊接与 型钢连接为整体。混凝土喷护厚度为27cm，喷射混凝土面必须保证平整。最好将整个第一次 支护的受力骨架覆盖，使第一次支护形成一个受力整体。
4.4 塌方渣体清除
由于塌方体主要为玄武岩块石土,细颗粒含量较大,开始的管棚灌浆效果不明显,未达到理想 的固结范围,故出渣时,利用人工配合反铲装载机出渣，并保留中间堆积物。在已形成支护段 打设系统锚杆,深4m,间排距0.75×0.75m,采用单孔单灌法进行回填灌浆。这样使塌方体小空 腔进一步充填密实。并与已完成的初期支护钢拱架混凝土及混凝土护拱形成4～5m厚的固结 圈。保证了隧道上台阶的稳定。 5 结束语
大型隧道的前期地质工作一定要认真细致,为设计、施工提供翔实资料,以免发生类似的塌方 ，既增加工程投资，又影响主体工程进度。 隧道塌方不可盲目出渣、强行掘进。首先应对塌方体表面进行封闭,使其保持相对稳定,尽可 能减少扰动次数,避免造成冒顶塌方。
超前管棚注浆既是基础又是前提。通过管棚注浆固结使塌方渣体形成了一个整体,提高了岩 石的强度级别,是塌方处理的关键。沿洞顶轴线设置超前管棚,对阻止塌方体下滑起到重要作 用。
回填灌浆是补强。根据3个多月的现场观测,回填灌浆的11榀拱架与混凝土护拱形成一整体, 强度明显提高,没有出现渗水现象。对后期下底开挖与浇筑混凝土奠定了坚实的基础。
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