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摘 要：交通的便捷对于经济的发展具有重大影响，为了给人们创造更优越的交通方式，近年来公路隧道相继出现，而注浆技术的高低对于公路隧道塌方的影响巨大。本文将探索公路隧道塌方处理工程中的注浆技术的重要性，并通过工程实例，分析塌方的原因，详细地介绍了注浆技术施工工艺、技术参数、主要流程及注意事项，对公路隧道塌方处理工程中有一定的指导意义。
关键词：公路隧道；塌方；处理；注浆技术
中图分类号：U455.49 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0180-02
引 言
近几年，随着新奥法（NATM）技术被广泛应用，隧道穿越的山体地形往往是用于铁路工程、公路工程等项目。据统计，在中国隧道的总长度约为4370km，居世界第一，由于隧道施工，地形地貌复杂，未经证实的因素和施工不规范现象多，在破碎的岩石、土壤质地层、地层的强膨胀、地层和裂隙岩体的强流动性、断层破碎带和浅埋大偏压等围岩易坍塌，给人们的生命财产带来巨大损失，本文对注浆技术在隧道塌方中的应用进行了探讨。
1 公路隧道塌方原因及应对策略
1.1 公路隧道塌方原因
公路隧道塌方的原因是复杂的，受多种因素的影响，有自然和人为两大类，自然因素主要包括地质状态、应力状态、水的损害、瓦斯病害等，人为因素主要是指不合理的设计。对隧道塌方进行了分析，主要表现为：①公路隧道位于断层带，围岩破碎，岩层向下倾斜，泥岩软弱；②岩体裂隙发育，地下水丰富，拱顶有水流，岩石因受力不匀为失去平衡；③掌子面离衬砌距离过长，施工支撑不及时、不规则，以造成塌方。
1.2 应对策略
围岩塌方主要是由于岩体整体受力不均匀、失稳所造成，从根本防治角度考虑，首先应加强围岩自稳能力，使隧道受力均衡。
在处理公路隧道塌方中通常采取的应对策略有：①锚杆法，是在围岩壁上钻孔加固围岩的方法。②注浆法，是将硅酸钠水泥或水泥混合料配置成泥浆，用输送装置充填在土层或岩石中，将泥浆在高压下随裂缝扩展，最终实现胶凝固化。③小导管注浆支护，约束小导管注浆是沿隧道等高线在掌子面上某个高处打小导管注浆孔，通过注浆填充空隙形成一定厚度的结合体。④大管棚法，管棚法是一种支护方法，通过沿开挖轮廓线沿隧道轴线平行钻孔，然后插入不同直径的钢管，形成钢管框架（钢管之间有一定距离）。
目前公路隧道工程的塌方现象严重危及人们的生命安全，影响人们的正常生活。下边有一个实例：沙力北隧道是丽宁改扩建工程的控制工程之一，全长349m，最大埋深约140m，由砂岩和泥质页岩构成，设计为单洞两车道双向隧道，隧道设计为复合式衬砌，初始设计锚杆和钢筋网结构。
针对此公路隧道的塌方现象，应采取以下两种应对策略：一清碴策略，①先稳定后方边墙，可施工C25混凝土护壁侧墙，然后施工30cm厚拱部护拱。②在后方10m安全带中设置工作平台，开挖大拱脚，设置I18型工字钢支架，钢轨和喷射混凝土形成拱圈闭合环。③去除岩石中的岩渣，加钢筋网和锚杆支护，并通过公路隧道塌方地带。④在塌陷段中及时施加二次衬砌。二不清碴策略，让上方坍塌岩碴淹没拱顶，直至上方拱部洞碴厚达高达5m以上再进行处理。即：①不清除洞碴，使其坍塌拱部上方5m处；②喷涂C20混凝土对岩石表面进行密封，并沿隧道水平设置30cm厚的泥浆壁；③采用注浆技术，使拱部上方2～3m可整体固结；④缩短进尺、无需爆破、加强支护和采用注浆技术。由于洞碴的初始量小，采用策略一孔内取石的方法，但洞顶拱部是不间断的掉渣，一个星期后，该方案不成功，考虑到围岩自身的稳定能力、业主、设计、监督四方共同商榷，决定采用策略二计划，不同阶段采用不同的实施策略，在实践中取得了良好的效果。
2 公路隧道塌方技术施工要点
根据施工现场施工的实际情况和客观因素，确定采用地面注浆加固塔芳体、二阶式超前锚杆支护、固井硅酸钠双液注浆加固，确保开挖进度和外形尺寸。
2.1 地表处理方案
地表的处理对于公路隧道的稳固至关重要，处理内容主要包括以下几个方面：
（1）在基坑边坡周围修建排水沟，拦截山岭沟壑入坑，渗入隧道，排除影响隧道安全隐患。
（2）为了保证灌浆作业人员和机械设备的安全，在塌方周边按1：0.7的刷坡和注浆工作场地平整比例，为了减少无衬砌隧道的干扰，人工开挖塌方坑的部位。
（3）对塌方内、塌方四周及隧道施工边线以外进行地表注浆加强牢固，施工作业程序如图1所示。
（4）采用地质钻机钻进，其最大钻孔深度为30m。钻井前技术人员应根据地面地质条件确定公路隧道坍塌坑地面标高和隧道中心线、线路钻孔深度和角度，从而确定钻孔深度。原则上，从隧道顶部距孔底1m，线路右侧向下倾斜，并深入到拱下的土壤中，并将灌浆固定在土壤的侧面上，以防止开挖过程中土壤的侧向压力。沿轴线呈梅花形状设计，间距为100cm×100cm。
（5）注浆机类型为三缸注浆机。注浆管直径为60cm，长度為20～30m，在土体末端加工成尖状，沿环60cm钻孔，尾部留3m不进行钻孔，地表注浆加固采用表面注浆浆劈裂技术加固。采用425R波特兰水泥，水灰比为1：1～0.5：1，注浆压力为0.5～1.0MPa。
（6）定位精度、钻进作业角度应严格按照钻孔深度和钻孔确定，严禁随意改变钻井参数，采用砂袋和喷混凝土（C20，厚10cm）在体表两端进行封闭。塌方两端既有坍塌初期加固支护；在灌浆过程中，要注意隧道围岩的变化。
2.2 迈式锚杆及双液浆注浆简述
2.2.1 迈式锚杆材料特征
迈式锚杆的钻头可自行钻进，具有钻杆和锚杆两种功能，减少退钻杆装锚杆的步骤，避免了因孔塌而引起的返工现象；螺栓本体长，规格多，使用方便；与相同截面积实芯杆相比较，空心杆具有较强的抗剪、抗弯和表面粘结性；锚杆为空心，锚杆为注浆管，可保证锚杆和固体岩体的完全填充，锚杆设有拱形板和螺母，可施加预应力；普通钻床可用于钻孔，施工方便；可与手持式气动钻机配套使用，可根据开挖长度确定深度。迈式自进式锚杆为R32N，长4m，环节距30cm，仰角为6°，长度1～1.5m，形成闭合加强环。 2.2.2 注浆工序及技术要点
掌握正确的注浆技术要领以及正确的注浆工序对于公路隧道塌方处理过程非常关键，正确的步骤不仅可以保障施工质量还能减少因操作不当造成的失误。主要的注浆步骤如下：①检查和调试灌浆泵，连接灌浆管线，测量一个周期的填充量，并根据选定的两种液体泥浆参数做好配料。参见图2注浆管道布置。②对泵进行试验，首先压水试验不少于5min，并注意混合器中是否存在串水现象。如果没有，可双泵压水。③灌浆原理从下至上，从里到外，水量先少后多。先将水泥浆按原来的比例压入，然后将灌浆条件逐步调至0.7：1，0.5∶1，缓凝剂的用量为2%，2.5%，3%依次添加，水泥-水玻璃体积比为1：1，1：0.8，1：0.6，浓度由浓到稀添加，具体应根据理论灌浆量和现场注浆量进行调整。④控制灌浆中的压力和注浆量，掌握缓凝剂的使用；当有串浆浆和冒浆时，可以使用间歇灌浆或两个泵同压法，当泥浆过多时，可能会出现大裂缝或小洞，建议先压浓水泥浆，停止2～3min，然后再次压浆；在富水的情况下，增加双液浆中水玻璃的比例，将灌浆压力提高2～3倍，从而起止水作用。⑤采用KBY50/70型液压注浆机三增压法灌浆，调整注浆泵油门阀的压力，一般初始压力为0.4MPa，常压为1MPa，最终压力为2～2.5MPa。⑥必须牢记注射旋塞之间的位置关系，工作场所是否牢固，是否处于塌陷危险和周围工作人员活动范围内，拆除龙头应注意管路压力确实存在，为了避免喷溅人员，应做好保护工作。如果水玻璃溅到工作区域，应用水冲洗干净。⑦灌浆后应立即清洗、维护和检修每一根灌浆管，避免堵塞，在大管棚灌浆后及时清理，并用25号水泥砂浆填充，以提高管棚的刚度和强度。⑧认真做好灌浆记录工作，主要包括注浆量、压力、时间等主要数据，指导开挖工作。通过对地面注浆加固，形成一定厚度的加筋層，有助于加速施工进度，保护隧道，减少开挖过程中拱顶下沉，防止地表水入渗，保证隧道安全。
3 结 论
公路隧道塌方现象的逐渐增多，迫切需要有效的处理方法，以确保交通的正常运输。有效合理的解决策略应该究其原因进行分析。目前公路隧道塌方的原因复杂多变，形式多样，处理难度也相差甚大，因此具体的塌方现象应该具体分析，应该充分考虑塌方的位置、大小、施工复杂程序与难度，以制定切实可行的方案。对于一些较难处理的隧道塌方事件，施工方应该充分借鉴之前的先例，并根据塌方的具体情况，制定明确、清晰方处理方案，以保障处理方案的高效性及实用性。注浆技术的正确应用可以将损失及安全隐患降至最低，并对类似公路隧道塌方处理方案的制定具有一定的指导意义。
参考文献
[1]王桂平，朱苦竹，等.管棚注浆技术在公路隧道塌方治理中的应用[J].西部探矿工程，2005，17（12）：167～168.
[2]蒋卫星，田 罡，张小明.超前小导管注浆在隧道塌方处理中的应用[J].黑龙江交通科技，2009，32（4）：98～99.
[3]中华人民共和国交通部《公路隧道施工技术规范》（JTJ F60-2009）.北京：人民交通出版社，2009.
[4]中华人民共和国交通部《公路隧道施工技术细则》（JTJ/T F60-2009）.北京：人民交通出版社，2009.
收稿日期：2018-5-13
作者简介：张建丽（1989-），女，助理工程师，本科，主要从事公路工程监理工作。
关键词：公路隧道；塌方；处理；注浆技术
中图分类号：U455.49 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0180-02
引 言
近几年，随着新奥法（NATM）技术被广泛应用，隧道穿越的山体地形往往是用于铁路工程、公路工程等项目。据统计，在中国隧道的总长度约为4370km，居世界第一，由于隧道施工，地形地貌复杂，未经证实的因素和施工不规范现象多，在破碎的岩石、土壤质地层、地层的强膨胀、地层和裂隙岩体的强流动性、断层破碎带和浅埋大偏压等围岩易坍塌，给人们的生命财产带来巨大损失，本文对注浆技术在隧道塌方中的应用进行了探讨。
1 公路隧道塌方原因及应对策略
1.1 公路隧道塌方原因
公路隧道塌方的原因是复杂的，受多种因素的影响，有自然和人为两大类，自然因素主要包括地质状态、应力状态、水的损害、瓦斯病害等，人为因素主要是指不合理的设计。对隧道塌方进行了分析，主要表现为：①公路隧道位于断层带，围岩破碎，岩层向下倾斜，泥岩软弱；②岩体裂隙发育，地下水丰富，拱顶有水流，岩石因受力不匀为失去平衡；③掌子面离衬砌距离过长，施工支撑不及时、不规则，以造成塌方。
1.2 应对策略
围岩塌方主要是由于岩体整体受力不均匀、失稳所造成，从根本防治角度考虑，首先应加强围岩自稳能力，使隧道受力均衡。
在处理公路隧道塌方中通常采取的应对策略有：①锚杆法，是在围岩壁上钻孔加固围岩的方法。②注浆法，是将硅酸钠水泥或水泥混合料配置成泥浆，用输送装置充填在土层或岩石中，将泥浆在高压下随裂缝扩展，最终实现胶凝固化。③小导管注浆支护，约束小导管注浆是沿隧道等高线在掌子面上某个高处打小导管注浆孔，通过注浆填充空隙形成一定厚度的结合体。④大管棚法，管棚法是一种支护方法，通过沿开挖轮廓线沿隧道轴线平行钻孔，然后插入不同直径的钢管，形成钢管框架（钢管之间有一定距离）。
目前公路隧道工程的塌方现象严重危及人们的生命安全，影响人们的正常生活。下边有一个实例：沙力北隧道是丽宁改扩建工程的控制工程之一，全长349m，最大埋深约140m，由砂岩和泥质页岩构成，设计为单洞两车道双向隧道，隧道设计为复合式衬砌，初始设计锚杆和钢筋网结构。
针对此公路隧道的塌方现象，应采取以下两种应对策略：一清碴策略，①先稳定后方边墙，可施工C25混凝土护壁侧墙，然后施工30cm厚拱部护拱。②在后方10m安全带中设置工作平台，开挖大拱脚，设置I18型工字钢支架，钢轨和喷射混凝土形成拱圈闭合环。③去除岩石中的岩渣，加钢筋网和锚杆支护，并通过公路隧道塌方地带。④在塌陷段中及时施加二次衬砌。二不清碴策略，让上方坍塌岩碴淹没拱顶，直至上方拱部洞碴厚达高达5m以上再进行处理。即：①不清除洞碴，使其坍塌拱部上方5m处；②喷涂C20混凝土对岩石表面进行密封，并沿隧道水平设置30cm厚的泥浆壁；③采用注浆技术，使拱部上方2～3m可整体固结；④缩短进尺、无需爆破、加强支护和采用注浆技术。由于洞碴的初始量小，采用策略一孔内取石的方法，但洞顶拱部是不间断的掉渣，一个星期后，该方案不成功，考虑到围岩自身的稳定能力、业主、设计、监督四方共同商榷，决定采用策略二计划，不同阶段采用不同的实施策略，在实践中取得了良好的效果。
2 公路隧道塌方技术施工要点
根据施工现场施工的实际情况和客观因素，确定采用地面注浆加固塔芳体、二阶式超前锚杆支护、固井硅酸钠双液注浆加固，确保开挖进度和外形尺寸。
2.1 地表处理方案
地表的处理对于公路隧道的稳固至关重要，处理内容主要包括以下几个方面：
（1）在基坑边坡周围修建排水沟，拦截山岭沟壑入坑，渗入隧道，排除影响隧道安全隐患。
（2）为了保证灌浆作业人员和机械设备的安全，在塌方周边按1：0.7的刷坡和注浆工作场地平整比例，为了减少无衬砌隧道的干扰，人工开挖塌方坑的部位。
（3）对塌方内、塌方四周及隧道施工边线以外进行地表注浆加强牢固，施工作业程序如图1所示。
（4）采用地质钻机钻进，其最大钻孔深度为30m。钻井前技术人员应根据地面地质条件确定公路隧道坍塌坑地面标高和隧道中心线、线路钻孔深度和角度，从而确定钻孔深度。原则上，从隧道顶部距孔底1m，线路右侧向下倾斜，并深入到拱下的土壤中，并将灌浆固定在土壤的侧面上，以防止开挖过程中土壤的侧向压力。沿轴线呈梅花形状设计，间距为100cm×100cm。
（5）注浆机类型为三缸注浆机。注浆管直径为60cm，长度為20～30m，在土体末端加工成尖状，沿环60cm钻孔，尾部留3m不进行钻孔，地表注浆加固采用表面注浆浆劈裂技术加固。采用425R波特兰水泥，水灰比为1：1～0.5：1，注浆压力为0.5～1.0MPa。
（6）定位精度、钻进作业角度应严格按照钻孔深度和钻孔确定，严禁随意改变钻井参数，采用砂袋和喷混凝土（C20，厚10cm）在体表两端进行封闭。塌方两端既有坍塌初期加固支护；在灌浆过程中，要注意隧道围岩的变化。
2.2 迈式锚杆及双液浆注浆简述
2.2.1 迈式锚杆材料特征
迈式锚杆的钻头可自行钻进，具有钻杆和锚杆两种功能，减少退钻杆装锚杆的步骤，避免了因孔塌而引起的返工现象；螺栓本体长，规格多，使用方便；与相同截面积实芯杆相比较，空心杆具有较强的抗剪、抗弯和表面粘结性；锚杆为空心，锚杆为注浆管，可保证锚杆和固体岩体的完全填充，锚杆设有拱形板和螺母，可施加预应力；普通钻床可用于钻孔，施工方便；可与手持式气动钻机配套使用，可根据开挖长度确定深度。迈式自进式锚杆为R32N，长4m，环节距30cm，仰角为6°，长度1～1.5m，形成闭合加强环。 2.2.2 注浆工序及技术要点
掌握正确的注浆技术要领以及正确的注浆工序对于公路隧道塌方处理过程非常关键，正确的步骤不仅可以保障施工质量还能减少因操作不当造成的失误。主要的注浆步骤如下：①检查和调试灌浆泵，连接灌浆管线，测量一个周期的填充量，并根据选定的两种液体泥浆参数做好配料。参见图2注浆管道布置。②对泵进行试验，首先压水试验不少于5min，并注意混合器中是否存在串水现象。如果没有，可双泵压水。③灌浆原理从下至上，从里到外，水量先少后多。先将水泥浆按原来的比例压入，然后将灌浆条件逐步调至0.7：1，0.5∶1，缓凝剂的用量为2%，2.5%，3%依次添加，水泥-水玻璃体积比为1：1，1：0.8，1：0.6，浓度由浓到稀添加，具体应根据理论灌浆量和现场注浆量进行调整。④控制灌浆中的压力和注浆量，掌握缓凝剂的使用；当有串浆浆和冒浆时，可以使用间歇灌浆或两个泵同压法，当泥浆过多时，可能会出现大裂缝或小洞，建议先压浓水泥浆，停止2～3min，然后再次压浆；在富水的情况下，增加双液浆中水玻璃的比例，将灌浆压力提高2～3倍，从而起止水作用。⑤采用KBY50/70型液压注浆机三增压法灌浆，调整注浆泵油门阀的压力，一般初始压力为0.4MPa，常压为1MPa，最终压力为2～2.5MPa。⑥必须牢记注射旋塞之间的位置关系，工作场所是否牢固，是否处于塌陷危险和周围工作人员活动范围内，拆除龙头应注意管路压力确实存在，为了避免喷溅人员，应做好保护工作。如果水玻璃溅到工作区域，应用水冲洗干净。⑦灌浆后应立即清洗、维护和检修每一根灌浆管，避免堵塞，在大管棚灌浆后及时清理，并用25号水泥砂浆填充，以提高管棚的刚度和强度。⑧认真做好灌浆记录工作，主要包括注浆量、压力、时间等主要数据，指导开挖工作。通过对地面注浆加固，形成一定厚度的加筋層，有助于加速施工进度，保护隧道，减少开挖过程中拱顶下沉，防止地表水入渗，保证隧道安全。
3 结 论
公路隧道塌方现象的逐渐增多，迫切需要有效的处理方法，以确保交通的正常运输。有效合理的解决策略应该究其原因进行分析。目前公路隧道塌方的原因复杂多变，形式多样，处理难度也相差甚大，因此具体的塌方现象应该具体分析，应该充分考虑塌方的位置、大小、施工复杂程序与难度，以制定切实可行的方案。对于一些较难处理的隧道塌方事件，施工方应该充分借鉴之前的先例，并根据塌方的具体情况，制定明确、清晰方处理方案，以保障处理方案的高效性及实用性。注浆技术的正确应用可以将损失及安全隐患降至最低，并对类似公路隧道塌方处理方案的制定具有一定的指导意义。
参考文献
[1]王桂平，朱苦竹，等.管棚注浆技术在公路隧道塌方治理中的应用[J].西部探矿工程，2005，17（12）：167～168.
[2]蒋卫星，田 罡，张小明.超前小导管注浆在隧道塌方处理中的应用[J].黑龙江交通科技，2009，32（4）：98～99.
[3]中华人民共和国交通部《公路隧道施工技术规范》（JTJ F60-2009）.北京：人民交通出版社，2009.
[4]中华人民共和国交通部《公路隧道施工技术细则》（JTJ/T F60-2009）.北京：人民交通出版社，2009.
收稿日期：2018-5-13
作者简介：张建丽（1989-），女，助理工程师，本科，主要从事公路工程监理工作。