(中铁十八局集团第二工程有限公司，河北 唐山 064000)

1 工程概况

香炉山隧洞2号施工斜井由水平段、井身段及井底车场段3部分组成，总长1255.50m(包括井底分岔斜井)。其中，井颈段长5m；井身段长1152.52m，斜井与主洞水平投影夹角36.77°；井底车场为水平段，长70m；另有一条通往主洞下游的岔洞，长27.98m。斜井为城门洞形，净断面尺寸6.5m×6.0m(宽×高)，井底车场段、岔洞段净断面尺寸6.5m×10.0m(宽×高)。

香炉山隧洞2号施工斜井施工重难点与关键施工主要体现在以下两方面：ⓐ斜井末端穿越龙蟠-乔后F10-1断裂带，围岩稳定性较差，存在工程抗震及抗剪断问题；ⓑ斜井主体穿越三叠系中统(T2a)片岩夹变质砂岩，该类岩组可视为裂隙型网状水文地质结构，地下水运动受裂隙网络发育特征及其渗透性控制，施工期间非常规排水量大。

2号施工斜井主要工程量：洞挖石方66824m3，系统锚杆15878根，钢支撑594.78t，喷射混凝土支护4594m3，混凝土衬砌14524m3,钢筋1333.49t，固结灌浆14308m，超前注浆钻孔21658m，地下超排水250万m3，以及试验研究施工配合，便道、临时设施工程，水土保持，环境保护等。本文以此工程为例，对裂隙岩溶地层中斜井围岩支护进行分析和探讨。

2 涌水特征分析

通过对斜井内地下水的勘察和分析发现，两个井内的水类型分别为基岩裂隙水和岩溶裂隙水。

在进行斜井掘进时，整个施工期间都在发生涌水现象，涌水基本处于拱部和边墙位置，涌水出漏的形式为股状涌水和淋雨状涌水，涌水具体特点为：出水点相对分散，出水点位置相对较多，涌水总量较大，单孔涌水量相对较小，水压相对较低。

3 注浆堵水设计

3.1 局部顶水注浆

a.因为隧道涌水的主要类型为岩溶裂隙水，且溶隙相对比较发育，另外具有较长的延伸度，加固范围一旦减小，完成顶水注浆工作后，地下水会从其他位置涌出。通过对现场注浆的相关实验结果进行比对，最终将注浆范围定为10m。注浆范围的确定可达到两个目的：ⓐ对较深位置的围岩溶隙进行充填时，可防止地下水向周边流动；ⓑ具有更好的抗压效果及更好的耐久性能[1]。

b.在出水点较为集中位置的周边范围进行注浆孔布置，另外，还需设置4个检查孔。不管是基岩节理缝隙还是岩溶裂隙，都具有一定长度，因此，完成出水点的顶水注浆工作后，地下水会从其他位置涌出，通过检查孔的设置，可对注浆效果进行检验，另外，还可通过检查孔进行补充注浆。在布置注浆孔时，布置范围可依据具体实际效果进行适当调整。

c.在岩溶裂隙水地层注浆堵水施工过程中，选用C-S浆作为注浆材料，该材料具有施工成本低、操作简单等优点。所以，该工程3号斜井和4号斜井都选用C-S浆作为注浆材料。

d.在选择注浆方式时，因为注浆加固的范围较大，因此选择分段前进注浆，具体间隔为5m，而全孔一次注浆的效果不理想。

e.在注浆过程中，所应用的水泥-水玻璃双液浆的具体参数为：水玻璃浓度为35Be′；缓凝剂掺量具体为水泥用量的2%；注浆终压按下式进行计算:

p终=p水+2(MPa)

式中p终——注浆最终压力；

p水——实测静水压力。

水泥浆与水玻璃体积比为1∶1～1∶0.6；扩散半径为2.5m[2]。

f.如果应用水泥单液进行注浆，其相关参数为：水灰比0.6∶1；所用的水泥为硅酸盐水泥；速凝剂掺量为水泥用量的3%。

g.在进行注浆时，必须选择专业的注浆设备，设备最高压力不小于8MPa，注浆流量必须大于90L/min，注浆设备应用过程中，需和压力表互相配合。

h.注浆工作完成的标准为：单孔用水量小于10m3/h，注浆工作完成后，这种标准很容易实现，抽水压力相对较小，不会对掘进工作产生较大的影响。

3.2 周边帷幕注浆施工

a.为了满足注浆要求，需设置止浆墙，止浆墙的厚度通常由岩溶裂隙和开挖面节理确定。根据抗剪强度以及抗压对止浆墙厚度的计算和国内外相关工程经验，将止浆墙厚度定为3m。

b.在布置注浆孔时，位置应选择在斜井地下水发育的段落内，先进行连续超前钻孔探水，再对涌水情况进行检查，如果确定应用帷幕注浆，探孔的个数必须超过5个[3]。

c.根据国内外注浆经验，将加固范围定为大于斜井周边3m。

4 塌方斜井清渣及支护施工

4.1 清渣

对清渣工作而言，通常情况下，斜井冒顶高度较大，另外围岩因为被水浸泡出现松软的情况，最终造成人工出渣工作效率不高，且工作安全性相对较低。在清渣工作中，应用斜井履带式扒渣机进行清渣，不仅保障了施工人员的作业安全，施工效率也显著提高。履带式斜井扒渣机在工作时是全液压驱动，爬坡能力较强，在应用过程中，无需操作人员在塌方前暴露，另外，清出的渣也可直接运送至矿车里，扒渣效率较高。

4.2 支护方法

该工程顶板出现塌方情况的概率较小，操作人员可在矸石堆中插入超前臂。具体施工流程如下：

a.应用超前小导管，将其中一端和已有支架进行固定，另外一端插入矸石。

b.支架。制作钢拱架应用的是11号工字钢，支架之间的间距为500 mm。先将超前臂和支架进行焊接固定，再将底拱部支架和墙部支架进行固定，钢拱架上需铺设钢筋网。图1为超前悬臂钢板护顶支护法示意图。

图1 超前悬臂钢板护顶支护法示意图

c.在靠紧工字钢的位置，用钢板制作模板。将原有的钢板取出，预留一定的空间，拱架的两侧和上部都需进行混凝土浇筑并捣实，将回填混凝土的厚度定为1m[4]。

d.钢拱架的内侧需补充设置混凝土，旨在提高支护强度。采用混凝土支护方式时，厚度确定为250mm。为了避免墙根发生位移，需将上部混凝土悬空安置，同时要求混凝土插入底板之下300mm。

e.至于现场是否添加反底拱，需根据现场实际施工情况决定，如果底板岩石状态相对稳定，可不进行反底拱的设置。如果岩石相对较为破碎，必须设置反底拱，旨在避免底板膨胀凸起。在设置反底拱时，内侧面需添加铺设钢筋网。

5 斜井围岩超前支护

由于工作面前方裂隙带内存在较多水泥，而且井筒围岩强度不佳，在进行开挖工作时，容易发生冒顶及突水等情况。因此，在具体操作过程中，需应用超前加固措施，促使围岩成为一个整体，提高围岩的承载能力。

5.1 管棚参数与施工

充分考虑施工实际情况以及管棚相关特点，将管棚施工的参数定为：总长度48m，选用3m长的钢管，相邻钢管之间需用螺纹套筒进行接头连接。为了方便注浆工作，每一根钢管都需设置螺纹钻孔。图2为管棚布置图。

图2 管棚及永久支护(单位：mm)

为进一步确保管棚施工质量，在进行管棚孔开孔工作前，需贴止浆墙，钢支架需按照中腰线进行架设，然后再进行导向管的设置，在设置导向管时，需沿支架外边缘进行。

5.2 钢架网喷初次支护

完成管棚注浆的掘进工作后，开始用短掘进的方式进行掘进。在进行掘进时，需对岩石进行破碎处理，在这个过程中，要尽可能地降低对围岩的破坏。由于巷道底板硬度较小，需在支架下方垫放混凝土垫块，不管是顶部还是两侧帮部需与围岩进行紧密连接[5]。

5.3 单层钢筋混凝土全断面封闭

完成初次支护工作后，方可进行钢筋混凝土全断面支护工作。在铺设混凝土时，需设置一个临时水窝，与此同时，在后巷设置水槽进行截水，以避免铺底受到底板水的影响。

6 裂隙水引流措施

六中段落平点处是斜井出水的位置，这个区间裂隙发育，含水量相对较为丰富。为了将裂隙水顺利导出，需在巷道中进行水沟设置。完成斜井支护工作后，需在底部岩石临时施工一个水仓。通过倒水孔，裂隙水可顺利导出，向临时水仓流动。然后用水泵将水仓中的积水抽出。

7 结 语

该工程对裂隙岩溶地层中斜井围岩支护方式进行了分析，采用有效措施进行支护，降低了水对围岩造成的影响，控制了围岩掘进过程中围岩的变形，保证了掘进工作的顺利开展，提高了施工效率、经济效益和社会效益显著。

[1] 占有名.第四系富水厚砂层段斜井围岩稳定性评价及其支护技术[D].西安：西安科技大学，2014.

[2] 牛晓云，牛晓俊，尹彬，等.注浆堵水技术在松软破碎地层中的应用[J].能源技术与管理，2012(6)：54-56.

[3] 王强，韩国将.锚注加固技术在深井软岩巷道中的应用[J].能源技术与管理，2010(5)：43-45.

[4] 魏永军.锚喷注浆联合支护技术在极松软岩石巷道施工中的应用[J].煤炭工程，2009(1)：38-40.

[5] 李军，李学彬，王磊.弱胶结软岩主斜井支护方案研究[J].华北科技学院学报，2015(3)：54-59.