隧道錨桿施工技術

      1. 前言
　　錨桿支護技術（簡稱錨固技術）最早應用于1912年德國的謝列茲礦，至今已有一百年的發(fā)展歷史。目前，錨桿支護技術以美國、澳大利亞發(fā)展最為迅速，兩國錨桿支護比重已接近100%，其錨固技術水平居于世界前列。我國在1955年開始應用此項技術，近些年，錨固技術在我國的隧道施工及煤炭行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。
　　2、工藝原理
　　錨桿支護技術，是在巖體內部鉆孔中用黏結劑（如水泥砂漿、錨固劑、水玻璃雙液漿）將桿材與巖體黏結成一個整體，對巖體起支承、加固、提高巖層間摩擦阻力且形成“組合梁”和懸吊的作用，是將因工程改變巖土體產生的重新分布力傳至穩(wěn)定結構物或巖土層的一種構件。當采用鋼絞線或高強鋼絲束作桿體材料時，也可稱為錨索。
　　3、適用范圍
　?。?）適用于自然不很穩(wěn)定的巖土體。不在一般自然力情況下出現(xiàn)崩塌導致危害而需要的加固。
　?。?）工程改變巖土體結構而形成的切方邊坡和自然邊坡支護。
　　（3）坑道開挖后形成的臨空面支護。
　　4、工藝特點
　　巖土錨固技術是通過埋設在巖土體中的錨桿，將結構物與巖體緊緊地聯(lián)鎖在一起，依賴錨桿與巖土體的抗剪強度傳遞結構物的拉力或使巖土體自身得到加固，以保持結構物和巖土體的穩(wěn)定，其特點如下：
　?。?）在巖土體開挖后，能較快提供技護力，有利于保護巖體的固有強度，阻止巖土體的進一步擾動，控制巖土體變形的發(fā)展，提高施工過程的安全性。
　?。?）提高巖土體軟弱結構面、潛在滑移面的抗剪強度，改善巖土體的其他力學性能。
　?。?）改善巖土體的應力狀態(tài)，使其向有利于穩(wěn)定的方向轉化。
　?。?）錨桿的作用部位、方向、結構參數(shù)、密度和施作時機可以根據(jù)需要方便地設定和調整，能以最小的支護力，獲得最佳的穩(wěn)定效果。
　?。?）將結構物與巖土體緊密地聯(lián)鎖在一起，形成共同工作的體系。
　　5、砂漿及中空注漿錨桿施工工藝流程
　?。?） 砂漿錨桿施工工藝流程
　?。?）中空注漿錨桿施工工藝流
　　6、錨桿施工操作要點
　　（1） 錨桿施工前的準備
　　錨桿材料的品種應符合設計要求并應進行以下檢驗：
　?、偻庥^質量檢驗：桿體直徑要均勻、一致，無嚴重銹蝕、彎折；抗拉強度實驗應滿足工程要求；
　?、趹丛O計要求定出位置，孔位允許偏差為±150mm；
　　③鉆孔應與圍巖壁面或其所在部位巖層的主要結構面垂直，鉆孔應圓而直；
　?、苠^桿的深度誤差不得大于±50mm，砂漿錨桿的直徑應大于桿體直徑15mm，其他錨桿的鉆孔直徑應與桿體直徑相匹配；
　　⑤錨桿施工應在初噴混凝土后進行，以保證錨桿墊板有較平整的基面，錨桿用的水泥砂漿，其強度不得低于M20，錨桿孔內灌注砂漿應飽滿密實；
　?、拊趪鷰r破碎、應力較大地段，可采取增加錨桿數(shù)量、選用高強錨桿、加大錨桿長度和直徑、加大鉆孔直徑等措施。
?。?）施工工藝
　　①錨桿鉆孔
　　隧道錨桿采用風動鑿巖機成孔，錨桿鉆孔利用開挖臺階搭設簡易臺架施鉆，按照設計間距布孔；鉆孔方向盡可能垂直結構面或初噴砼表面；錨桿孔比桿徑大15?，深度誤差不得大于±50mm；成孔后采用高壓風清孔。
　?、谏皾{錨桿安裝
　　錨桿注漿安裝前須先做好材料、機具、腳手平臺和場地準備工作，注漿材料使用硅酸鹽或普通硅酸鹽32.5水泥，粒徑小于2.5mm的砂子，并須過篩，膠骨比1:0.5～1:1，水灰比0.38～0.45，砂漿標號不小于M20。
　　砂漿錨桿作業(yè)程序是：先注漿，后放錨桿，具體操作是：先將水注入牛角泵內，并倒入少量砂漿，初壓水和稀漿濕潤管路，然后再將已調好的砂漿倒入泵內。將注漿管插至錨桿眼底，將泵蓋壓緊密封，一切就緒后，慢慢打開閥門開始注漿。在氣壓推動下，將砂漿不斷壓入眼底，注漿管跟著緩緩退出眼孔，并始終保持注漿管口埋在砂漿內，以免漿中出現(xiàn)空洞，將注漿管全部抽出后，立即把錨桿插入眼孔，然后用錨固劑堵塞眼口，防止砂漿流失。
　　錨桿孔中必須注滿砂漿，發(fā)現(xiàn)不滿須撥出錨桿重新注漿。注漿管不準對人放置，以防止高壓噴出物射擊傷人。
　　砂漿應隨用隨拌，在初凝前全部用完，使用摻速凝劑砂漿時，一次拌制砂漿數(shù)量不應多于3個孔，以免時間過長，使砂漿在泵、管中凝結。
　　錨注完成后，應及時清洗，整理注漿用具，除掉砂漿凝聚物，為下次使用創(chuàng)造好條件。
　　③中空注漿錨桿安裝
　　A、安裝前，應檢查錨桿體鉆頭的水孔是否暢通，若有異物堵塞，應及時清理。
　　B、錨桿體裝入設計深度后，應用水和空氣洗孔，直至孔口反水或返氣。
　　C、注漿材料宜采用純水泥漿或1:1水泥砂漿，水灰比宜為0.4～0.5。采用水泥砂漿時砂子粒徑不應大于1.0mm。
　　D、注漿料應由桿體中孔灌入，上仰孔應設置止?jié){塞和排氣孔。
　　7.勞動組織
　　（1）施工人員應結合實際工程進展情況、工期要求情況進行合理配置。
　　金固隧道錨桿支護作業(yè)人員配備表
　　8、 材料要求
　?。?）水泥
　　錨桿注漿應優(yōu)先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級不小于42.5MPa。
　　（2）錨桿
　　錨桿錨桿所使用的鋼筋原材料進場檢驗必須符合設計及相關規(guī)范的規(guī)定。
　　9、設備機具配制
　　為實現(xiàn)隧道安全、快速施工的目的，應結合隧道施工進度，進行施工機具的合理配置。
　　主要施工機械設備配置表
　　10、 質量控制及檢驗
　　（1）質量控制
　　隧道設計拱頂錨桿為φ25中空注漿錨桿，邊墻為φ22砂漿錨桿。錨桿均設置墊板。錨桿長度為4m，縱橫間距為1.0×1.2m，呈梅花型布置。對錨桿孔位及深度進行核實，鉆孔孔位及孔深應符合設計要求；逐根檢查錨桿長度及直徑，確保錨桿原材料符合設計要求；錨桿孔注漿應飽滿。
　　（2）質量檢驗主控項目
　?、黉摻钸M場時，必須對其質量指標進行全面檢查并按批抽取試件做屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎試驗，其質量應符合現(xiàn)行國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499）的規(guī)定和設計要求。
　　檢驗數(shù)量：以同牌號、同爐罐號、同規(guī)格、同交貨狀態(tài)的鋼筋，每60t為一批，不足60t按一批計。每批抽檢一次。
　　檢驗方法：檢查每批質量證明文件,并按批進行抽樣做屈服強度、抗拉強度和伸長率冷彎試驗。
　?、诎氤善贰⒊善峰^桿的類型、規(guī)格、性能等應符合設計要求和國家現(xiàn)行有關技術標準的規(guī)定。
　　檢查數(shù)量：按進場的每批次隨機抽樣3%進行檢驗。
　　檢驗方法：檢查產品合格證、出廠檢驗報告并進行試驗。
　　③錨桿安裝的數(shù)量應符合設計要求。
　　檢驗數(shù)量：全部檢查。
　　檢驗方法：施工現(xiàn)場計數(shù)檢查。
　?、苌皾{的強度等級、配合比應符合設計要求。
　　檢查數(shù)量：每一作業(yè)段檢查一次。
　　檢驗方法：進行配合比設計，做砂漿強度試驗。
　?、蒎^桿孔內灌注砂漿應飽滿密實。
　　檢驗數(shù)量：全部檢查。
　　檢驗方法：查施工記錄，觀察或采用超聲波錨桿檢查儀檢查。
　　⑥錨桿安裝允許偏差應符合下列規(guī)定：
　　 A、錨桿孔的孔徑應符合設計要求。
　　 B、錨桿孔的深度應大于錨桿長度的10cm。
　　C、錨桿孔距允許偏差為±15cm。
　　D、錨桿插入長度不得小于設計長度的95%。
　　檢驗數(shù)量：全部檢查。
　　檢驗方法：現(xiàn)場尺量。
　?。?）一般項目
　?、馘^桿孔的方向應符合設計要求，錨桿墊板應與基面密貼。
　　檢驗數(shù)量：全部檢查。
　　檢驗方法：觀察。
　?、阱^桿應平直、無損傷，表面無裂紋、油污、顆粒狀或片狀銹蝕。
　　檢驗數(shù)量：全部檢查。
　　檢驗方法：觀察。
　　11、安全及環(huán)保要求
　?。?）安全要求
　?、俟て陂g，應對支護的工作狀態(tài)進行定期和不定期檢查。在不良地質地段，應由專人每班檢查。
　?、谕Ｊ┕r，應將支護直抵開挖面。
　　③桿簡易臺架應安置應穩(wěn)妥。
　?、苁┕み^程中如發(fā)生風、水、輸料管路堵塞或爆裂時，必須依次停止風、水、料的輸送。
　?、蒎^桿支護體系的監(jiān)控量測中發(fā)現(xiàn)支護體系變形、開裂等險情時，應采取補救措施。當險情危急時，應將人員撤出危險區(qū)。
　　⑥已錨地段有較大變形或錨桿失效，立即在該地段增設加強錨桿，長度不小于原錨桿長度的1.5倍。
　?、咴谧鲥^桿拉拔力測試時，操作人員要避開錨桿的軸線延長線方向，在錨桿的側向并遠離錨桿尾部的位置上加壓讀數(shù)；測位時停止加壓。
　　（2） 環(huán)保要求
　?、?隧道內工作人員，必須佩戴防塵口罩。
　?、谏a中的廢棄物及時處理，運到當?shù)丨h(huán)保部門指定的地點棄置。
　?、?按環(huán)保部門要求集中處理試驗及生活中產生的污水及廢水。
　　12、工程實例
　　金固隧道位于遼寧省東港市金固村，進口里程DK143+050，出口里程DK143+605，全長555m，為單洞雙線隧道，隧道內最大埋深約32.72m。
　　隧道進口位于直線上，隧道出口位于曲線上，曲線半徑為R=5500m；隧道縱坡為單字坡，坡率為5.8‰的上坡。
　　經過金固隧施工實踐，體會到錨桿支護施工方便、效率高,有利于加快施工進度,且施工成本低,支護效果好,并且技術還有許多提高的空間,它在巖土工程中的應用范圍和地位也會隨著其技術水平的提高而不斷地擴大和發(fā)展。