自進式錨桿施工在山區(qū)隧道工程的應(yīng)用

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摘要：以摩天嶺隧道為研究背景，分別從施工方法、施工工藝等方面，對淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)應(yīng)用要點進行詳細解析。通過淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)在隧道工程中的合理運用，得出施工中圍巖未出現(xiàn)滑塌、自進式錨桿形成了很好的棚護、初期支護穩(wěn)定的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：淺埋段自進式錨桿施工；山區(qū)隧道工程；施工工藝

0引言

在隧道工程施工過程中，超前支護是保證施工質(zhì)量安全的主要施工流程。加強超前支護管理，可以有效防止隧道在掘進過程中出現(xiàn)施工問題，避免給施工人員帶來生命危險。在隧道施工過程中，若遇圍巖較為破碎的掌子面超前支護時，通常采用Φ42×4mm無縫鋼花管注漿固結(jié)前方松散圍巖來保證挖設(shè)施工整體質(zhì)量［1］。在掌子面圍巖整體情況較為理想的超前支護施工過程中，應(yīng)用Φ25超前砂漿錨桿。但是針對相對比較松散的超前支護，應(yīng)用Φ42×4mm無縫鋼花管施工技術(shù)難度系數(shù)比較高，并且長度將不能合理把控；而Φ25的超前砂漿錨桿自身抗壓性比較低，無法滿足超前支護施工要求。因此，把淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)運用到山區(qū)隧道工程是非常必要的。本文對淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)在山區(qū)隧道工程中的應(yīng)用進行分析。

1工程概述

摩天嶺隧道進口位于本溪市東營房鄉(xiāng)洋湖村小東溝組村東約400m，出口位于本溪市桓仁縣八里甸子鎮(zhèn)馬鹿泡龍爪溝組村西側(cè)約1km。隧道全長8620m，位于直線上，縱坡6.0‰、-5.0‰，最大埋深398m。隧道進口處地勢平緩，地面傾角約20°，線路線位與等高線交角約80°。地表植被茂盛，隧道洞口上方主要為松樹［2］。隧道洞口下方為山前緩坡地，主要為耕地。隧道出口處地勢平坦，地面傾角約10°，洞口線路線位與等高線交角約70°～80°。地表植被茂盛，主要為多年生落葉木與喬木。主洞掌子面開挖掘進至DK42+620，原設(shè)計圍巖為Ⅴ級加強襯砌圍巖，施工時發(fā)現(xiàn)掌子面實際圍巖主要為碎石土，全風化花崗巖，黃褐色，節(jié)理發(fā)育，構(gòu)造裂隙發(fā)育，滲水量大，為了保證安全的同時加快施工進度，對摩天嶺隧道出口淺埋段超前支護進行加強，具體措施如下：拱頂120°范圍采用雙排小導管超前支護并預注漿加固地層，第一排（上排）小導管采用Φ51自進式錨桿，長5.0m，環(huán)向間距400mm，縱向間距3.0m；第二排小導管采用規(guī)格Φ42×3.5mm（外徑×壁厚）的鋼花管，長2.5m，縱向兩榀鋼架一環(huán)，環(huán)向間距400mm。

2淺埋段自進式錨桿施工應(yīng)用要點

2.1施工工藝流程圖

該工程應(yīng)用的施工設(shè)備主要以SP50型鉆機、SDW型注漿泵為主。在對淺埋段自進式錨桿進行準備的過程中，需要把錨桿從鉆機鉆頭中取出，并做好核查工作，確保通暢順利，一旦出現(xiàn)堵塞等狀況，應(yīng)該及時清理。一般情況下，錨桿轉(zhuǎn)進之前應(yīng)用的設(shè)備是全站儀，在全站儀的作用下，對鉆孔孔位等信息進行處理，并做好標記。在自進式錨桿施工之前，必須噴射5cm厚的混凝土封閉掌子面，保證注漿時漿液不向掌子面外流出。在自進式錨桿鉆進過程中，嚴格控制錨桿的點位、仰角、鉆深，保證管棚環(huán)向間距500mm，外插角20°，鉆深5m。在錨桿鉆進過程中，要隨時注意觀察掌子面情況，如果有出水現(xiàn)象，應(yīng)及時注漿，邊注漿邊鉆進，以防突水事件發(fā)生［3］。

2.2錨桿安裝及鉆進工藝

在完成錨桿核查工作以后，應(yīng)該保證整體設(shè)備安裝流程。例如，鉆頭和錨桿，鉆機和釬尾等。要求錨桿和預先設(shè)定的鉆孔相對應(yīng)，把風或水供給到鉆機中，之后將其鉆進其中。在鉆進到破碎巖石時，發(fā)生鉆頭堵塞現(xiàn)象的概率比較大，因此在鉆進時，應(yīng)該做好鉆進速率把控工作，保證鉆進速率的均衡性，降低沖擊力帶來的影響，時刻觀察鉆孔中溢出的水位情況，如果出現(xiàn)水孔堵塞現(xiàn)象，需要及時采取相關(guān)對策。例如，把錨桿向后撤離50cm左右，并且確保重復清理水孔，在水孔流通順暢之后才能繼續(xù)施工，直到鉆進到要求位置［4］。此外，需要借助水或空氣將孔內(nèi)雜物進行清理，之后查看孔洞是否順暢。在清理過程中，一般以孔洞出現(xiàn)反水現(xiàn)象為止。

2.3單根錨桿施工

單個長錨桿注漿量計算：漿液擴散半徑為0.55m，錨桿長度5m，砂層空隙率0.1，注漿量0.47m3。在隧道施工過程中，整個工程處于地下，所以工程地質(zhì)環(huán)境及水文等將會給隧道施工帶來直接影響。隧道施工所處環(huán)境比較惡劣，一旦操作失誤，必將會引發(fā)嚴重后果。因此，在隧道施工過程中，需要根據(jù)工程實際情況，明確錨桿位置，并指導鉆機就位。結(jié)合自進式錨桿直徑和長度，采用SP50型鉆機鉆進施工；結(jié)合每根錨桿的中心線、高程及角度，安裝導軌及鉆機。為了確保錨桿的方向、坡度和精度，在鉆進前，測量人員對錨桿位置進行放樣，放樣完成后，調(diào)整好鉆機角度開始鉆進。錨桿鉆進到位后，鎖緊卡釬器，反轉(zhuǎn)鉆機，將錨桿從鉆機連接套卸下，移開鉆機。繼續(xù)鉆進安裝下根錨桿。

2.4施工要點及注意事項

首先，在淺埋段自進式錨桿施工之前，需要噴射厚度為50mm的混凝土進行掌子面封層，確保在注漿過程中漿液不會大量流出，確保掌子面質(zhì)量。在淺埋段自進式錨桿施工過程中，需要做好錨桿點位及鉆深的把控工作，確保管棚環(huán)向距離是50cm，外插角度是20°。［5］其次，在錨桿鉆進時，應(yīng)該及時把控掌子面情況，一旦發(fā)生出水事故，應(yīng)該及時注漿，并且邊注漿邊鉆進，避免出現(xiàn)突水事故。此外，還要確保錨桿和錨桿之間連接牢靠，不會出現(xiàn)管節(jié)脫離現(xiàn)象。鉆機工作平臺搭設(shè)平穩(wěn)，錨桿鉆進時應(yīng)該加強仰角測量頻率，一旦超出施工范疇，應(yīng)及時處理，保證錨桿施工質(zhì)量。最后，加強注漿工藝把控，結(jié)合施工實際情況及時修改漿液配比，注漿壓力不得高于5.0MPa。

3保障淺埋段自進式錨桿施工質(zhì)量的對策

自進式錨桿作為一個把鉆進、注漿、錨固等環(huán)節(jié)進行融合的錨桿，在自進式錨桿的作用下，可以確保在相對復雜的底層獲取理想的錨固效果，具有較強的穩(wěn)定性和可靠性。鉆桿及錨桿的充分結(jié)合，在風化巖等施工過程中，不需要采用套管護壁裝置就能實現(xiàn)鉆孔，確保錨固和注漿效果。操作比較簡便，可以減少25%工作量及工程成本，提升工作效率。高效能注漿，能夠?qū)⒘芽p進行填充，提升巖石的穩(wěn)定性，實現(xiàn)對地下水的控制。連續(xù)性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進錨桿隨意切割和連接，適合應(yīng)用在場地較為狹窄的場地中，并且連續(xù)性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進錨桿更具粘結(jié)性。實踐得知，粘結(jié)阻力超出光滑鋼管2~3倍［6］。自進式錨桿進場時，為了保證施工質(zhì)量，需要對施工材質(zhì)做好檢查工作，檢查通過之后才能應(yīng)用。要想保證自進式錨桿施工整體水平和質(zhì)量，需要保證測量定位的精準性，搭設(shè)角度要滿足工程要求，施工人員應(yīng)該嚴格按照隧道施工標準及鉆眼注漿規(guī)定進行施工?，F(xiàn)場施工人員需要配備專業(yè)的安全防護設(shè)施，現(xiàn)場施工材料均需要安排專業(yè)人員操作。安全人員應(yīng)該隨時關(guān)注巖石改變情況，如果出現(xiàn)變化，所有人員應(yīng)及時撤離。加強圍巖檢測，觀測頻率變化，將頻率信息傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)中，開展數(shù)據(jù)分析工作，引發(fā)施工作業(yè)。如果施工現(xiàn)場發(fā)生鋼架變形、涌水、拱頂?shù)魤K等狀況，應(yīng)該立即撤離工作人員，待穩(wěn)定之后才能施工。

4結(jié)語

將淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)運用到山區(qū)隧道工程中，其控制質(zhì)量將直接影響工程整體應(yīng)用和發(fā)展。因此，在隧道施工過程中，相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)工程實際情況，優(yōu)化施工工藝，科學編制施工方案，并運用現(xiàn)代化施工技術(shù)，結(jié)合我國基本國情探索滿足工程需要的施工工藝，引導我國隧道工程穩(wěn)定發(fā)展。自進式錨桿在處理此次淺埋段過程中起到了關(guān)鍵性作用，施工中圍巖未出現(xiàn)滑塌，自進式錨桿形成了很好的棚護，也防止了初期支護變形。

參考文獻：

［1］何玉龍.雙層自進式錨桿在碎石堆積體隧道中的應(yīng)用［J］.公路，2019（1）：295-299.

［2］周維林.自進式錨桿在巴塘水電站交通洞噴錨支護中的應(yīng)用［J］.湖南水利水電，2018（6）：101-102.

［3］韓一民.地鐵聯(lián)絡(luò)線下穿河道機械化施工技術(shù)分析［J］.建筑機械，2018（9）：79-82.

作者：高松 單位：中鐵十八局集團 第四工程有限公司