隧道工程自进式锚杆施工技术

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【摘要】五峰城市连接线隧道工程地质条件复杂，临近高压线塔，对于进口段Ⅴ类围岩段通过采取自进式锚杆施工，解决了隧道富水段容易塌方、冒顶等技术难题。

【关键词】隧道工程富水段自进式锚杆施工方案

1工程概况

五峰城市连接线工程杨家冲隧道位于五峰县渔洋关镇曹家坪村，路线为穿越东北至西南向山岭地带而建设，为分离式隧道，其中杨家冲左线隧道的设计里程桩号为LBZK1+195～LBZK1+988，长度为793m，进口段LBZK1+195～LBZK1+260为Ⅴ类围岩，长度65m。在进口段开挖支护至里程LBZK1+226.8时隧道拱顶右侧出现垮塌，将已安设完成的1榀钢拱架砸弯变形。洞身塌体股状有压地下水间歇式涌出，地表出现直径约2m的漏顶。项目部根据专家咨询会意见，组织实施了塌穴处理及LBZK1+228～LBZK1+260段部分地表钻孔注浆及探孔施工，由于该段地层主要为残坡积粉质粘土夹碎石土，富含地下水，注浆效果较差。在坍穴处理完成，洞内正在施工锚杆作业工作室时塌穴正前方发生二次坍塌，导致无法按照专家咨询意见进行洞内长管棚及地表注浆施工。最后根据多方论证采取自进式锚杆施工的方案，解决了隧道进口Ⅴ类围岩富水段施工难题，取得了比较好的效果。

2总体施工方案

对于杨家冲隧道LBZK1+226.8～LBZK1+260富水段采取了如下处理措施:(1)对上台阶掌子面进行封闭注浆加固，具体参数为采用42mm的注浆小导管，长度5m，1.2m×1.2m梅花形布置;(2)对掌子面后方LBZK1+224.8～LBZK1+226.8已施作初期支护2m的范围做锁口处理，具体参数为采用42mm的注浆小导管，长度5m，梅花形布置1.0m×1.0m;(3)LBZK1+226.8～LBZK1+260段隧道超前支护采用76mm自进式锚杆+42mm单层超前小导管。自进式锚杆长12m，环向间距0.4m，在拱顶范围布置37根，排距10m，前后排自进式锚杆的搭接长度2.0m，外插角5°;超前小导管长4m，排距1.0m，环向间距0.4m，在拱顶范围内布置39根，外插角45°。自进式锚杆及超前小导管采用水灰比为1∶1的水泥浆注浆加固，适量掺入水玻璃调节终凝时间，注浆压力控制在0.5MPa～1.0MPa;(4)将LBZK1+226～LBZK1+260段初期支护钢支撑及系统锚杆纵向间距调整为50cm;(5)注浆加固完成后，采用超前探水钻孔，每次探水长度15m，开挖10m，保留5m开始下一次探水。

3自进式锚杆施工工艺

3.1施工工艺流程

施工准备→设备就位→安装自进式锚杆→开始钻进→锚杆到位→撤掉钻机→接通注浆→注浆达到设计要求→暗洞开挖→下一循环。

3.2主要施工方法

(1)施工准备:首先测量放出锚杆位置，同时指导钻机就位;(2)设备就位:根据自进式锚杆直径和长度，采用ZGYX420B型钻机钻进。依据每根自进式锚杆的中心线、高程及锚杆的角度，安装导轨及钻机;(3)安装锚杆及钻头:钻机定位完成后，将专用钻头和锚杆连接好，并连接好钻机上的风水管;(4)自进式锚杆钻进:为了确保锚杆的方向、坡度和精度，在进行钻进前，测量人员对锚杆位置进行放样，放样完成后，调整好钻机角度开始钻进;(5)锚杆接长:12m长的锚杆由4节3m长锚杆组成。在第一节3m锚杆钻到位后，使用迈式锚杆专用连接套连接第二节3m长锚杆，依次完成4节锚杆的安装(6)撤掉钻机:锚杆钻进到位后，锁紧卡钎器，反转钻机，将锚杆从钻机连接套卸下，移开钻机。继续钻进安装下根锚杆;(7)注浆:采用1∶1水泥浆液加水玻璃(玻美度35)双液注浆，注浆压力0.5MPa～1MPa，终压2MPa。注浆顺序原则上按由低至高顺序灌注;遇有出水量较大的孔位时，则采用挤压注浆法由两侧向中间顺序灌注。

3.3施工要点及注意事项

(1)自进式锚杆施工前必须喷射10cm厚的混凝土封闭掌子面，保证注浆时浆液不向掌子面外流出;(2)自进式锚杆钻进时严格控制锚杆的点位、仰角、钻深，保证锚杆环向间距400mm，外插角5°，钻深12m;(3)锚杆钻进过程中，随时注意观察掌子面情况，如有出水现象，及时注浆，边注浆边钻进，以防突水事件发生;(4)保证锚杆间连接牢固，不得有管节脱落现象。保证锚杆间的搭接长度2m;(5)钻机工作平台搭设要牢固，锚杆钻进过程中加大仰角测量频度，如超出允许范围及时纠正，保证锚杆施工精度;(6)严格控制注浆工艺，根据地层情况及时调整浆液配比。

3.4超前小导管布置

超前小导管采用42×3.5mm钢花管，纵向间距1.0m，环向间距40cm，长度L=4m。沿工字钢环向设置39根，超前小导管角度控制在45°，前后排小导管呈梅花形布置，并保证注浆效果满足设计要求。

3.5暗洞掘进施工

暗洞开挖采用三台阶预留核心土环形法开挖，核心土纵向长度不小于5m。土体开挖采用人工配合机械的开挖方式。隧道施工按照“先治水、管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则施工。改善隧道洞内作业环境，提高施工的机械化水平，尽可能减少洞内作业人员。每次开挖进尺为1榀钢架间距(50cm)，初期支护及时跟进，减少掌子面及顶部开挖面长时间裸露，造成坍塌。上导台阶开挖掘进时，中台阶、下台阶、仰拱要及时同步跟进，封闭成环。中、下台阶施工采用左右半边跳槽开挖，边挖边支护，初期支护每段施做长度不得大于2m。控制施工台阶长度，上台阶与中台阶之间台阶长度控制在5m以内，中台阶与下台阶之间台阶长度控制在20m以内。下台阶初期支护施工完成后，应立即施做仰拱初支、仰拱混凝土及仰拱回填混凝土。

3.6施工过程重点解决的问题

3.6.1防止塌方工作

在自进式锚杆施工期间，由于施作时间长，施工扰动大，故防止掌子面滑移、坍塌非常重要，要及时封闭掌子面，做好顶部安全防护工作。

3.6.2加大注浆压力

在暗洞开挖时，围岩自稳能力相当重要，因此，在注浆过程中适当增加注浆压力，使水泥浆充分扩散，松散土体充分固结，保证暗洞施工安全。

3.6.3加强排水工作

松散坡积碎石土层遇水软化、易坍塌，掌子面及仰拱部位地下水要及时抽排，防止地下水浸泡基础，造成初支沉降、变形。

3.6.4加强安全防范工作

安全是一切工作的起点，在清渣、加固施工时洞内照明、安全防范措施应齐全，设专人观察初期支护的变形情况，保证人员安全。

3.6.5加强监控量测

在隧道施工中监控量测非常重要，在施工过程中及后半段暗洞开挖过程中加强洞内的监控量测工作，对该段区域的变形及时掌握，确保施工安全。

4结语

杨家冲隧道进口段位于坡积体上，临近高压线塔，地质条件复杂，在隧洞掘进过程中多次出现塌方、冒顶等安全问题，最后富水段Ⅴ类围岩段通过采取自进式锚杆施工，解决了富水段隧道容易塌方、冒顶等技术难题，取得了比较好的效果。

作者:杨其海 单位：中国葛洲坝集团第二工程有限公司