合福客专闽赣段隧道组合中空锚杆施工技术研究

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摘要： 合福客专闽赣段穿越江西省东部、福建省东北部地区，地势起伏大、地质条件复杂，隧道比高达59%，施工安全风险高。组合中空锚杆支护措施大量在本线隧道工程中应用，文章通过施工现场大量的工艺性试验，总结了隧道组合中空锚杆施工工艺流程、工艺要点及质量控制要点。利用HD110Z潜孔钻车钻孔，设备结构紧凑、施工方便快捷、准确高效，改善了作业环境，对规范隧道组合中空锚杆施工作业，控制施工质量具有一定的指导作用。

Abstract： Min-Gan part of Hefei-Fuzhou passenger line through the east of Jiangxi provinc and the northeast of Fujian Province， with the largely undulating terrain and complexly geological conditions， the tunnel proportion is up to 59%， and construction safety risk is high. The combination hollow bolt applied in tunnels， this article based on the many craft trials， summarized the workflow of construction technology， craft points and quality control points. Drilling used HD110Z at the scene， compact structure， conveniently and quickly，accurately and efficiently， improved the operating environment， has a certain effect on stipulating the construction operations of combination hollow bolt and controlling the quality.

关键词： 合福客专闽赣段；隧道；组合中空锚杆；施工工艺；质量控制

Key words： Min-Gan part of Hefei-Fuzhou passenger line；tunnel；combination hollow bolt；construction technology；quality control

中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）10-0094-02

0 引言

近些年，随着铁路工程建设的快速发展，锚杆作为隧道工程施工中维护围岩稳定，确保施工安全质量的重要支护手段之一已得到了迅速的发展，组合中空锚杆以其良好的质量安全、可靠性及适用性已在越来越多的隧道工程中开始应用，因此如何准确钻孔、安装、注浆、封锚成为组合中空锚杆施工控制的关键问题。

锚杆作为主动支护形式的一种，已广泛应用于隧道、巷道、基坑及高边坡防护。陈玉祥等通过对国内外锚杆支护理论的论述，详细阐述了不同锚杆围岩支护理论的机理、适用条件、优缺点，提出了锚杆支护机理的发展趋势和方向[1]，但在以往的隧道工程施工中，其拱部常采用普通砂浆锚杆或普通中空锚杆支护，其注浆施工由下往上灌注，常常导致漏浆或注浆不饱满等质量通病，给铁路施工及营运带来安全隐患[2、3]。而组合中空锚杆从改进注浆施工工艺出发，改进了以往锚杆漏浆、注浆不饱满等质量通病。谢敏从隧道工程施工实际出发，深入探讨了中空注浆锚杆施工的常见的质量通病及管控措施[4]；夏志杰等通过组合中空锚杆在锦赤铁路隧道施工中的应用，证明其能有效的解决隧道拱顶锚杆注浆不饱满问题[5]；张世平等采用理论分析及室内试验的方法对锚杆体中导波规律的研究，探讨了更为简单有效的锚杆锚固质量及完整性检测方法[6]。经过多年的应用，目前已广泛运用于隧道工程中，文章以合福客专闽赣段隧道组合中空锚杆施工为研究对象，探讨了组合中孔锚杆施工工艺流程、工艺要点、质量控制要点及钻孔设备等，以其方便快捷、安全有效的应用于隧道工程施工。

1 结构及支护原理

1.1 结构 组合中空锚杆是由中空锚杆体、钢筋、连接套、垫板、螺母、止浆塞、锚头、排气管等组成的锚杆体。组合锚杆体有中空锚杆体连接套与钢筋连接组合而成，连接套上应径向均匀布设出浆口，且不少于2个，直径不应小于16mm。注浆时水泥浆液经中空锚杆体的中空内孔从连接套上的出浆孔进入锚杆孔，锚杆孔内的浆液由外向里充盈，锚杆孔内的空气从排气管排出，注浆完成后应立即安装堵头封堵[3]，如图1所示。

1.2 支护原理 组合中空锚杆主要用于拱部或锚杆孔向上倾斜的岩层中，依赖其粘结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点[2]。

2 设计参数

合福客专闽赣段全长466Km，隧道全长275Km，隧道比高达59%，以Ⅲ级围岩为例，组合中空锚杆设计参数为：

①材料为Φ22组合中空锚杆，全长3.0m，其中空部分长0.5m、钢筋长2.5m，材质为HRB335、Q345钢；锚杆体屈服抗拉力≥127KN，最大拉力≥172KN。②垫板规格：Q235热轧钢筋，尺寸为150mm×150mm×6mm。③施工范围：拱部140°。④锚杆孔深度：大于锚杆长度10cm。⑤水泥标号：P.O 42.5普通硅酸盐水泥，注浆应饱满密实。

3 施工工艺

3.1 施工工艺流程 隧道组合中空锚杆施工工艺流程见图2。

3.2 施工工艺要点

3.2.1 施工准备

①机械设备准备妥当，如锚杆钻机（HD110Z潜孔钻车，技术参数为钻孔气压0.7～1.4MPa、自动履带式行走系统、施工范围纵向200°、水平45°、最大钻孔深30m、施工高度10～11m）、空压机、搅拌机、凿岩机和注浆泵等，并确认可用。

②锚杆体配件、水泥等材料准备充足。

③测量、试验、钻孔、注浆及辅助人员准备就绪。

3.2.2 钻孔 测量人员按设计图纸对锚杆孔孔位进行准确定位，梅花形布置并标识，采用Φ42mm钻头开钻。锚杆孔应与围岩壁面或岩层的主要结构面垂直，孔位允许偏差±15cm，孔深度大于锚杆设计长度10cm，允许偏差为±50mm。

3.2.3 清空 成孔后利用喷射混凝土台车采用高压风进行清孔，至孔底钻碴彻底清干净为止。

3.2.4 安装

①组装组合中空锚杆，并检查确认各环节拧紧。

②排气管通长顺直用胶带固定于锚杆体上，其一端与锚头齐平，并采用外套细格钢丝网防堵，另一端经止浆塞穿出，并预留1m左右的富余长度。

③将组装好的锚杆体缓慢送入锚杆孔内并旋转，要求插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，且位于孔的中心[7]。

④检查排气孔是否通畅，堵塞时可采用清孔用高压风排堵。

⑤套入止浆塞，敲紧、宜深入岩面不小于2～5cm，并应满足不小于1MPa注浆压力的使用要求。

3.2.5 注浆 注浆管连接、旋紧，连接注浆机注浆，待排气管有浆液溢出时且注浆压力达到设计值时，停止注浆安装堵头进行封堵。待砂浆体强度达到10MPa后安装垫板，垫板应用螺帽拧紧并与喷层紧贴，未接触部位必须楔紧[8]。

3.2.6 锚杆外露端头处理 为保证端头不刺破防水板，影响防排水效果，安装螺帽后的锚杆尾部外露部分不得大于5mm，割除多余部分，并用砂浆抹平顺，满足初期支护表面平整度D/L≤1/10的要求。

3.3 施工工艺特点

①HD110Z潜孔钻车设备结构紧凑、操作简单、工作灵活，自带履带式走行系统，移动方便，工作范围大，不需要专用钻孔台架，通过调整滑架倾斜角度使钻孔角度垂直岩面，有效解决了隧道拱部140°范围内锚杆施工角度不垂直岩面的问题，如图3所示。

②中空设计使锚杆体实现了注浆管的功能，避免了传统施工工艺注浆管拔出时造成的浆液流失。

③安装方便，不需现场加工螺纹，就可方便地安设垫板、螺母。

④改善了施工人员作业环境，取得了较好的经济和社会效益。

4 质量控制要点

①组合锚杆体的内外表面不应有裂缝、折叠、轧折、离层、结疤和锈斑等缺陷。

②钻孔方向宜尽量与岩层结构面垂直，钻好后用高压风将锚杆孔冲洗干净。

③排气管应与锚头齐平，通长顺直固定在锚杆体上，并具有防堵措施，确保排气通畅。

④锚杆体应具有居中措施，安装时可利用锚头和止浆塞控制锚杆居中，锚杆插入孔内的长度不小于锚杆长度的95%。

⑤注浆作业施工控制

1）注浆材料采用水泥净浆，浆液配合比为1：1，注浆过程应连续。2）注浆孔口的压力不大于0.4MPa。3）注浆过程中要重点观察孔口，应有浆液流出，暂定注浆时孔口挤浆现象消失、不再漏浆，否则说明止浆效果不满足要求，注浆不饱满密实。4）注浆量略大于设计值，注浆完成后按注浆量进行初步检验。5）注浆强度未达设计强度的70%时，不得随意碰撞，一般规定三天内不得悬挂重物，锚杆安设好后，不得随意敲击。

5 结论

①组合中空锚杆由于各配件的作用，锚杆体的居中性很好，浆液可以将锚杆体全长包裹，避免了锈蚀的危险，达到长期支护的目的。

②由于其注浆饱满密实，并实现了有压注浆，能有效控制围岩变形，保证围岩稳定，确保施工安全，提高了工程施工质量，已越来越多地应用于隧道工程施工。

③HD110Z潜孔钻车设备在现场的应用，设备结构紧凑、操作简单、工作灵活，自带履带式走行系统，移动方便，工作范围大，不需要专用钻孔台架，通过调整滑架倾斜角度使钻孔角度垂直岩面，有效解决了隧道拱部140°范围内锚杆施工角度不垂直岩面的问题。

参考文献：

[1]陈玉祥，王霞，刘少伟.锚杆支护理论现状及发展趋势探讨[J].西部探矿工程，2004，（10）：155-157.

[2]朱永全，宋玉香.隧道工程[M].北京.中国铁道出版社，2008.

[3]中华人民共和国铁道部.中空锚杆技术条件（TB/T 3209）[S].北京：中国铁道出版社，2008.

[4]谢敏.浅谈隧道中空注浆锚杆施工常见质量通病与管理控制[J].中国新技术新产品，2012，（2）：86-87.

[5]夏志杰，殷俊刚，吴银芳等.组合中空锚杆在锦赤铁路隧道施工中的应用[J].2012，（1）：56-58.

[6]张世平，张昌锁等.注浆锚杆完整性检测方法研究[J].岩土力学，2011，（11）：3368-3372.

[7]中华人民共和国铁道部.高速铁路隧道工程施工质量验收标准（铁建设[2010]241号）[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[8]中华人民共和国铁道部.高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设[2010]241号）[S].北京：中国铁道出版社，2010.