自進(jìn)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(duì)淺埋段自進(jìn)式錨桿施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解析。通過(guò)淺埋段自進(jìn)式錨桿施工技術(shù)在隧道工程中的合理運(yùn)用，得出施工中圍巖未出現(xiàn)滑塌、自進(jìn)式錨桿形成了很好的棚護(hù)、初期支護(hù)穩(wěn)定的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：淺埋段自進(jìn)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(guò)程中，超前支護(hù)是保證施工質(zhì)量安全的主要施工流程。加強(qiáng)超前支護(hù)管理，可以有效防止隧道在掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)施工問(wèn)題，避免給施工人員帶來(lái)生命危險(xiǎn)。在隧道施工過(guò)程中，若遇圍巖較為破碎的掌子面超前支護(hù)時(shí)，通常采用Φ42×4mm無(wú)縫鋼花管注漿固結(jié)前方松散圍巖來(lái)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(hù)施工過(guò)程中，應(yīng)用Φ25超前砂漿錨桿。但是針對(duì)相對(duì)比較松散的超前支護(hù)，應(yīng)用Φ42×4mm無(wú)縫鋼花管施工技術(shù)難度系數(shù)比較高，并且長(zhǎng)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(wú)法滿足超前支護(hù)施工要求。因此，把淺埋段自進(jìn)式錨桿施工技術(shù)運(yùn)用到山區(qū)隧道工程是非常必要的。本文對(duì)淺埋段自進(jìn)式錨桿施工技術(shù)在山區(qū)隧道工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1工程概述

摩天嶺隧道進(jìn)口位于本溪市東營(yíng)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(zhǎng)8620m，位于直線上，縱坡6.0‰、-5.0‰，最大埋深398m。隧道進(jìn)口處地勢(shì)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(shù)［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(shì)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(kāi)挖掘進(jìn)至DK42+620，原設(shè)計(jì)圍巖為Ⅴ級(jí)加強(qiáng)襯砌圍巖，施工時(shí)發(fā)現(xiàn)掌子面實(shí)際圍巖主要為碎石土，全風(fēng)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(shí)加快施工進(jìn)度，對(duì)摩天嶺隧道出口淺埋段超前支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)，具體措施如下：拱頂120°范圍采用雙排小導(dǎo)管超前支護(hù)并預(yù)注漿加固地層，第一排（上排）小導(dǎo)管采用Φ51自進(jìn)式錨桿，長(zhǎng)5.0m，環(huán)向間距400mm，縱向間距3.0m；第二排小導(dǎo)管采用規(guī)格Φ42×3.5mm（外徑×壁厚）的鋼花管，長(zhǎng)2.5m，縱向兩榀鋼架一環(huán)，環(huán)向間距400mm。

2淺埋段自進(jìn)式錨桿施工應(yīng)用要點(diǎn)

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(jī)、SDW型注漿泵為主。在對(duì)淺埋段自進(jìn)式錨桿進(jìn)行準(zhǔn)備的過(guò)程中，需要把錨桿從鉆機(jī)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(shí)清理。一般情況下，錨桿轉(zhuǎn)進(jìn)之前應(yīng)用的設(shè)備是全站儀，在全站儀的作用下，對(duì)鉆孔孔位等信息進(jìn)行處理，并做好標(biāo)記。在自進(jìn)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(shí)漿液不向掌子面外流出。在自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制錨桿的點(diǎn)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(jìn)過(guò)程中，要隨時(shí)注意觀察掌子面情況，如果有出水現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)注漿，邊注漿邊鉆進(jìn)，以防突水事件發(fā)生［3］。

2.2錨桿安裝及鉆進(jìn)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(jī)和釬尾等。要求錨桿和預(yù)先設(shè)定的鉆孔相對(duì)應(yīng)，把風(fēng)或水供給到鉆機(jī)中，之后將其鉆進(jìn)其中。在鉆進(jìn)到破碎巖石時(shí)，發(fā)生鉆頭堵塞現(xiàn)象的概率比較大，因此在鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)該做好鉆進(jìn)速率把控工作，保證鉆進(jìn)速率的均衡性，降低沖擊力帶來(lái)的影響，時(shí)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(shí)采取相關(guān)對(duì)策。例如，把錨桿向后撤離50cm左右，并且確保重復(fù)清理水孔，在水孔流通順暢之后才能繼續(xù)施工，直到鉆進(jìn)到要求位置［4］。此外，需要借助水或空氣將孔內(nèi)雜物進(jìn)行清理，之后查看孔洞是否順暢。在清理過(guò)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(gè)長(zhǎng)錨桿注漿量計(jì)算：漿液擴(kuò)散半徑為0.55m，錨桿長(zhǎng)度5m，砂層空隙率0.1，注漿量0.47m3。在隧道施工過(guò)程中，整個(gè)工程處于地下，所以工程地質(zhì)環(huán)境及水文等將會(huì)給隧道施工帶來(lái)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(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果。因此，在隧道施工過(guò)程中，需要根據(jù)工程實(shí)際情況，明確錨桿位置，并指導(dǎo)鉆機(jī)就位。結(jié)合自進(jìn)式錨桿直徑和長(zhǎng)度，采用SP50型鉆機(jī)鉆進(jìn)施工；結(jié)合每根錨桿的中心線、高程及角度，安裝導(dǎo)軌及鉆機(jī)。為了確保錨桿的方向、坡度和精度，在鉆進(jìn)前，測(cè)量人員對(duì)錨桿位置進(jìn)行放樣，放樣完成后，調(diào)整好鉆機(jī)角度開(kāi)始鉆進(jìn)。錨桿鉆進(jìn)到位后，鎖緊卡釬器，反轉(zhuǎn)鉆機(jī)，將錨桿從鉆機(jī)連接套卸下，移開(kāi)鉆機(jī)。繼續(xù)鉆進(jìn)安裝下根錨桿。

2.4施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

首先，在淺埋段自進(jìn)式錨桿施工之前，需要噴射厚度為50mm的混凝土進(jìn)行掌子面封層，確保在注漿過(guò)程中漿液不會(huì)大量流出，確保掌子面質(zhì)量。在淺埋段自進(jìn)式錨桿施工過(guò)程中，需要做好錨桿點(diǎn)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(jìn)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)把控掌子面情況，一旦發(fā)生出水事故，應(yīng)該及時(shí)注漿，并且邊注漿邊鉆進(jìn)，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(huì)出現(xiàn)管節(jié)脫離現(xiàn)象。鉆機(jī)工作平臺(tái)搭設(shè)平穩(wěn)，錨桿鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)仰角測(cè)量頻率，一旦超出施工范疇，應(yīng)及時(shí)處理，保證錨桿施工質(zhì)量。最后，加強(qiáng)注漿工藝把控，結(jié)合施工實(shí)際情況及時(shí)修改漿液配比，注漿壓力不得高于5.0MPa。

3保障淺埋段自進(jìn)式錨桿施工質(zhì)量的對(duì)策

自進(jìn)式錨桿作為一個(gè)把鉆進(jìn)、注漿、錨固等環(huán)節(jié)進(jìn)行融合的錨桿，在自進(jìn)式錨桿的作用下，可以確保在相對(duì)復(fù)雜的底層獲取理想的錨固效果，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性。鉆桿及錨桿的充分結(jié)合，在風(fēng)化巖等施工過(guò)程中，不需要采用套管護(hù)壁裝置就能實(shí)現(xiàn)鉆孔，確保錨固和注漿效果。操作比較簡(jiǎn)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(jìn)行填充，提升巖石的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水的控制。連續(xù)性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進(jìn)錨桿隨意切割和連接，適合應(yīng)用在場(chǎng)地較為狹窄的場(chǎng)地中，并且連續(xù)性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進(jìn)錨桿更具粘結(jié)性。實(shí)踐得知，粘結(jié)阻力超出光滑鋼管2~3倍［6］。自進(jìn)式錨桿進(jìn)場(chǎng)時(shí)，為了保證施工質(zhì)量，需要對(duì)施工材質(zhì)做好檢查工作，檢查通過(guò)之后才能應(yīng)用。要想保證自進(jìn)式錨桿施工整體水平和質(zhì)量，需要保證測(cè)量定位的精準(zhǔn)性，搭設(shè)角度要滿足工程要求，施工人員應(yīng)該嚴(yán)格按照隧道施工標(biāo)準(zhǔn)及鉆眼注漿規(guī)定進(jìn)行施工?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員需要配備專業(yè)的安全防護(hù)設(shè)施，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)關(guān)注巖石改變情況，如果出現(xiàn)變化，所有人員應(yīng)及時(shí)撤離。加強(qiáng)圍巖檢測(cè)，觀測(cè)頻率變化，將頻率信息傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)中，開(kāi)展數(shù)據(jù)分析工作，引發(fā)施工作業(yè)。如果施工現(xiàn)場(chǎng)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(yǔ)

將淺埋段自進(jìn)式錨桿施工技術(shù)運(yùn)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(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況，優(yōu)化施工工藝，科學(xué)編制施工方案，并運(yùn)用現(xiàn)代化施工技術(shù)，結(jié)合我國(guó)基本國(guó)情探索滿足工程需要的施工工藝，引導(dǎo)我國(guó)隧道工程穩(wěn)定發(fā)展。自進(jìn)式錨桿在處理此次淺埋段過(guò)程中起到了關(guān)鍵性作用，施工中圍巖未出現(xiàn)滑塌，自進(jìn)式錨桿形成了很好的棚護(hù)，也防止了初期支護(hù)變形。

參考文獻(xiàn)：

［1］何玉龍.雙層自進(jìn)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(jìn)式錨桿在巴塘水電站交通洞噴錨支護(hù)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(jī)械化施工技術(shù)分析［J］.建筑機(jī)械，2018（9）：79-82.

作者：高松 單位：中鐵十八局集團(tuán) 第四工程有限公司