金固隧道锚杆施工技术

摘要：本文结合丹大快速铁路金固隧道隧道工程实例，详尽地论述了隧道施工锚杆的工艺原理、施工工艺流程、适用范围、工艺特点、施工方法及常见问题的处理，可为类似工程的施工提供一定的借鉴作用。

关键词：隧道；锚杆；施工技术

Abstract: this paper JinGu Dan rapid railway tunnel tunnel engineering example, discussed in detail the tunnel construction of the anchor technology principle, construction process, application scope, process characteristics, construction method and the treatment for common problems, but for the similar engineering construction to provide a reference.

Keywords: tunnel; Anchor; Construction technology

中图分类号： U455 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1、前言

锚杆支护技术（简称锚固技术）最早应用于1912年德国的谢列兹矿，至今已有一百年的发展历史。目前，锚杆支护技术以美国、澳大利亚发展最为迅速，两国锚杆支护比重已接近100%，其锚固技术水平居于世界前列。我国在1955年开始应用此项技术，近些年，锚固技术在我国的隧道施工及煤炭行业得到了迅猛的发展。

2、工艺原理

锚杆支护技术，是在岩体内部钻孔中用黏结剂（如水泥砂浆、锚固剂、水玻璃双液浆）将杆材与岩体黏结成一个整体，对岩体起支承、加固、提高岩层间摩擦阻力且形成“组合梁”和悬吊的作用，是将因工程改变岩土体产生的重新分布力传至稳定结构物或岩土层的一种构件。当采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料时，也可称为锚索。

3、适用范围

（1）适用于自然不很稳定的岩土体。不在一般自然力情况下出现崩塌导致危害而需要的加固。

（2）工程改变岩土体结构而形成的切方边坡和自然边坡支护。

（3）坑道开挖后形成的临空面支护。

4、工艺特点

岩土锚固技术是通过埋设在岩土体中的锚杆，将结构物与岩体紧紧地联锁在一起，依赖锚杆与岩土体的抗剪强度传递结构物的拉力或使岩土体自身得到加固，以保持结构物和岩土体的稳定，其特点如下：

（1）在岩土体开挖后，能较快提供技护力，有利于保护岩体的固有强度，阻止岩土体的进一步扰动，控制岩土体变形的发展，提高施工过程的安全性。

（2）提高岩土体软弱结构面、潜在滑移面的抗剪强度，改善岩土体的其他力学性能。

（3）改善岩土体的应力状态，使其向有利于稳定的方向转化。

（4）锚杆的作用部位、方向、结构参数、密度和施作时机可以根据需要方便地设定和调整，能以最小的支护力，获得最佳的稳定效果。

（5）将结构物与岩土体紧密地联锁在一起，形成共同工作的体系。

5、砂浆及中空注浆锚杆施工工艺流程

（1） 砂浆锚杆施工工艺流程见图1

图1砂浆锚杆施工工艺流程

（2）中空注浆锚杆施工工艺流程图2

图2中空注浆锚杆施工工艺流程

6、锚杆施工操作要点

（1） 锚杆施工前的准备

锚杆材料的品种应符合设计要求并应进行以下检验：

①外观质量检验：杆体直径要均匀、一致，无严重锈蚀、弯折；抗拉强度实验应满足工程要求；

②应按设计要求定出位置，孔位允许偏差为±150mm；

③钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直，钻孔应圆而直；

④锚杆的深度误差不得大于±50mm，砂浆锚杆的直径应大于杆体直径15mm，其他锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配；

⑤锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面，锚杆用的水泥砂浆，其强度不得低于M20，锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实；

⑥在围岩破碎、应力较大地段，可采取增加锚杆数量、选用高强锚杆、加大锚杆长度和直径、加大钻孔直径等措施。

（2）施工工艺

①锚杆钻孔

隧道锚杆采用风动凿岩机成孔，锚杆钻孔利用开挖台阶搭设简易台架施钻，按照设计间距布孔；钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷砼表面；锚杆孔比杆径大15，深度误差不得大于±50mm；成孔后采用高压风清孔。

②砂浆锚杆安装

锚杆注浆安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作，注浆材料使用硅酸盐或普通硅酸盐32.5水泥，粒径小于2.5mm的砂子，并须过筛，胶骨比1:0.5～1:1，水灰比0.38～0.45，砂浆标号不小于M20。

砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆，具体操作是：先将水注入牛角泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用锚固剂堵塞眼口，防止砂浆流失。

锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置，以防止高压喷出物射击伤人。

砂浆应随用随拌，在初凝前全部用完，使用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于3个孔，以免时间过长，使砂浆在泵、管中凝结。

锚注完成后，应及时清洗，整理注浆用具，除掉砂浆凝聚物，为下次使用创造好条件。

③中空注浆锚杆安装

A、安装前，应检查锚杆体钻头的水孔是否畅通，若有异物堵塞，应及时清理。

B、锚杆体装入设计深度后，应用水和空气洗孔，直至孔口反水或返气。

C、注浆材料宜采用纯水泥浆或1:1水泥砂浆，水灰比宜为0.4～0.5。采用水泥砂浆时砂子粒径不应大于1.0mm。

D、注浆料应由杆体中孔灌入，上仰孔应设置止浆塞和排气孔。

7.劳动组织

（1）施工人员应结合实际工程进展情况、工期要求情况进行合理配置。

金固隧道锚杆支护作业人员配备表

8、 材料要求

（1）水泥

锚杆注浆应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于42.5MPa。

（2）锚杆

锚杆锚杆所使用的钢筋原材料进场检验必须符合设计及相关规范的规定。

9、设备机具配制

为实现隧道安全、快速施工的目的，应结合隧道施工进度，进行施工机具的合理配置。

主要施工机械设备配置表

10、 质量控制及检验

（1）质量控制

隧道设计拱顶锚杆为φ25中空注浆锚杆，边墙为φ22砂浆锚杆。锚杆均设置垫板。锚杆长度为4m，纵横间距为1.0×1.2m，呈梅花型布置。对锚杆孔位及深度进行核实，钻孔孔位及孔深应符合设计要求；逐根检查锚杆长度及直径，确保锚杆原材料符合设计要求；锚杆孔注浆应饱满。

（2）质量检验主控项目

①钢筋进场时，必须对其质量指标进行全面检查并按批抽取试件做屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯试验，其质量应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）的规定和设计要求。

检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢筋，每60t为一批，不足60t按一批计。每批抽检一次。

检验方法：检查每批质量证明文件,并按批进行抽样做屈服强度、抗拉强度和伸长率冷弯试验。

②半成品、成品锚杆的类型、规格、性能等应符合设计要求和国家现行有关技术标准的规定。

检查数量：按进场的每批次随机抽样3%进行检验。

检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告并进行试验。

③锚杆安装的数量应符合设计要求。

检验数量：全部检查。

检验方法：施工现场计数检查。

④砂浆的强度等级、配合比应符合设计要求。

检查数量：每一作业段检查一次。

检验方法：进行配合比设计，做砂浆强度试验。

⑤锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。

检验数量：全部检查。

检验方法：查施工记录，观察或采用超声波锚杆检查仪检查。

⑥锚杆安装允许偏差应符合下列规定：

A、锚杆孔的孔径应符合设计要求。

B、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。

C、锚杆孔距允许偏差为±15cm。

D、锚杆插入长度不得小于设计长度的95%。

检验数量：全部检查。

检验方法：现场尺量。

（2）一般项目

①锚杆孔的方向应符合设计要求，锚杆垫板应与基面密贴。

检验数量：全部检查。

检验方法：观察。

②锚杆应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

检验数量：全部检查。

检验方法：观察。

11、安全及环保要求

（1）安全要求

①工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。

②停施工时，应将支护直抵开挖面。

③杆简易台架应安置应稳妥。

④施工过程中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停止风、水、料的输送。

⑤锚杆支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，应采取补救措施。当险情危急时，应将人员撤出危险区。

⑥已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的1.5倍。

⑦在做锚杆拉拔力测试时，操作人员要避开锚杆的轴线延长线方向，在锚杆的侧向并远离锚杆尾部的位置上加压读数；测位时停止加压。

（2） 环保要求

① 隧道内工作人员，必须佩戴防尘口罩。

②生产中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。

③ 按环保部门要求集中处理试验及生活中产生的污水及废水。

12、工程实例

金固隧道位于辽宁省东港市金固村，进口里程DK143+050，出口里程DK143+605，全长555m，为单洞双线隧道，隧道内最大埋深约32.72m。

隧道进口位于直线上，隧道出口位于曲线上，曲线半径为R=5500m；隧道纵坡为单字坡，坡率为5.8‰的上坡。

经过金固隧施工实践，体会到锚杆支护施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低,支护效果好,并且技术还有许多提高的空间,它在岩土工程中的应用范围和地位也会随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。