高速鐵路隧道自進式錨桿施工技術(shù)

呂振華

[摘要]本文介紹貴廣鐵路某隧道邊仰坡、出口潛埋段土質(zhì)松軟破碎不易成孔，采用自進式錨桿施工工藝。

[關(guān)鍵詞]淺埋 松軟破碎 自進式錨桿

1工程概況

瓦窯坪二號隧道全長475米， 隧道中心里程為DK324+947.5，進口里程DK324+710，出口里程DK325+185，隧道左線位于R=10000左偏曲線上、右線位于R=10004.8的左偏曲線上；隧道縱坡6‰。時速250公里，預(yù)留提速條件。本隧道進口主要由粉質(zhì)黏土和泥質(zhì)砂巖組成，出口段主要由粉質(zhì)黏土和砂巖組成。洞口永久邊仰坡采用錨桿框架梁，節(jié)點錨桿采用φ32自進式錨桿，錨桿長8m。D3K325+158～ D3K325+183段，已按原設(shè)計進行φ108的大管棚進行施工，但是由于出口偏壓嚴重，且在洞內(nèi)開挖后，出口出現(xiàn)嚴重的沉降變形，為了控制變形，確保安全，根據(jù)其地質(zhì)情況在本段采取加固措施，在距離設(shè)計初支輪廓線外1米處，拱部1200范圍內(nèi)增設(shè)φ76的自進式錨桿，補強拱部圍巖，自進式錨桿長25m、環(huán)向間距40cm。

2地質(zhì)概況

隧道穿越區(qū)域主要地層為上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積層Q4dl+el）粉質(zhì)黏土，下伏震旦系南沱組（Z2n）泥質(zhì)砂巖，富祿組（Z1f）砂巖。隧道范圍內(nèi)未見明顯地質(zhì)構(gòu)造，隧道進口代表性產(chǎn)狀為N35°E/40°NW，出口代表性產(chǎn)狀為N22°E/46°NW，均與線路大角度相交。隧道出口土質(zhì)松軟，且存在偏壓。

3. 自進式錨桿特點

3.1自進式中空錨桿是一種將鉆進，注漿，錨固功能為一體的錨桿，施工的各個工序在一個過程中完成，可以節(jié)省施工時間。

3.2適用于難于成孔的復(fù)雜地層：如遇比較松軟、破碎、土層，斷裂帶的圍巖，易卡鉆或成孔較困難，即便成孔，也容易塌孔，在孔內(nèi)難以穿入其他錨桿或錨索，而自進式中空錨桿技術(shù)正好避免了常規(guī)方法的不足，鉆孔完成后，桿體留在孔內(nèi)不用退出來，所以不怕塌孔，較常規(guī)錨桿施工相比，減少了起鉆、退去鉆桿、安裝錨桿和安插注漿管等工序，節(jié)省了時間和降低了施工難度，具有可靠，高效，簡便的特點。

3.3鉆桿及錨桿合二為一，在風(fēng)化巖，碎巖層，回填區(qū)，砂，粘土，卵石層等不需套管護壁，即能形成錨孔，保證錨固與注漿效果，確保了復(fù)雜地質(zhì)情況下的加固效果。

3.4注漿時，由于漿液是從孔底向上注漿，注漿飽滿，密實度好，注漿質(zhì)量好，且高效能的注漿，充填裂隙，固結(jié)巖體和土層，控制地下水，具有良好的注漿擴散半徑及可靠的錨固質(zhì)量。

3.5連續(xù)的螺紋錨桿可任意切割，連接，適應(yīng)不同的施工條件。同時，連續(xù)的螺紋錨桿比光滑的鋼管具有更強的粘結(jié)阻力。據(jù)試驗結(jié)果所得，粘結(jié)阻力高出光滑鋼管2—3倍。

4.施工方法

4.1 施工準備

隧道邊仰坡開挖后，測量放樣，根據(jù)設(shè)計圖紙在邊坡上放出每個孔的位置，并做好標記，將準備好的腳手架按照設(shè)計結(jié)構(gòu)形式進行搭設(shè)，并設(shè)好操作平臺，采用起吊設(shè)備將鉆孔用的潛孔鉆吊至操作平臺上，空壓機一般放置相對低的位置，這樣既可以減少操作平臺上的設(shè)備擺放方便施工，也可以減少起吊。

4.2腳手架搭設(shè)

（1）腳手架的材質(zhì)要求

從施工工期、質(zhì)量和安全要求等多方面綜合考慮，結(jié)合以往施工經(jīng)驗，擬采用落地式雙排扣件式鋼管腳手架，腳手架材質(zhì)要求如下：

a.鋼管，選用外徑48mm，壁厚3.5mm，鋼材強度等級Q235-A，鋼管應(yīng)平直光滑，有嚴重銹蝕、彎曲或裂紋的鋼管不得使用。

b.扣件采用可鍛鑄造扣件，應(yīng)符合建設(shè)部《鋼管腳手架扣件標準》的要求，不得有裂紋、氣孔、縮松、沙眼等鍛造缺陷，扣件的規(guī)格應(yīng)與鋼管相匹配。

c.腳手板、腳手片需符合有關(guān)規(guī)范要求。

d.連墻件采用鋼管，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《碳素鋼結(jié)構(gòu)》（GB/T 700）中Q235A鋼的要求。

（2） 落地式腳手架的搭設(shè)流程及要求

落地腳手架搭設(shè)的工藝流程為：場地平整、夯實（材料配備）→定位、設(shè)置底座→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿 →大橫桿 →剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→防護欄桿。

a.立桿間距

腳手架立桿縱距1m，橫距0.5m，步距1.5m；連墻桿間距豎直3.0m，水平3m（即二步三跨），里立桿距邊坡0.1m。

b. 剪刀撐

腳手架外側(cè)立面的整個長度和高度上設(shè)置剪刀撐，剪刀撐斜桿的接長采用搭接，搭接長度不小于1m，應(yīng)采用不少于2個旋轉(zhuǎn)扣件固定。剪刀撐斜桿應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉(zhuǎn)扣件中心線離主節(jié)點的距離不宜大于15cm。

c.腳手板、腳手片的鋪設(shè)要求

a）腳手架鋪板采用5cm厚30cm寬的木板或竹跳板，腳手板不得損壞、開裂，保證有足夠的強度，防止在活動荷載作用下斷裂。

b）腳手板與腳手架之間必須綁扎牢固，板端伸出長度為15cm～30cm，能夠保證腳手板有足夠的固定長度，又防止腳手板探頭過多而翹頭墜落。

d.防護欄桿

腳手架外側(cè)必須設(shè)1.2m高的防護欄桿和0.3m高踢腳桿，頂排防護欄桿不少于2道高度分別為0.9m和1.3m。

4.3 鉆孔

空壓機啟動后，開啟潛孔鉆機，根據(jù)地形及地質(zhì)情況，調(diào)整好潛孔鉆機的鉆進角度。在潛孔鉆在套上專用的纖尾套，將錨桿與纖尾套連接牢固，并在第一節(jié)錨桿的前端套上鉆頭。并根據(jù)地質(zhì)情況確定錨桿的長度，以現(xiàn)場拼接錨桿。當一節(jié)錨桿鉆進后，在前一節(jié)錨桿的尾部套上帶有人工涂抹潤滑劑的連接套后再連接好后一節(jié)錨桿，直到每根錨桿鉆到需要長度。

4.4注漿

通過快速注漿接頭將錨桿尾端注漿泵相連，啟動灰漿攪拌機，人力將水泥和其他外加劑材料按配合比配制好，輸入到攪拌中進行加水攪拌。攪拌均勻后，輸入壓漿泵，壓漿時要保持壓漿高壓管順直。壓漿量根據(jù)壓漿泵壓力的大小或根據(jù)灰漿攪拌機的消耗速度確定。壓漿完畢后，立即安裝好止?jié){塞，再進行錨固，將拱形墊板套在錨桿外露部分，與地表或巖層密貼，在墊板外上好球形螺母。

4.5結(jié)束工作

當鉆孔和注漿完畢后，首先撤走各類機械設(shè)備；拆除類腳手架；再進行場地清理。

5勞動力組織及進度指標

5.1 勞動力組織

每班需配備空壓機司機1人，電工1人，管道工2人，灰漿攪拌機司機1人，注漿泵操作手1人，潛孔鉆操作手1人，安墊板、螺母及配合鉆孔3人，灰漿攪拌機配合3人， 配合注漿泵1人，其他配合人員4人，帶班員1人，配備架子工4人。

5.2 進度指標：

φ76的視地質(zhì)情況而定，一般軟巖層每小時鉆孔3米，注漿速率2000 l/h。日進度可鉆孔24米，注漿24米。φ32的視地質(zhì)情況而定，一般軟巖層每小時鉆孔10米，注漿速率2000 l/h。日進度可鉆孔80米，注漿80米。

6 機械設(shè)備配置

8質(zhì)量控制要點

8.1 各種管路要順直，保證送風(fēng)的通暢。

8.2 根據(jù)巖層情況和當?shù)貧鉁卮_定錨桿鉆進的角度和方向及長度，漿液的配合比（如摻水玻璃、速凝劑），鉆頭的形式（十字鉆頭或一字鉆頭）。

8.3鉆孔時一定要將錨桿外露10cm，便于安裝拱形墊板和球形螺母以增大錨桿抗拔力和粘結(jié)力，以使錨桿更好地發(fā)揮錨固作用，外露長度切不可過長或過短。

8.4 注漿時灰砂比參考值：1：0—1：1，水灰比參考值：0.45：1—0.5：1，注漿程度根據(jù)注漿飽滿且壓力達到設(shè)計值，注意注漿質(zhì)量。一般情況下漿液擴散半徑為0.6m—0.7m，注漿壓力可控制在10Mpa。

8.5安裝止?jié){塞時，應(yīng)將其安裝在錨孔內(nèi)離孔口25cm處，特殊情況如注漿壓力較大或圍巖太破碎，也可用錨固劑封孔。

8.6根據(jù)地質(zhì)情況選鉆頭，巖石：柱齒鉆頭，十字形鉆頭，松散土及軟土：十字形鉆頭，松散土、粘性土：錐形鉆頭。而鉆頭與錨桿直徑的配套使用關(guān)系為，R25IV：X42、R32IV：X51，R38IV：X76，錨固區(qū)直徑為（1.5～2.5）倍鉆頭直徑。

9結(jié)束語

本隧道由于邊仰坡采用φ32自進式錨桿、出口淺埋段采用φ76自進式錨桿，避免了因不良地質(zhì)無法成孔，普通錨桿無法施做，加快了施工進度，確保了出口防護安全，為施工節(jié)省了時間。