麗香鐵路隧道軟巖大變形施工中錨桿的運用

甘建斌 （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

0 前言

近年來我國大力發(fā)展基礎(chǔ)工程建設(shè)，其中隧道施工由原來傳統(tǒng)的“淺埋，短小”逐步向“深埋，長大”發(fā)展，隨著隧道的埋深加大，高地應(yīng)力也應(yīng)運而生，伴隨著高地應(yīng)力的出現(xiàn)，軟巖也是我們在隧道施工中經(jīng)常遇到的一種地質(zhì)情況，由于在隧道的施工過程中沒有很好的及時總結(jié)施工方法，軟巖的施工在一定基礎(chǔ)上導(dǎo)致了初支的撤換，給施工單位的成本和工期造成了很大影響。下面就麗香鐵路長坪二號單線隧道軟巖大變形施工中錨桿的運用進行探討。

1 工程概況及基本施工情況

1.1 工程概況

麗（江）香（格里拉）鐵路全長139.686km，其中長坪隧道進口里程DK52+183，出口里程 DK61+706，線路全長9523m，隧道最大埋深在DK59+100左右有1155m，隧道巖層主要為炭質(zhì)板巖，部分地段巖層呈墨綠色的千枚巖，夾雜白色的石英，為弱風(fēng)化；單層厚0.005m～0.2m，屬軟巖，Rc=5～25MPa。局部地方圍巖軟硬不均，需放炮開挖；節(jié)理裂隙發(fā)育；圍巖層理走向基本都是與線路小角度相交，傾向大里程及線右，傾角約35°；巖體松散破碎，層間結(jié)合差，局部層理受擠壓紊亂，巖層擠壓結(jié)構(gòu)面光滑平直。巖層遇風(fēng)易風(fēng)化，遇水易稀釋。地下水較發(fā)育；多呈滴水狀流出，自穩(wěn)定較差，易溜塌。

1.2 超前地質(zhì)預(yù)報

根據(jù)超前鉆孔施工觀察，鉆進速度較快，每3min左右一根鉆桿，每根鉆桿2m長，鉆進時候有黑色的炭質(zhì)板巖隨著鉆桿被帶出，鉆孔內(nèi)有股狀水流出，水質(zhì)渾濁。由此分析結(jié)論：總體上長坪二號大里程該段圍巖巖性為炭質(zhì)板巖，整體性差，節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖有裂隙水。自穩(wěn)性較差，初步判斷為軟巖。

1.3 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)

根據(jù)監(jiān)控量測資料顯示，麗香鐵路長坪二號大里程段線路左側(cè)收斂變形較大，其中變形最大的地方每天最大水平收斂47mm，7天累計水平收斂482mm，鋼架BC單元連接板擠出，扭曲變形嚴(yán)重，部分初支混凝土脫落掉塊嚴(yán)重。該段圍巖開挖之后巖體松散破碎易垮塌，初支后圍巖松弛變形嚴(yán)重，存在軟巖大變形危害。

1.4 支護參數(shù)

根據(jù)超前探孔施作和圍巖監(jiān)控量測觀察長坪二號大里程段按照大變形ⅡA型復(fù)合式襯砌施工，全環(huán)采用20工字鋼，拱架間距0.8m/榀，拱部采取Φ42小導(dǎo)管支護，小導(dǎo)管環(huán)向間距0.4m，縱向間距1.8m，每根長3.5m，每環(huán)25根。隧道拱部用Φ25中空錨桿，邊墻加Φ22砂漿錨桿，環(huán)縱向間距1×1m,每延米10根，每根長4m，采用臺階法施工。

2 長坪隧道在軟巖隧道施工中的方法

長坪二號在近4年的軟弱圍巖隧道大變形施工中，通過積累經(jīng)驗和收集數(shù)據(jù)在新奧法的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化改進，依據(jù)新奧法“短進尺、緊封閉、勤量測、早支護”的原則，由原來的二臺階，三臺階施工轉(zhuǎn)變?yōu)槎膛_階施工，在仰拱初支緊跟的情況下在薄弱位置打設(shè)預(yù)應(yīng)力組合式錨桿并注漿，調(diào)整上下臺階高度和長度，這樣做的好處就是在上下臺階一起施工的同時還可以施工仰拱初支和支護，仰拱初支噴漿結(jié)束后立即進行回填，這樣很好的起到了預(yù)防變形的效果。施工結(jié)束后對變形較大的上下臺階連接板處有針對性的進行錨桿打設(shè)并注漿，同時嚴(yán)格確保安全步局（仰拱距離掌子面在30m內(nèi)，二襯掌襯距70m內(nèi)）。這種施工方法有效地控制了大變形隧道的初支變形，確保了施工安全，降低了生產(chǎn)成本，促進了施工進度，解決了長坪二號軟巖施工的困難，給整條線路的預(yù)期貫通做出了重大貢獻。

3 錨桿支護的操作

3.1 采取方法

根據(jù)變形情況，結(jié)合當(dāng)前圍巖以及洞內(nèi)施工條件，采用組合式錨桿打設(shè)注漿加固，加固處理以滲入性注漿為主，主要針對有孔隙、裂隙的圍巖，在注漿機注入壓力的作用下，使水泥漿液滲入到孔隙、裂隙中，以水泥漿為膠結(jié)物使破碎圍巖形成一個整體，形成一層由漿液組成的隔離層，也就是保護層，從而將軟弱的圍巖處理成人為的一個加固層。

3.2 錨桿打設(shè)

組合式中空錨桿是在掌子面開挖、初噴混凝土后施作，鉆桿長度2m～3m不等，用機械連接的方式將其一節(jié)一節(jié)連接起來，一般錨桿打的深度為6m～7m不等。鉆孔時確保鉆孔位置初支巖面平整，使鉆孔方向與巖面垂直，鉆孔呈梅花形布置。在埋設(shè)鉆桿前，檢查打的錨桿孔，確保大小，垂直度符合要求，同時應(yīng)用高壓風(fēng)清孔，將孔清干凈確保無積水殘碴。在不影響掌子面施工的前提下，用自進式錨桿機將錨桿打好。

3.3 加強注漿，穩(wěn)定圍巖，形成保護圈

在隧道圍巖變形比較大的拱腰位置用傳統(tǒng)的初期支護（由拱架、網(wǎng)片、混凝土組成的第一層支護網(wǎng)）和后打的組合式錨桿聯(lián)合組成周邊圍巖注漿加固與支護體系，錨桿注漿采用普通硅酸鹽水泥加水玻璃漿液，壓力以0.5MPa～1.0MPa為宜。組合式錨桿注漿初始壓力宜為0.5MPa，終壓為 1MPa，根據(jù)注漿效果及時調(diào)整；注漿的時候要時刻旁站詳細記錄好注漿記錄，注漿時候的各種情況。對注漿量和注漿壓力以及注漿時間的長短進行認(rèn)真分類管理，并根據(jù)監(jiān)控量測反映的圍巖穩(wěn)定狀態(tài)、初支沉降與變形情況，注漿結(jié)束后孔口有漿液流出為止，仔細觀察注漿以后圍巖的變化，有沒有突變或者鼓包等情況，對重點部位反復(fù)勻速注漿；注漿按循環(huán)進行。錨桿采用φ32組合式錨桿，L=3.5m，錨桿應(yīng)保持與巖面垂直，錨桿環(huán)縱向間距均為100×100cm，布設(shè)于拱腰BC連接板位置變形較大區(qū)域內(nèi)。加固注漿施工過程按照：間隔跳孔的順序施工。注漿材料及規(guī)格為普通硅酸鹽水泥：p.o 42.5；水玻璃：濃度 35Be’。

4 加強監(jiān)控量測觀察

長坪二號大里程采取加強錨桿注漿加固措施后，及時在變形區(qū)域較大的重要位置埋設(shè)監(jiān)控量測點并加強監(jiān)控量測的頻次，監(jiān)控量測點由原來的5m一個斷面調(diào)整為3m一個斷面，每個斷面增加兩個觀測點。在錨桿的注漿過程中根據(jù)監(jiān)控量測所反映的圍巖變形情況與初期支護穩(wěn)定狀態(tài)指導(dǎo)現(xiàn)場施工，觀測點的埋設(shè)一般在噴射混凝土之前完成，第一次量測時間應(yīng)在噴射混凝土完成后，第一次量測的初讀數(shù)是關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，隨后加強觀測其斷面頻次采集數(shù)據(jù)，及時對監(jiān)控量測點的數(shù)據(jù)進行分析得知隧道周邊收斂及拱頂下沉均逐漸趨于穩(wěn)定，可以進行下一步的施工，通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析得知在打了錨桿注漿后初期支護穩(wěn)定，變形可控。

5 大變形軟巖處理經(jīng)驗與體會

長坪二號大里程在新奧法的施工基礎(chǔ)上結(jié)合自身施工現(xiàn)場處理軟巖大變形施工。在隧道施工過程中把錨桿的支護當(dāng)成一個工序來做、來抓，做好注漿使其形成一層保護層，有效地控制了圍巖變形，改善了安全施工環(huán)境，節(jié)約了支護費用，減少了初期支護拆換的頻率，突出錨桿支護在軟巖大變形隧道施工中的重要性的。

6 結(jié)語

大變形是隧道施工中易發(fā)、頻發(fā)的，是由多種因素共同作用的結(jié)果，這種情況可以避免，也可將其損失降至最低。長坪二號大里程通過加強錨桿注漿加固措施有效控制了軟巖大變形，希望能夠給軟巖大變形隧道施工提供借鑒。