公路隧道錨桿施工及超聲波無損檢測

王慧峰

（山西省高速公路管理局，山西 太原 030006）

隨著我國改革開放不斷深化、國民經濟實力的日益增強，昔日在山嶺重丘地區修建高等級公路“盡量繞著走”的做法，已逐步被公路隧道代替。

1 錨桿施工一般規定

隧道工程坑道開挖后，應盡快安設錨桿；一般宜先噴射混凝土，再鉆孔安設錨桿；錨桿的孔位、孔徑及布置形式應符合設計要求；錨桿桿體露出巖面長度，不應大于噴層的厚度；應確保隧道工程輔助穩定措施中的錨桿施工質量符合設計要求。

2 水泥砂漿錨桿施工前的準備工作

檢查錨桿的規格、品種、各部件質量及技術性能是否符合設計要求；錨桿桿體應調平直、除銹和除油；應優先使用普通硅酸鹽水泥；宜采用清潔、堅硬的中細砂，粒徑不宜大于3mm，使用前要過篩。

3 錨桿孔的施工要求

孔位允許偏差：孔位應根據設計要求和圍巖情況作出標記，孔位允許偏差為±15mm～50mm。鉆孔方向：宜沿隧道周邊徑向鉆孔，但鉆孔不宜平行于巖層層面。砂漿錨桿鉆孔深度誤差不宜大于±50mm。砂漿錨桿孔徑應大于桿體直徑15mm。

4 水泥砂漿錨桿施工要點

（1）砂漿標號不低于C20；砂漿配合比一般為水泥∶砂∶水=1∶（1～15）∶（0.45～0.5）。水灰比宜為 0.45～0.50，砂的粒徑不宜小于3mm。

（2）桿體材料宜用20MnSi鋼筋，亦可采用A3鋼筋；直徑14mm～22mm為宜，長度2m～3.5m，為增加錨固力，桿體內端可以劈口叉開。

（3）鉆孔方向宜盡量與巖層主要結構面垂直。孔鉆好后用高壓水將孔眼沖洗干凈（若是向下鉆孔，須用高壓風吹凈水），并用塞子塞緊孔口，以防止石渣或泥土掉入鉆孔內。

（4）錨桿應按設計要求的尺寸截取，外端不用墊板的錨桿應先彎制彎頭。

（5）水泥砂漿應拌和均勻，并調整其和易性，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應在初凝前用完。

（6）注漿作業應遵守以下規定：①先注漿后插桿體時，注漿管應先插到鉆孔底；開始注漿后，均勻地將注漿管往外抽出，并始終保持注漿管口埋在砂漿內，以免漿中出現空洞。②注漿開始或中途停止超過30min時，應用水潤滑注漿灌及其管路。注漿孔口的壓力不得大于0.4MPa。③注漿時應先堵塞孔口，注漿管應插至距孔底5 cm～10 cm處，隨水泥砂漿的注入緩慢勻速拔出，隨即迅速將桿體插入，若孔口無水泥砂漿溢出，應將桿體拔出重新注漿。④注漿體積應略多于需要體積，將注漿管全部抽出后迅速插入桿體，錨桿桿體宜對中插入，并可錘擊或通過套筒用風鉆沖擊，使桿體強行插入鉆孔。⑤桿體插入孔內的長度即實際黏結長度不得短于設計長度的95%，注漿是否飽滿，可根據孔口是否有砂漿擠出來判斷。⑥桿體到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止桿體滑出。砂漿未達到設計強度的70%時，不得隨意碰撞、敲擊以及懸掛重物。

（7）如采用早強水泥砂漿，在注漿作業中停止30min時，應測定坍落度，其值小于10mm時不得使用。

5 錨桿錨固質量檢測

錨桿屬隱蔽工程，質量檢測難度較大，傳統的錨桿錨固質量的檢測手段,主要有兩種:①對錨桿荷載變化進行長期或短期觀測,可采用按機械、液壓、振動、電氣和光彈原理制作的各種不同類型的測力計。但這些測力計一般需要預埋,受電磁場干擾大,在潮濕、溫差大的條件下靈敏度大大降低，更不能適應在偏載和爆破震動、坍落巖石的沖擊下長期正常工作。②對于未預埋測力計的錨桿則主要依靠對錨桿的抗拔力測試。其張拉荷載是靠張拉千斤頂的活塞面積和油泵壓力換算的。這種方法屬于一種破壞性檢測,檢測過程對隧道圍巖產生較強擾動，降低了錨桿對圍巖的加固作用，因此僅限于個別抽檢，并且抗拔力并不能完全反映錨桿的錨固狀態。

近年來，隨著對巖石動力學的深入研究和在巖土工程中的應用開展，使得采用超聲波無損檢測及時確定錨桿錨固質量的方法逐步替代了傳統方法。其原理是根據一維桿件的彈性波反射理論，采有應力波反射法進行測試的。實際中，所采用的錨桿直徑d一般都在35mm以下，而其長度L通常都在3m以上，即L＞d，則錨桿完全可以作為一維桿件處理。在檢測時，嵌入巖石中的錨桿，相當于一根在阻尼介質中上端自由、下端彈性連接的彈性桿。當在錨桿頂部激發應力波后，應力波的一部分將沿著錨桿傳播到錨桿末端，并反射回錨桿頂部，另一部分則向錨桿周圍的砂漿及巖石中傳播。現場檢測時，用砂輪或銼刀將錨桿頂端磨平，涂上耦合劑，將加速度傳感器置于錨桿頂端，當在錨桿頂部激發應力波后，應力波的一部分將沿著錨桿傳播到錨桿末端，并反射回錨桿頂部，另一部分則向錨桿周圍的砂漿及巖石中傳播。通過接收、存貯，應用波動進行分析反射波的初至、振幅、相位等參數，可以較精確地確定錨桿長度及錨固質量，從而達到無損檢測的目的。

錨桿錨固質量波形分析及評價標準見表1。

表1 錨桿錨固質量波形分析及評價標準

6 結束語

錨桿設計的主要目的是希望通過錨桿將破碎或不穩定巖體（塊）與牢固穩定的巖體連接在一起以提高整體的穩定性。錨桿的施工質量，直接關系到洞室圍巖和邊坡的穩定。錨桿不同部段的功能和所發揮作用是不同的。要想錨桿能正常發揮作用，應該保證錨桿的固定段、被錨固段都能均勻而有效地跟巖體錨固在一起。因此，加強錨桿施工過程的工藝控制及試驗檢測，確保隧道工程的整體施工質量水平創優，是公路隧道建設者的一項重要工作，必須得到充分重視，以保證施工計劃的順利完成。