噴錨技術(shù)在水工隧洞施工中的應(yīng)用

摘 要：噴混凝土，錨桿支護(hù)已經(jīng)越來越多的在水工隧洞和其它地下建筑物中廣泛采用。實(shí)踐證明，它是一項(xiàng)行之有效的新技術(shù)。與傳統(tǒng)的混凝土相比，這項(xiàng)技術(shù)有很多的優(yōu)點(diǎn)：可以減薄襯砌厚度1/2～1/3，節(jié)省巖石開挖量10～15%，加快支護(hù)速度2～4倍，節(jié)省勞動(dòng)力50%，節(jié)約全部模板和40%的混凝土，降低支護(hù)成本40%左右。

關(guān)鍵詞：噴錨技術(shù)；水工隧洞；施工技術(shù)

隧洞開挖后，表面巖體的擾動(dòng)，并不是立即發(fā)生的，因此噴錨支護(hù)應(yīng)在隧洞開挖后盡快施工，特別是在那些破碎或遇水和空氣易蝕變崩解的巖層中，更應(yīng)緊跟掘進(jìn)工作面施工。噴錨支護(hù)的遂洞開挖，一般要用光面爆破，它對(duì)保證開挖斷面的輪廓、減少超挖、提高噴混凝土成拱質(zhì)量以及減少材料和勞動(dòng)力的浪費(fèi)，加速工程進(jìn)度等都有很大作用。同時(shí)，采用光面爆破對(duì)巖層爆破影響較小，有利于隧洞穩(wěn)定。噴錨支護(hù)工程施工應(yīng)保證施工質(zhì)量，才能更好的發(fā)揮它的作用。

1 錨桿支撐

錨桿支撐能有效地支護(hù)隧洞，使圍巖具有足夠的穩(wěn)定性，但是它的作用原理和一般支撐有著本質(zhì)上的區(qū)別，因?yàn)橐话阒问菑膰鷰r外部來阻止其變形，而錨桿支撐主要是靠發(fā)揮巖石本身的強(qiáng)度而起到支護(hù)作用的。

1.1 錨桿及錨桿孔施工

影響錨桿錨固力最重要的因素是錨桿的加工和安裝，錨桿本身必須完整無缺損，楔縫必須平整，位置在錨桿的中心截面上，錨桿長(zhǎng)度應(yīng)大于孔深6～10厘米，并應(yīng)除去油污泥砂、鐵銹等，或作防銹處理。在鉆孔和安裝方面，鉆孔的好壞，沖擊是否適度，又往往是控制因素。鉆孔和安裝方向要求與節(jié)理、層理成一定角度。鉆孔本身要求順直，鉆孔直徑要嚴(yán)格控制。為此φ25毫米的錨桿最好用φ33～34毫米十字形合金鉆頭鉆眼。為了保證錨固質(zhì)量，打眼時(shí)不要用水沖洗鉆孔，或沖眼后用掃眼器將孔內(nèi)水吹干。孔底巖石質(zhì)量要好，這一點(diǎn)可以由打眼的響聲（清脆者石質(zhì)好，沉悶者石質(zhì)差）和流出巖泥的顏色（灰白色表示石質(zhì)好，黃褐色表示石質(zhì)壞）來鑒別。打擊錨栓時(shí)為了避免將桿尾的螺紋打壞，一般采用沖擊套管，裝在錨桿尾部。沖擊完畢，即可套上墊板，擰緊螺母。

1.2 砂漿錨桿施工

砂漿錨桿制作，施工方便，成本低。它大量采用于側(cè)墻上，在拱部因錨桿孔灌漿不易密實(shí)，影響錨固效果，暫不宜大量采用。安裝步驟是：檢查鉆孔、灌漿和安錨鋼筋。灌漿用水泥砂漿配合比為0.4（水）：1.0（水泥）：0.5（細(xì)砂），水泥用425的酸鹽水泥。灌漿可用簡(jiǎn)易灌漿器灌入。施工時(shí)可準(zhǔn)備若干個(gè)存砂漿管，連續(xù)更換，直至將鉆孔灌滿為止，風(fēng)量可由風(fēng)門控制。

1.3 錨桿參數(shù)的確定：錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)可分為兩類：一是屬于錨桿本身方面的，如長(zhǎng)度、類型、直徑；一是屬于巖石中安裝方面的，如錨固型式、間距、方向和施工的預(yù)應(yīng)力等。

1.3.1 長(zhǎng)度：錨桿的長(zhǎng)度根據(jù)巖石的力學(xué)性質(zhì)和洞徑大小來選定。對(duì)于堅(jiān)硬均勻的巖石，錨桿的作用僅在于防止邊墻巖石剝落，長(zhǎng)度1米左右就夠了。對(duì)于軟弱的均質(zhì)巖石，錨桿起積極支護(hù)作用，必須用來控制巖體的變形，以求有效地防止掉塊。錨桿的長(zhǎng)度通常等于隧洞寬度的1/2～1/3。對(duì)于堅(jiān)硬的層狀巖石，錨桿的作用是將邊墻或頂板的單個(gè)薄巖層與深部的厚實(shí)巖層錨固在一起。錨桿的長(zhǎng)度視厚實(shí)巖層的深度而定。實(shí)際一般在1.5米以上，或洞徑的1/2～1/3以上。

1.3.2 錨桿類型：對(duì)于易于變形的巖石，采用延伸性好的鋼制造的錨桿是有利的。在對(duì)導(dǎo)洞進(jìn)行錨桿支護(hù)以后，還要進(jìn)行開挖擴(kuò)大，由于錨桿妨礙導(dǎo)洞的擴(kuò)大，需要采用強(qiáng)度差一點(diǎn)的錨桿，如木錨桿、竹錨桿等。

1.3.3 錨桿布置：錨桿密度的確定，必須考慮被支護(hù)圍巖的巖性和力學(xué)特征，以及裂縫數(shù)量。如果裂縫數(shù)量不多，面裂縫間距在1米以上，則錨桿間距必須小于巖石的節(jié)理間距，錨桿長(zhǎng)度等于或大于節(jié)理間距。錨桿密度關(guān)系到圍巖的加固，在某些情況下，達(dá)到每平方米一根。

1.3.4 直徑：錨桿通常根據(jù)長(zhǎng)度和密度來選定。在堅(jiān)實(shí)巖石的情況下，如施工設(shè)備條件許可，錨桿直徑可以增大，其布置密度可以相應(yīng)減小。

1.3.5 布設(shè)方向；錨桿布置的方向必須與節(jié)理面以及所遇到的其他中斷破裂情況相適應(yīng)。一般地說，錨桿可以采取徑向布置。墊板的壓緊也是很重要的。

2 噴混凝土

采用噴混凝土作為襯砌，不但可以用作臨時(shí)支撐，也可用作隧洞永久襯砌。在噴混凝土施工中應(yīng)注意如下方面：

2.1 工藝布置

如隧洞斷面較小，拌合機(jī)進(jìn)洞不方便或隧洞較短時(shí)，可將拌合機(jī)布置在洞外，用斗車運(yùn)送進(jìn)洞，這樣還可以減少洞內(nèi)的粉塵。若隧洞斷面較大，則可將拌合機(jī)放在專用的工作臺(tái)上，出料口直接置于噴射機(jī)上方。亦可將拌合機(jī)放在平地上，用皮帶機(jī)上料。

2.2 施工準(zhǔn)備

噴混凝土施工應(yīng)分段進(jìn)行，每段長(zhǎng)度以6～10米為宜。噴射前應(yīng)作好如下準(zhǔn)備工作：

（1）搭設(shè)噴射作業(yè)臺(tái)，最好制造兩個(gè)移動(dòng)式噴射臺(tái)，使設(shè)置錨桿、掛網(wǎng)、扎鋼筋和噴射作業(yè)按流水線進(jìn)行。

（2）檢查開挖斷面，有無欠挖，以保證設(shè)計(jì)的凈空和支護(hù)最小設(shè)計(jì)厚度。

（3）檢查預(yù)埋件的種類，位置和數(shù)量是否符合設(shè)計(jì)要求。

（4）撬除險(xiǎn)石，保證噴混凝土與圍巖良好的粘結(jié)和施工安全。

（5）遇有滲漏水的地方，應(yīng)采取相應(yīng)措施，對(duì)滲水作恰當(dāng)?shù)奶幚恚蚺呕蚨拢蚺哦陆Y(jié)合。

（6）巖面的沖洗和鑿毛在噴射前必須用高壓水認(rèn)真沖洗衣巖面裂隙中的塵污，浮石等。

（7）鋼筋和鋼筋網(wǎng)除銹。

（8）綁扎控制鋼筋網(wǎng)或埋設(shè)控制混凝土厚度樁。

2.3 噴射施工

為了使所噴混凝土能夠達(dá)到最大的密度，克服料流上下流動(dòng)，干濕不均，并盡量減少回彈，噴槍時(shí)應(yīng)使料流呈螺旋狀橫向運(yùn)動(dòng)。噴射混凝土支護(hù)是無模噴射成型的，在施工過程，其自重靠它與噴射面之間的力來平衡，因混凝土在終凝前粘結(jié)力很小。不能一次噴的過厚，要進(jìn)行多次噴射，每次噴射厚度控制非常重要。噴射拱部在加有速凝劑的情況下，底層厚度宜4～6厘米，面層厚8～10厘米，并保持間歇時(shí)間15～30分鐘。噴射側(cè)墻加速凝劑時(shí)，厚度宜為10～15厘米，保持間隙時(shí)間不少于4分鐘，不加速凝劑時(shí)，宜為8～10厘米，同時(shí)加大作面，拉長(zhǎng)噴射間歇時(shí)間，至少15分鐘以上。噴射凹坑時(shí)應(yīng)分層逐漸填平，否則易出現(xiàn)脫落或空殼現(xiàn)象。

滲水地段的噴射混凝土與巖石的粘結(jié)較困難，可以采取如下一些措施：①在集中滲水區(qū)鉆孔排水；②減小噴層厚度；③適當(dāng)減小水灰比；④采取縮小包圍圈的噴法⑤適當(dāng)埋設(shè)風(fēng)壓等。噴混凝土的作用，一是使混凝土與圍巖緊密粘結(jié)和充填凹穴，以阻止巖層松動(dòng)，二是密封巖面，防止巖層風(fēng)化破壞，這樣就可以充分利用巖層自承作用，并使混凝土與圍巖組成共同作用的承載結(jié)構(gòu)。噴錨支護(hù)中錨桿的作用有三；一是懸吊作用，即利用錨桿把不穩(wěn)定的巖塊固定在完整的巖體上，二是在水平層狀巖石中把數(shù)層巖層串聯(lián)成一個(gè)組合巖梁，三是通過錨桿的固結(jié)加固，使巖層形成一定厚度的承載巖拱。這三種作用是相輔相成共同完成噴錨支護(hù)的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]水利水電出版社《水利工程施工》.