高速鐵路隧道自進式錨桿施工技術

呂振華

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

[關鍵詞]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，預留提速條件。本隧道進口主要由粉質黏土和泥質砂巖組成，出口段主要由粉質黏土和砂巖組成。洞口永久邊仰坡采用錨桿框架梁，節點錨桿采用φ32自進式錨桿，錨桿長8m。D3K325+158～ D3K325+183段，已按原設計進行φ108的大管棚進行施工，但是由于出口偏壓嚴重，且在洞內開挖后，出口出現嚴重的沉降變形，為了控制變形，確保安全，根據其地質情況在本段采取加固措施，在距離設計初支輪廓線外1米處，拱部1200范圍內增設φ76的自進式錨桿，補強拱部圍巖，自進式錨桿長25m、環向間距40cm。

2地質概況

隧道穿越區域主要地層為上覆第四系全新統坡殘積層Q4dl+el）粉質黏土，下伏震旦系南沱組（Z2n）泥質砂巖，富祿組（Z1f）砂巖。隧道范圍內未見明顯地質構造，隧道進口代表性產狀為N35°E/40°NW，出口代表性產狀為N22°E/46°NW，均與線路大角度相交。隧道出口土質松軟，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，可以節省施工時間。

3.2適用于難于成孔的復雜地層：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，在孔內難以穿入其他錨桿或錨索，而自進式中空錨桿技術正好避免了常規方法的不足，鉆孔完成后，桿體留在孔內不用退出來，所以不怕塌孔，較常規錨桿施工相比，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，在風化巖，碎巖層，回填區，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，確保了復雜地質情況下的加固效果。

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，注漿質量好，且高效能的注漿，充填裂隙，固結巖體和土層，控制地下水，具有良好的注漿擴散半徑及可靠的錨固質量。

3.5連續的螺紋錨桿可任意切割，連接，適應不同的施工條件。同時，連續的螺紋錨桿比光滑的鋼管具有更強的粘結阻力。據試驗結果所得，粘結阻力高出光滑鋼管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，根據設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計結構形式進行搭設，并設好操作平臺，采用起吊設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備擺放方便施工，也可以減少起吊。

4.2腳手架搭設

（1）腳手架的材質要求

從施工工期、質量和安全要求等多方面綜合考慮，結合以往施工經驗，擬采用落地式雙排扣件式鋼管腳手架，腳手架材質要求如下：

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，應符合建設部《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，扣件的規格應與鋼管相匹配。

c.腳手板、腳手片需符合有關規范要求。

d.連墻件采用鋼管，其材質應符合現行國家標準《碳素鋼結構》（GB/T 700）中Q235A鋼的要求。

（2） 落地式腳手架的搭設流程及要求

落地腳手架搭設的工藝流程為：場地平整、夯實（材料配備）→定位、設置底座→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

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

c.腳手板、腳手片的鋪設要求

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

腳手架外側必須設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，根據地形及地質情況，調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，并在第一節錨桿的前端套上鉆頭。并根據地質情況確定錨桿的長度，以現場拼接錨桿。當一節錨桿鉆進后，在前一節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。壓漿量根據壓漿泵壓力的大小或根據灰漿攪拌機的消耗速度確定。壓漿完畢后，立即安裝好止漿塞，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結束工作

當鉆孔和注漿完畢后，首先撤走各類機械設備；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 機械設備配置

8質量控制要點

8.1 各種管路要順直，保證送風的通暢。

8.2 根據巖層情況和當地氣溫確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力，以使錨桿更好地發揮錨固作用，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，注漿程度根據注漿飽滿且壓力達到設計值，注意注漿質量。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安裝止漿塞時，應將其安裝在錨孔內離孔口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根據地質情況選鉆頭，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系為，R25IV：X42、R32IV：X51，R38IV：X76，錨固區直徑為（1.5～2.5）倍鉆頭直徑。

9結束語

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，為施工節省了時間。