中空注漿錨桿在軟弱破碎圍巖山嶺隧道中的應用

許曉毅

摘 要：以密興路改建工程（巨各莊～市界）火郎峪隧道為例，闡述了中空注漿錨桿在軟弱破碎圍巖中的應用，介紹了中空注漿錨桿的施工工藝、質量控制要點及實際效果，為類似工程提供借鑒。

關鍵詞：中空注漿錨桿；軟弱破碎圍巖；施工工藝

中圖分類號：U455.7+1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0118-03

Abstract： Taking Huolangyu Tunnel of the reconstruction project of Mixing Road （from Jugezhuang to the city boundary） as an example， this paper expounds the application of hollow grouting bolt in the weak and broken surrounding rocks， and introduces the construction technology， quality control points and practical results of the hollow grouting bolt， which can be used for reference for similar projects.

Keywords： hollow grouting bolt； weak broken surrounding rock； construction technology

1 概述

近年來隨著國家基礎設施建設力度的加大，山嶺隧道的數目日漸增多，在山嶺隧道的設計中，通常采用系統錨桿對圍巖進行支護及加固。普通的砂漿錨桿因成本低廉、施工簡便等特點得以廣泛應用，但是由于工藝自身的缺陷如注漿不飽滿等經常使砂漿錨桿在軟弱破碎圍巖無法達到設計要求的效果，降低了支護體系的安全系數，影響了施工安全和工程質量。中空注漿錨桿解決了普通砂漿錨桿的諸多缺陷，提高了施工的安全性，在密興路改建工程火郎峪隧道施工中使用取得良好效果。

2 工程概況

密興路改建工程火郎峪隧道地處北京東北部山區，圍巖等級為Ⅳ級和Ⅴ級，Ⅳ級圍巖多為中等風化（黑云母）斜長淺粒巖、斜長淺粒巖，巖芯呈短柱狀～柱狀，局部呈碎塊狀，節理發育。Ⅴ級圍巖段為強風化（黑云母）斜長淺粒巖、斜長淺粒巖～中等風化（黑云母）斜長淺粒巖、斜長淺粒巖，節理裂隙發育，巖芯呈短柱狀～柱狀，局部呈碎塊狀。

隧道采用新奧法原理設計，Ⅴ級圍巖段初期支護設計為系統錨桿（中空注漿錨桿）、噴射混凝土及鋼架組合的柔性支護體系。中空注漿錨桿長3.5米，環向間距1米，縱向間距0.75米。中空注漿錨桿分為普通中空注漿錨桿、自進式中空注漿錨桿和邁式中空自進式注漿錨桿。經過洞口段鉆孔試驗及經濟比選，最終采用了圖強RD25N普通中空注漿錨桿，該錨桿由中空錨桿桿體、硬質塑料錨頭、止漿塞、墊板和螺母組成（見圖1），具體規格參數見表1。采用YT28風動鑿巖機42型十字鉆頭鉆孔。

3 中空注漿錨桿作用機制及特點

3.1 作用機制

普通砂漿錨桿施工通常采用先注漿后插錨桿的施工工藝，起拱線以上的錨孔，在漿液自身重力和流動性作用影響下，錨孔底部漿液填充不飽滿，注漿管拔出時易造成漿液流失；錨桿插入時居中效果差，桿體未被漿液均勻包裹，影響了錨桿的受力。

中空注漿錨桿通過錨桿中空孔注入漿液至桿體端頭，漿液再沿桿體與孔壁空隙填充，由于錨桿外端止漿塞和托板作用，能有效地防止漿液外溢，使漿液充滿錨孔，保證了沿錨桿全長傳遞應力；在止漿塞和托板的作用下，可以實現封閉壓力注漿，使漿液向圍巖空隙和空隙中擴散與錨孔中漿液固化后形成樹狀體系，進一步提高錨固作用及改良圍巖[1]（見圖2）；托板力和預應力的存在使錨桿由被動承載轉變為主動承載，錨桿端部形成了壓應力區，有利于控制圍巖變形，提高圍巖的穩定性。

3.2 特點

與普通的砂漿錨桿相比，中空注漿錨桿具有以下的特點：

（1）中空注漿錨桿兼具錨桿與注漿管功能，避免了砂漿錨桿施工時注漿管拔出造成漿液流失。

（2）中空注漿錨桿采用先錨后灌的施工方式及排氣注漿工藝，有壓注漿使桿體與孔壁間的空隙內注漿飽滿、質量可靠。

（3）由于配置了錨頭、止漿塞及連接套，可使桿體在錨孔內居中，桿體被均勻的和有足夠厚度的水泥漿包裹，具有良好的錨固效應和耐久性[2]，達到長期支護的目的。

（4）中空注漿錨桿實現了工廠化生產，各配件配套進場，產品質量把控好，施工質量易于保證，同時不需要現場對鋼筋進行螺紋加工，即可安設墊板和螺母。

（5）在破碎易塌孔的地層中，采用自進式錨桿可一次實現鉆孔和錨桿安裝，解決了錨桿無法安裝或長度無法達到設計要求的狀況。

4 施工工藝

4.1 孔位測量放樣

根據設計圖紙放樣，按照設計間距布孔，用紅漆做出標記確定位置。

4.2 鉆孔

利用初襯臺車施鉆，采用YT28風動鑿巖機、4米鉆桿、42型十字鉆頭成孔，鉆孔方向垂直于開挖輪廓線（或巖石面）。錨桿孔徑、孔深滿足設計圖紙及規范要求。

4.3 清孔

成孔后采用高壓風清孔，清除鉆孔內的泥漿、碎石，清空應徹底。

4.4 錨桿安裝

安裝前應檢查錨桿體中空孔及錨頭是否暢通，發現堵塞應及時處理。錨頭安裝后，將錨桿插入孔內，桿體插入孔內長度不應小于設計規定的95%，外露長度控制在10～15cm，以便連接注漿管；然后依次安裝止漿塞、墊板和螺母，止漿塞距孔口3～5cm，螺母受力即可，安裝時通過調整錨頭和止漿塞盡可能使錨桿居中。

4.5 錨桿注漿

根據地質條件可選用水泥單液漿、水泥砂漿等，一般采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比一般為0.4～0.5；水泥砂漿水泥與砂之比宜為1：1～1：2（重量比），水灰比宜為0.38～0.45[3]。

注漿前檢查注漿設備，向上注漿時應加大流量，控制好排氣防止注漿不連續；向下注漿要連續進行。注漿采用注漿量和注漿壓力雙控制，當注漿壓力達到設計終壓，注漿量達到設計量80%以上或注漿壓力未達到設計終壓注漿量達到設計量且無漏注現象時[4]，即可關閉注漿泵停止注漿，待壓力降低到安全值后，拆除注漿管堵頭堵塞注漿孔。注漿結束后要進行檢查是否有漏孔現象，通過分析注漿記錄查看是否達到設計要求，如注漿效果未達到實際要求時，應補孔再注漿；隧道開挖后檢查斷面注漿效果，及時反饋以便調整技術參數。

4.6 調整墊板擰緊螺母

注漿結束24小時后，上緊桿端螺母，使其產生一定的預應力，為保證桿體軸向受力，孔口采用快硬水泥找平，墊板與噴混面密貼，與桿體垂直，螺母務必擰緊。

5 工程應用效果及施工控制點

5.1應用效果

火郎峪隧道Ⅴ級圍巖段采用Ф25中空注漿錨桿，Ⅳ級圍巖段采用Ф22水泥砂漿錨桿，兩種錨桿使用效果見表2。

通過對比表可以發現：

（1）中空注漿錨桿的抗拔力為普通砂漿錨桿的1.5倍，錨固能力得到改善。

（2）中空注漿錨桿每延米造價比普通砂漿錨桿高，但

施工質量、可靠性及安全性提高，性價比比較高。

5.2 施工控制點

對于中空注漿錨桿，在施工過程中應注意以下幾點：

（1）漿液采用合理的配合比是保證注漿質量的關鍵

錨桿注漿材料一般采用水泥砂漿或水泥漿。漿液配合比設計的關鍵是確定水灰比、灰砂比。水灰比過大，雖然有利于注漿，但是漿液流動性大，不利于漿液與錨桿的粘結，