摘要：本文以大連石門山隧道為例，介紹了采用水平預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿加固兩隧道中夾巖柱的整個(gè)施工工藝，并經(jīng)過(guò)水平收斂等監(jiān)測(cè)表明，該方法對(duì)確保中夾巖柱的穩(wěn)定是非常有效的。
石門山隧道是大連西部通道中的控制工期工程，為雙幅式雙向六車道，兩隧軸線基本平行。其中東線隧道長(zhǎng)1531.5m，西線隧道長(zhǎng)1553.5m，單洞開挖高度9.5～11.36m（含仰拱）、開挖寬度15.04～15.86m、開挖面積112.87～148.99m2。隧道南口由于受線型和地形條件限制，設(shè)計(jì)有127m的小凈距段，中夾巖柱體厚度最小5.80m，最大11.50m。從洞口起，上述地段的圍巖級(jí)別分別為Ⅳ 級(jí)20m，Ⅲ級(jí)23m，Ⅳ級(jí)84m，因此，在施工中如何確保中夾巖柱的穩(wěn)定，防止出現(xiàn)過(guò)大的塑性變形或貫通的塑性變形，防止圍巖失穩(wěn)，就成為小凈距段施工中的關(guān)鍵點(diǎn)。施工對(duì)中夾巖柱采用主動(dòng)的加固措施非常必要。以西線為例，K1+997～+954段（L=43m）設(shè)計(jì)采用水平預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿加固中夾巖柱，設(shè)計(jì)預(yù)張拉力70KN，現(xiàn)介紹其施工工藝。
1施工準(zhǔn)備
1.1材料
錨桿桿體采用∮25mm螺紋鋼筋，長(zhǎng)度5.8～11.50m，使用前將兩桿端攻絲；墊板為A3鋼墊板，規(guī)格300mm×300mm×10mm（長(zhǎng)×寬×厚）。
灌漿材料為M30水泥砂漿，灰砂比為1：1，水灰比為0.45，水泥P.O42.5R。水PH不得小于4的飲用水；砂宜為潔凈、堅(jiān)硬的中細(xì)砂，級(jí)配良好，最大粒徑不得大于3mm，使用前應(yīng)過(guò)篩。
塑料保護(hù)套為PVC管，要求具有一定的強(qiáng)度和柔性，以免在桿體推進(jìn)過(guò)程中受損傷，其主要作用是防止鋼筋銹蝕，與水泥砂漿配合使用，構(gòu)造桿體雙層防腐保護(hù)體系。
隔離支架，為使桿體居于錨桿孔中央，四周被足夠厚度的水泥砂漿層包裹，保證必須的錨固力，采用∮10mm鋼筋制作對(duì)中架，沿錨桿桿體每2.0m設(shè)置1根，對(duì)中架鋼筋與桿體焊接牢固，以防在桿體插入過(guò)程中脫焊或變形。
防腐材料：應(yīng)將其視作永久性預(yù)應(yīng)力錨桿看待，防腐材料采用在桿體表面涂刷無(wú)雜質(zhì)、品質(zhì)均一的黃油和防銹漆，涂刷前應(yīng)將黃油、防銹漆攪拌充分、均勻。
1.2作業(yè)條件
（1）鉆孔機(jī)械采用MK－2潛孔鉆機(jī)，鉆頭為“－”字形鉆頭，直徑80mm.錨桿安裝采用人工或YT－28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，錨桿張拉設(shè)計(jì)為測(cè)力扳手，注漿泵為風(fēng)動(dòng)牛角泵。
?。?）隧道開挖采用西洞先于東洞開挖的施工順序，因此，當(dāng)具備作業(yè)空間后，立即進(jìn)行錨桿施工，由于洞內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，要求具有足夠的照明和平整堅(jiān)實(shí)的場(chǎng)地，以提高作業(yè)精度。
（3）施工前，應(yīng)對(duì)錨桿的類型、型號(hào)、規(guī)格、支架連接件、PVC套管等檢查驗(yàn)收，桿體表面不得有銹蝕、擦傷、燒痕、扭曲等，桿體制作完畢后應(yīng)妥善保管。
（4）正式施工前應(yīng)取2根做基本試驗(yàn)，目的是熟悉張拉工藝，檢查作業(yè)人員和設(shè)備的適應(yīng)性、相容性，提高施工質(zhì)量。
2施工工藝
錨桿孔內(nèi)注漿液為全長(zhǎng)粘結(jié)型水泥砂漿，錨桿桿體為∮25mm螺紋鋼筋，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值為70KN，其施工順序?yàn)殂@孔→安裝→注漿→張拉與鎖定→防腐保護(hù)，在施工中嚴(yán)格作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)化管理，確保工程質(zhì)量。
2.1鉆孔
（1）鉆孔設(shè)備選用MK－2型潛孔鉆機(jī)，該機(jī)結(jié)構(gòu)小巧緊湊，能適應(yīng)在狹小的空間內(nèi)作業(yè)；與之配套，選用20m3/min空壓機(jī)為其提供足夠的風(fēng)量和風(fēng)壓。
?。?）鉆孔時(shí)，要對(duì)位準(zhǔn)、方向正、角度精，施鉆前由技術(shù)人員測(cè)量放樣，并用紅鉛油在初噴混凝土層表面標(biāo)出孔位。
（3）孔距豎向和縱向均為100cm，方形布置?？拙嗾`差：±5cm，孔深誤差±5cm，孔徑不得小于75mm，錨桿孔與預(yù)定錨孔軸線位置偏差不得超過(guò)3%，在鉆進(jìn)過(guò)程中，檢查孔位偏差，發(fā)現(xiàn)不符合要求者，立即糾偏。
?。?）鉆孔應(yīng)在掘進(jìn)至設(shè)計(jì)位置并完成初噴4cm厚C20混凝土后進(jìn)行，以策安全。
?。?）鉆孔結(jié)束后，應(yīng)用高壓風(fēng)或高壓水將孔內(nèi)積水、巖粉、石屑細(xì)小雜物等沖洗干凈，對(duì)于清孔完畢的錨孔，安裝錨桿前應(yīng)用塞子塞緊孔口，以防雜物侵入。
?。?）孔位若與初期支護(hù)用格柵鋼架位置重疊，可適當(dāng)挪動(dòng)，避免相互干擾。
?。?）若發(fā)生塌孔，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)壓注早強(qiáng)水泥砂漿，待固化后重新施鉆。
2.2錨桿的組裝與安裝
2.2.1錨桿制作
嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸下料；先張拉端距端頭20cm處在鋼筋表面涂刷1.0m長(zhǎng)的防銹漆兩層，防銹漆干后涂刷黃油一道，套上1.0m長(zhǎng)∮30mmPVC套；焊上鋼筋支架；后張拉端套上絲扣保護(hù)套，絲口長(zhǎng)度可在設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上適當(dāng)加長(zhǎng)，以消除施工誤差的影響，確保嚴(yán)絲合縫。
2.2.2錨桿的安裝
注漿管為∮20mm膠管，用非鍍鋅材料與錨桿體捆扎在一起；排氣管為∮10mm軟質(zhì)水管，長(zhǎng)度為1.5m，外露孔口10cm.安裝采用人工錘擊方式，對(duì)于長(zhǎng)錨桿采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)配合鋼套管頂入；錨桿桿體入孔長(zhǎng)度不得短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%；安裝完畢后，應(yīng)用楔子臨時(shí)將錨桿端頭固定，以防在注漿和安裝墊板和螺母時(shí)晃動(dòng)。
2.3注漿
?。?）注漿料為M30水泥砂漿，其配合比為：水：水泥：砂=1：1：0.45（重量比），外加早強(qiáng)劑，摻量為4%，確保及時(shí)提供支護(hù)抗力；漿液拌制時(shí)要注意其稠度，太濃，不利漿液注入；太稀，漿液易流出，注漿不易飽滿密實(shí)；漿液隨拌隨用，一次拌合的砂漿在初凝前用完。
（2）注漿設(shè)備為風(fēng)動(dòng)牛角泵。注漿壓力不超過(guò)0.4MPa，注漿前應(yīng)用棉紗、膠泥、錨固劑等將孔壁與錨桿桿體間空隙封堵，封堵長(zhǎng)度不得短于1.0m.
?。?）注漿前或中途暫停超過(guò)30min，應(yīng)潤(rùn)滑管道和注漿罐。
?。?）注漿管口應(yīng)插至距孔底5～10cm處，隨漿液的注入緩慢均勻排出孔內(nèi)空氣。
（5）注漿結(jié)束條件采用3指標(biāo)控制：當(dāng)注漿量為設(shè)計(jì)量的80%以上，壓力穩(wěn)定在0.4MPa維持10min以上，且處于孔口上方的排氣管有濃漿流出時(shí)即可結(jié)束單孔注漿。
?。?）注漿漿液硬化后應(yīng)補(bǔ)充注漿，確保管內(nèi)漿液充盈。
?。?）注漿后錨桿應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)，漿液未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%不得隨意敲擊，一般規(guī)定3天內(nèi)不得懸掛重物。
?。?）注漿完畢后應(yīng)將外露的錨桿端部及時(shí)清洗干凈，并作好成品防護(hù)。
2.4張拉與鎖定
?。?）張拉時(shí)張拉順序的確定和張拉設(shè)備的選定：當(dāng)注漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、后行隧道掘進(jìn)至設(shè)計(jì)位置后即可把絲扣保護(hù)套去除進(jìn)行張拉。張拉設(shè)備為測(cè)力扳手，使用前應(yīng)校定。扳手上帶有數(shù)顯度盤，以隨時(shí)測(cè)定張拉力的大小和便于觀察分級(jí)加載的穩(wěn)定性；同一截面上間隔張拉，避免產(chǎn)生局部壓應(yīng)力集中現(xiàn)象。
（2）正式施加拉力前，應(yīng)先施加設(shè)計(jì)張拉力值的20%即14kN，以去除錨桿本身的彈性雜質(zhì)和墊板間縫隙，使錨桿各部件緊湊。鋼墊板應(yīng)與初噴混凝土密貼，不平整處用低不于M30級(jí)的水泥砂漿抹平，錨桿軸線應(yīng)與鋼墊板垂直。
?。?）預(yù)張拉1～2次后卸荷，再重新施加預(yù)應(yīng)力，加載值大小為：起始荷載30%A，終止荷載120%A，分級(jí)循環(huán)荷載如下：0→30%A→50%A→75%A→100%A→120%A，其中A為設(shè)計(jì)施加預(yù)應(yīng)力值70kN，在每次加載至上述分級(jí)荷載后應(yīng)維持5～20min，以觀察張拉力值的穩(wěn)定性，在加載至最后一級(jí)荷載后維持20min.
（4）鎖定：如果最后一級(jí)荷載穩(wěn)定，將荷載回至100%A并檢查其穩(wěn)定性，如滿足要求即可鎖定；否則另行處理，加載時(shí)如發(fā)生位移異常時(shí)，停止張拉，并在張拉達(dá)到的位置鎖定荷載。
（5）補(bǔ)償張拉：預(yù)應(yīng)力筋鎖定后48h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于錨桿拉力設(shè)計(jì)值的10%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
2.5錨桿的防腐處理
對(duì)于外露錨桿頭和鋼墊板先涂刷兩層瀝青，再噴射C20級(jí)密實(shí)、品質(zhì)均一的混凝土，其保護(hù)層厚度不得小于2cm；或者在瀝青表面抹以2cm厚的防水砂漿。
3錨桿的檢測(cè)
水平預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿是維護(hù)中夾巖柱穩(wěn)定的關(guān)鍵措施，故必須對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期檢測(cè)。檢測(cè)數(shù)量不少于錨桿設(shè)計(jì)數(shù)量的10%，即30根。預(yù)應(yīng)力變化值不宜大于錨桿拉力設(shè)計(jì)值的10%，必要時(shí)可采取重復(fù)張拉或適當(dāng)放松的措施以控制張拉力的大小。
4主要安全技術(shù)措施
?。?）水平對(duì)拉錨桿的施工是一項(xiàng)極其重要的工作，必須安排專人負(fù)責(zé)，選擇有經(jīng)驗(yàn)和水平的作業(yè)人員操作，加強(qiáng)管理，嚴(yán)格按照技術(shù)交底認(rèn)真施工作業(yè)。
?。?）各種機(jī)械設(shè)備均應(yīng)處于良好狀態(tài)，使用前應(yīng)進(jìn)行必要的調(diào)試或試運(yùn)轉(zhuǎn)。
（3）施加拉力時(shí)孔口下方和前方嚴(yán)禁站人，以防施加拉力時(shí)發(fā)生脫扣和錨桿突然間拉斷。
?。?）機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)部位應(yīng)有安全防護(hù)裝置。
?。?）向錨桿孔注漿時(shí)，注漿罐內(nèi)應(yīng)保持一定數(shù)量的砂漿，以防罐體放空，砂漿噴出傷人；處理管路堵塞前，應(yīng)消除罐內(nèi)壓力。
5結(jié)束語(yǔ)
水平對(duì)拉錨桿是一種常用的、非常有效的加固方式，它對(duì)于抑制圍巖變形，防止出現(xiàn)過(guò)度塑性變形和貫通的塑性變形區(qū)，防止圍巖失穩(wěn)，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在施工中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定施作，才能達(dá)到維護(hù)圍巖穩(wěn)定的目的。對(duì)拉錨桿監(jiān)控量測(cè)結(jié)果表明：水平收斂值和拱頂下沉值等指標(biāo)均在要求范圍內(nèi)，表明中夾巖柱是穩(wěn)定的。
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