摘要：小凈距隧道是介于普通分離式隧道與連拱隧道之間的一種結(jié)構(gòu)型式，因為受地形條件及其總體線路線型的限制，其較連拱隧道有施工工藝簡單、造價較低的特點，愈來愈受到工程界的育睞。本文主要對預應力錨桿在小凈距隧道中的應用進行了分析。
引言
伴隨高等級公路建設的迅速發(fā)展，山區(qū)高速公路上、下行隧道的選線常常受地形限制，導致兩相鄰隧道的最小間距無法滿足設計規(guī)范要求。面對如此情況，普遍選用單線雙洞連拱的隧道結(jié)構(gòu)形式。因為連拱隧道的工程造價、施工難度，施工周期均比雙線雙洞隧道大得多，所以在工程實踐中衍生出一種新的結(jié)構(gòu)形式——小凈距隧道，小凈距隧道的中間巖柱寬度介于連拱隧道和雙線隧道之間，一般小于1.5倍隧道開挖斷面的寬度。
一、使用范圍
小凈距隧道中夾巖加固施工成功解決了施工工藝中的難題，不但從工藝上保證了隧道施工的安全及內(nèi)外在質(zhì)量達到較高的要求，而且在工程投入、施工工期控制等方面效果較佳，在高速公路及其他工程類似的隧道形式中具有較大的借鑒價值。
二、工藝原理
小凈距隧道左右洞中間巖柱寬度較窄，加之局部地區(qū)圍巖破碎，承載能力弱。通過設置預應力水平注漿錨桿，在中間巖柱預先施加壓力，產(chǎn)生預壓應力，增加左右洞中間巖柱的承載能力，增強巖體的整體性。
三、施工工藝
?。ㄒ唬┿@孔
1、預應力錨桿孔的開孔按施工圖布設的鉆孔位置進行，頂部偏高孔位，必須搭設鋼管腳手架操作平臺，用風鉆鉆頭鉆孔并徹底清孔。鉆孔是孔徑、孔深均不得小于設計值，鉆孔的傾角、方位角應符合設計要求。其允許誤差如下：（1）、有效孔深的超深不得大于20cm；（2）、孔口坐標誤差不得大于10cm；（3）、錨桿孔應水平打設，錘子與水平偏角應小于±3°；
2、鉆孔過程中，應加強鉆具的導向作用水平鉆進，及時檢查孔斜誤差，并視鉆孔需要，合理采用糾偏措施。
3、為保證鉆孔角度的準確，鉆孔開始時應才用輕沖擊造孔，反復校核鉆孔角度，準確無誤后再全速鉆進。
?。ǘ╁^桿安裝
鉆孔完成后，經(jīng)檢查合格進行錨桿安裝。錨桿制作和打設長度應隨錨桿位置不同而變化；根錨桿長度應比設計中夾巖厚度加兩側(cè)噴射混凝土厚度；錨桿孔打設深度應比設計中夾巖厚度加兩側(cè)噴射混凝土厚度要長。通常由于施工現(xiàn)場工作空間有限，錨桿應分成多段加工，采用連接套進行連接安設。因此，在錨桿制作過程中應充分考慮不同位置處錨桿安設空間大小，以便正確確定錨桿分段長度。錨桿兩端應預加螺紋，并配備相應尺寸的墊板及螺帽。墊板及螺帽必須滿足預加應力強度要求。插入孔內(nèi)一端的螺紋段桿體應用塑料膜包裹，以保護螺紋不被砂漿粘結(jié)。
?。ㄈ┦┘宇A應力鎖定
錨桿安裝后，孔口采用干硬性預縮砂漿找平，然后安裝經(jīng)檢驗合格的墊板、螺母、止?jié){塞，完成錨固工藝，采用扭力扳手一次直接張拉到設計噸位。預應力張拉采用扭力扳手進行，張拉設備在張拉前要進行率定，根據(jù)率定報告換算出對預應力錨桿張拉時，拉力所對應的扭力扳手刻度表讀數(shù)，將扭力扳手刻度表值調(diào)整到相應的拉力值后，對預應力錨桿進行張拉，當扭力扳手報警，即認為預應力錨桿鎖定到設計噸位。
?。ㄋ模┳{封堵
預應力錨桿張拉完成后，立即利用預留注漿扣進行錨桿注漿，漿液采用水泥砂漿，配合比為，水泥：灌漿劑：水=1：0.01：0.38
1、注漿通過一端注漿，另一端排漿。拌制漿液要嚴格按照配合比拌制，當排漿管排出同注漿濃度相同的漿液且無氣泡時，封閉出漿口，持荷2min，直至達到灌漿結(jié)束標準方可停止灌漿，封堵注漿口。
2、錨孔注漿不宜簡單重復，若效果不能達到設計要求時，應研究其他補救措施。
3、當鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)孔壁巖石嚴重破碎時，需根據(jù)現(xiàn)場情況對鉆孔進行固結(jié)灌漿。
四、工程概況
黃石山隧道為溫州市龍灣區(qū)靈昆大道上的一座控制性工程，隧道按一級公路分離式雙向六車道標準設計。隧道左線長度514m，右線為520m，隧道設計凈寬14.0m，凈高5.0m（斷面開挖寬度達16.8m，開挖高度達11m）。隧道通過的地層為第四系粘土碎石和凝灰?guī)r，洞身的圍巖以微風化凝灰?guī)r為主，隧道圍巖為Ⅳ級和Ⅲ級，隧道雙洞中間巖柱最小凈寬為9.25m。
五、設計計算
隧道在右線樁號K3+410至K3+470約60m長區(qū)間中間巖柱巖體較差，為保證巖體穩(wěn)定，設計采用預應力水平對拉錨桿進行加固，采用型號為φ32mm的精軋螺紋鋼筋，設計標準張拉應力為100KN，水平對拉錨桿與16號工字鋼拱架相間布置，初步擬定間距為80cmX80cm。
設計計算采用彈塑性本構(gòu)模型，德魯克－普拉格屈服準則，采用實體單元模擬巖體、二襯及初噴砼，錨桿采用桿單元。左右邊界為距隧道邊沿左右各30m，上部邊界為真實地面，下部為距隧道底30m。
圍巖、噴混凝土、錨桿和二次襯砌的物理力學參數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘察報告、有關規(guī)范和實際經(jīng)驗確定。
本隧道是小凈距隧道，設計先行開挖洞是右洞，右洞開挖完畢后，在距隧道開挖線以外（邊墻）5m的范圍內(nèi)，應力變化最為明顯，最大擠壓應力達869.47KPa，中間巖柱的擠壓變形最大2.6mm。
左洞右邊墻開挖后，對其中間巖柱進行了預應力水平對拉錨桿加固，巖柱的擠壓應力達1092KPa，最大變形量2.8mm。雖然巖柱的變形量有所增大，但是變形區(qū)內(nèi)沒有塑性變形區(qū)出現(xiàn)，中間巖柱基本穩(wěn)定，變形在可控范圍之內(nèi)。
從以上的模擬計算可以看出，由于左洞（后行開挖）的施工，對右洞有擾動作用，從而出現(xiàn)了應力松弛，右洞因而產(chǎn)生的變形較左洞大。設計通過對破碎地帶中間巖柱采取了預應力水平對拉錨加固，后行開挖洞對先開挖洞室的影響有效減少了，有利于洞室的整體穩(wěn)定。
六、施工方案
預應力對拉錨桿加固區(qū)間長度共計60米。采用的材料為φ32精軋螺紋鋼筋，工程數(shù)量為2961米/183條。
1、施工方法及主要施工機具、勞動力的配備
預應力對拉錨桿以機械為主、人工為輔的作業(yè)方法。施工機具及勞動力配備如下：24型潛孔鉆1臺、二次灰漿攪拌機1臺、JZB-2型擠壓式注漿機1臺、千斤頂1臺、壓力表、技工5名、普工10名。
2、施工時間
預應力對拉錨桿施工計劃，計劃工期80天。
3、施工工藝流程
預應力對拉錨桿采用以下施工工藝流程：成孔→安裝預應力φ32精軋螺紋鋼系統(tǒng)→澆注墊墩→待墊強度達到設計強度85%后進行預應力張拉→孔內(nèi)注漿→封錨。
?、偈┕y量放樣
根據(jù)設計要求，首先對K3+410～K3+470進行施工測量放樣。
②成孔
采用潛孔鉆進行鉆孔施工，根據(jù)圍巖情況嚴格控制鉆孔進尺進度，并隨時檢測鉆孔傾斜度，允許偏差3%，孔徑為φ10㎝。
?、郯惭b預應力精軋螺紋鋼系統(tǒng)
在安裝預應力精軋螺紋鋼前，首先要進行清孔，用高壓空氣將巖粉和雜物清除干凈，接著按編制的序號逐個安裝已抽檢試驗合格后的對拉錨桿，沿錨桿軸線方向每隔1.5～2.0m設置一個對中器，并且連接用連接器加固好。
?、軡沧㈨艍|墩
砼墊墩采用C40現(xiàn)澆，布置兩層φ10鋼筋網(wǎng)片，其間距為5㎝，鋼套管一端與墊墩預埋錨墊板進行焊接，確保注漿孔與孔內(nèi)是相通的。
?、蓊A應力錨桿張力
待錨墊的強度達到設計強度85%后進行預應力張拉，張拉采用兩端同時張拉，而且左右錯開張拉，張拉時實際伸長值與理論計算伸長值之差控制在6%以內(nèi)。張拉程序如下：0→初始應力（10%δk）→δk→105%δk(持續(xù)2min錨固)。
⑥孔道壓漿
錨桿張拉鎖定后，預應力錨桿壓漿采用孔底返漿方法，即錨桿一端封閉，把φ1.0㎝注漿管從另一端伸入封閉端底部。注漿所用的漿液為水泥砂漿，水泥砂漿水灰比0.5，在張拉完畢后，孔道應盡早壓漿，壓漿施工應均勻、連續(xù)地進行，注漿壓力不小于2.0Mpa，且最少維持2min，直到孔道的注漿端出口處冒出不含水沫氣的漿液，且其稠度與壓注的漿液稠度相同時即行停止（流出漿液的噴射時間不小于10秒），然后應將所有出漿口和孔眼封閉。
?、叻忮^
孔道壓漿完成后，用切割機切掉在錨具以外留的預應力錨桿，然后設置鋼筋網(wǎng)，封錨砼采用C25噴射砼。
結(jié)語
本項目針對大跨度小凈距隧道的特點采取了有效的施工技術(shù)措施，施工過程中沒有發(fā)生塌方或落石掉塊等安全事故，施工安全得到了保證，經(jīng)監(jiān)測沒有發(fā)現(xiàn)裂縫和病害，確保了工程質(zhì)量。
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