自進式錨桿施工在山區隧道工程的應用
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摘要：以摩天嶺隧道為研究背景，分別從施工方法、施工工藝等方面，對淺埋段自進式錨桿施工技術應用要點進行詳細解析。通過淺埋段自進式錨桿施工技術在隧道工程中的合理運用，得出施工中圍巖未出現滑塌、自進式錨桿形成了很好的棚護、初期支護穩定的結論。
0引言
在隧道工程施工過程中，超前支護是保證施工質量安全的主要施工流程。加強超前支護管理，可以有效防止隧道在掘進過程中出現施工問題，避免給施工人員帶來生命危險。在隧道施工過程中，若遇圍巖較為破碎的掌子面超前支護時，通常采用Φ42×4mm無縫鋼花管注漿固結前方松散圍巖來保證挖設施工整體質量［1］。在掌子面圍巖整體情況較為理想的超前支護施工過程中，應用Φ25超前砂漿錨桿。但是針對相對比較松散的超前支護，應用Φ42×4mm無縫鋼花管施工技術難度系數比較高，并且長度將不能合理把控；而Φ25的超前砂漿錨桿自身抗壓性比較低，無法滿足超前支護施工要求。因此，把淺埋段自進式錨桿施工技術運用到山區隧道工程是非常必要的。本文對淺埋段自進式錨桿施工技術在山區隧道工程中的應用進行分析。
1工程概述
摩天嶺隧道進口位于本溪市東營房鄉洋湖村小東溝組村東約400m，出口位于本溪市桓仁縣八里甸子鎮馬鹿泡龍爪溝組村西側約1km。隧道全長8620m，位于直線上，縱坡6.0‰、-5.0‰，最大埋深398m。隧道進口處地勢平緩，地面傾角約20°，線路線位與等高線交角約80°。地表植被茂盛，隧道洞口上方主要為松樹［2］。隧道洞口下方為山前緩坡地，主要為耕地。隧道出口處地勢平坦，地面傾角約10°，洞口線路線位與等高線交角約70°～80°。地表植被茂盛，主要為多年生落葉木與喬木。主洞掌子面開挖掘進至DK42+620，原設計圍巖為Ⅴ級加強襯砌圍巖，施工時發現掌子面實際圍巖主要為碎石土，全風化花崗巖，黃褐色，節理發育，構造裂隙發育，滲水量大，為了保證安全的同時加快施工進度，對摩天嶺隧道出口淺埋段超前支護進行加強，具體措施如下：拱頂120°范圍采用雙排小導管超前支護并預注漿加固地層，第一排（上排）小導管采用Φ51自進式錨桿，長5.0m，環向間距400mm，縱向間距3.0m；第二排小導管采用規格Φ42×3.5mm（外徑×壁厚）的鋼花管，長2.5m，縱向兩榀鋼架一環，環向間距400mm。
2淺埋段自進式錨桿施工應用要點
2.1施工工藝流程圖
該工程應用的施工設備主要以SP50型鉆機、SDW型注漿泵為主。在對淺埋段自進式錨桿進行準備的過程中，需要把錨桿從鉆機鉆頭中取出，并做好核查工作，確保通暢順利，一旦出現堵塞等狀況，應該及時清理。一般情況下，錨桿轉進之前應用的設備是全站儀，在全站儀的作用下，對鉆孔孔位等信息進行處理，并做好標記。在自進式錨桿施工之前，必須噴射5cm厚的混凝土封閉掌子面，保證注漿時漿液不向掌子面外流出。在自進式錨桿鉆進過程中，嚴格控制錨桿的點位、仰角、鉆深，保證管棚環向間距500mm，外插角20°，鉆深5m。在錨桿鉆進過程中，要隨時注意觀察掌子面情況，如果有出水現象，應及時注漿，邊注漿邊鉆進，以防突水事件發生［3］。
2.2錨桿安裝及鉆進工藝
在完成錨桿核查工作以后，應該保證整體設備安裝流程。例如，鉆頭和錨桿，鉆機和釬尾等。要求錨桿和預先設定的鉆孔相對應，把風或水供給到鉆機中，之后將其鉆進其中。在鉆進到破碎巖石時，發生鉆頭堵塞現象的概率比較大，因此在鉆進時，應該做好鉆進速率把控工作，保證鉆進速率的均衡性，降低沖擊力帶來的影響，時刻觀察鉆孔中溢出的水位情況，如果出現水孔堵塞現象，需要及時采取相關對策。例如，把錨桿向后撤離50cm左右，并且確保重復清理水孔，在水孔流通順暢之后才能繼續施工，直到鉆進到要求位置［4］。此外，需要借助水或空氣將孔內雜物進行清理，之后查看孔洞是否順暢。在清理過程中，一般以孔洞出現反水現象為止。
2.3單根錨桿施工
單個長錨桿注漿量計算：漿液擴散半徑為0.55m，錨桿長度5m，砂層空隙率0.1，注漿量0.47m3。在隧道施工過程中，整個工程處于地下，所以工程地質環境及水文等將會給隧道施工帶來直接影響。隧道施工所處環境比較惡劣，一旦操作失誤，必將會引發嚴重后果。因此，在隧道施工過程中，需要根據工程實際情況，明確錨桿位置，并指導鉆機就位。結合自進式錨桿直徑和長度，采用SP50型鉆機鉆進施工；結合每根錨桿的中心線、高程及角度，安裝導軌及鉆機。為了確保錨桿的方向、坡度和精度，在鉆進前，測量人員對錨桿位置進行放樣，放樣完成后，調整好鉆機角度開始鉆進。錨桿鉆進到位后，鎖緊卡釬器，反轉鉆機，將錨桿從鉆機連接套卸下，移開鉆機。繼續鉆進安裝下根錨桿。
2.4施工要點及注意事項
首先，在淺埋段自進式錨桿施工之前，需要噴射厚度為50mm的混凝土進行掌子面封層，確保在注漿過程中漿液不會大量流出，確保掌子面質量。在淺埋段自進式錨桿施工過程中，需要做好錨桿點位及鉆深的把控工作，確保管棚環向距離是50cm，外插角度是20°。［5］其次，在錨桿鉆進時，應該及時把控掌子面情況，一旦發生出水事故，應該及時注漿，并且邊注漿邊鉆進，避免出現突水事故。此外，還要確保錨桿和錨桿之間連接牢靠，不會出現管節脫離現象。鉆機工作平臺搭設平穩，錨桿鉆進時應該加強仰角測量頻率，一旦超出施工范疇，應及時處理，保證錨桿施工質量。最后，加強注漿工藝把控，結合施工實際情況及時修改漿液配比，注漿壓力不得高于5.0MPa。
3保障淺埋段自進式錨桿施工質量的對策
自進式錨桿作為一個把鉆進、注漿、錨固等環節進行融合的錨桿，在自進式錨桿的作用下，可以確保在相對復雜的底層獲取理想的錨固效果，具有較強的穩定性和可靠性。鉆桿及錨桿的充分結合，在風化巖等施工過程中，不需要采用套管護壁裝置就能實現鉆孔，確保錨固和注漿效果。操作比較簡便，可以減少25%工作量及工程成本，提升工作效率。高效能注漿，能夠將裂縫進行填充，提升巖石的穩定性，實現對地下水的控制。連續性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進錨桿隨意切割和連接，適合應用在場地較為狹窄的場地中，并且連續性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進錨桿更具粘結性。實踐得知，粘結阻力超出光滑鋼管2~3倍［6］。自進式錨桿進場時，為了保證施工質量，需要對施工材質做好檢查工作，檢查通過之后才能應用。要想保證自進式錨桿施工整體水平和質量，需要保證測量定位的精準性，搭設角度要滿足工程要求，施工人員應該嚴格按照隧道施工標準及鉆眼注漿規定進行施工?，F場施工人員需要配備專業的安全防護設施，現場施工材料均需要安排專業人員操作。安全人員應該隨時關注巖石改變情況，如果出現變化，所有人員應及時撤離。加強圍巖檢測，觀測頻率變化，將頻率信息傳遞到監控系統中，開展數據分析工作，引發施工作業。如果施工現場發生鋼架變形、涌水、拱頂掉塊等狀況，應該立即撤離工作人員，待穩定之后才能施工。
4結語
將淺埋段自進式錨桿施工技術運用到山區隧道工程中，其控制質量將直接影響工程整體應用和發展。因此，在隧道施工過程中，相關人員應該根據工程實際情況，優化施工工藝，科學編制施工方案，并運用現代化施工技術，結合我國基本國情探索滿足工程需要的施工工藝，引導我國隧道工程穩定發展。自進式錨桿在處理此次淺埋段過程中起到了關鍵性作用，施工中圍巖未出現滑塌，自進式錨桿形成了很好的棚護，也防止了初期支護變形。
參考文獻：
［1］何玉龍.雙層自進式錨桿在碎石堆積體隧道中的應用［J］.公路，2019（1）：295-299.
［2］周維林.自進式錨桿在巴塘水電站交通洞噴錨支護中的應用［J］.湖南水利水電，2018（6）：101-102.
［3］韓一民.地鐵聯絡線下穿河道機械化施工技術分析［J］.建筑機械，2018（9）：79-82.
作者：高松 單位：中鐵十八局集團 第四工程有限公司
