中空锚杆在隧道中的应用

1、中空锚杆在隧道中的应用摘要：锚杆在隧道工程中被大量使用，锚杆对围岩能起到一定的稳定作用。但是锚杆注浆仍然是一个问题，注浆效果不良的锚杆不但不会对围岩有稳定作用，甚至在闱岩中留下空洞，更加破坏困岩的完整性和定性。为此，锚杆施工过程中的注浆工艺使重难点。本文主要介绍了商合杭14标太湖山隧道出口工区中空锚杆注浆工艺问题，通过理论和不断实践，将中空锚杆注浆工艺不断优化，从而达到注浆效果良好，质量把控合格，节省时间的目的。关键词：中空锚杆：注浆工艺：优化1 .前言随着中国高铁的飞速发展，在铁路隧道的设计施工中，锚杆经常被大量采用作为对失稳国岩进行支护和加固的材料。理论和实践证明，隧道开挖过程中会对周围闱

2、岩产生一定影响，使其受力状况发生变化，在一定范围内容易使围岩松动，产生裂隙。由于围岩自稳能力较差，施工过程中易出现安全事故，且闱岩失稳易对以后的衬砌结构产生不利影响。这种情况，我们通常使用锚杆来增加闱岩的稳定性。在隧道拱部范闱内，中空锚杆相对于砂浆锚杆更具有优势，能够最大限度的保证注浆时砂浆充填饱满密实。隧道的安全及质量得到有效控制，减少安全事故的发生，可以避免因安全和质量问题造成返工处理，延误工期。2 .工程概况商合杭14标太湖山隧道全长3618m,最大埋深258m,隧道出昨总量52万方。出口工区长450m,表层覆盖粉质黏土，厚05m：粗角砾土，厚16m：下伏Kc砾岩，含砾砂岩，全弱风化，其

3、中全强风化厚825m,其下为弱风化。本段隧道埋深较浅节理裂隙发育，岩体破碎，稳定性较差。地下水主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，较发育。3中空锚杆施工3.1中空锚杆特点及力学性能指标中空锚杆由锚头、中空全螺纹锚杆体，止浆塞，垫板、螺母等组成。中空注浆锚杆安装方便，无需自己加工螺纹，锚杆的配件有效的保证锚杆在安装过程中处于居中，砂浆可以最大限度的包围整个锚杆体,，避免锚杆遇水锈蚀，起到长期支护作用。中空锚杆注浆可以在数十公斤力作用下将砂浆渗透进围岩裂隙，充分保证注浆饱满。太湖山隧道拱部采用625*7普通中空锚杆，应满足以下力学性能指标（见表1）：3.2锚杆施工注浆工艺锚杆的施工和注浆是隧道施工支

4、护的一种重要手段，它能有效的增强围岩的稳定性。隧道开挖由于爆破等施工方法会对闱岩造成扰动，使用岩的受力状况发生改变，造成围岩的破碎松散，而中空锚杆良好的注浆效果可以使浆液渗透到围岩裂隙中，增强围岩的自稳性，从而达到即使衬砌厚度适中也不会引起结构开裂和位移。3.2.1中空锚杆最初施工工艺最初锚杆施工在立完钢拱架后进行。用钻机进行钻孔，孔径为50nmi（锚头直径42mln,考虑安装方便，成孔孔径50nm1）。钻进到设计长度以后，清孔，然后安装锚杆。在锚杆末端安装锚头，将锚杆装入锚杆孔后，安装垫板，拧紧螺母，孔口处用锚固剂及发泡剂封堵，锚杆外漏岩面1015cm,然后连接注浆机进行注浆，注浆压力0.5

5、IMPa。经过观察几个循环的锚杆施工后，发现以下问题：（1）没有排气装置，注浆时易把孔口处封堵冲开：（2）孔口封堵时间短，不能达到有效强度；实际施工中由于这些问题造成锚杆注浆不饱满，容易在围岩内形成空洞，不能有效的起到加强围岩稳定的作用，反而破坏围岩稳定性。3.2.2中空锚杆施工工艺第一次优化针对以上问题，我们对锚杆的钻孔和安装及封堵进行了优化。锚杆外漏设计湿喷表面58cm安装一根616mmpVC管作为排气孔，外漏湿喷设计表面58cm.锚杆钻孔及安装在立完钢拱架结束后进行，然后PVC管与锚杆固定在钢架或连接钢筋上，用上工布和透明胶带将锚杆口和PVC管口封闭，锚杆注浆在湿喷施工结束后进行。此次优

6、化相对于最初锚杆施工有些进步，但仍存在问题：（1）PVC管在湿喷过程中容易受到损坏：（2）透明胶带和土工布容易在湿喷过程中损坏，造成锚杆口和PVC管口封堵：3 .3中空锚杆施工工艺第二次优化针对前两次锚杆施工的经验和总结，此次对锚杆施工进行以下优化：（1）锚杆钻孔及安装施工在本循环湿喷结束后进行：（2）锚杆注浆在锚固剂封堵达到强度后进行；（3）锚杆注浆采采用6nlmPVC管作为注浆孔，长度30cm左右，中空锚杆作为排气孔；锚杆口封堵达到一定强度后进行注浆。注浆孔为PVC管口，用中空锚杆作为排气孔。PVC管外套1020cm塑料软管，一端用细铁丝与PVC管绑紧，另一端与注浆管连接。待中空锚杆排出浆

7、液后再持续注浆30s60s,然后快速将与注浆管连接的软管取下，用细铁丝绑到PVC管上。若在软管中未能注浆成功，可能是由于锚头堵塞，这时将注浆管与中空锚杆连接，然后注浆，利用注浆压力使锚头通畅。通畅后在软管中注浆，达到注浆效果。4 .锚杆施工优化前后质量分析及经济效益分析锚杆施工优化前在立架结束后进行。由于围岩较差，4m长锚杆钻孔时间约为30min,六部CD法中部有锚杆5根，由于工作而较小，只能用一把风枪打钻，合计用时2.5h,再加上注浆等时间，约用时3h.这样导致开挖而暴露时间过长，存在安全隐患。而且锚杆注浆效果差（见图2）,失去了锚杆本该发挥的作用，反而使闱岩稳定性变差。第一次优化稍有改进，

8、但存在同样问题，开挖而暴露时间长。而且由于湿喷过程中湿喷径在风压的作用下的强大冲击力，容易使PVC管损坏，达不到预期效果。第二次锚杆施工优化的结果是在湿喷结束后进行钻孔，这样开挖而暴露时间减短，对隧道安全性有显著提高。锚杆可以在23个循环后集中打设，然后集中注浆，这样有利于减少劳动力的消耗，也有利于循环时间的缩短。优化后注浆效果有了显著提高（见图3和图4）时间就是金钱，尤其是对于隧道来说，工序衔接紧凑，循环时间缩短，减少了劳动力的消耗，也缩短了隧道开挖的时间。从经济效益上来说，每循环的时间减短就意味着能够快速进入下一循环的施工，综合来说，锚杆的优化平均每循环时间减少1.5h,优化前六部CD法施工按两天三循环进尺，每循环0.6m,即平均每天进尺0.9m,每循环16h,一月总进尺27m。时间缩短后每循环14.5h,理想情况下一月共进行50循环，总进尺30m,隧道进尺每延米按8万元计算，平均每月多创造24万元的经济效益。5 .总结锚杆施工在隧道支护中起到很重要