砂浆锚杆已越来越多的广泛应用于公路隧道工程中, 然而一般的隧道施工中采用药卷锚杆。现阶段在高速公路隧道施工中砂浆锚杆施工得到了的详细应用, 分析砂浆锚杆在施工中施工难度大、抗拔力不能满意设计要求的原因, 并提出了对策, 为以后关于砂浆锚杆的施工方案制定提供了一定的参考依据。
1 工程背景
京珠高速公路在湖南某段隧道穿越丘陵山体, 山体陡峻, 冲沟发育。虽冲沟为无水沟谷, 但该地区年平均降水量1400mm~18 60mm, 沿节理裂隙渗入地下, 下渗水量较大, 据隧址四周水质分析结果:地表水、地下水水质纯净、人畜可饮用并对钢筋、混凝土不具腐蚀性。该地区不存在不良特别岩土工程问题。隧道出口段由全风化砂岩组成, 稳定性很差, 易造成坍塌等地质灾难, 其余地段岩体结构较完整, 围岩稳定性较好, 局部地段裂隙很发育, 会造成掉块、坍塌现象。
2 砂浆锚杆施工工艺
针对该地区不良地质现象, 其施工工艺流程如下图所示。
2.1 施工开始阶段
施工前按设计要求进行加工。对注浆设备进行检查, 检查合格后才能使用。接着做浆液配合比的试验工作, 并在施工过程中要不断进行调整。钻孔该符合下列要求:孔径与管径配合好, 管径比孔径小15mm, 孔位偏差为±15mm~50mm;孔深允许偏差为±50mm, 锚入长度至少达到设计长度的96%。钻好孔后用高压水将孔眼冲洗干净。
2.2 注入砂浆、插锚杆
砂浆要搅拌均匀, 随拌随用。拌合时按施工配合比施工, 一次拌合的浆液在初凝前用完。在注浆过程中, 为防止浆液沉淀, 不断进行搅拌。注浆前对注浆泵进行试运行。注浆压力小于0.4MPa, 直到钻孔注满流出为止。杆体插入孔内的长度不得短于设计长度95%, 实际长度大于设计长度的95%, 判断注浆是否饱满的根据是孔口是否有浆液挤出来。
2.3 初期支护
根据工程地质条件设置型钢钢架或格栅钢架、钢筋网、砂浆锚杆或中空锚杆、素喷混凝土或微纤维混凝土进行支护。锚杆台车联合注浆泵施作锚杆、注浆;喷射混凝土采用湿喷技术, 钢筋网集中加工, 升降台架铺挂。注浆泵选用液压式单液浆泵。
本段隧道初期支护采用带排气装置的Φ25中空注浆锚杆、Ф22mm砂浆锚杆、钢筋网、格栅钢架、型钢钢架、C25喷射 (微纤维) 混凝土。依据围岩类别设计综合使用。
支护紧跟开挖面及时施作, 尽量减少围岩暴露时间, 抑制围岩变形, 防止围岩在短期内松弛剥落。
钢架、钢筋网和锚杆在洞外构件厂加工, 人工安装钢架, 挂设钢筋网, 锚杆台车或风动凿岩机施作系统锚杆, 喷射机械手湿喷混凝土, 湿喷机喷射作业。
2.4 施工要点
(1) 水泥选用普通硅酸水泥, 砂子过筛, 其粒径小于3mm, 配合比为水泥∶水玻璃∶水=1∶0.5∶0.47。
(2) 杆体到位后要用木契在孔口卡住, 防止杆滑出, 不随意碰撞未达到设计强度70%的浆液, 三天内不准悬挂重物。
另外, 施工中需要注意的事项。
2.5 质量要求
(1) 锚杆安装的数量符合设计要求。检验数量:全部检查。
检验方法:施工现场计数检查。
(2) 砂浆的强度等级、配合比应符合设计要求。
检查数量:每一作业段检查一次。
检验方法:进行配合比设计, 做砂浆强度试验。
(3) 锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。检验数量:全部检查。
检验方法:查施工记录, 观察或采用超声波锚杆检查仪检查。
(4) 锚杆安装允许偏差应符合下列规定: (1) 锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。 (2) 锚杆孔距允许偏差为±15cm。 (3) 锚杆插入长度不得小于设计长度的95%。
检验数量:全部检查。检验方法:现场尺量。
2.6 安全方面
(1) 施工期间, 应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段, 应该由专人每班检查。
(2) 暂停施工时, 应要求将支护直抵开挖面。
(3) 应稳妥安置锚杆简易台架。
(4) 作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时, 必须依次停止风、水、料的输送。
(5) 对锚杆支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时, 应采取补救措施。当险情危急时, 应将人员撤出危险区。
(6) 若已锚地段有较大变形或锚杆失效, 立即在该地段增设加强锚杆, 长度不小于原锚杆长度的1.5倍。
3 锚杆拉拔力试验分析及施工对策研究
改进砂浆锚杆的施工工艺是:注浆时采用孔底翻浆法, 保证孔内砂浆密实, 饱满无空隙, 这样克服了传统的孔口注浆法存在的缺点。插入杆体后及时在锚垫板周围采用锚固剂进行封口, 不让孔内砂浆外流。在孔口使用木契, 以便既保证杆体基本居中且不晃动, 又防止了在传统的施工工艺中锚杆体常常靠近孔下方的问题。
制定科学、规范、系统的锚杆施工监测方案保证锚杆的拉拔力满足设计要求和施工质量, 以及为施工后预估的计算提供数据, 为隧道的处理质量评估提供依据。
观测断面布置原则。
(1) 在Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩处各设置一个观测断面, 在三种围岩变化处各设置一组观测断面。
(2) 在每个观测断面拱顶预留2个锚杆, 距离洞身中线3m处各预留1个锚杆, 洞身水平方向预留1个锚杆, 预留锚杆用作锚杆拉拔力试验用。
对策研究方面。
(1) 通过对不同围岩段采用砂浆锚杆新工艺施工与老工艺进行对比, 锚杆拉拔力明显提高。
(2) 锚杆拉拔力是否满足设计要求:采用老的施工工艺与新施工工艺施工后的锚杆进行拉拔力对比试验, 结果表明:新工艺施工砂浆锚杆力学性质有较好的改善和提高, 而且新工艺施工后的围岩拱顶沉降和收敛均有明显提高, 可以看出, 加固效果显著。
4 结语
(1) 通过大量系统现场工程施工试验, 可以解决砂浆锚杆施工中锚杆拉拔力不能满足设计要求的问题, 同时采用采用新工艺可以满足设计、规范要求, 为以后关于砂浆锚杆的施工提供一定的参考依据。
(2) 系统的、科学的对策研究, 为优化砂浆锚杆的处理提供了理论上的依据, 并能节约大量的施工成本。
(3) 通过制定现场观测的项目和监控方案保证锚杆的拉拔力满足设计要求和施工质量, 为施工后预估的计算提供数据, 并对施工工艺和处理质量的改进有一定的积极意义。
摘要：通过大量系统的砂浆锚杆施工工艺试验, 对实际工程锚杆施工进行全面的了解, 为工程的施工工艺和组织治理提供有力的依据, 对施工工艺的改进、质量控制标准的制定有着积极的作用。为砂浆锚杆在公路隧道的施工提供了理论上依据, 同时节约了大量的施工成本。
关键词：砂浆锚杆,施工
参考文献
[1] JTG0 42-1994, 公路隧道施工技术规范[S].1995.
[2] 锚杆锚固质量无损检测技术在隧道中的应用, 2007年中国公路建设与养护技术大会, 2007.
[3] 锚杆施工质量评价体系及方法, 2007年全国公路隧道学术会议, 2007.