软岩隧道中的组合注浆锚杆

吴国发

摘 要：组合注浆锚杆由于具有良好的作业效率、较为方便的施工方式以及良好的社会经济效益，在软岩隧道处理中应用普遍。基于此，本文以实际工程为例对软岩隧道中组合注浆锚杆的应用进行探讨。

关键词：软岩隧道；组合注浆锚杆

1 工程简介

界岭隧道是湖北省宜昌至巴东高速公路控制性工程，采用双向四车道，左洞起讫桩号：ZK78+722～ZK84+375，全长5653m，右洞起讫桩号：YK78+725～YK84+406，全长5681m，最大埋深275m，属于特长深埋隧道。

2 隧道地质构造及存在的主要工程地质问题

2.1隧道地质构造

隧道区大地构造位置属扬子板块台地区，位于黄陵背斜的核部，广泛出露基底变质岩系，基底变质岩系具中深层次、多期次韧性剪切，褶皱叠加变形变质构造特征，极其复杂。隧道区出露基岩为中太古界野马洞岩组，岩性为黑云角闪片岩、黑云斜长片麻岩、石墨片岩等。

2.2存在的主要工程地质问题

隧道区主要的工程地质问题为断裂破碎带，区域断裂—雾渡河断裂通过隧道区，而引发的次级断裂发育较多。前期勘察发现两条断裂，其破碎带影响宽度为150～350m，破碎带内岩性为构造角砾岩、断层泥等，地下水较丰富，在地下水参与下围岩极易坍塌，且地层内含有大量的矿物质，致使地下水对混凝土有强烈腐蚀性。针对这种情况，隧道的仰拱、边墙、衬砌拱部及排水沟均使用耐腐蚀性混凝土，抗蚀系数不小于0.8，系统锚杆采用组合注浆锚杆。

3组合注浆锚杆结构构造及优点

3.1 组合注浆锚杆的基本结构

组合注浆锚杆主要由注浆构件、连接构件和锚杆构件组成。其中连接体主要作用是控制注浆效果，保证锚固施工质量。连接套的兩端分别和施工时的螺纹钢筋以及中空锚杆相连接，属于金属构件，中间有一个排气孔和一个出浆孔。如图1所示。

3.2 组合注浆锚杆的施工优点

（1）可以根据施工需要任意调节锚杆的长度。一般情况下，锚杆长度按照设计可以使用4.0m、3.5m、3.0m、2.5m，同时也可以根据施工的实际需求长度进行加工。

（2）较好的注浆质量。在使用常规的注浆锚杆来作业时，由于抵达锚固位置的浆液没有办法排出空气，空气压缩后影响注浆的饱满度，注浆质量差。而使用组合注浆锚杆，不存在上述情况。

（3）可以增加地层预应力。由于锚杆上装有螺母和拱形垫板，可以向地层增加预应力。

（4）灵活性高。可以用来作为系统锚杆加固岩层，也可以作为超前锚杆预支护地层。

（5）具有较高的施工便利性。

4 组合注浆锚杆的应用

4.1 钻孔作业

按照图纸的设计，在开挖的岩面上设置锚杆点，并做好标记，要求各个锚杆之间的距离可以达到设计中的规定。然后，按照已经布置好的锚杆位置将钻机架设好，调整钻机的方向和角度。规定要求钻孔的长度要大于锚杆的长度11cm。钻好孔后，马上利用高压风对钻孔进行清理，直到完全清除干净钻孔中的杂质。进行钻孔时误差不允许超过155mm，围岩和钻孔要处于垂直状态。锚杆深度的误差不允许超过50mm，进入到钻孔中的锚杆长度，要为设计总长度的96%以上。此外，还要保证锚杆正对钻孔的中间位置。

4.2 安装杆体

（1）首先将25mm的中空锚杆以及直径为20mm的螺纹钢准备好，两者使用金属连接套连接以后将其拧紧。

（2）在确定排气管的直径大小时，要参考组合中空锚杆斜孔的直径大小来选择。结合本工程的情况，使用聚乙烯管作为排气管，排气管的直径为9mm[1]。在中空锚杆上使用胶带将排气管绑扎好。排气管的一头要从锚杆连接套上的斜孔经过，然后穿过中空锚杆，另外一头和螺纹钢头对齐，要保证排气管可以保持50cm左右的预留长度。

（3）在钻孔中插入带有涨壳锚头的杆体，杆头的另一侧和孔的底部紧紧连在一起。然后将锚杆向左旋转，并把锚杆拧紧，通过锚头上的十字刺挂住锚杆。

（4）对排气管进行认真检查，保证排气管通气顺畅。当遇到排气管有堵塞的情况产生时，要马上使用高压空气清理干净排气管。

4.3 注浆施工

注浆机进入到施工现场后，将锚杆尾部和注浆机的接头紧密连接起来，按照设计的配合比来配置注浆浆液。要求注浆浆液为具有较高渗透性的水泥砂浆。水泥砂浆使用现场拌制的方法进行施工，砂浆拌制完成后要马上将其放入到注浆设备中。在一个盛满清水的塑料容器中放入排气管，为了避免排气管跑出，使用绳子对其进行固定[2]。打开注浆设备进行注浆，在注浆的过程中，要根据注浆机的性能情况以及设计使用的参数对注浆的压力进行选择。根据本项目的情况，设计的注浆压力为0.45MPa，然后在锚杆中慢慢注入浆液，并注意查看尾部流出的浆液，根据浆液的流出量判断注浆工作的进展情况，注意保证注浆压力符合设计要求，完成注浆后，将电源关闭，停止注浆。

4.4 将堵头、螺母和垫板安装好

完成注浆工作后，水泥浆液的强度超过11Mpa后，安装螺母和垫板。为了保证岩面和垫板可以紧紧连起来，要将螺母拧紧，安装好螺母和垫板后，立即将堵头安装好，以防中空锚杆中没有凝固好的水泥砂浆流出。

4.5 对设备进行清洗

完成锚杆的注浆工作后，要对注浆设备进行清洗。防止水泥砂浆在设备中凝固导致设备被堵塞。

5 施工质量控制的关键点

（1）在对连接套、钢筋和中空锚杆体进行连接时，要使用直螺纹的方式进行连接，施工中不允许使用焊接的方式来进行连接。

（2）要保证螺母和中空锚杆体表面的匹配度，一般情况下，螺纹的高度要保持在1.6～12mm，螺纹距离要保持在10～12mm。如果中空锚杆上设置有排气设备时，要注意将出浆口设置在连接套上，出浆口的数量要保持在2个以上，并且出浆口的直径要求不低于17mm，出浆口要顺直径向进行均匀的布置。如果需要增加锚杆体的长度，要通过连接套来增加长度，不允许使用焊接的方式进行连接。

6 结论

在软岩隧道中使用组合注浆锚杆可以提高注浆的饱满度，不需要考虑向下注浆和向上注浆过程中的排气问题，在施工过程中，不需要在施工现场加工螺纹钢，各个构件之间的连接也非常的便利，可以根据需要随意对长度进行连接。注浆盲区少，受排气管的干扰也比较小，根据本工程的实际情况来看，如果使用常规的拱部锚杆进行施工，在锚杆孔中的砂浆填充的密实度会比较差，并且不能对砂浆的饱满度进行检测，无法确定注浆的饱满度，增加隧道安全隐患。而组合注浆锚杆是对现有锚杆工艺的改进，可以很好的控制锚杆注浆饱满度。本文以实际工程为例对组合注浆锚杆的具体应用进行了探讨，旨在为类似工程提供参考经验。

参考文献：

[1]夏志杰，殷俊刚，吴银芳，等.组合中空销杆在锦赤铁路隧道施工中的应用.云南水力发电，2013，（04）： 26-29.

[2]蒋青青，黄晓阳，周恺，等.浅谈组合式锚杆在隧道施工中的应用[J].公路交通科技：应用技术版，2011，（01）： 35-42.