自进式锚杆结合小导管注浆通过隧道浅埋段施工技术

马文明

(中铁十八局集团第四工程有限公司，天津　300222)



自进式锚杆结合小导管注浆通过隧道浅埋段施工技术

马文明

(中铁十八局集团第四工程有限公司，天津300222)

湖南省马迹塘至安化高速公路康家台隧道浅埋段过冲沟，埋深5～20m，冲沟常年流水，最浅埋深5m。本段地质为碎石土，强风化砂岩，节理发育，构造裂隙发育。岩土层内含少量第四系孔隙水及构造裂隙水，雨季水量较大。为此，研究并实施自进式锚杆结合小导管预注双液浆的施工方案，以期快速、安全、高效通过上述复杂的地质浅埋地段。

隧道浅埋段；自进式锚杆；小导管；注浆加固

1　工程浅埋段情况

根据施工图审核和现场踏勘，湖南省马迹塘至安化高速公路康家台隧道出口里程K60+330～K60+405段为浅埋段，埋深5～20m，在里程K60+340处为冲沟，冲沟常年流水，此处埋深最浅5m。本段地质为碎石土，强风化砂岩，节理发育，构造裂隙发育。岩土层内含少量第四系孔隙水及构造裂隙水，雨季水量较大。洞外山顶较平缓，有树林。

2　浅埋段施工方案

为确保隧道浅埋段施工安全，采取加强超前支护、初期支护及三台阶七步法的施工方案。

(1)超前支护。超前支护采用双层小导管，第一排采用φ51自进式锚杆，外插角5°～10°，每根长5m，环向间距0.3m，纵向间距3m。第二排小导管采用φ42×3.5钢管，外插角10°～15°，每根长5m，环向间距0.3m，纵向间距3m。注浆均采用双液浆进行注浆加固。

(2)初期支护。为保证拱架刚度及快速进行封闭，浅埋段采用20工字钢钢架进行支护，钢架间距0.5m，锁脚锚杆8套，布设钢筋网片，喷射混凝土封闭。

(3)三台阶七步法。严格按照三台阶七步法施工工艺进行施工，上、中、下台阶距离为5m，每循环进尺0.5m，在下一循环开挖之前按照要求完成初期支护，下台阶开挖后及时施作边墙初期支护和永久仰拱。

3　自进式锚杆结合小导管注浆施工

3.1自进式锚杆结合小导管注浆施工工艺

先进行自进式锚杆施工，待自进式锚杆施工完成后，再进行小导管施工。自进式锚杆施工工艺见图1，小导管施工工艺见图2。

3.2自进式锚杆结构及设备

自进式锚杆由钻头、锚杆体、连接套、拱型垫板、球形螺母，由自进式锚杆钻机进行施工，详见图3自进式锚杆结构图，图4自进式锚杆钻机自进装置。

图1 自进式锚杆施工工艺

图2 小导管施工工艺

图3 自进式锚杆结构图

图4 自进式锚杆钻机自进装置

3.3自进式锚杆施工特点

自进式锚杆采用优质的厚壁无缝钢管材料，杆体可以任意切割长度采用配件连接，锚杆前高强度的合金钻头，连续的波形螺纹，真正实现了自进式锚杆钻孔、注浆、锚固、棚护等功能的统一。适用于地下工程存在的软弱围岩、断层破碎带、高地应力大变形等复杂的地质条件，特别是围岩较差浅埋地段需要特长支护的情况。

(1)锚杆前有穿透力极强的钻头，在一般凿岩机械的作用下， 可以轻易穿透各类岩石。

(2)具有连续的波形螺纹，可以作为钻杆配合钻头完成钻孔成锚孔。

(3)钻杆的锚杆体无需拔出，其中空可作为注浆通道，从里至外进行注浆。

(4)高效能的止浆塞使注浆能保持较强的注浆压力，充分地充填空隙，固定破碎岩体，高强度的垫板、螺母可以将深层围岩应力均匀地传递到周壁围岩上，达到围岩与锚杆互为支护的目的。

(5)采用机械切削工艺加工的高强度联结套，使自进式锚杆具有边钻进边加长的特性，使其可适用于较狭小的施工空间，实现了特长锚杆加固围岩的设计思想。

(6)由于该锚杆多位一体的功能使得它在各类围岩条件下施工时，不需套管护壁、预注浆等特殊手法也能形成锚孔并保证锚固与注浆效果。

3.4双液注浆施工

双液浆采用水泥—水玻璃浆液，亦称CS浆液，是以水泥和水玻璃为主剂，按一定的比例以双液方式注入，必要时加入附加剂所组成的注浆材料。这种浆液克服了单液水 的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围，起到固结松散围岩和堵水两个作用，施工时需控制抗压强度、凝胶时间两个指标。

本次施工中选用的注浆材料配比及主要参数如下：

水灰比(质量比)1∶1，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥；水泥浆：水玻璃(体积比)为1∶0.8～1∶1，水玻璃模数3.1～3.3，浓度36～38Be，注浆压力为1.0MPa。

3.5施工注意事项

(1)自进式锚杆进场时，必须对材质进行检验，合格后才能使用。为确保自进式锚杆的施工效果，测量定位必须准确，搭设角度必须满足设计要求，施工作业人员必须遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。

(2)注浆必须按照操作规程作业，防止爆管对人身造成伤害；注浆顺序按照由低到高、由上向下，交错进行；注浆压力应符合设计要求，若注浆量超限，还没有达到压力要求，就应该加大浆液浓度继续注浆，持压15min后停止注浆。注浆施工过程中，技术人员必须认真填写注浆记录，随时分析和改进作业。

(3)小导管尾段与钢架焊接，形成共同支护体系，提高支护效率。

(4)现场所有施工人员要求配戴相应的安全防护设备，现场各种机械设备要求有专人进行操作。安全员应随时注意观察围岩变化，若有突变，所有人员必须立即撤离。

(5)加强围岩量测，加密围岩量测点，加大观测频率，及时上传至围岩量测监控平台，及时对数据进行分析，指导现场施工。

(6)若现场出现钢架变形、拱顶掉块、涌水等情况时，应及时撤离施工人员、机械，待稳定、安全后才能继续施工。

3.6施工效果

最终确定的自进式锚杆结合超前小导管预注双液浆的施工方案克服地质条件差、埋深浅等不利因素，解决了浅埋段施工难题。在施工过程中未出现塌方、涌水等情况，在施工中通过监控量测显示，实施方案后拱顶下沉、周边位移等项目变化情况均符合规范要求的范围，安全、快速通过了浅埋段，得到了业主、监理的好评，证明此方案实施非常有效。

4　结束语

隧道浅埋段因其埋设浅、地质条件差，施工难度大，安全质量难保证，现场施工过程中采用自进式锚杆结合小导管注浆施工技术，圆满解决了施工存在的问题。针对浅埋段施工总结出以下几点经验教训：

(1)在施工过程中要做好地质超前预报，围岩量测要及时，起到指导施工的作用。施工中采用的各种施工方法和技术都应该是动态的，在动态施工中围岩量测是很重要的环节，应根据不同的围岩情况，及时变更支护方案和施工方法，并根据围岩量测变形值及时调整施工工序间的步距。

(2)在隧道浅埋段施工时，一定要做好塌方、涌水等突发事件应急预案，确保施工过程中有序可控。

(3)掌子面围岩较差，一定要加强支护尽快通过，及早封闭成环，尽量缩短围岩暴露时间。

(4)自进式锚杆在处理此次浅埋段过程中起到了关键性作用，实际证明在后来施工中围岩未出现滑塌，自进式锚杆形成了很好的棚护，也防止了初期支护大变形。

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社， 2005.

[2]刘志刚，赵勇.隧道隧洞施工地质技术[M].北京： 中国铁道出版社， 2001.

[3]JTJ042—94公路隧道施工技术规范.

On Construction Technology of Grouting in Shallow-buried Sections by Integrating Self-advancing Anchor with Small Pipe

MA Wen-ming

(China Railway 18thBureau Group CO., Ltd, 4thcompany, Tianjin 300222，China)

The shallow-buried section of Kang Jiatai tunnel of Majitang-Anhua highway in Hunan Province, whose gullies keep running all year around, has the shallowest buried depth of 5m. The geology of this section is gravel soil, strong weathered sandstone, joint development, and structural fracture development. Rock and soil consists of a small amount of Quaternary pore water and structural fissure water and more during the rainy season. Therefore, the construction scheme of grouting by Integrating Self-advancing Anchor with Small Pipe can help go through this complex geologic shallow-buried section fast, safely and efficiently.

shallow -buried section; self-advancing anchor; small pipe; grouting reinforcement

2016-05-16

马文明(1984-)，男，吉林长岭人，工程师，大学，主要从事路桥及市政工程施工与管理工作。

TD353+.6；U445.7+2

B

1673-0496(2016)03-0019-03

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.03.006