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摘要：通过对低预应力锚杆施工工艺原理、工艺流程、技术指标等方面的概述。利用工程实践探讨低预应力注浆锚杆施工技术在小间距隧道中的应用
关键词：小间距隧道；低预应力锚杆；施工
一、工程概况
瓜峪沟隧道位于陕西省商洛市商州区核桃园村附近，左右洞间距6m，为小间距隧道。左线起讫桩号为ZK19+332-ZK19+789，全长457m；右线起讫桩号为YK19+332.5-YK19+793，全长460.5m。隧道左线底板最大埋深118.123m；底板最小埋深约7.265m；右线底板最大埋深116.429m，底板最小埋深约5.548m。隧道围岩以III级围岩为主，隧道进出口分布有较短距离的IV级、V级围岩。设计横断面尺寸如下：
隧道衬砌为复合式衬砌，初期支护V级围岩采用径向系统锚杆、超前小导管注浆、钢拱支撑配合喷射混凝土、洞顶地表注浆加固形成整体；IV级围岩采用径向系统锚杆、超前小导管预注浆，钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体；Ⅲ级围岩采用拱腰以上径向系统锚杆、挂网喷射混凝土形成整体。由于隧道左右洞间距为6m较小，隧道左、右洞岩柱均设计有L- 6～6.62m，@=100×50（纵向）cm Φ25低预应力注浆锚杆，以及IV级、V级围岩岩柱部位设计有L-3.5m φ42×4mm梅花型加固小导管，III级围岩岩柱部位设计有L-3.5mφ22mm梅花型砂浆锚杆。通过监控量测，最终在初期支护相对稳定的条件下，全断面模筑二次混凝土衬砌。
预应力锚杆的工艺原理：锚杆从隧道左洞向右洞打眼，打穿隧道岩柱，一端与钢板焊接固定牢固，并用喷射混凝土封闭孔口；另一端为张拉端，从张拉端用注浆机沿杆体向孔内注浆，注浆后安装锚杆拉拔仪立即张拉至预应力，用扭矩扳手双螺母锁定。割除多余端，用喷射混凝土封闭孔口，形成锚固体系，主动控制岩体变形，调整岩体应力状态，有利于岩体的稳定性。
2、施工步骤
2．1施工准备
施工前编制专项施工方案，进行技术交底。根据预应力锚杆设计要求、岩层条件和环境条件。合理选择施工设备、器具和工艺方法，搭设施工工作平台。
2．2 钻孔
(1)在钻机安放前，按照施工设计图采用全站仪进行测量放样确定孔位以及锚孔方位角，为防止钻机在钻进过程中钻到初期支护的工字钢，可将孔位进行适当的调整并做出标记。钻机就位后应保持平稳，导杆或立轴与钻杆在同一轴线上。
(2)根据本隧道岩层主要以III级围岩为主，选择采用潜孔钻成孔，从左洞向右洞打眼，钻头直径为60mm，钻进时要注意不断供水冲洗，始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以20～30mm／min为宜，每节钻杆钻进后在接长钻杆前，应反复冲洗，直至溢出清水。在钻进过程中随时注意速度、压力及钻进平直，直至钻穿隧道之间的岩柱。钻穿后用高压风或清水把孔内沉渣冲洗干净。
2.3 预应力锚杆制作及安装
(1)锚杆制作。
①预应力锚杆采用Ф25钢筋制作，锚杆制作前对钻孔清理的孔位实际深度进行测量，并按孔号对锚杆进行下料。
②剪裁锚杆应使用砂轮机切割，不得采用氧割或电焊。自由端长度应考虑张拉端张拉时所需要的工作长度（≥50cm）用套丝机进行套丝。锚杆制作完成后，进行外观检验，按锚杆长度、规格对应孔号进行编号。
③ 锚杆制作完成后尽早使用避免长期存放。锚杆应存放在干燥、清洁的地方，锚杆体裸露部分应涂刷水泥浆进行防锈处理，不得受到机械损坏。
(2)锚杆安装。
①锚杆安装前对钻孔重新进行检查，对塌孔、掉块进行清理或处理。对锚杆体进行详细检查，对损坏的防护层、配件、螺纹进行修复。
②推送锚杆时用力要均匀一致，防止在推送过程中损伤锚杆，并注意在推送过程中不得使锚杆体转动，应确保将锚杆体推送至预定的深度。
③ 推送困难时将锚杆抽出，对抽出的锚杆仔细进行检查，并对锚杆的损坏程度、孔的清洁度进行观察，必要时对钻孔重新进行清理。
2.4 注浆
注浆之前将杆体和注浆管一同送入钻好的孔内，将带丝端置于左洞一侧，另一端置于右洞，用带孔的尺寸为□150×150×10mm钢板焊在右洞一侧的锚杆端部然后开始注浆，注浆采用活塞式注浆机，浆液水灰比为0．40的纯水泥浆，注浆压力一般为0．4MPa左右。随着水泥浆的灌入，应逐步将注浆管向外拔出自至孔口。在拔管过程中应保证管口始终埋在浆液里面。注浆时压力不宜过大，以见免吹散浆液。当孔中存有积水时，一定要使积水全部排出，待溢出浆液的稠度与注入的浆液的稠度一样后再抽出注浆管。注浆管抽出之后及时使用土工布将管口堵塞，防止浆液流散。
2.5 支垫钢板及千斤顶安装
注漿工序完成以后，将自制的∏型钢垫板固定在围岩上。钢垫板安装时应注意放置位置，确保垫板大面平整与锚杆体垂直且锚杆处于垫板中心位置（见下图）。垫板固定之后将扭矩扳手穿过锚杆套在螺帽上，然后安放锚杆拉拔仪油顶，固定锚头垫板及螺帽。
2.6预应力张拉
油顶固定完以后使用XH/ZY-20T锚杆拉拔仪预加应力至设计的100kN后保持10min。然后进行锁定作业，即将锚头根部的钢板螺帽用扭矩扳手上紧，扭紧力矩≥120N·m。拆卸锚头钢板、拉拔仪油顶，取出扭矩扳手，割除多余锚头，完成锚杆施工。
2.7 封锚
张拉、注浆后用砂轮切割机切掉张拉端多余的锚杆，锚杆在张拉端固定螺母的外露长度不小于30mm，多余的锚杆全部割除掉之后挂φ6钢筋网片，喷C25早强混凝土至设计厚度。
三、结语
小间距隧道岩柱采用低预应力注浆锚杆技术，有效地稳定了围岩，在工程施工过程中，经过对周边收敛、拱顶下沉量测，没有发现非常规位移现象。通过实际施工表明，预应力注浆锚杆在小间距隧道锚喷支护工程中的应用具有良好的效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：小间距隧道；低预应力锚杆；施工
一、工程概况
瓜峪沟隧道位于陕西省商洛市商州区核桃园村附近，左右洞间距6m，为小间距隧道。左线起讫桩号为ZK19+332-ZK19+789，全长457m；右线起讫桩号为YK19+332.5-YK19+793，全长460.5m。隧道左线底板最大埋深118.123m；底板最小埋深约7.265m；右线底板最大埋深116.429m，底板最小埋深约5.548m。隧道围岩以III级围岩为主，隧道进出口分布有较短距离的IV级、V级围岩。设计横断面尺寸如下：
隧道衬砌为复合式衬砌，初期支护V级围岩采用径向系统锚杆、超前小导管注浆、钢拱支撑配合喷射混凝土、洞顶地表注浆加固形成整体；IV级围岩采用径向系统锚杆、超前小导管预注浆，钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体；Ⅲ级围岩采用拱腰以上径向系统锚杆、挂网喷射混凝土形成整体。由于隧道左右洞间距为6m较小，隧道左、右洞岩柱均设计有L- 6～6.62m，@=100×50（纵向）cm Φ25低预应力注浆锚杆，以及IV级、V级围岩岩柱部位设计有L-3.5m φ42×4mm梅花型加固小导管，III级围岩岩柱部位设计有L-3.5mφ22mm梅花型砂浆锚杆。通过监控量测，最终在初期支护相对稳定的条件下，全断面模筑二次混凝土衬砌。
预应力锚杆的工艺原理：锚杆从隧道左洞向右洞打眼，打穿隧道岩柱，一端与钢板焊接固定牢固，并用喷射混凝土封闭孔口；另一端为张拉端，从张拉端用注浆机沿杆体向孔内注浆，注浆后安装锚杆拉拔仪立即张拉至预应力，用扭矩扳手双螺母锁定。割除多余端，用喷射混凝土封闭孔口，形成锚固体系，主动控制岩体变形，调整岩体应力状态，有利于岩体的稳定性。
2、施工步骤
2．1施工准备
施工前编制专项施工方案，进行技术交底。根据预应力锚杆设计要求、岩层条件和环境条件。合理选择施工设备、器具和工艺方法，搭设施工工作平台。
2．2 钻孔
(1)在钻机安放前，按照施工设计图采用全站仪进行测量放样确定孔位以及锚孔方位角，为防止钻机在钻进过程中钻到初期支护的工字钢，可将孔位进行适当的调整并做出标记。钻机就位后应保持平稳，导杆或立轴与钻杆在同一轴线上。
(2)根据本隧道岩层主要以III级围岩为主，选择采用潜孔钻成孔，从左洞向右洞打眼，钻头直径为60mm，钻进时要注意不断供水冲洗，始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以20～30mm／min为宜，每节钻杆钻进后在接长钻杆前，应反复冲洗，直至溢出清水。在钻进过程中随时注意速度、压力及钻进平直，直至钻穿隧道之间的岩柱。钻穿后用高压风或清水把孔内沉渣冲洗干净。
2.3 预应力锚杆制作及安装
(1)锚杆制作。
①预应力锚杆采用Ф25钢筋制作，锚杆制作前对钻孔清理的孔位实际深度进行测量，并按孔号对锚杆进行下料。
②剪裁锚杆应使用砂轮机切割，不得采用氧割或电焊。自由端长度应考虑张拉端张拉时所需要的工作长度（≥50cm）用套丝机进行套丝。锚杆制作完成后，进行外观检验，按锚杆长度、规格对应孔号进行编号。
③ 锚杆制作完成后尽早使用避免长期存放。锚杆应存放在干燥、清洁的地方，锚杆体裸露部分应涂刷水泥浆进行防锈处理，不得受到机械损坏。
(2)锚杆安装。
①锚杆安装前对钻孔重新进行检查，对塌孔、掉块进行清理或处理。对锚杆体进行详细检查，对损坏的防护层、配件、螺纹进行修复。
②推送锚杆时用力要均匀一致，防止在推送过程中损伤锚杆，并注意在推送过程中不得使锚杆体转动，应确保将锚杆体推送至预定的深度。
③ 推送困难时将锚杆抽出，对抽出的锚杆仔细进行检查，并对锚杆的损坏程度、孔的清洁度进行观察，必要时对钻孔重新进行清理。
2.4 注浆
注浆之前将杆体和注浆管一同送入钻好的孔内，将带丝端置于左洞一侧，另一端置于右洞，用带孔的尺寸为□150×150×10mm钢板焊在右洞一侧的锚杆端部然后开始注浆，注浆采用活塞式注浆机，浆液水灰比为0．40的纯水泥浆，注浆压力一般为0．4MPa左右。随着水泥浆的灌入，应逐步将注浆管向外拔出自至孔口。在拔管过程中应保证管口始终埋在浆液里面。注浆时压力不宜过大，以见免吹散浆液。当孔中存有积水时，一定要使积水全部排出，待溢出浆液的稠度与注入的浆液的稠度一样后再抽出注浆管。注浆管抽出之后及时使用土工布将管口堵塞，防止浆液流散。
2.5 支垫钢板及千斤顶安装
注漿工序完成以后，将自制的∏型钢垫板固定在围岩上。钢垫板安装时应注意放置位置，确保垫板大面平整与锚杆体垂直且锚杆处于垫板中心位置（见下图）。垫板固定之后将扭矩扳手穿过锚杆套在螺帽上，然后安放锚杆拉拔仪油顶，固定锚头垫板及螺帽。
2.6预应力张拉
油顶固定完以后使用XH/ZY-20T锚杆拉拔仪预加应力至设计的100kN后保持10min。然后进行锁定作业，即将锚头根部的钢板螺帽用扭矩扳手上紧，扭紧力矩≥120N·m。拆卸锚头钢板、拉拔仪油顶，取出扭矩扳手，割除多余锚头，完成锚杆施工。
2.7 封锚
张拉、注浆后用砂轮切割机切掉张拉端多余的锚杆，锚杆在张拉端固定螺母的外露长度不小于30mm，多余的锚杆全部割除掉之后挂φ6钢筋网片，喷C25早强混凝土至设计厚度。
三、结语
小间距隧道岩柱采用低预应力注浆锚杆技术，有效地稳定了围岩，在工程施工过程中，经过对周边收敛、拱顶下沉量测，没有发现非常规位移现象。通过实际施工表明，预应力注浆锚杆在小间距隧道锚喷支护工程中的应用具有良好的效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。