组合中空注浆锚杆在吉图珲客专隧道中的应用

 

　　1.锚杆简介

 

　　1.1常见锚杆的种类

 

　　在铁路隧道施工中，锚杆被广泛应用于隧道支护施工中，一般常见的锚杆种类有中空注浆锚杆、砂浆锚杆及自进式锚杆。

 

　　1.2锚杆的作用

 

　　锚杆是为了有效活动周围围岩的支护机能的重要支护构件，发挥与围岩一体的效果。锚杆的作用根据围岩不同，有如下效能：一是缝合效果，将因爆破等原因而松动的岩块固定于未松动岩块上，防止落下；在龟裂、节理发达的围岩中，与喷射混凝土并用，将混凝土缝合于围岩；二是成梁效果，通过锚杆连接锚固层与层之间，能够传播层理面得剪切应力，有使其成为重合梁的作用效果；三是内压效果。相当于锚杆伸张力作为内压作用于隧道壁面，有将二维应力状态的隧道近傍的围岩保持在三维应力状态的效果。其作用是防止围岩强度或抗载能力下降；四是围岩改良效果。如在围岩中插入锚杆，不仅使围岩的剪切抵抗力增大，围岩的抗载能力增强，也是围岩屈状后的残留强度也增强，这种现象是由于锚杆的作用，是整个围岩的物理性能得到改善。

 

 

　　组合中空注浆锚杆共有7部分组成，分别为锚头、φ22螺纹钢杆体、锚杆体、止浆塞、垫板、螺母、连接套。

 

　　2.1组合中空锚杆组成部分功能

 

　　锚头：将锚杆杆体固定在钻好的孔内，并保证杆体居中放置；

 

　　φ22螺纹钢杆体：在支护和锚固中起主要受力作用，是总组成中最重要的构件；

 

　　锚杆体：受力作用与φ22螺纹钢杆体相同，同时具有出浆功能；

 

　　止浆塞：在注浆过程中保持注浆压力，使注浆液体充分充填进围岩裂隙中；止浆塞一点设排气孔，在排气孔中穿入排气管，将钻孔内空气排出；

 

　　垫板：承受围岩压力；

 

　　螺母：将围岩应力集中到垫板上；

 

　　连接套：将锚杆体与φ22螺纹钢杆体连接起来。

 

　　2.2组合中空锚杆的特点

 

　　传统的中空注浆锚杆主要存在以下两个弊端：一是向上注浆不饱满，使得锚杆不仅起不到应有的作用，反而成为荷载；二是现场加工不方便。

 

　　中空组合式锚杆集中了现有各类型中空注浆锚杆及组合锚杆的优点并有显著提高，并有如下特点：

 

　　彻底解决了向上注浆问题，运用范围广阔；

 

　　锚杆的两部分由中空注浆锚杆和φ22螺纹钢精加工组成，无需现场加工螺纹，连接方便，方便现场施工操作；

 

　　充分利用组合部分中空锚杆体，增大注浆通径，注浆锚固效果极好，无注浆盲区；

 

　　采用等材质中空锚杆体组合连接，没有强度薄弱区域，充分发挥中空锚杆全长等强的特点；

 

　　解决了自进式锚杆的注浆排气难题；

 

　　施工部位灵活，长度自由，可通过螺纹钢长度自由调节锚杆杆体长度。

 

　　2.3组合中空锚杆的原理

 

　　浆液从注浆口压入，经中空锚杆体，通过出浆口到达锚杆体部位。随着浆液的不断进入，空气从排气管排出，保证浆液顺利灌入。当浆液达到底部时，将会沿排气管从排气孔流出，此时证明注浆已饱满。将排气口封闭，继续按照设计注浆压力注浆，止浆塞可保证浆液按照设计扩散半径向杆体四周扩散，充分保证注浆质量和效果。

 

　　3.施工工艺流程

 

　　3.1施工工艺流程图 

 

　　3.2组合中空锚杆施工

 

　　（1）标识锚杆位置

 

　　按设计图纸中规定的环向间距计算每个开挖断面锚杆的数量，从拱顶开始逐根确定锚杆的位置，并用红色喷漆标识锚杆的位置，孔距位置允许排查为±15cm；

 

　　（2）钻孔及清空

 

　　钻孔采用风动凿岩机成孔，锚杆钻孔要利用开挖台阶搭设简易平台施钻，钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷混凝土面表面，钻孔直径比锚杆直径大15mm，深度应大于锚杆长度10cm，锚杆杆体露出岩面长度不能大于初喷厚度，避免影响防水板施工，有水地段应先引出孔内的水；成孔后用高压风清孔；

 

　　（3）锚杆检查

 

　　安装前，要对锚杆杆体进行检查，保证锚杆体没有裂纹、折叠、轧折、离层、结疤和锈斑等缺陷，存放及使用中材料内外表面必须除去油污；

 

　　同时检查出浆孔和排气管是否通畅，如有异物堵塞应立即用冲水或充气的方式清理。

 

　　（4）组装锚杆

 

　　组装锚杆在插入钻孔前完成，将连接套两端中空锚杆体及φ22螺纹钢杆体丝扣拧紧，同时安装好锚头。将排气管一端从连接套余孔进入中空通孔，并由中空锚杆传出，排气管另一端通常与安装在螺纹钢上的锚头齐平并绑扎在螺纹钢上，整体插入钻孔。

 

　　（5）安装锚杆

 

　　锚杆插入钻孔后，保证锚杆居中与钻孔放置，且插入长度不能小于设计长度的95%，垫板应与基面密贴。

 

　　（6）注浆

 

　　在锚杆尾端套上止浆塞，并安装在离锚孔外端口约10~25cm处的锚孔内。注浆前，再一次检查排气是否通畅，确认后，将排气管端口插入水中。

 

　　开动注浆泵，使砂浆充满锚孔，此时水中将连续冒泡直至注浆饱满，当排气管内产生回浆现象时，必须立即封堵排气管，避免浆液流失倒是无法保证压力，待压力表显示压力值达到设计要求后停止注浆，注浆结束。

 

　　砂浆采用1：1水泥砂浆，水灰比宜为0.35~0.45，砂子粒径不应大于1.0mm。

 

 

　　新建铁路吉林至珲春客运专线小盘岭2号隧道位于珲春市西北约14km，进出口里程GDK346+599~GDK349+000，隧道全长2401m，最大埋深220m。初期支护拱部锚杆均采用φ22组合中空注浆锚杆，边墙采用φ22砂浆锚杆。

 

 

　　通过采用组合中空注浆锚杆对进出口段对周边不稳定围岩进行注浆加固，未出席任何局部塌方现象，两个洞口均顺利通过洞口V级围岩段，说明了组合中空注浆锚杆对围岩的改良和锚固作用。