預(yù)應(yīng)力錨桿在隧道開挖支護(hù)中的應(yīng)用

1、預(yù)應(yīng)力錨桿在隧道開挖支護(hù)中的應(yīng)用二灘國(guó)際 謝長(zhǎng)平摘要：預(yù)應(yīng)力錨桿顧名思義就是通過(guò)張拉錨桿對(duì)被錨固物體施加預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加固的支護(hù)手段。在邊坡施工中時(shí)是一種常用的比較成熟的施工方法，但在長(zhǎng)河壩水電站隧道開挖支護(hù)中應(yīng)用很少。本文結(jié)合長(zhǎng)河壩水電站場(chǎng)內(nèi)交通工程金康隧道K3+100mK3+148m段預(yù)應(yīng)力錨桿的施工實(shí)例，介紹一種簡(jiǎn)易適用的預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)方案，為類似工程提供參考。關(guān)鍵詞：隧道、預(yù)應(yīng)力錨桿、施工工藝。一、工程概況長(zhǎng)河壩水電站場(chǎng)內(nèi)交通工程1公路為地下廠房進(jìn)廠交通洞和大壩填筑的主要干線通道，全長(zhǎng)8205.18m；主要由金康隧道（全長(zhǎng)4530m）和金湯隧道（全長(zhǎng)2520m）組成。二、工程地質(zhì)金康隧道K

2、3+100mK3+148m洞段，巖性：淺灰色灰白色塊狀花崗巖為主，夾少量灰色石英閃長(zhǎng)巖，偶見深灰色輝長(zhǎng)巖團(tuán)塊，微弱，局部夾層中風(fēng)化，飽水，軟硬相間；地下水大面積滲水，局部呈線流；構(gòu)造：f17小斷層穿過(guò)該洞段，f17 SN/E70°小斷層與洞軸線小角度相交，巖石擠壓破碎帶及短小密集節(jié)理帶相當(dāng)發(fā)育，節(jié)理面銹染，微張，充填斷續(xù)石英脈，巖體結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。金康隧道K3+100mK3+148m洞段，以巖石擠壓破碎帶及巖石破碎密集帶為主，V級(jí)圍巖。三、預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)1、預(yù)應(yīng)力錨桿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況擬采用預(yù)應(yīng)力錨桿加鋼支撐以及掛網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行初期支護(hù)，預(yù)應(yīng)力錨桿各技術(shù)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。2、預(yù)應(yīng)

3、力錨桿設(shè)計(jì)擬定錨桿設(shè)計(jì)張拉力為60KN（依據(jù)設(shè)計(jì)錨桿抗拔力6t），錨桿總長(zhǎng)為6.0m，錨固段長(zhǎng)2.0m，錨固段采用高強(qiáng)錨固劑材料，28d不小于35Mpa，錨桿孔口承壓墊座尺寸為150mm×150mm×10mm，高強(qiáng)螺栓鎖定，自由段采用水泥漿灌漿，灌漿管1.6PE管，回漿管漿1.2 PE管，錨桿孔設(shè)計(jì)鉆孔直徑為64mm，錨桿材料采用直徑28mm螺紋鋼筋，梅花型布置，間排距1m，共計(jì)1130根預(yù)應(yīng)力錨桿。2、工程材料設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨桿材料采用直徑28mm螺紋鋼筋，鋼筋采用符合設(shè)計(jì)要求的級(jí)20MnSi螺紋鋼筋，且無(wú)銹、順直的整根鋼筋加工，不得采用焊接加長(zhǎng)。錨桿孔口承壓鋼墊座、高強(qiáng)螺栓

4、必須符合五金技術(shù)規(guī)范技術(shù)要求；水泥采用鵝塔牌水泥，標(biāo)號(hào)為42.5；高強(qiáng)錨固劑選用鄭州蘭瑞的MSJK3型。四、施工工藝1、工藝流程張拉預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程見如下框圖預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程圖安裝墊板、墊圈、螺帽注裝高強(qiáng)錨固劑 安插預(yù)應(yīng)力錨桿張拉鎖定注 漿驗(yàn)收評(píng)定張拉預(yù)應(yīng)力錨桿及其配件加工、運(yùn)輸不合格施工準(zhǔn)備測(cè)量放線鉆 孔清 孔檢查驗(yàn)收孔口找平合格處理重新報(bào)驗(yàn)2、施工方法1）、測(cè)量放線測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行放線：（1）放出預(yù)應(yīng)力錨桿施工區(qū)域的起止樁號(hào)和基準(zhǔn)高程，要求樁號(hào)每間隔10m做一個(gè)標(biāo)記，根據(jù)需要，部分洞段樁號(hào)可適當(dāng)加密。（2）按支護(hù)參數(shù)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿孔位放樣，用紅油漆做好標(biāo)識(shí)。放樣時(shí)對(duì)孔位

5、進(jìn)行編號(hào)，方便后續(xù)張拉施工，編號(hào)方法根據(jù)情況自定編號(hào)，但應(yīng)遵循以下原則：（1）預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)該按同樣的方法編號(hào)，以保持一致性，如頂拱預(yù)應(yīng)力錨桿編號(hào)方法應(yīng)相同并同邊墻預(yù)應(yīng)力錨桿相區(qū)別。（2）各次施工的預(yù)應(yīng)力錨桿編號(hào)應(yīng)該具有連續(xù)性，最好能同預(yù)應(yīng)力錨桿所在樁號(hào)位置相結(jié)合。2）、造孔（1）預(yù)應(yīng)力錨桿鉆孔采用兩臂鑿巖臺(tái)車鉆孔，鉆孔角度根據(jù)所放出的方向線嚴(yán)格控制，造孔時(shí)應(yīng)避讓已埋設(shè)的永久觀測(cè)儀器和電纜。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合鉆孔設(shè)備的實(shí)際技術(shù)參數(shù)，選用64mm球齒合金鉆頭，鉆孔直徑為65mm。（2）施鉆時(shí)鉆頭要對(duì)準(zhǔn)巖壁上預(yù)應(yīng)力錨桿孔孔位標(biāo)識(shí)下鉆，開孔偏差不應(yīng)大于50mm，開孔應(yīng)用小功率緩慢鉆進(jìn)，鉆進(jìn)約500mm

6、后，校正鉆孔方向，全功率鉆進(jìn)?？咨?800mm（±50mm）。（3） 洗孔，利用兩臂鑿巖臺(tái)車洗孔，當(dāng)孔內(nèi)不再有濁水流出時(shí)，結(jié)束沖洗。3）、注高強(qiáng)錨固劑選用鄭州蘭瑞的MSJK3型高強(qiáng)錨固劑，注裝高強(qiáng)錨固劑時(shí)，先根據(jù)孔內(nèi)錨固段的長(zhǎng)度在注漿管上做出標(biāo)記，使用GTMQ28型錨槍將高強(qiáng)錨固劑打入孔內(nèi)，拔管時(shí)要緩慢，每次不大于5cm。張拉預(yù)應(yīng)力錨桿內(nèi)錨固段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度以2.0m計(jì)，高強(qiáng)錨固劑正常用量40支左右（大約1010.5kg）。4）、預(yù)應(yīng)力錨桿制作預(yù)應(yīng)力錨桿、墊板、墊圈等加工在專門的加工廠按照設(shè)計(jì)要求制作成型，然后用汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。預(yù)應(yīng)力錨桿桿體采用無(wú)銹、順直的整根鋼筋加工，不得采用焊接加長(zhǎng)

7、。在預(yù)應(yīng)力錨桿桿體上每2.0m處焊接6mm的圓環(huán)作為對(duì)中裝置。桿體端部加工為螺栓段，長(zhǎng)度為300mm。加工好的桿體按規(guī)范要求進(jìn)行檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的桿體，及高強(qiáng)螺母必須與桿體絲牙配套。5）、預(yù)應(yīng)力錨桿安裝預(yù)應(yīng)力錨桿安裝采用人工安裝，采用預(yù)應(yīng)力錨桿平臺(tái)車（自制）或其它登高設(shè)備，將桿體緩慢推至要求位置。桿體送至要求位置時(shí)，停止推送，然后用木楔臨時(shí)固定桿體。在安裝墊板前，撤出木楔。為了防止二次注漿漿液流失，孔口應(yīng)采用棉紗封閉保護(hù)。預(yù)應(yīng)力錨桿必須在高強(qiáng)錨固劑初凝前安裝到位。MSJK3型高強(qiáng)錨固劑的理論初凝時(shí)間為30min。6）、安裝托板、墊筋和螺帽高強(qiáng)錨固劑初凝后，開始安裝預(yù)應(yīng)力錨桿托板、墊圈和螺帽，

8、并調(diào)整托板位置使之與預(yù)應(yīng)力錨桿軸線垂直。采用高強(qiáng)錨固劑快速墊平，每次約需要35卷錨固劑處理墊板。7）、張拉鎖定在內(nèi)錨段錨固劑灌漿完畢后24小時(shí)左右開始進(jìn)行錨桿張拉。張拉設(shè)備采用TG1000型扭力扳手。錨桿張拉前，對(duì)扭力扳手進(jìn)行率定。張拉前將鋼墊板套入錨桿，調(diào)整墊板與錨桿垂直后緊鎖螺帽。錨桿正式張拉前，取20的設(shè)計(jì)張拉荷載（即1.2t），對(duì)其預(yù)張拉12次，使其各部位接觸緊密。張拉力施加值順序依次為：第一次張拉力為設(shè)計(jì)值的50（3t），持荷510分鐘后進(jìn)行第二次張拉，張拉力為設(shè)計(jì)值的100（6t），最后一級(jí)張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值后穩(wěn)壓30min結(jié)束張拉平鎖定。每張拉一次均應(yīng)量測(cè)錨桿桿體的伸長(zhǎng)值，并作好原

9、始記錄。張拉工效為1根/2025min左右。錨桿鎖定后48小時(shí)內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于錨桿拉力設(shè)計(jì)值的10%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉鎖定應(yīng)在高強(qiáng)錨固劑強(qiáng)度達(dá)到20Mpa進(jìn)行。根據(jù)選用的錨固劑的初、終凝時(shí)間以及張拉預(yù)應(yīng)力錨桿生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果。最早張拉時(shí)間為高強(qiáng)錨固劑注裝后6小時(shí)。張拉前應(yīng)對(duì)扭力扳手進(jìn)行率定，然后根據(jù)率定得出的換算曲線或換算表格將扭力扳手的讀數(shù)（N·M）換算成對(duì)應(yīng)的張拉力（KN）。張拉時(shí)一次加載到張拉力的100%（60KN，扭力扳手讀數(shù)約為580，），然后鎖定桿體。8）、自由段灌漿張拉結(jié)束后開始對(duì)錨桿自由段回填灌漿施工，灌漿采用純水泥漿，漿液采用水灰比為0.5:

10、1，灌漿壓力為0.51.0MPa。預(yù)應(yīng)力錨桿注漿采用2SNS型注漿泵進(jìn)行灌注，注漿時(shí)將注漿管管口鋸成45度坡口并插至距孔底50100mm，隨漿液的注入緩慢勻速拔出，保證注漿飽滿。注漿開始或中途停止超過(guò)30min，用水或稀水泥漿潤(rùn)滑注漿罐及其管路。灌漿前確認(rèn)排氣管暢通后，才能進(jìn)行孔內(nèi)自由段注漿，自由段注漿應(yīng)飽滿，當(dāng)排氣孔不再排氣，出漿濃度與進(jìn)漿濃度一致時(shí)，可結(jié)束自由段注漿。漿體凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔桿體。自由段灌漿應(yīng)在錨桿張拉完成后盡早進(jìn)行，一般為一批（3050根）錨桿張拉完成后集中進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；┕?。五、質(zhì)量檢查1、無(wú)損檢測(cè)預(yù)應(yīng)力錨桿驗(yàn)收方式主要有無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)。預(yù)應(yīng)力錨桿無(wú)損檢測(cè)：按

11、不同作業(yè)分區(qū)在每300根預(yù)應(yīng)力錨桿中隨機(jī)抽查1組（3根）進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)是通過(guò)測(cè)試得到的波形圖來(lái)判斷預(yù)應(yīng)力錨桿注漿的密實(shí)度（飽滿程度）。無(wú)損檢測(cè)應(yīng)在預(yù)應(yīng)力錨桿注漿14天后進(jìn)行。根據(jù)錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（GB50086-2001）的規(guī)定，依據(jù)規(guī)范要求，并參照國(guó)內(nèi)其它工程的標(biāo)準(zhǔn)，將預(yù)應(yīng)力錨桿的注漿密實(shí)度檢測(cè)結(jié)果按如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)：注漿密實(shí)度質(zhì)量等級(jí)表注漿質(zhì)量等級(jí)優(yōu)良（A）合格（B）不合格（C）不合格（D）注漿密實(shí)度907589507550金康隧道K3+100mK3+148m段預(yù)應(yīng)力錨桿無(wú)損檢測(cè)成果表序號(hào)錨桿樁號(hào)距底板高度(m)錨桿位置(m)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度(m)實(shí)測(cè)長(zhǎng)度(m)錨固長(zhǎng)度(m)

12、缺陷位置砂漿密實(shí)度質(zhì)量等級(jí)1K3+1006.5左邊墻6.06.05.7基本滿漿93優(yōu)良2K3+1043.4右邊墻6.06.05.73.8m處欠密實(shí)85合格3K3+1088.5頂拱6.05.945.754.14.5m處欠密實(shí)80合格4K3+1124.1左邊墻6.05.955.68飽滿100優(yōu)良5K3+1166.0右邊墻6.06.05.71基本滿漿94優(yōu)良6K3+1208.0頂拱6.06.05.7飽滿100優(yōu)良7K3+1242.5左邊墻6.05.935.71.2處欠密實(shí)82合格8K3+1283.5右邊墻6.05.965.685.1處欠密實(shí)88合格9K3+1327.9頂拱6.06.05.75.05.

13、2處欠密實(shí)87合格10K3+1364.6左邊墻6.06.05.7基本滿漿90優(yōu)良11K3+1401.8右邊墻6.06.05.7飽滿100優(yōu)良12K3+1488.2頂拱6.06.05.77基本滿漿91優(yōu)良金康隧道K3+100mK3+148m段預(yù)應(yīng)力錨桿共完成1130根，無(wú)損檢測(cè)抽檢12根，查明了其密實(shí)度和長(zhǎng)度，各樁號(hào)抽檢比例滿足施工檢測(cè)要求，抽檢錨桿質(zhì)量全部合格。2、監(jiān)控量測(cè)金康隧道K3+100mK3+148m段布設(shè)了K3+110m、K3+130m兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，根據(jù)規(guī)范和要求進(jìn)行了嚴(yán)格的觀測(cè)，收斂成果及分析，巖層均處于穩(wěn)定狀態(tài)。測(cè)點(diǎn)布置示意圖及收斂觀測(cè)成果如下：測(cè)點(diǎn)布置示意圖AA參照位移頂拱A點(diǎn)

14、右邊C點(diǎn)左邊B點(diǎn)監(jiān)控量測(cè)收斂變化量統(tǒng)計(jì)表序號(hào)監(jiān)控?cái)嗝嬗^測(cè)時(shí)間頂拱A"點(diǎn)頂拱A點(diǎn)左邊B墻右邊C墻BC相對(duì)位移沉降位移位移相對(duì)位移AA(mm)A(mm)B(mm)C(mm)BC(mm)1K3+1102008-11-120.00-0.020.17-0.120.052008-11-180.15-0.131.48-1.080.40累計(jì)變化量0.15 -0.11 1.31 -0.96 0.35 2K3+1302008-11-120.05-0.05-0.03-0.02-0.052008-11-180.50-0.25-0.10-0.75-0.85累計(jì)變化量0.45 -0.21 -0.08 -0.72

15、 -0.80 六、結(jié)束語(yǔ)預(yù)應(yīng)力錨桿在長(zhǎng)河壩水電站金康隧道K3+100K3+148段隧道開挖支護(hù)中的應(yīng)用，通過(guò)錨桿的無(wú)損監(jiān)測(cè)和收斂監(jiān)控量測(cè)，完全滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。該預(yù)應(yīng)力錨桿加工制作方便，工效高，施工質(zhì)量易得到保證，且施工工期短，適用于強(qiáng)卸荷、破碎以及滲水較大巖層等不良地質(zhì)地段，同時(shí)在開挖過(guò)程中或開挖到位后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)潛在的不穩(wěn)定巖體或拉裂蠕變巖體時(shí)可采用預(yù)應(yīng)力錨桿處理方案。參考資料：1、錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（GB50086-2001）2、水電水利工程預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范（DL/T5083-2004）3、長(zhǎng)河壩水電站場(chǎng)內(nèi)交通工程兩階段施工設(shè)計(jì)文件（金康段K0+858K4+400）注：謝長(zhǎng)平，男

16、，1968年生，高級(jí)工程師，道路橋梁工程專業(yè)，從事監(jiān)理工作。建議：命題是“預(yù)應(yīng)力錨桿在隧洞開挖支護(hù)中的應(yīng)用”，是“實(shí)例介紹”。由于“隧道開挖支護(hù)中應(yīng)用很少”，結(jié)論自然應(yīng)該是推薦在隧洞工程中應(yīng)用。但是，結(jié)束語(yǔ)則是廣泛推薦“適用于強(qiáng)卸荷、破碎以及滲水較大巖層等不良地質(zhì)地段、潛在的不穩(wěn)定巖體或拉裂蠕變巖體時(shí)可采用預(yù)應(yīng)力錨桿處理方案。”前后呼應(yīng)不夠。并且，“事物是相比較而存在的”，“沒(méi)有比較就沒(méi)有鑒別”。所謂“該預(yù)應(yīng)力錨桿加工制作方便，工效高，施工質(zhì)量易得到保證，且施工工期短”的結(jié)論不知何從而來(lái)?！邦A(yù)應(yīng)力錨固”是處理不良地質(zhì)條件或巖體（圍巖、邊坡、基礎(chǔ)）穩(wěn)定性問(wèn)題的“一種”支護(hù)設(shè)計(jì)方案、方法（作者將它定義為“施工技術(shù)”似乎不嚴(yán)謹(jǐn)）。而“可供選擇”的設(shè)計(jì)方案很多。所以，選擇“預(yù)應(yīng)力錨桿”必有其選擇的理由和條件，而作者在闡述“三、預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計(jì)”中并沒(méi)有交待，讀者也不好借鑒。作者的定位是什么？是設(shè)計(jì)？施工