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摘要:以摩天嶺隧道為研究背景,分別從施工方法、施工工藝等方面,對淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)應(yīng)用要點進行詳細解析。通過淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)在隧道工程中的合理運用,得出施工中圍巖未出現(xiàn)滑塌、自進式錨桿形成了很好的棚護、初期支護穩(wěn)定的結(jié)論。
關(guān)鍵詞:淺埋段自進式錨桿施工;山區(qū)隧道工程;施工工藝
0引言
在隧道工程施工過程中,超前支護是保證施工質(zhì)量安全的主要施工流程。加強超前支護管理,可以有效防止隧道在掘進過程中出現(xiàn)施工問題,避免給施工人員帶來生命危險。在隧道施工過程中,若遇圍巖較為破碎的掌子面超前支護時,通常采用Φ42×4mm無縫鋼花管注漿固結(jié)前方松散圍巖來保證挖設(shè)施工整體質(zhì)量[1]。在掌子面圍巖整體情況較為理想的超前支護施工過程中,應(yīng)用Φ25超前砂漿錨桿。但是針對相對比較松散的超前支護,應(yīng)用Φ42×4mm無縫鋼花管施工技術(shù)難度系數(shù)比較高,并且長度將不能合理把控;而Φ25的超前砂漿錨桿自身抗壓性比較低,無法滿足超前支護施工要求。因此,把淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)運用到山區(qū)隧道工程是非常必要的。本文對淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)在山區(qū)隧道工程中的應(yīng)用進行分析。
1工程概述
摩天嶺隧道進口位于本溪市東營房鄉(xiāng)洋湖村小東溝組村東約400m,出口位于本溪市桓仁縣八里甸子鎮(zhèn)馬鹿泡龍爪溝組村西側(cè)約1km。隧道全長8620m,位于直線上,縱坡6.0‰、-5.0‰,最大埋深398m。隧道進口處地勢平緩,地面傾角約20°,線路線位與等高線交角約80°。地表植被茂盛,隧道洞口上方主要為松樹[2]。隧道洞口下方為山前緩坡地,主要為耕地。隧道出口處地勢平坦,地面傾角約10°,洞口線路線位與等高線交角約70°~80°。地表植被茂盛,主要為多年生落葉木與喬木。主洞掌子面開挖掘進至DK42+620,原設(shè)計圍巖為Ⅴ級加強襯砌圍巖,施工時發(fā)現(xiàn)掌子面實際圍巖主要為碎石土,全風(fēng)化花崗巖,黃褐色,節(jié)理發(fā)育,構(gòu)造裂隙發(fā)育,滲水量大,為了保證安全的同時加快施工進度,對摩天嶺隧道出口淺埋段超前支護進行加強,具體措施如下:拱頂120°范圍采用雙排小導(dǎo)管超前支護并預(yù)注漿加固地層,第一排(上排)小導(dǎo)管采用Φ51自進式錨桿,長5.0m,環(huán)向間距400mm,縱向間距3.0m;第二排小導(dǎo)管采用規(guī)格Φ42×3.5mm(外徑×壁厚)的鋼花管,長2.5m,縱向兩榀鋼架一環(huán),環(huán)向間距400mm。
2淺埋段自進式錨桿施工應(yīng)用要點
2.1施工工藝流程圖
該工程應(yīng)用的施工設(shè)備主要以SP50型鉆機、SDW型注漿泵為主。在對淺埋段自進式錨桿進行準(zhǔn)備的過程中,需要把錨桿從鉆機鉆頭中取出,并做好核查工作,確保通暢順利,一旦出現(xiàn)堵塞等狀況,應(yīng)該及時清理。一般情況下,錨桿轉(zhuǎn)進之前應(yīng)用的設(shè)備是全站儀,在全站儀的作用下,對鉆孔孔位等信息進行處理,并做好標(biāo)記。在自進式錨桿施工之前,必須噴射5cm厚的混凝土封閉掌子面,保證注漿時漿液不向掌子面外流出。在自進式錨桿鉆進過程中,嚴(yán)格控制錨桿的點位、仰角、鉆深,保證管棚環(huán)向間距500mm,外插角20°,鉆深5m。在錨桿鉆進過程中,要隨時注意觀察掌子面情況,如果有出水現(xiàn)象,應(yīng)及時注漿,邊注漿邊鉆進,以防突水事件發(fā)生[3]。
2.2錨桿安裝及鉆進工藝
在完成錨桿核查工作以后,應(yīng)該保證整體設(shè)備安裝流程。例如,鉆頭和錨桿,鉆機和釬尾等。要求錨桿和預(yù)先設(shè)定的鉆孔相對應(yīng),把風(fēng)或水供給到鉆機中,之后將其鉆進其中。在鉆進到破碎巖石時,發(fā)生鉆頭堵塞現(xiàn)象的概率比較大,因此在鉆進時,應(yīng)該做好鉆進速率把控工作,保證鉆進速率的均衡性,降低沖擊力帶來的影響,時刻觀察鉆孔中溢出的水位情況,如果出現(xiàn)水孔堵塞現(xiàn)象,需要及時采取相關(guān)對策。例如,把錨桿向后撤離50cm左右,并且確保重復(fù)清理水孔,在水孔流通順暢之后才能繼續(xù)施工,直到鉆進到要求位置[4]。此外,需要借助水或空氣將孔內(nèi)雜物進行清理,之后查看孔洞是否順暢。在清理過程中,一般以孔洞出現(xiàn)反水現(xiàn)象為止。
2.3單根錨桿施工
單個長錨桿注漿量計算:漿液擴散半徑為0.55m,錨桿長度5m,砂層空隙率0.1,注漿量0.47m3。在隧道施工過程中,整個工程處于地下,所以工程地質(zhì)環(huán)境及水文等將會給隧道施工帶來直接影響。隧道施工所處環(huán)境比較惡劣,一旦操作失誤,必將會引發(fā)嚴(yán)重后果。因此,在隧道施工過程中,需要根據(jù)工程實際情況,明確錨桿位置,并指導(dǎo)鉆機就位。結(jié)合自進式錨桿直徑和長度,采用SP50型鉆機鉆進施工;結(jié)合每根錨桿的中心線、高程及角度,安裝導(dǎo)軌及鉆機。為了確保錨桿的方向、坡度和精度,在鉆進前,測量人員對錨桿位置進行放樣,放樣完成后,調(diào)整好鉆機角度開始鉆進。錨桿鉆進到位后,鎖緊卡釬器,反轉(zhuǎn)鉆機,將錨桿從鉆機連接套卸下,移開鉆機。繼續(xù)鉆進安裝下根錨桿。
2.4施工要點及注意事項
首先,在淺埋段自進式錨桿施工之前,需要噴射厚度為50mm的混凝土進行掌子面封層,確保在注漿過程中漿液不會大量流出,確保掌子面質(zhì)量。在淺埋段自進式錨桿施工過程中,需要做好錨桿點位及鉆深的把控工作,確保管棚環(huán)向距離是50cm,外插角度是20°。[5]其次,在錨桿鉆進時,應(yīng)該及時把控掌子面情況,一旦發(fā)生出水事故,應(yīng)該及時注漿,并且邊注漿邊鉆進,避免出現(xiàn)突水事故。此外,還要確保錨桿和錨桿之間連接牢靠,不會出現(xiàn)管節(jié)脫離現(xiàn)象。鉆機工作平臺搭設(shè)平穩(wěn),錨桿鉆進時應(yīng)該加強仰角測量頻率,一旦超出施工范疇,應(yīng)及時處理,保證錨桿施工質(zhì)量。最后,加強注漿工藝把控,結(jié)合施工實際情況及時修改漿液配比,注漿壓力不得高于5.0MPa。
3保障淺埋段自進式錨桿施工質(zhì)量的對策
自進式錨桿作為一個把鉆進、注漿、錨固等環(huán)節(jié)進行融合的錨桿,在自進式錨桿的作用下,可以確保在相對復(fù)雜的底層獲取理想的錨固效果,具有較強的穩(wěn)定性和可靠性。鉆桿及錨桿的充分結(jié)合,在風(fēng)化巖等施工過程中,不需要采用套管護壁裝置就能實現(xiàn)鉆孔,確保錨固和注漿效果。操作比較簡便,可以減少25%工作量及工程成本,提升工作效率。高效能注漿,能夠?qū)⒘芽p進行填充,提升巖石的穩(wěn)定性,實現(xiàn)對地下水的控制。連續(xù)性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進錨桿隨意切割和連接,適合應(yīng)用在場地較為狹窄的場地中,并且連續(xù)性螺紋能夠讓邁式注漿鉆進錨桿更具粘結(jié)性。實踐得知,粘結(jié)阻力超出光滑鋼管2~3倍[6]。自進式錨桿進場時,為了保證施工質(zhì)量,需要對施工材質(zhì)做好檢查工作,檢查通過之后才能應(yīng)用。要想保證自進式錨桿施工整體水平和質(zhì)量,需要保證測量定位的精準(zhǔn)性,搭設(shè)角度要滿足工程要求,施工人員應(yīng)該嚴(yán)格按照隧道施工標(biāo)準(zhǔn)及鉆眼注漿規(guī)定進行施工?,F(xiàn)場施工人員需要配備專業(yè)的安全防護設(shè)施,現(xiàn)場施工材料均需要安排專業(yè)人員操作。安全人員應(yīng)該隨時關(guān)注巖石改變情況,如果出現(xiàn)變化,所有人員應(yīng)及時撤離。加強圍巖檢測,觀測頻率變化,將頻率信息傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)中,開展數(shù)據(jù)分析工作,引發(fā)施工作業(yè)。如果施工現(xiàn)場發(fā)生鋼架變形、涌水、拱頂?shù)魤K等狀況,應(yīng)該立即撤離工作人員,待穩(wěn)定之后才能施工。
4結(jié)語
將淺埋段自進式錨桿施工技術(shù)運用到山區(qū)隧道工程中,其控制質(zhì)量將直接影響工程整體應(yīng)用和發(fā)展。因此,在隧道施工過程中,相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)工程實際情況,優(yōu)化施工工藝,科學(xué)編制施工方案,并運用現(xiàn)代化施工技術(shù),結(jié)合我國基本國情探索滿足工程需要的施工工藝,引導(dǎo)我國隧道工程穩(wěn)定發(fā)展。自進式錨桿在處理此次淺埋段過程中起到了關(guān)鍵性作用,施工中圍巖未出現(xiàn)滑塌,自進式錨桿形成了很好的棚護,也防止了初期支護變形。
參考文獻:
[1]何玉龍.雙層自進式錨桿在碎石堆積體隧道中的應(yīng)用[J].公路,2019(1):295-299.
[2]周維林.自進式錨桿在巴塘水電站交通洞噴錨支護中的應(yīng)用[J].湖南水利水電,2018(6):101-102.
[3]韓一民.地鐵聯(lián)絡(luò)線下穿河道機械化施工技術(shù)分析[J].建筑機械,2018(9):79-82.
作者:高松 單位:中鐵十八局集團 第四工程有限公司