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　　隨著鐵路客運(yùn)專線隧道施工越來(lái)越多的重視起隧道承載的主體——圍巖，在這種情況下，隨著預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力注漿錨桿應(yīng)運(yùn)而生，預(yù)應(yīng)力注漿錨桿憑早期承載、支護(hù)強(qiáng)度高、應(yīng)力持久、價(jià)格低廉、可調(diào)控支護(hù)參數(shù)和支護(hù)組合等優(yōu)點(diǎn)，在大斷面客專隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中開(kāi)始大面積應(yīng)用[1]。

 

　　支護(hù)體系的施工控制，最主要的問(wèn)題一是如何確保整個(gè)工程施工過(guò)程的人員、設(shè)備安全以及工程結(jié)構(gòu)本身的安全，二是在保證安全施工的前提下如何加快施工進(jìn)度，縮短作業(yè)循環(huán)周期。作為支護(hù)體系的三大組成部分：錨桿、掛網(wǎng)、噴混凝土，后兩項(xiàng)可以通過(guò)傳統(tǒng)的人海戰(zhàn)術(shù)和大兵團(tuán)策略解決，而錨桿施工，由于受到環(huán)境條件、作業(yè)空間、地質(zhì)狀況等等多重因素的制約，如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)支護(hù)錨桿的快速施工，是我們?cè)谥ёo(hù)體系施工過(guò)程中必須高度重視的關(guān)鍵問(wèn)題。

 

　　目前客專隧道施工過(guò)程中受操作空間狹窄，多作業(yè)面同步相互干擾大，循環(huán)周期緊等影響，普遍存在弱化錨桿的懸吊、錨固功效，多采用“后跟進(jìn)”的做法，錨桿支護(hù)滯后掌子面十幾米甚至幾十米。從施工控制，現(xiàn)場(chǎng)管理，組織大型機(jī)械化施工等角度入手，研究分析落實(shí)預(yù)應(yīng)力注漿錨桿的機(jī)械化快速施工勢(shì)在必行。

 

　　把預(yù)應(yīng)力錨桿埋入隧道圍巖內(nèi)部，再進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力的施工技術(shù)，是傳遞系統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)應(yīng)力，至深部穩(wěn)定巖層的主動(dòng)支護(hù)錨固體系。錨桿的一端與初支結(jié)構(gòu)（鋼支撐、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等）相連，另一端錨固在隧道深層巖體內(nèi)，并對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力，用以維護(hù)圍巖或系統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。錨桿的作用功效有3種：

 

　　第一、疊合作用。通過(guò)對(duì)桿體穿過(guò)的巖層施加預(yù)應(yīng)力，使巖層各個(gè)層面和層理之間的摩擦力增大，增強(qiáng)圍巖的整體性，阻止巖層間的分離、位移，提高巖層的抗彎強(qiáng)度。

 

　　第二、錨固作用[2]。沿隧道開(kāi)挖輪廓徑向分部錨桿，在預(yù)應(yīng)力作用下，通過(guò)初支結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖產(chǎn)生擠壓，在彈性壓縮下形成“自承拱”。同時(shí)通過(guò)對(duì)桿體實(shí)施的高壓注漿，漿液在泵壓的作用下，從而使松散圍巖由二向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)，降低巖體的孔隙率，提高圍巖的力學(xué)性能，增大巖體的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、c和φ值，阻止巖塊的相對(duì)滑動(dòng)，有效控制圍巖的有害變形發(fā)展，增大圍巖的穩(wěn)定程度。

 

　　第三、懸吊作用。懸吊作用就是錨桿把不穩(wěn)定巖塊吊掛在穩(wěn)定巖體上，限制不穩(wěn)定巖塊的位移，既防止其掉落，更避免因新的應(yīng)力集中而引發(fā)次生災(zāi)害。

 

 

　　錨桿作為初期支護(hù)體系中的重要組成部分，即要求安全，更要求快速。而在造孔、錨固、張拉鎖定、注漿等系列工序中，除造錨桿孔外，各道工序僅需數(shù)人借助小型機(jī)具，在數(shù)分鐘內(nèi)完成，造孔無(wú)疑是重中之重。

 

　　若按常規(guī)采取搭設(shè)腳手架施工平臺(tái)，排架搭拆周期長(zhǎng)，對(duì)洞室交通干擾大，對(duì)洞內(nèi)環(huán)境污染嚴(yán)重，且效率低下，工期不能確保。則成本較高，搬移不便，不能形成規(guī)?；┕?，同樣效率低下[3-4]。作業(yè)空間狹小還必須要保證交通順暢、地質(zhì)條件復(fù)雜自身穩(wěn)定性較差還必須要保證安全快速施工是關(guān)鍵。

 

　　應(yīng)用大型液壓鑿巖臺(tái)車（Atlas系列、Sandvik系列等）實(shí)現(xiàn)快速造孔，同時(shí)利用臺(tái)車配備的液壓升降平臺(tái)作為錨桿安裝、張拉、注漿等操作平臺(tái)，省略了固定施工平臺(tái)，靈活方便，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；┕ぃ_保作業(yè)安全及交通暢通。

 

　?。?）施工材料

 

　　①.錨桿：按施工圖紙的要求選用熱扎II級(jí)或III級(jí)螺紋鋼筋或精扎高強(qiáng)鋼筋（帶墊板）；

 

　?、?水泥：采用水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5的普通硅酸鹽水泥；

 

　　③.砂：采用天然砂，要求細(xì)度模數(shù)≤2.8，最大粒徑≤2.0mm的中細(xì)砂；

 

　　④.水泥砂漿：預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固砂漿抗壓強(qiáng)度等級(jí)要求不小于30MPa；

 

　　⑤.外加劑：按施工圖紙要求，在注漿錨桿水泥砂漿中添加的速凝劑和其它外加劑，其品質(zhì)不得含有對(duì)錨桿產(chǎn)生腐蝕作用的成分。

 

　?。?）機(jī)械化造孔

 

　　由于客專隧道普遍采用的是4.5m、3.0m長(zhǎng)錨桿，極少數(shù)錨桿采用6.0m長(zhǎng)，適合組織液壓臺(tái)車實(shí)施機(jī)械化造孔。鉆機(jī)就位后，在3～4分鐘左右，就可以完成單孔造孔，造孔效率相當(dāng)高。

 

　　臺(tái)車鉆孔施工選用5～6m長(zhǎng)鉆桿，Φ64球齒合金鉆頭[5]，錨桿孔造孔時(shí)一定要控制徑向方向與巖面垂直，豎直方向根據(jù)錨桿展示圖上標(biāo)注的角度，采用臺(tái)車進(jìn)行自動(dòng)控制。鉆進(jìn)時(shí)要求鉆孔平直，孔軸方向偏差不大于30，局部加固錨桿的孔軸方向與可能滑動(dòng)面的傾向相反，其與滑動(dòng)面的交角大于450。液壓鑿巖臺(tái)車要選用經(jīng)驗(yàn)豐富，責(zé)任心強(qiáng)的操作手，開(kāi)鉆前要認(rèn)真調(diào)整好鉆臂方向，確?？紫虼怪睅r面在開(kāi)鉆，鉆桿勻速鉆進(jìn)，并不斷加水沖洗巖粉。鉆孔準(zhǔn)確度高，不但確保了錨固效果，且確保插桿及承壓墊板安裝及張拉施工。

 

　　（3）張拉鎖定與注漿

 

　　錨桿安裝可采用臺(tái)車自身配備的液壓操作平臺(tái)人工插桿，在人工扶桿的情況下，吊車液壓升降臂將錨桿緩慢頂入，減輕作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。在充分利用液壓平臺(tái)的情況下，在3分鐘左右即可完成單根錨桿安裝，工效較高。

 

　　對(duì)桿體的張拉鎖定及自由段注漿，也可采用設(shè)備臺(tái)車自身配備的液壓操作平臺(tái)，或小型升降平臺(tái)。桿體自由段后注漿可安排在一批（30～50根）錨桿張拉完成后集中進(jìn)行，以方便實(shí)現(xiàn)規(guī)?；┕ぃ瑔胃^桿自由段灌注平均在3～5min即可完成。

 

　　4.施工組織分析

 

　　預(yù)應(yīng)力錨桿施工技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜，作業(yè)循環(huán)周期長(zhǎng)，特別是在洞內(nèi)施工，空間狹窄，施工干擾大，工期很難確保。為保證安全、順暢的組織流水作業(yè)，故在隧道Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖地段采用噴錨支護(hù)緊跟開(kāi)挖，做到一循環(huán)一支護(hù)；Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖地段，為了加快開(kāi)挖進(jìn)度，開(kāi)挖和支護(hù)拉開(kāi)距離，實(shí)行平行流水作業(yè)，隧洞開(kāi)挖后不進(jìn)行支護(hù)或素噴混凝土，緊接著進(jìn)行下一循環(huán)開(kāi)挖，噴錨支護(hù)和開(kāi)挖控制在2B（二倍開(kāi)挖洞徑）距離內(nèi)，與隧道開(kāi)挖同步組織集中進(jìn)行噴錨支護(hù)，以減少工序循環(huán)時(shí)間，加快施工進(jìn)度。

 

　　在與隧道掘進(jìn)同步安排時(shí)，錨桿造孔安排在開(kāi)挖鉆孔時(shí)間段進(jìn)行，出渣時(shí)間段不宜安排多臂臺(tái)車預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿造孔。造孔完成后，已造孔部位及時(shí)開(kāi)始錨桿安裝作業(yè)和張拉鎖定，自由段回填注漿安排滯后張拉鎖定作業(yè)之后1～2天進(jìn)行[6]。

 

 

　?。?）預(yù)應(yīng)力錨桿在插桿完成后，可迅速對(duì)圍巖施加單桿12t以上的錨固力，無(wú)論孔內(nèi)是干燥、潮濕或有微滲水，對(duì)巖體均能獲得可靠的錨固穩(wěn)定作用。特別是對(duì)軟弱圍巖的支護(hù)效果十分顯著。

 

　　（2）采用壓力注漿。能確保鉆孔漿液飽滿，錨頭和桿體被漿液包裹嚴(yán)密；能使部分漿液滲入圍巖裂隙，使裂隙圍巖的強(qiáng)度提高。

 

　?。?）預(yù)應(yīng)力錨桿促使桿體與圍巖連成一體，共同承擔(dān)地層的壓力；將錨桿施加的預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期封存在巖體中，使圍巖受三向壓力作用，從而提高聯(lián)合支護(hù)體的承載力。

 

　?。?）預(yù)應(yīng)力錨桿快速施工技術(shù)真正做到了“安全、快捷、速效、預(yù)應(yīng)力損失小、可調(diào)控”，使保護(hù)和發(fā)揮圍巖自身承載潛力的理念落到實(shí)處。

 

　　結(jié)語(yǔ)：預(yù)應(yīng)力錨桿施工技術(shù)，是錨固技術(shù)、注漿加固技術(shù)、組合支護(hù)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是擴(kuò)大錨桿支護(hù)的應(yīng)用范圍，充分發(fā)揮錨桿支護(hù)作用的有效的技術(shù)措施，安全快捷的錨桿施工，有效提高了隧道循環(huán)效率，為順暢完成支護(hù)作業(yè)提供了有力保障。為此，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)各支護(hù)機(jī)理和支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)的研究工作，確定出科學(xué)、合理、可靠的支護(hù)技術(shù)措施，推動(dòng)鐵路客運(yùn)專線隧道工程錨桿支護(hù)技術(shù)水平的不斷發(fā)展。