摘要：小凈距隧道是介于普通分離式隧道與連拱隧道之間的一種結(jié)構(gòu)型式，因?yàn)槭艿匦螚l件及其總體線路線型的限制，其較連拱隧道有施工工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)較低的特點(diǎn)，愈來(lái)愈受到工程界的育睞。本文主要對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿在小凈距隧道中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。
引言
伴隨高等級(jí)公路建設(shè)的迅速發(fā)展，山區(qū)高速公路上、下行隧道的選線常常受地形限制，導(dǎo)致兩相鄰隧道的最小間距無(wú)法滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。面對(duì)如此情況，普遍選用單線雙洞連拱的隧道結(jié)構(gòu)形式。因?yàn)檫B拱隧道的工程造價(jià)、施工難度，施工周期均比雙線雙洞隧道大得多，所以在工程實(shí)踐中衍生出一種新的結(jié)構(gòu)形式——小凈距隧道，小凈距隧道的中間巖柱寬度介于連拱隧道和雙線隧道之間，一般小于1.5倍隧道開(kāi)挖斷面的寬度。
一、使用范圍
小凈距隧道中夾巖加固施工成功解決了施工工藝中的難題，不但從工藝上保證了隧道施工的安全及內(nèi)外在質(zhì)量達(dá)到較高的要求，而且在工程投入、施工工期控制等方面效果較佳，在高速公路及其他工程類(lèi)似的隧道形式中具有較大的借鑒價(jià)值。
二、工藝原理
小凈距隧道左右洞中間巖柱寬度較窄，加之局部地區(qū)圍巖破碎，承載能力弱。通過(guò)設(shè)置預(yù)應(yīng)力水平注漿錨桿，在中間巖柱預(yù)先施加壓力，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，增加左右洞中間巖柱的承載能力，增強(qiáng)巖體的整體性。
三、施工工藝
（一）鉆孔
1、預(yù)應(yīng)力錨桿孔的開(kāi)孔按施工圖布設(shè)的鉆孔位置進(jìn)行，頂部偏高孔位，必須搭設(shè)鋼管腳手架操作平臺(tái)，用風(fēng)鉆鉆頭鉆孔并徹底清孔。鉆孔是孔徑、孔深均不得小于設(shè)計(jì)值，鉆孔的傾角、方位角應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。其允許誤差如下：（1）、有效孔深的超深不得大于20cm；（2）、孔口坐標(biāo)誤差不得大于10cm；（3）、錨桿孔應(yīng)水平打設(shè)，錘子與水平偏角應(yīng)小于±3°；
2、鉆孔過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)鉆具的導(dǎo)向作用水平鉆進(jìn)，及時(shí)檢查孔斜誤差，并視鉆孔需要，合理采用糾偏措施。
3、為保證鉆孔角度的準(zhǔn)確，鉆孔開(kāi)始時(shí)應(yīng)才用輕沖擊造孔，反復(fù)校核鉆孔角度，準(zhǔn)確無(wú)誤后再全速鉆進(jìn)。
?。ǘ╁^桿安裝
鉆孔完成后，經(jīng)檢查合格進(jìn)行錨桿安裝。錨桿制作和打設(shè)長(zhǎng)度應(yīng)隨錨桿位置不同而變化；根錨桿長(zhǎng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)中夾巖厚度加兩側(cè)噴射混凝土厚度；錨桿孔打設(shè)深度應(yīng)比設(shè)計(jì)中夾巖厚度加兩側(cè)噴射混凝土厚度要長(zhǎng)。通常由于施工現(xiàn)場(chǎng)工作空間有限，錨桿應(yīng)分成多段加工，采用連接套進(jìn)行連接安設(shè)。因此，在錨桿制作過(guò)程中應(yīng)充分考慮不同位置處錨桿安設(shè)空間大小，以便正確確定錨桿分段長(zhǎng)度。錨桿兩端應(yīng)預(yù)加螺紋，并配備相應(yīng)尺寸的墊板及螺帽。墊板及螺帽必須滿足預(yù)加應(yīng)力強(qiáng)度要求。插入孔內(nèi)一端的螺紋段桿體應(yīng)用塑料膜包裹，以保護(hù)螺紋不被砂漿粘結(jié)。
?。ㄈ┦┘宇A(yù)應(yīng)力鎖定
錨桿安裝后，孔口采用干硬性預(yù)縮砂漿找平，然后安裝經(jīng)檢驗(yàn)合格的墊板、螺母、止?jié){塞，完成錨固工藝，采用扭力扳手一次直接張拉到設(shè)計(jì)噸位。預(yù)應(yīng)力張拉采用扭力扳手進(jìn)行，張拉設(shè)備在張拉前要進(jìn)行率定，根據(jù)率定報(bào)告換算出對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿張拉時(shí)，拉力所對(duì)應(yīng)的扭力扳手刻度表讀數(shù)，將扭力扳手刻度表值調(diào)整到相應(yīng)的拉力值后，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張拉，當(dāng)扭力扳手報(bào)警，即認(rèn)為預(yù)應(yīng)力錨桿鎖定到設(shè)計(jì)噸位。
?。ㄋ模┳{封堵
預(yù)應(yīng)力錨桿張拉完成后，立即利用預(yù)留注漿扣進(jìn)行錨桿注漿，漿液采用水泥砂漿，配合比為，水泥：灌漿劑：水=1：0.01：0.38
1、注漿通過(guò)一端注漿，另一端排漿。拌制漿液要嚴(yán)格按照配合比拌制，當(dāng)排漿管排出同注漿濃度相同的漿液且無(wú)氣泡時(shí)，封閉出漿口，持荷2min，直至達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)方可停止灌漿，封堵注漿口。
2、錨孔注漿不宜簡(jiǎn)單重復(fù)，若效果不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)研究其他補(bǔ)救措施。
3、當(dāng)鉆孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)孔壁巖石嚴(yán)重破碎時(shí)，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)鉆孔進(jìn)行固結(jié)灌漿。
四、工程概況
黃石山隧道為溫州市龍灣區(qū)靈昆大道上的一座控制性工程，隧道按一級(jí)公路分離式雙向六車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。隧道左線長(zhǎng)度514m，右線為520m，隧道設(shè)計(jì)凈寬14.0m，凈高5.0m（斷面開(kāi)挖寬度達(dá)16.8m，開(kāi)挖高度達(dá)11m）。隧道通過(guò)的地層為第四系粘土碎石和凝灰?guī)r，洞身的圍巖以微風(fēng)化凝灰?guī)r為主，隧道圍巖為Ⅳ級(jí)和Ⅲ級(jí)，隧道雙洞中間巖柱最小凈寬為9.25m。
五、設(shè)計(jì)計(jì)算
隧道在右線樁號(hào)K3+410至K3+470約60m長(zhǎng)區(qū)間中間巖柱巖體較差，為保證巖體穩(wěn)定，設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力水平對(duì)拉錨桿進(jìn)行加固，采用型號(hào)為φ32mm的精軋螺紋鋼筋，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)張拉應(yīng)力為100KN，水平對(duì)拉錨桿與16號(hào)工字鋼拱架相間布置，初步擬定間距為80cmX80cm。
設(shè)計(jì)計(jì)算采用彈塑性本構(gòu)模型，德魯克－普拉格屈服準(zhǔn)則，采用實(shí)體單元模擬巖體、二襯及初噴砼，錨桿采用桿單元。左右邊界為距隧道邊沿左右各30m，上部邊界為真實(shí)地面，下部為距隧道底30m。
圍巖、噴混凝土、錨桿和二次襯砌的物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告、有關(guān)規(guī)范和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。
本隧道是小凈距隧道，設(shè)計(jì)先行開(kāi)挖洞是右洞，右洞開(kāi)挖完畢后，在距隧道開(kāi)挖線以外（邊墻）5m的范圍內(nèi)，應(yīng)力變化最為明顯，最大擠壓應(yīng)力達(dá)869.47KPa，中間巖柱的擠壓變形最大2.6mm。
左洞右邊墻開(kāi)挖后，對(duì)其中間巖柱進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力水平對(duì)拉錨桿加固，巖柱的擠壓應(yīng)力達(dá)1092KPa，最大變形量2.8mm。雖然巖柱的變形量有所增大，但是變形區(qū)內(nèi)沒(méi)有塑性變形區(qū)出現(xiàn)，中間巖柱基本穩(wěn)定，變形在可控范圍之內(nèi)。
從以上的模擬計(jì)算可以看出，由于左洞（后行開(kāi)挖）的施工，對(duì)右洞有擾動(dòng)作用，從而出現(xiàn)了應(yīng)力松弛，右洞因而產(chǎn)生的變形較左洞大。設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)破碎地帶中間巖柱采取了預(yù)應(yīng)力水平對(duì)拉錨加固，后行開(kāi)挖洞對(duì)先開(kāi)挖洞室的影響有效減少了，有利于洞室的整體穩(wěn)定。
六、施工方案
預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿加固區(qū)間長(zhǎng)度共計(jì)60米。采用的材料為φ32精軋螺紋鋼筋，工程數(shù)量為2961米/183條。
1、施工方法及主要施工機(jī)具、勞動(dòng)力的配備
預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿以機(jī)械為主、人工為輔的作業(yè)方法。施工機(jī)具及勞動(dòng)力配備如下：24型潛孔鉆1臺(tái)、二次灰漿攪拌機(jī)1臺(tái)、JZB-2型擠壓式注漿機(jī)1臺(tái)、千斤頂1臺(tái)、壓力表、技工5名、普工10名。
2、施工時(shí)間
預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿施工計(jì)劃，計(jì)劃工期80天。
3、施工工藝流程
預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿采用以下施工工藝流程：成孔→安裝預(yù)應(yīng)力φ32精軋螺紋鋼系統(tǒng)→澆注墊墩→待墊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度85%后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉→孔內(nèi)注漿→封錨。
①施工測(cè)量放樣
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先對(duì)K3+410～K3+470進(jìn)行施工測(cè)量放樣。
②成孔
采用潛孔鉆進(jìn)行鉆孔施工，根據(jù)圍巖情況嚴(yán)格控制鉆孔進(jìn)尺進(jìn)度，并隨時(shí)檢測(cè)鉆孔傾斜度，允許偏差3%，孔徑為φ10㎝。
?、郯惭b預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼系統(tǒng)
在安裝預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼前，首先要進(jìn)行清孔，用高壓空氣將巖粉和雜物清除干凈，接著按編制的序號(hào)逐個(gè)安裝已抽檢試驗(yàn)合格后的對(duì)拉錨桿，沿錨桿軸線方向每隔1.5～2.0m設(shè)置一個(gè)對(duì)中器，并且連接用連接器加固好。
④澆注砼墊墩
砼墊墩采用C40現(xiàn)澆，布置兩層φ10鋼筋網(wǎng)片，其間距為5㎝，鋼套管一端與墊墩預(yù)埋錨墊板進(jìn)行焊接，確保注漿孔與孔內(nèi)是相通的。
?、蓊A(yù)應(yīng)力錨桿張力
待錨墊的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度85%后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，張拉采用兩端同時(shí)張拉，而且左右錯(cuò)開(kāi)張拉，張拉時(shí)實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論計(jì)算伸長(zhǎng)值之差控制在6%以內(nèi)。張拉程序如下：0→初始應(yīng)力（10%δk）→δk→105%δk(持續(xù)2min錨固)。
⑥孔道壓漿
錨桿張拉鎖定后，預(yù)應(yīng)力錨桿壓漿采用孔底返漿方法，即錨桿一端封閉，把φ1.0㎝注漿管從另一端伸入封閉端底部。注漿所用的漿液為水泥砂漿，水泥砂漿水灰比0.5，在張拉完畢后，孔道應(yīng)盡早壓漿，壓漿施工應(yīng)均勻、連續(xù)地進(jìn)行，注漿壓力不小于2.0Mpa，且最少維持2min，直到孔道的注漿端出口處冒出不含水沫氣的漿液，且其稠度與壓注的漿液稠度相同時(shí)即行停止（流出漿液的噴射時(shí)間不小于10秒），然后應(yīng)將所有出漿口和孔眼封閉。
⑦封錨
孔道壓漿完成后，用切割機(jī)切掉在錨具以外留的預(yù)應(yīng)力錨桿，然后設(shè)置鋼筋網(wǎng)，封錨砼采用C25噴射砼。
結(jié)語(yǔ)
本項(xiàng)目針對(duì)大跨度小凈距隧道的特點(diǎn)采取了有效的施工技術(shù)措施，施工過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生塌方或落石掉塊等安全事故，施工安全得到了保證，經(jīng)監(jiān)測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫和病害，確保了工程質(zhì)量。
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