隧道偏压段加固施工技术

刘祖军

摘 要：在西南地区进行隧道施工中，由于岩溶的存在，常常会遇到不对称围岩结构，有的地段在同一断面内，围岩体系相差甚远，存在严重的偏压。本文针对隧道偏压段加固处理，对施工过程作了介绍。

关键词：隧道施工;偏压;加固

中图分类号：U445.4 文献标识码：A

0 前言

云贵及广西很多地区存在岩溶，在隧道施工过程中常遇到填充溶洞。沙坡隧道K42+535～+555段为溶洞段，右侧为黄褐色充填性黏土，自稳性差，左侧为岩石，偏压严重，右侧侧压力较大。通过现场勘测，右侧的充填性黏土向隧道内空间变形移动，已充填完隧道底部空间。为防止右侧溶洞土体挤压变形失衡造成塌方，经多方论证，决定在施工隧道中先采用双排工字钢按每50 cm一榀进行横向支撑的临时支护，确保施工过程的暂时稳定，接着采用预应力锚索与工字钢组成联合加固体系，当作永久支护。

1 加固施工技术

1.1 预应力锚索设计参数

（1）锚索结构。根据现场实际情况和用途，加固段预应力锚索结构设计为拉力集中型结构，采用光面钢绞线其自由段部分涂建筑油脂后外套PE护管[1]。

（2）锚索长度。根据实际情况，锚索总长度的控制采用信息法确定，其确定的原则为：（土体深度）+（10 m的岩体深度），岩体深度即为锚索的锚固段长度。初步预计锚索的长度范围为25 m～30 m。具体长度按钻孔的实际情况确定。

（3）锚索锚固力。根据设计计算偏压应力值，并考虑安全系数，锚索总合力12 240 t设计，可确保施工及长期运营安全。

（4）锚索间距与排数。1）小里程段4 m范围，按横向间距按2 m，纵向间距按1 m～1.5 m根据现场情况分3排确定，锚索数量为30束;则每束锚索的设计控制力应为：12 240/30=40.8 t。2）中间段8 m范围，横向间距按3 m，纵向间距按1 m～1.5 m根据现场情况分4排确定，锚索数量为28束;则每束锚索的设计控制力应为：12 240/28=43.7 t。3）大里程8 m范围，横向间距按2 m，纵向间距按1 m～1.5 m根据现场情况分4排确定，锚索数量为40束;则每束锚索的设计控制力应为：12 240/40=30.6 t。

纵横间距如前所述，前两段范围设计每束锚索由4根钢绞线组成，后一段范围每束锚索由3根钢绞线组成。

（5）锚固角度与孔径。1）为保证灌浆相对密实锚固角度设计为：下倾10°～15°。2）锚固孔径为：110  mm。

1.2 关键步骤施工

针对本工程的工程实际，对施工现场进行了认真的研究，并组织了有关人员到现场进行实地考察，根据规范的要求，结合现场实际情况，我们制定了本工程的施工方案和施工方法。

预应力锚索施工按钻孔、编索、装束、注浆、垫板制作安装、预应力张拉、外锚头切割六大主要工序依次进行，各部分工序在保证主要施工顺序的情况下，可统筹进行。

（1）锚索成孔。锚索成孔采用KQJ—100B等潜孔钻机进行钻进，成孔要求如下：

1）钻孔位置：孔点坐标不得与设计的坡面坐标偏差：（±50 mm）。2）钻孔直径：孔径不得低于设计值的101%，以确保灌浆充分和锚固效果。3）钻孔方向：钻孔方向与水平面和竖直面的夹角不得与设计角度偏差±0.5°～3.0°，

采用地质罗盘仪予以确定。4）钻孔深度：钻孔深度不得浅于设计深度的101%。5）孔底要求：钻进达到要求深度之后，不能立即停钻，必须在停止进尺的情况下，稳钻1 min～

2 min，防止孔底端部尖灭，达不到设计的锚固直径。6）钻孔孔壁：钻孔孔壁不得有粘土或粉砂滞留，必须清洗干净。

（2）锚索制作与下锚。锚索体的材料必须严格按照设计要求的材料选用，锚索制作的具体要求如下：

1）锚索体的制作：钢绞线必须从盘丝上按计算长度截取，不得采用焊接，不能有锈蚀、损坏的现象并将钢绞线在编索平台上拉直，每根锚索的钢绞线数目不得少于设计要求。2）注浆管：注浆管安置一根，其材料必须采用直径不低于20 mm的PVC管，捆扎在钢绞线的中间，捆扎要牢靠，以便减少锚索揉度，下锚顺利，其管端距离锚索末端不得超过20 cm，管底出口处用胶布封住，以防止土或沉渣进入管口，管底出口处亦用胶布封住。[2]3）安置隔离架：隔离架的数目按照隔离架在每上的锚固段的间距确定，其间距为1.0 m～1.5 m，捆扎牢靠。4）安置导向帽：在安装完隔离架、钢环之后必须在锚索末端安装导向帽其长度不得与设计偏差±1 cm，安装牢靠，以便下锚顺利。5）锚固段长度：每根锚索的锚固段长度与设计值的误差不得超过5 cm。6）锚索制作过程中在場地上设置有覆盖的制作场地和制作支架，避免钢绞线受到雨水、泥土和油渍污染。钢绞线应采用机械切割，不得使用电弧切割。

（3）锚索的注浆。1）锚索注浆采用UB3系列配套注浆泵。在灌浆之前应对锚孔用风、水中洗，并排尽残渣和污水。从注浆管注入拌合好和水泥浆。对于锚索体注浆时采用一次从孔底进行有压注浆，注浆完后静置待凝。2）注浆作业开始和中途停止较长时间，在作业时宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管线。3）注浆管的插入深度以注浆管头部距孔底50 mm～100 mm为宜，孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止注浆。4）稳压时间：每次灌浆结束都应稳压5 min～10 min，以使灌浆充分。

（4）锚下承台制作。根据现场实际情况锚下承台直接采用砂浆摸平后加装钢质板的办法进行，此办法可加快施工效率并且可以安放在已经进行临时支护的钢梁上。钢质垫板的结构尺寸采用：长×宽×厚=80 cm×30 cm×3 cm的钢板，在其中心部位开一小孔，以保证锚索出孔。

1）钢垫板的制作：制作钢垫板所用的材料为普通钢板，必须严格按照设计要求其尺寸误差为：±1 cm～2 cm。2）锚具、垫板应与锚索体同轴安装，锚索体锁定后其偏差应不超过±5°。

（5）预应力张拉。1）张拉采用YDC240Q单顶进行张拉。2）锚索在张拉前必须把承压支撑物件的面整平，将垫墩、锚具安装好，并和锚索轴线方向垂直，安装千斤顶时注意千斤顶轴线应与锚索轴线在—条直线上，而且不可压弯锚头部分。3）安装前应对千斤顶和电动油泵进行标定，按标定的数据进行张拉，在张拉时，事前检查油泵各阀门的工作情况、油管的畅通情况，以免在张拉时油泵工作不正常而造成张拉失败。

1.3 施工安全注意事项

（1）钻机的安装。1）钻机安装要求支承宽度足够宽，各支承同时受力，各扣件扣接牢固，重心稳当。2）钻机在架设、移动和就位等过程中，要防止机器倾覆，以及由此而引起的伤人、毁机事件。

（2）钻孔。1）钻机的钻进过程中，转动、冲击、排渣等动作要合理协调进行，转动的过程中同时进行冲击，可以加快钻进速度，钻进一定进尺后，要进行一次排渣。禁止为了抢进度，盲目加压冲击或减少排渣次数，防止卡钻事故发生。2）排渣过程中，除开通压缩空气外，钻机还要进行转动、上下移动等操作，动作复杂，难度较大，要求在操作时，严格控制钻机升降幅度，防止钻机碰坏轨道限位装置，引起事故。3）在正常钻进过程中，机组人员要离开钻机一定距离，防止风管接头滑脱伤人，以及排渣时，泥沙掉进眼鼻耳等人体器官内。

（3）穿索注意事项。1）钢绞线解盘时，要注意防止钢绞线弹出伤人;桩管解捆时，防止钢管滚动伤人。2）组装锚索时，要防止钢绞线端头切口割伤。3）在搬运锚索时，因索较长，要求轻拿轻放，不得高处抛掷。

2 结语

隧道偏压地段的加固处理，应根据围岩性质，偏压程度及施工工期等方面进行综合考虑后确定，本文采用钢架及预应力锚索进行处理时，主要出于临时及永久相结合的考虑，处理过程对同类工程有一定借鉴意义。

参考文献：

[1]褚光辉.隧道洞口偏压处理方案[J].工程建设标准化，2015，31（02）：160.

[2]平捷.黄土浅埋隧道偏压处治技术[J].科技传播，2012，4（16）：150+147.