张俊

贵州路桥集团有限公司

摘 要： 首先介绍了中空注浆锚杆作用机理与特点，然后分析了中空注浆锚杆施工常见的问题，最后对隧道工程中空注浆锚杆施工工艺中的具体细节进行了深入研究，包括施工顺序，测量放样，锚杆安装与注浆，智能中空注浆锚固系统，施工质量控制措施等一系列问题，望能为我国的隧道施工工作提供参考。

关键词： 隧道工程;中空注浆锚杆;锚杆施工;

作者简介： 张俊（1989—），男，河南信阳人，工程师，从事公路工程合同计量工作。;

0 引言

当前我国隧道施工中会应用到喷锚支护技术，该技术主要是挖开隧道后，在围岩上使用锚杆，使其穿过松动圈深入基岩，随后注浆，把浆液填充于裂隙中，起到改良围岩的加固作用。普通砂浆锚杆成本低廉且施工简便，但存在一定的缺陷，会出现注浆不饱满的情况。中空注浆锚杆不仅可以解决普通砂浆锚杆的缺陷问题，还可以提高隧道施工的安全性。

1 中空注浆锚杆作用机理与特点分析

1.1 中空注浆锚杆作用机制

一般情况下，普通的砂浆锚杆在施工时就是先注浆再插锚杆，起拱线以上的锚孔在浆液自重与流动性的作用下填充毛孔，但锚孔底部浆液填充不够饱满，拔出注浆管时还会导致浆液流失，影响锚杆插入效果，不利于锚杆均匀受力。中空注浆锚杆经过锚杆中空孔注入浆液直到杆的端头，浆液沿着杆体和孔壁孔隙开始填充，锚杆外部止浆塞与托板作用下，避免浆液外溢，浆液充满锚孔，确保应力沿着锚杆的传递效果，实现封闭压力注浆，浆液向围岩的空隙扩散，并与锚孔中的浆液逐渐固化，最终形成树状体系，不仅改良了隧道内的围岩，也提高了锚杆的加固作用。托板力与预应力让锚杆从被动承载状态转化为主动承载，锚杆的端部逐渐成为压应力区域，对围岩变形具有控制作用，保证围岩稳定[1]。

1.2 优势分析

中空注浆锚杆施工技术的特点如下：（1）中空注浆锚杆同时具有锚杆与注浆管的功能，可以有效防止砂浆锚杆在施工时因注浆管拔出而造成浆液流失的问题。（2）中空注浆锚杆的施工方式为先锚后灌，联合排气注浆工艺，通过高压注浆让杆体和孔壁之间的空气内饱满注浆，从而达到加固的作用。（3）在锚头和止浆塞的作用下，杆体在锚孔中间的位置，且被水泥浆包裹严实，这样做起到了一定的锚固作用，可实现锚杆的长期支护效果。（4）如今中空注浆锚杆已经达到了工厂化批量生产，各种配件都能配套进场，施工质量有所保障，且施工时无需对钢筋做出螺纹加工，可直接安装垫板与螺母。（5）在容易破碎或塌孔的隧道地层内，应用自进式锚杆能够一次性完成钻孔与锚杆的安装，解决了锚杆安装问题。

2 中空注浆锚杆施工常见的问题分析

根据施工地点与隧道周围地质情况的不同，中空注浆锚杆施工时依然会面临以下几种问题：（1）配合比的设计不够合理，水泥用量较少，浆液质量未达到预期效果。施工期间工作人员应定期对水泥浆黏稠度进行测量，一般水泥用量较少或搅拌不够均匀时水泥容易结块，使得泥浆稠度不足。开挖钻孔台车虽然可以打设锚杆，利用风动凿岩机辅助成孔，但是台车无法向垂直方向进行调整，凿岩机过长，不利于隧道拱肩上部作业，无法与开挖轮廓线形成垂直关系，拱顶处容易出现漏顶问题。（2）锚杆无法准确定位，施工时成孔深度不足。有时施工人员没有根据工程要求放线定位，而是依靠自己的工作经验，导致实际打孔位置和设计位置之间存在较大偏差，进而出现孔深不足的现象。（3）施工时锚杆数量不足。压浆之前应统计锚杆数量，但工程管理人员没有按照图纸内容核对锚杆数量，导致施工时出现数量不足的问题，影响工程进度。（4）压浆环节出现问题，如压浆不饱满，因止浆塞在封堵时出现纰漏，或停止压浆后没有按照正确操作方法拔管[2]。

3 隧道工程中空注浆锚杆施工工艺研究

3.1 施工顺序与测量放样

中空注浆以使浆液达到饱满状态为目的，施工期间，杆体应保持居中稳定，砂浆均匀包裹锚杆，避免锚杆锈蚀，这是一项长期的支护施工任务。施工前需要做好相应的准备工作，在现场勘查后进行注浆密实度试验，根据锚杆直径和孔径，选择与之相符合的锚杆，对水泥浆液作出配比分析，按照设计要求展开注浆试验，养护7d后剖管检查注浆实际密实度，对不同长度的锚杆都要进行密实度试验，确保注浆效果。

明确工艺流程，施工前做好准备工作，对孔位测量放样，锚杆钻机就位后对钻孔的角度进行定位，及时钻孔并清孔，插入锚杆并注浆，使用垫板，拧紧螺母，通过质量检验后竣工验收。在测量放样中应充分考虑隧道围岩情况，按照图纸设计要求做好布孔间距的有效控制，两排锚孔呈现出梅花形状，布设的同时做好标记，方便在施工时准确判断锚孔位置。锚杆就位钻孔，隧道周围的岩石硬度大，钻孔时建议使用风动凿岩机，对钻进方向做出调整，使其与隧道开挖的轮廓线保持垂直，锚杆孔钻进深度应达到设计深度，孔径超过锚杆直径15mm左右[3]。

3.2 锚杆安装与注浆

安装锚杆之前查看锚杆体内空孔和锚头是否畅通，遇到堵塞需及时处理，安装锚头后将锚杆插入孔中，锚杆体插入孔中的长度不能低于设计要求95%，外部露出的长度10cm以上，最多不宜超过15cm，方便注浆管的连接。随后按照施工顺序进行止浆塞、垫板、螺母部分的安装，止浆塞距离孔口约5cm，保证螺母受力效果，安装期间做好锚头与止浆塞的调整，尽量使锚杆处于居中位置。

在锚杆注浆时，按照隧道地质条件选用水泥单液浆或水泥砂浆，推荐应用42.5硅酸盐水泥，水灰比为0.5，水泥砂浆的水泥与砂比例为1∶2，水灰比0.45左右。注浆之前做好设备的检查工作，在向上注浆时要加大流量，对排气量做好控制，注浆要连续不间断；在向下注浆时也应连续进行，注浆期间做好注浆量与注浆压力的控制。这一过程需要用到注浆机，表1为注浆机相关参数。当注浆压力满足设计要求时，注浆量应超过设计量的80%，此时可关闭注浆泵，当压力降到安全值后堵塞注浆孔，随后查看是否有漏孔现象。注浆后24h上紧杆端螺母，使杆部产生预应力，为了确保锚杆的轴向受力，在孔口处利用水泥进行找平处理，保证垫板和混凝土面之间贴合紧密，同锚杆垂直，拧紧螺母。

表1 MAI 400NT注浆机技术参数 *载下**原图

3.3 智能中空注浆锚固系统

以栏刀岭2#隧道为例，对该隧道破碎且易变形地段应用智能中空锚杆注浆，隧道拱部和边墙加固圈孔深度约5m。注浆孔应用YT-28风机完成施工钻孔，孔径低于30mm，开孔直径35mm。安装中空锚杆时，在管口位置应用止浆塞。注浆钻孔深度5m，注浆孔布置时横向与纵向间距分别为1.5m和2.5m，注浆孔整体呈梅花形布置，使用水泥浆液，注浆压力控制在0.3～0.8MPa，根据系统智能显示评定注浆效果。注浆施工前，工作人员会在系统智能注浆端头位置设定压力数值，压力达到要求后设备自动停止，系统向施工人员提出反转泄压的声光预警，同时注浆参数也会传到系统内。系统包含智能锚杆、灌浆机、注浆接头以及采集仪几部分，智能锚杆包含中空锚杆体、锚头、垫板、螺母、止浆塞以及长度检测管。钻孔达到预计深度后，应用高压风排净积水与岩粉，防止锚杆在安装时出现注浆孔堵塞的现象。

3.4 施工质量控制措施

对于隧道工程施工中采用中空注浆锚杆，施工期间应注意以下事项：（1）水泥浆液的配合比是保障注浆质量的关键。注浆材料多是水泥砂浆，通过水灰比的确定优化浆液配合比设计，如果水灰比过大，浆液流动性较强，影响浆液和锚杆间的黏结性，后期水泥浆填充可能会不够饱满，凝固时强度损失较大，影响锚杆受力效果。如果水灰比过小，水泥浆的稠度就会过大，浆液流动性下降，在注浆期间可能出现堵塞的情况。因此，有必要加强对水泥浆液配合比的优化设计，推荐应用42.5硅酸盐水泥，水灰比为0.5，水泥砂浆的水泥与砂比例为1∶2，水灰比0.45即可。（2）控制锚杆打设角度和成孔深度。当前隧道施工多用初衬台车，设备由钢结构焊接而成，缺少上下升降功能。施工期间应做好现场成孔与安装检查工作，发挥智能中空注浆锚固系统的作用，通过系统给出的提示完成各项操作步骤。（3）加强对注浆后的质量检查。完成注浆后，做好长度测量和抗拔试验，检验锚杆强度，对于无法达到要求的锚杆进行补打与补注浆操作，补打时控制锚杆长度，在原本长度的1.5倍左右。

4 结语

总而言之，通过栏刀岭2#隧道施工实践证明，中空注浆锚杆在隧道围岩中可以充分发挥自身特点，控制施工质量，强化注浆效果，保证杆体保护层均匀受力，提高锚杆使用的耐久性。与此同时，托板力与预应力能够在开挖后为锚杆提供支护力，在控制隧道围岩变形的同时，保证隧道施工安全。

参考文献

[1] 高海亮.贵南高铁软弱围岩隧道关键施工技术[J].黄河水利职业技术学院学报，2021(2):22-27.

[2] 黄涛，王兴.隧道工程中空注浆锚杆施工的常见问题及解决办法[J].交通世界，2020(26):113-114.

[3] 姚云.软弱围岩大断面隧道中夹岩施工稳定控制技术研究[J].湖南交通科技，2019(2):149-152.

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