中铁二十局集团第四工程有限公司 山东 青岛 266061
摘要：本文对山西省晋中东山供水工程在施工过程中，在特殊的地质及复杂施工条件下，所选定的处理方案——自进式锚杆注水泥-水玻璃双液浆对围岩进行堵水及围岩加固。按此方案，隧洞开挖顺利通过清漳河西源柳林支流古河道，这不仅保证了现场的施工安全，避免了塌方事故，不仅为后续施工争取了有效的施工时间，同时也为类似隧洞工程施工提供了一定的借鉴作用，并对施工中遇到的问题及注意事项做了总结，形成了自进式锚杆在小断面隧洞且下穿河道中的应用及施工技术分析。
关键词：自进式锚杆 小断面隧洞 施工应用
一、工程概述
山西省晋中东山供水工程SBE4+010～SBE4+510段，设计在清漳河西源柳林支流古河道下穿过，该段隧洞断面形式两侧直墙，顶部为圆弧状，断面尺寸净宽3.49m，净高3.94m，其中SBE4+135～SBE4+155段为现有河道，常年流水，该段隧洞上伏地层岩性为第四系全新统洪冲积物，表层为淡黄色低液限粉土，其下为卵石混合土，覆盖层总厚15～20m，洞顶岩层厚度0～2m，地下水位埋深约1～2m，隧洞内出水量较大，经常出现局部塌方现象，进度缓慢，严重影响了洞内作业人员的人身安全及总体施工进度。
二、方案选定
1、由于隧洞施工断面小，拱顶围岩破碎，采取Φ42小导管无法有效钻进和对拱顶围岩进行注浆加固，因注浆压力较小，深度较短，施工开挖安全难以保证。
2、采用普通超前大管棚施工，作业时所需要空间较大，无法有效开展施工，且需要扩大隧洞开挖断面，施工进度慢、安全风险大、成本较高。
3、R51N自进式锚杆施工机械较小，满足小洞内施工要求，且一次钻进、送杆、接杆、安装止浆塞作业。可以确保较大的注浆压力，并有效对围岩进行堵水并注浆形成棚状超前支护结构，确保掌子面施工安全，加快循环进尺速度，提高施工效率，施工成本高。
为确保施工安全、加快施工进度，确保隧洞施工能够按期通过河道段，项目部请来有相关施工经验的人员前来商讨施工方案，最终决定采用自进式锚杆注水泥-水玻璃双液浆对围岩进行堵水及加固方案。
三、总体施工方案
此方案采用R51N自进式锚杆作为杆体，使用SP50型钻机钻进及安装，用GZJB型双液注浆泵进行注浆，钻头、锚杆、连接套、止浆塞一次性进入岩体中构成管棚体。
1、自进式锚杆的布置
根据施工图地质资料揭示，拟采用R51N自进式锚杆长度9m，环向间距20cm，纵向间距4.5m（确保每个断面保证两排锚杆），锚杆仰角5°。
2、自进式锚杆施工工艺
（1）工艺流程
①安装管棚及钻头：钻机定位完成后，将与R51N锚杆配套专用合金钻头和锚杆连接好，并连接钻机上的风水管。
②开启空压机：接通供风管和供水管，并检查其是否畅通。
③钻进：为了确保管棚的方向、坡度和精度，在进行钻进前，测量人员对管棚位置进行放样，放样完成后，调整好钻机角度开始钻进。在钻进的过程中钻头的水孔易堵塞，应放慢钻进速度，多回转、少冲击。
④钻杆接长：9m长的锚杆由3节3m连接而成，逐节增加钻杆（锚杆）节数，直到孔深满足设计要求时为止。钻进过程中若遇到卡钻，塌孔应回退锚杆少许，钻机应少冲击，多回转，反复扫孔，然后慢慢钻进。
在成孔过程当中，要注意观察钻进速度和钻头处的围岩变化以及涌水情况，并做好记录，可为之后的围岩超前预测提供一定的数据支持。
⑤撤掉钻机：管棚钻进到位后，锁紧卡钎器，反转钻机，将管棚从钻机连接套卸下，移开钻机。继续钻进安装下根管棚。
⑥将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口30cm左右。
⑦在锚杆端部安装止浆闸阀。
⑧注浆：根据地质资料揭示：隧洞拱顶部围岩为拱顶以上1.2m范围内为强风化泥岩，岩性较软，呈泥状,岩芯呈碎块状；拱顶以上1.2m-5m范围内为卵石混合土，级配不良砂；地下水流量大，且流速快，本方案选择水泥-水玻璃双液注浆堵水并加固围岩。双液浆由水灰比0.4～0.6的水泥浆和Be＇＝35的水玻璃按体积比1:1配比。
a水泥浆的配制。
根据预配制水泥浆的体积，按水灰比和缓凝剂掺量计算出所需要的水泥、水和缓凝剂的用量。施工中宜采用水灰比为0.4～0.6。根据用量，首先在容器中加入水和缓凝剂（缓凝剂参量为1%），强力搅拌，待缓凝剂充分溶解后，加入水泥，强力搅拌，混合均匀。
b水玻璃浆的配制。
在浓水玻璃中加入水，边加水边搅拌，边用玻美计测试其浓度，到达所需要的稀释浓度为止。施工中宜采用水玻璃浓度为Be＇＝35。
c双液注浆方法
水泥浆液和水玻璃浆液比为1:1，并随配随用，以免时间太长，使浆液在泵、管中凝结。
锚杆施工完成迅速将锚杆、注浆管及泵用快速接头连接好，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成。观察注浆液从孔口帽边缘流出，即可停泵。注浆压力控制在不低于5Mpa。当完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆。若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。注浆过程中，应及时清洗快速接头，保证注浆过程的连续性。完成整个注浆后，应及时封口并清洗及保养泵。注浆量应满足设计要求，若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。
注浆前给锚杆编号为1，2，3……25，注浆中为左-右（1，3，5……25），完成后再进行右-左（24，22，20……）每孔间隔注浆。
d注意事项
注浆过程中若出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆软管及泵，此时若泵的压力表显示有压，应先卸压后拆下各接头进行处理。
为保证压浆效果，橡胶止浆塞距孔口应不小于30cm，而且待注浆引起的排气完毕之后即用锚固剂封闭止浆塞以外的钻孔，这样才能保证达到注浆压力。
e注浆量计算（单根）
浆液扩散半径 r=0.5m
锚杆长度 L=9m
孔隙率 n=20%
注浆有效系数 B=1.3
注浆量 V=π*r2*L*n*B=3.14*0.52*9*0.2*1.3=1.84m3
（2）施工控制要点及难点
① 钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。
②钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在不大于5°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。③严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入开挖轮廓线内，相邻的钢管不得相撞和立交。
④ 经常量测钻杆的斜度，发现误差超限及时纠正。
⑤ 掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。
四、结束语：
山西省晋中东山供水工程SBE4+010～SBE4+510段按此方案，顺利通过清漳河西源柳林支流古河道，这不仅保证了现场的施工安全，避免了塌方事故，不仅为后续施工争取了有效的施工时间，同时也为类似隧洞工程施工提供了一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378-2007）；
[2]《水利水电工程施工通用安全技术规程》（SL398-2007）；
[3]《爆破安全规程》（GB6722-2003）；
作者简介：
李洪亮 男 汉族 1980年生 本科学历 工程师职称 安徽阜阳市人 2002年毕业于安徽大学 公路与桥梁工程专业 一直从事公路、铁路、水利水电工程施工。
论文作者:李洪亮
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/4
标签：注浆论文; 隧洞论文; 锚杆论文; 围岩论文; 钻机论文; 水玻璃论文; 断面论文; 《基层建设》2016年7期论文;