摘要：本文通过工程实例，简述铁路隧道施工中，顶拱组合式中空锚杆的施工方法，对组合式中空锚杆在铁路隧道施工中的优点进行总结。
关键词：组合中空锚杆；隧道施工；应用。
0引言
随着我国经济社会的大发展，隧道施工锚喷支护应用越来越多，隧道喷锚支护施工质量要求越来越高，喷锚支护中所用锚杆质量就是其中一个关键因素所在。
以往隧道施工时，隧道拱部常采用普通砂浆锚杆和普通中空注浆锚杆，由于拱部锚杆注浆过程为由下向上进行灌注，常常导致锚杆孔内砂浆填充不饱满，且无法检测锚杆注浆的饱满程度，注浆是否饱满存在不确定性，给铁路隧道施工和运营带来了安全隐患。
组合中空锚杆相较于以往锚杆施工，改进了锚杆注浆施工工艺，有效的解决了锚杆注浆不饱满的现实难题，经过多年的运用，目前已广泛运用于铁路隧道工程施工中。
1组合中空锚杆产品组成及工作原理
1.1 组合中空锚杆组成
组合中空锚杆是由锚杆体、排气管、止浆塞、锚头、垫板和螺母等构成。锚杆体由中空锚杆体与钢筋混凝土用热轧带肋钢筋经连接套连接组合而成，连接套上有出浆孔与中空锚杆体的中空内孔相通。本工程所采用Φ22组合中空锚杆包含以下组件：组合锚杆体、垫板、螺母、排气管、锚头、止浆塞、堵头；其中锚杆体由Φ30*5mm中空锚杆体、Φ22mm（HRB335）钢筋经连接套连接组合而成。
锚杆的主体部分为钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，中空锚杆体外表面的螺纹，除了可直接安装垫板、螺母外，还能快捷连接注浆接头：灌浆时，中空锚杆体兼作进浆管用，施工非常方便。
1.2组合中空锚杆工作原理
砂浆经一小段中空锚杆体从连接套上的出浆口出浆，锚杆用于拱部时，砂浆自下而上充盈锚孔，锚孔内空气从直抵锚孔顶端的排气管中排出，注浆过程与砂浆、空气的固有本性相符，确保注浆饱满、密实。
2 组合中空锚杆在锦赤铁路隧道施工中的应用实例
2.1 工程背景
新建锦州至赤峰铁路工程综合三标共计隧道3座总长5584m。
本工程隧道设计拱部锚杆支护均采用φ22组合中空锚杆，其中单线隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩无仰拱衬砌拱部组合中空锚杆单根长度为2.0m；Ⅲ级围岩有仰拱衬砌拱部组合中空锚杆单根长度为2.0m；Ⅳ级普通围岩拱部组合中空锚杆单根长度为2.5m；Ⅳ级、Ⅴ级加强围岩拱部组合中空锚杆单根长度为3.0m。
双线隧道Ⅲ级、Ⅳ级普通围岩拱部组合中空锚杆单根长度为3.0m；Ⅴ级普通、Ⅴ级加强围岩拱部组合中空锚杆单根长度为3.5m。
2.2施工前准备
① 材料准备：锚杆施工用所需用材，如Φ22螺纹钢（一端带螺纹）、连接套、中空锚杆体、止浆塞、垫板、螺母、堵头、排气管、注浆接头、套管等成套备与现场，装满清水的塑料瓶。
② 设备准备：锚杆作业台车、锚杆注浆设备（河南耿力GJB3型高压注浆机，技术参数为出浆量4m3/h、最大工作压力4MPa、水平输送距离400m、垂直输送高度50m），、钻机等于施工现场准备就绪。
③ 浆液配合比准备：试验室根据设计图纸要求，选定好注浆浆液的配合比，并报送监理审批。
④ 人员准备：测量人员、试验人员、钻孔人员、注浆人员和辅助作业人员准备就绪。
2.3 安装方法
（1）钻孔
测量人员根据设计图纸中要求的锚杆间排距，将锚杆点位放于开挖岩石面上，并用红油漆做好标记。
钻孔作业人员于钻孔作业台车上，于测量放样的点位上，架设好钻机，钻机采用手风钻，钻头选用42mm钻头，并调整好钻机的角度和方向。开钻，钻进至孔深大于设计锚杆长度10cm后停钻，钻孔成形后立即用高压风进行清孔，至孔底钻渣彻底干净为止。
钻孔精度要求：钻孔孔位允许偏差±150mm；钻孔应与围岩壁面或岩层的主要结构面垂直；锚杆钻孔深度应大于设计锚杆长度的10cm；锚杆深度的允许误差为±50mm，锚杆插入长度不得小于设计长度的95%，且应位于孔的中心。
（2）杆体安装
① 用连接套将Φ22螺纹钢与φ30*5mm中空锚杆体连接，并拧紧。
② 将排气管（材料为φ8*1的聚乙烯塑料管或φ6*1的聚乙烯塑料管，管径根据组合中空锚杆的斜孔直径选用）用胶带捆绑在组合中空锚杆体上，排气管一端与Φ22螺纹钢齐平，另一端经锚杆体上的连接套斜孔，从中空锚杆内穿出，排气管应长出50cm的富裕长度。
③ 将安装有涨壳锚头的杆体直接插入成孔底部，保证杆头与孔底部紧贴，并左旋锚杆直至旋紧，用锚头上的十字刺将锚杆挂住。
④ 检查排气管是否畅通，排气管若堵塞，吹入高压空气排堵。
⑤ 套入止浆塞后再套入专用套筒，然后用重物击打专用套筒，直至止浆塞完全敲紧，止浆塞应深入岩面0∽5cm。
⑥ 安装注浆接头：将排气管穿过注浆接头上的小孔后，将注浆接头套入φ30*5mm中空锚杆体并顶紧，然后拧紧接头上的紧固螺栓，保证注浆接头与中孔锚杆体的紧密连接。
（3）注浆
① 将注浆机推入现场，并接好注浆管和注浆机电源；
② 连接注浆机，通过快速注浆接头将锚杆尾端和所选注浆机连接；
③ 按配合比搅拌好注浆浆液，注浆浆液采用具有良好渗透性的纯水泥砂浆，砂浆液采用现场拌制，随拌随用，并将其倒入注浆机中；
④ 将排气管插入装满清水的塑料瓶中，并用绳子将塑料瓶与排气管捆绑在一起；
⑤ 开动机器注浆，注浆压力初步确定为0.4MPa，注浆压力根据设计
参数和注浆机性能调整，将浆液注入锚孔中，直至锚杆尾端排气管中流出浆液（标准：塑料瓶中清水变浑浊）且注浆压力达到设计值为止；
⑥ 关闭注浆阀，停止注浆。
（4）安装垫板与螺母
注浆完成后，待水泥石强度达到10.0MPa后安装垫板，安装螺母，并用力拧紧螺母，保证垫板安装紧贴岩面。
（5）安装堵头
垫板及螺母安装完成后，及时安装堵头，防止为凝固的浆液顺中空锚杆内空外流。
（6）清洗设备
锚杆安装完成后，及时清洗注浆设备，为下一循环批次锚杆注浆做准备。
2.4质量控制要点
（1） 根据标准第4.2.2.2条规定,中空锚杆体、钢筋与连接套的连接应采用直螺纹连接，不允许焊接。
（2） 中空锚杆体+连接套有效长度+连接套与中空锚杆体连接组合后的长度减去钢筋需拧入连接套的螺纹长度。中空锚杆有效长度见下图。
（3） 钢筋应优先采用符合GB/T 1499.2-2007规定、牌号为HRB335或HRB400的钢筋砼用热轧带肋钢筋。
（4） 中空锚杆体的结构、材料和交货状态应符合下列规定：
① 结构要求：中空锚杆体的外表面应有与螺母相配的连续螺纹，螺距8mm～13mm，螺纹高度1.5mm～13mm；当采用带排气装置的中空锚杆体时，兼进浆管用的中空锚杆体可经连接套与中空锚杆体连接，连接套上应设出浆口，出浆口不应少于2个，直径不应小于16mm，并应按径向均匀布置。与中空锚杆体中空内孔相通的排气管，其内径不应小于6mm；中空锚杆体可采用连接套接长，连接套与中空锚杆体之间不应采用焊接。
② 材料要求：中空锚杆体应优先采用符合GB/T 8162、牌号为Q345的结构用无缝钢管；在满足碳当量Ceq不大于0.55%，断后伸长率A不小于16%的前提下，中空锚杆体可采用符合国家或行业标准规定的其他牌号无缝钢管；碳当量Ceq值得计算应符合GB/T 1499.2-2007的规定。
③ 交货状态要求：中空锚杆体应以热轧、正火热处理或正火加回火热处理状态交货。
3组合中空锚杆施工总结
组合式中空注浆锚杆集中了现有各类型中空注浆锚杆及组合式锚杆的优点并有显著提高，具有如下特点：
① 组合中空锚杆设置了专门的排气管，砂浆完全充盈锚孔后，在注浆压力作用下，砂浆会沿排气管溢出，即排气管回浆时，就可直观判断注浆是否饱满，解决了普通锚杆注浆不饱满问题，彻底解决了向上注浆及向下注浆的排气问题；
② 锚杆的两部分组合为同类型中空注浆锚杆体，无需现场加工螺纹，连接方便，可任意接长，方便现场施工操作；
③ 组合中空锚杆排气管经连接套斜孔从中空锚杆内孔穿出，充分利用组合部分的中空锚杆体，尽可能缩短排气管长度，显著提高排气功能，增大注浆通径，注浆锚固效果极好，无注浆盲区；
④ 因不受排气管干扰、也不必兼顾排气，安装止浆塞非常容易，不仅可靠止浆，还能固定锚杆，解决了仰角锚杆容易掉落问题，不仅施工效率高，而且劳动强度低，施工安全、简便、快捷。
⑤ 采用等材质中空锚杆体组合连接，没有强度薄弱区域，充分发挥中空锚杆全长等强的特点；
⑥ 改善了锚杆作业人员的施工作业条件，使操作者在作业时不必再担心发生喷漏浆意外；
⑦ 提高了工作效率，大批量施工时，组合中空锚杆施；工效率要明显高于砂浆锚杆和普通中空锚杆。
4结束语
组合中空锚杆能有效的解决隧道顶拱锚杆注浆不饱满问题，现场施工方便快捷，提高了生产率，可改善作业工人的作业环境，能取得较好的经济和社会效益，已广泛运用于公路隧道设计和施工中，值得向我们铁路外单位借鉴、推广运用。
论文作者:张松能
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/17
标签：锚杆论文; 组合论文; 注浆论文; 排气管论文; 隧道论文; 砂浆论文; 垫板论文; 《基层建设》2019年第13期论文;