摘要：锚杆是隧道施工支护的重要手段。本文叙述了湖北清江水布垭导流洞洞顶超长砂浆锚杆的施工方法及施工中常见问题的解决。
关键词：砂浆锚杆；超长；注浆
锚杆，作为隧道施工支护的重要、有力的手段，一直在隧道、边坡支护等工程中起着举足轻重的作用。我们在以往的施工中一般采用锚固剂（即快硬水泥卷）固结锚杆，它的施工方法简单，辅助设备投入少等优点深入人心，但是遇到长度大、数量大的大规模锚杆施工，锚固剂法便有了诸多不便。如对于长度大的锚杆孔锚固剂装入困难、浸泡干湿程度难以掌握，另外由于锚固剂凝固较快，装入时间较长便会导致锚杆不易插入等，而且使用锚固剂相对造价会高一些。这种情况下，便可利用经济、快捷的砂浆锚杆，尤其是对于超长锚杆的施工更是适合于砂浆固结。
1 工程概况
湖北清江水布垭导流洞，是国内同类型断面较大的水电站导流洞，开挖断面1608cm×1772cm，设计共分左右两条，我项目部承建两条上游各500m。洞身穿越岩层为软硬相间的近乎水平方向岩层，不良地质构造主要有断层、裂隙与层间剪切带。裂隙与岩石层面或软弱夹层和断层的组合是构成洞室围岩松动、塌落、垮塌等变形的主要原因，其中与导流洞轴线夹角较小的裂隙是影响洞顶悬臂岩体及侧墙稳定最不利的因素。导流洞设计一次支护4.2m长、F25砂浆锚杆11000根，在导洞与主洞交叉的丁字口洞顶处布置近乎垂直的11m长、F28砂浆锚杆120根。这里我们就着重介绍一下长度为10m左右的垂直超长砂浆锚杆的施工方法。
2 锚杆施工
2.1 施工前准备
2.1.1 选择适当的水泥砂浆配合比：一般水泥：砂：水=1：0.5：0.4，其中砂要用洁净地天然河砂，过2.5mm筛，细度模数1.6～1.9为宜。当然，施工现场用水量要根据砂的含水率及锚杆孔径的大小等情况不同进行调整。对于大孔径、超长锚杆，为保证砂浆的流动性及固结后的密实度，一般需添加适量有减水作用的膨胀剂。
2.1.2 正确配置注浆设备：最好选择标有“锚杆注浆机”字样的注浆机，且要注意铭牌上所标注砂浆的水灰比及灰砂比范围要合适。注浆机配备的强制式拌和机要安置在稍高于注浆机的平面上，以利于注浆机吸料。拌和机与注浆机之间的吸料管为F64mm橡胶管，长度一般在1m左右为宜，不得弯曲，过长或弯曲容易造成汲料不畅或堵管。出料口为F32mm管，注浆管不宜过长，一般在30m左右，可用F40mm高压橡胶管。将注浆管口插入一根数十公分长的带丝扣的F32mm钢管并绑牢。由于注浆机要经常移动，故最好将两机同装在一个可自由移动的台架上，安置牢固。
2.1.3 准备便于施工作业的高台架，一般使用人工开挖断面所用台架即可。
由于台架平面距拱顶高度需方便作业人员施工（一般在2m左右），不足以使超长锚杆直立穿入锚杆孔，为了超长锚杆插入方便，台架作业面应铺设便于锚杆通过的钢筋网，可利用台架下部空间顺直长锚杆并直接插入拱顶锚杆孔。
2.1.4 人员配置：每工作班十人左右即可，由于注浆机在使用过程中需要经常维护、拆洗等，故其中要有3～5人熟练掌握注浆机的使用及管路的拆装、清洗等维护技术。
上述各方面都准备就绪，即可开始砂浆锚杆的施工了。
2.2 施工方法及步骤：
对于深度达11m的拱顶孔洞，我们使用353E三臂凿岩台车施钻，孔径78mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（如施工技术条件允许，能钻出孔径为50mm左右的11m长孔洞，便可以节约大量的砂浆，只是锚杆焊接需用闪光对焊、电渣压力焊等接头尺寸不超宽的焊接方法，或者使用整根无接头钢筋）与普通砂浆锚杆相反，我们需采用先装锚杆后注浆的施工方法：首先，为了防止锚杆装入后坠落，将锚杆插入端从中间剖开20～30cm，准备一根长度与剖开长度匹配的外径F60左右的钢管一端打扁成楔型，卡入锚杆剖开处数厘米，待用。
准备F70mm（外径78mm）的钢管截成长40~50cm左右段，一端用钢板焊堵，钢板上事先焊好带阀门的F32mm钢管（注浆用）及可穿过排气管的小孔。
准备比锚杆长约60ｃｍ的F10mm左右的钢管或硬塑料管，作排气管用。准备好后将排气管与锚杆平齐并绑扎在锚杆上，一同插入锚杆孔底部，用大锤打进（此时，楔型钢管将锚杆剖开处撑开，与孔壁卡紧，实践证明非常牢固）。
由于锚杆外露太短（一般10cm左右）而本身又太重，使得这一操作较有难度。这里可以制作一把简易工具：准备一根1～3m的钢筋，在一端焊接长10cm的F40mm钢管（我们称之为送杆）。用钢管端将已基本插入近底的锚杆套住，可多人将其推插到位及用大锤打进（锚杆正好外露10cm），很是方便。锚杆固定后，将大钢管打入锚杆孔，到锚杆头顶到钢管端头钢板为止，排气管从小孔穿出。此操作可一次性完成多根锚杆的安装，待逐根注浆。
搅拌机开始按配合比拌料，并将料下漏到储料桶（搅拌机和储料桶为上下一体式）。将汲料口通水，注浆机启动，开始注水清洗腔体及管路片刻。停机，汲料口套上汲料管，开机汲浆。当注浆管出口清水排完，流出砂浆片刻即可停机，将注浆口钢管与阀门拧紧，开始注浆。持续观察外露排气小管，待排气管出浆时表明整个孔道已经注满，停机同时关闭阀门，将注浆口拧下（由于注浆管中尚有压力，这一操作要格外小心，可戴面具防护以免砂浆射入眼睛）与下一个阀门拧紧，开始下一根锚杆的注浆工作。
2.3 常见问题的解决方法与技巧
按照以上步骤便可施工超长砂浆锚杆了。但在施工中会有一些困难与不便，下面便来提供一些解决的方法和技巧。
开机后注浆管口不出浆。有两种情况：其一，压力表基本无压力。此时是因为无汲料或活塞、球阀腔等处不密封或堵塞。解决方法是敲打汲料管（一般可奏效）或将球阀槽等处拆开进行清洗，检查密封圈必要时更换。其二，压力表显示超出正常值（随注浆管长短或注浆口高度不同而不同，一般为0.5～1.5Mpa）。是因为注浆机出料口或注浆管堵塞（一般是粗变细接口处），需立即停机，将接头拆开进行清洗。
另外，不间断的活塞冷却水必不可少，其作用是冷却活塞及钢套，使之不致由于摩擦升温而间隙变大，密封不严，以及保持活塞清洁润滑。
2.4 注浆机的维护及清洗
注浆机各部分的齿轮油需经常检查及添加。
一般清洗（即汲料管直接汲水对机体、管路进行冲洗）一次五分钟，约二小时进行一次，暂停注浆时间超过十分钟需进行一次。
机体全面清洗（即将砂浆通过的各腔体全部拆开进行清洗）一次约需一小时，一般每工作班结束或五到十小时左右进行一次。因故突然停机三十分钟以上需机体清洗一次，并需将注浆管用高压水（隧道凿岩施工用水即可）冲洗干净。
另外注意砂浆要随拌随用，搅拌机拌料桶或储料桶中有料时不应停机，避免砂浆固结造成浪费。
3 结束语
本文仅就湖北清江水布垭导流洞施工中的超长砂浆锚杆的施工方法作了总结和阐述。超长砂浆锚杆的施工技术在本工程中应用非常成功，全部120根锚杆经检验验收全部合格，得到业主、监理、设计等方面的高度评价。但是由于施工中所用机具、设备的不同，施工方法需作相应调整，这在今后的实践中还有待不断的完善。
参考文献：
[1] 胡文清，王敬林.强度折减有限元法及其在隧道与地下洞室工程中的应用[J].现代隧道技术.2011（10）：239-243
论文作者:白建朴
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/18
标签：锚杆论文; 砂浆论文; 注浆论文; 钢管论文; 台架论文; 锚固论文; 隧道论文; 《基层建设》2017年第12期论文;