迈式锚杆大隧道初期和超前预支护中应用

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1、迈式锚杆大隧道初期和超前预支护中的应用谢晋水　郭信君　李春清　孙德新 　　摘要　在砍碎、松散、富水的软弱围岩条件下施工的隧道，有效的支护是一个非常关键的施工环节，而在支护体系中，特别是在采用复合衬砌的隧道的初期支护体系中，锚杆的施作效果及作用显得更为突出。因此，采用施作简易、锚固质量高的新型锚杆系统是非常必要的。本文介绍了朔黄线东风隧道施工中应用该项技术的情况。　　我们在朔黄线的东风隧道施工中，为确保II类泥岩段的掘进过程中开挖面稳定及有效地控制围岩变形，采用了迈式注浆钻进锚杆施作初期支护和超前预支护，取得了非常好的效果。为了使同行们对迈式锚杆及其应用的有关情况有较全面了解，为以后应用该锚杆

2、系统提供经验，现将东风隧道II类泥岩中施作辽式锚杆情况作一简要介绍。　　1　东风隧道工程地质情况　　东风隧道全长3290m，为朔黄铁路地质结构较为复杂的隧道之一。该隧道位于晋陕断块，祁吕贺兰“山”字形构造体系在左翼反射弧的吕梁山皱带的北南凹陷区。洞身主要穿行于第四系上新统洪积层，奥陶系地层中统的泥质灰岩、下统的板状泥质灰岩，寒武系的紫红色的泥质页岩、泥质灰岩，以及太古界五台群变质岩。　　2　施作迈式锚杆方案的确定　　经过认真分析和比选，我们对支护方案进行了优化，确定支护采用迈式锚杆系统，这是因为迈式锚杆具有以下优点：集钻、注、锚于一体，解决了常规锚杆钻锚时的塌孔问题，能够保证复杂地质条件下的

3、锚固质量；在抗弯、抗剪强度和表面粘结等方面优于截面积相同的常规锚杆，且可根据需要对之进行切割或接长、施加预应力或释放荷载。　　2.1　迈式锚杆的构造和性能　　迈式锚杆的构造如图1所示，现有产品的规格的性能参数见表1。表1　迈式锚杆的规格及性能参数表项　　　　目不同规格锚杆的性能参数R25NR32NR32SR38N内（外）直径/mm14(25)20(32)15(32)14(38)每m重量/kg2.53.63.96.4极限抗拉力/kN200280360500屈服点抗拉力/kN130220280430 　　注：表中规格R表示国际标准波形螺纹，N表示普通厚度型，S表示加厚型；锚杆长度不2m,3m,4

4、m,6m四种，最大钻进长度可达12m以上。 　　2.2.2　锚杆可接长　　锚杆的标准长度为2m、3m、4m、6m四种，并配有连接套，故可根据需要接长，达到钻进一段接长一段，在施作空间有限的情况下使用较为方便。　　2.2.3　与截面积相同的实心锚杆相比有更大的抗剪、抗弯的粘结能力。　　2.2.4　可通过锚杆进行注浆　　浆液通过锚杆的中空部分注到前端，然后沿周围空隙倒流回杆尾，故能完全充填锚杆周围的空隙，保证注浆质量。　　2.2.5　可施加预应力　　配有拱形垫板及螺母，可施加预应力。　　2.2.6　可使用一般钻具　　可利用一般的钻孔机械（如手持风枪）钻进。　　2.3　迈式锚杆的施作　　2.3.1

5、　迈式锚杆初期支护的施作　　东风隧道初期支护的做法是：开挖后先施喷3-5cm砼对拱部进行封闭并架好钢支撑，然后在拱部范围内沿法线方向打设锚杆、压注水泥——水玻璃双液浆，喷射初期支护砼，在隧道的拱部形成整体支护结构的保护下进行开挖。其施工工艺流程见图2。 　　2.3.2　迈式锚杆初期支护设计参数　　本隧道使用迈式R25N型锚杆施作初期支护，使用于拱部与原系统锚杆一并使用，设计参数见表2。表2　R25N型锚杆初期支护设计参数表序号项目设计参数1锚杆长度/m42每循环数量/根（仅用于拱部）16-183锚杆钻进兴度/m3.84注浆终压/MPa1-25浆液扩散半径/m0.45 　　2.3.3　超前预支

6、护的施作（特软弱围岩地段使用）　　本隧道超前支护的做法是：在开挖前沿拱部开挖轮廓线纵向打一圈锚杆，然后压注水泥——水玻璃双液浆，在隧道的拱部形成超前支护结构，在其保护下进行开挖。其施工工艺流程见图3。 　　2.3.4　迈式锚杆超前预支护设计参数　　本隧道使用迈式R25N型锚杆作超前支护，设计参数见表3。　　表3　R25N型锚杆超前预支护设计参数表序号项目设计参数1锚杆长度/m42每循环数量/根33-343纵向间距（开挖长度）/m2.64外插角/度6-12.55锚杆钻进深度/m3.86注浆终压/MPa1-27浆液扩散半径/m0.45 　　2.3.5　锚杆的安装　　（1）按设计位置沿拱部开挖轮廓

7、上标出锚杆位置；　　（2）连接锚杆做法是，先检查钻头，锚杆中孔有无异物堵塞，如有则清理干净，然后将钻头发安装在锚杆一端，再将凿岩机（7656风枪）以套管连接在另一端；　　（3）将锚杆的钻头对准掌子面上标出的钻位，对凿岩机供风供水，开始钻进，钻进应以多回转，少冲击的原则进行，以免钻碴堵塞凿岩机的水孔；　　（4）钻至设计浓度后，用水或高压风清孔，确认畅通后卸下钻杆连接套，保持锚杆的外露长度10-15cm；　　（5