1 概述
自進(jìn)式錨桿是一種將鉆進(jìn)，注漿，錨固功能合而為一的錨桿，能夠保證在復(fù)雜地層（斷裂帶、破碎帶、軟巖、土層等不易單獨(dú)打鉆成孔）條件下的錨固效果，具有可靠、高效、簡便的特點(diǎn)。其構(gòu)造見圖1。具體特點(diǎn)如下：
①自進(jìn)式錨桿采用良好的厚壁無縫鋼管材料及做工精良的配件，真正實(shí)現(xiàn)了自鉆式錨桿鉆孔、注漿、錨固等功能的統(tǒng)一；鉆桿及錨桿合而為一，在風(fēng)化巖，碎巖層，回填區(qū)，砂，粘土，圓卵石層等不需套管護(hù)壁，即能形成錨孔，保證錨固與注漿效果。操作簡便，快捷省時，節(jié)省25%工作量，縮短工程工期。
②高效能的注漿，充填裂隙，固結(jié)巖體和土層，控制地下水，具有良好的注漿擴(kuò)散半徑及可靠的錨固質(zhì)量。
�、圩赃M(jìn)式中空注漿錨桿前有穿透力強(qiáng)的鉆頭，在一般鑿巖機(jī)械的作用下，可以輕易穿透各類巖石。
④鉆桿的錨桿體無需拔出，其中空可作為注漿通道，從里至外進(jìn)行注漿。
�、莞咝艿闹�?jié){塞使注漿能保持較強(qiáng)的注漿壓力，充分地充填空隙，固定破碎巖體，高強(qiáng)度的墊板、螺母可以將深層圍巖應(yīng)力均勻地傳遞到周壁圍巖上，達(dá)到圍巖與錨桿互為支護(hù)的目的。（本文主要用于超前支護(hù)，對抗拔力沒有要求，所以不用墊板和螺母。本文介紹的自進(jìn)式錨桿長6m，由8節(jié)錨桿節(jié)段組成）。
自進(jìn)式錨桿用于由中鐵十七局一公司承建的杭瑞高速畢節(jié)至都格段T6合同段雞公山隧道，此隧道位于貴州省畢節(jié)地區(qū)納雍縣境內(nèi)，場區(qū)海波1725.8～2214.7米，相對最大高差488.9米，隧道最大埋深420米，典型的喀斯特地貌，多溶洞、多斷層，地質(zhì)復(fù)雜。雞公山隧道為分離式隧道，左幅起訖里程ZK131+345～ZK134+290，長2945米，右幅起訖里程YK131+310～YK134+295，長2985米。
2 雞公山隧道圍巖情況
雞公山隧道出口右洞2013.5.23日掌子面開挖至YK133+372，掌子面圍巖為灰白、灰紫、褐色石英砂巖，巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育，極破碎，各結(jié)構(gòu)面閉合性差，質(zhì)脆，整體穩(wěn)定性極差，臨空地帶部分呈散體狀塌落，開挖均為機(jī)械直接可開挖。另外掌子面存在多處涌突水，總涌水量5-8L/S，現(xiàn)場安排5臺水泵進(jìn)行涌突水抽排，在滲涌突出水的作用下，臨空的掌子面及拱頂一直發(fā)生塊狀、碎石狀等散體狀塌落，且有越塌越多的趨勢，作業(yè)人員無法進(jìn)入掌子面范圍內(nèi)作業(yè)，只能組織集中、不間斷抽水強(qiáng)排至洞外。至2013.6.8日，受降雨影響，掌子面突涌水量逐增，導(dǎo)致拱頂松散體不斷垮塌堆滿掌子面，塌方量達(dá)400余方。
3 施工方法
雞公山隧道該段圍巖原設(shè)計為Ⅲ級圍巖，無法滿足隧道施工人員安全，由于圍巖特別破碎，且涌水量很大，打鉆不易成孔，普通超前小導(dǎo)管支護(hù)無法施工。經(jīng)研究決定采用自進(jìn)式錨桿代替普通超前小導(dǎo)管支護(hù)，自進(jìn)式錨桿與鉆桿合二為一，可以避免塌孔、無法插桿、注漿不飽滿等難題。具體方案：在拱頂120°范圍內(nèi)增設(shè)三排Ф51×5mm自進(jìn)式錨桿，錨桿傾角10～15°，長度L=6m，環(huán)向間距30cm，搭接長度2m。為達(dá)到快速止水、加固拱頂塌方穩(wěn)定周邊巖體效果的目的，對自進(jìn)式錨桿內(nèi)注水泥、水玻璃雙液漿。此段圍巖級別由原設(shè)計Ⅲ級調(diào)整為Ⅴ級，支護(hù)襯砌類型由S-Ⅲa調(diào)整為S-Ⅴa，主要支護(hù)參數(shù)：初期支護(hù)采用I20b工字鋼架（全封閉），工字鋼縱向排距50cm一榀；中空錨桿長4.5m，環(huán)向間距1.2m，縱向排距0.5m，噴射砼厚度28cm，二襯厚度60cm。自進(jìn)式錨桿施工圖見圖2～4。
施工工藝流程：清理場地—搭設(shè)施工平臺—機(jī)械設(shè)備材料配備—鉆孔打錨桿—注漿—拆除工作平臺—掌子面掘進(jìn)及支護(hù)。
3.1 施工準(zhǔn)備 自進(jìn)式錨桿采用ZDY-620煤礦用坑道鉆機(jī)施工。首先搭設(shè)施工平臺（或利用洞渣堆積成平臺），人工或機(jī)械將要施工的場地平整好，以便鉆機(jī)能自由操作。將各種風(fēng)管和水管接好，保持各種管路暢通，施工人員到位，各種機(jī)械設(shè)備無故障，備好各種料具（Ф51×5mm自進(jìn)式錨桿、鉆頭等，自進(jìn)式錨桿每節(jié)長80cm，端頭有絲扣，可以任意接長，錨桿體按設(shè)計圖紙要求加工出擴(kuò)散漿
液孔）。
3.2 自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)施工 自進(jìn)式錨桿鉆孔施工采用ZDY-620煤礦用坑道鉆機(jī)，首先將坑道鉆機(jī)與挖掘機(jī)鏟頭焊接牢固，通過挖掘機(jī)及鏟頭移動調(diào)整鉆孔位置及方向。根據(jù)地形及地質(zhì)情況，調(diào)整好挖掘機(jī)及坑道鉆機(jī)的鉆進(jìn)位置及角度，在第一節(jié)錨桿的前端套上鉆頭，接通風(fēng)管、水管，啟動空壓機(jī)，開始鉆進(jìn)，錨桿以10～15°外插角打入圍巖體，每節(jié)錨桿長80cm，整根錨桿需要8節(jié)錨桿節(jié)連接起來，當(dāng)?shù)谝还?jié)錨桿鉆進(jìn)70～75cm（露出5～10cm，便于連接下一節(jié)錨桿）時停止鉆進(jìn)，連接下一節(jié)錨桿，錨桿之間絲扣連接，用配套扳手將錨桿擰緊，經(jīng)檢查錨桿連接牢固可靠時繼續(xù)鉆進(jìn)，直至第八節(jié)錨桿一半鉆入巖內(nèi)，然后卸下鉆機(jī)，把錨桿留到巖層內(nèi)，等待注漿，一根錨桿鉆進(jìn)施工完畢。每根自進(jìn)式錨桿設(shè)計長6m，最后需截斷外露的40cm錨桿（一般在注漿完成且漿液凝固后截斷多余錨桿）。
3.3 注雙液漿
�、偎�-水玻璃漿液。以水泥和水玻璃為主劑，兩者按一定的比例以雙液方式注入。克服了單液水泥漿的凝結(jié)時間長且不能控制、結(jié)石率低等缺點(diǎn)，提高了水泥注漿的效果，擴(kuò)大了水泥注漿的適用范圍。
②水玻璃及其作用。水玻璃分子式：Na2O·nSiO2，作為速凝劑使用、作為主材料使用，增強(qiáng)早期強(qiáng)度。
③水泥與水玻璃的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。水泥本身的凝結(jié)和硬化主要是水泥水化析出凝膠性的膠體物質(zhì)所引起的，在硅酸三鈣的水化過程中產(chǎn)生氫氧化鈣。當(dāng)加入水玻璃后，水玻璃馬上與新生成的氫氧化鈣反應(yīng)，生成具有一定強(qiáng)度的凝膠體水化硅酸鈣。
④水泥-水玻璃漿液的特點(diǎn)。水泥漿的水灰比為0.8：1～1：1；水泥漿與水玻璃的體積比1：0.3～1：0.5；水玻璃模數(shù)2.4～3.4，波美度22～40°。漿液的凝膠時間可準(zhǔn)確控制在1～3分鐘范圍內(nèi)；結(jié)石體的抗壓強(qiáng)度達(dá)5～10MPa；凝結(jié)后結(jié)石率可達(dá)100%；結(jié)石體的滲透系數(shù)為10-3cm/s；可用于裂隙寬度為0.2mm以上的巖體或粒徑為1mm以上的
砂層。
�、葑{工藝。當(dāng)一環(huán)自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)施工完成一部分，有注漿工作空間時方可進(jìn)行注漿施工。根據(jù)圍巖情況和施工進(jìn)度要求，自進(jìn)式錨桿注漿液采用水泥、水玻璃雙液漿。雙液漿選用水泥漿：水玻璃體積比為1：0
.3～0.5（水玻璃濃度為35波美度），雙液漿凝結(jié)時間一般在1～3分鐘之間，雙液漿一方面起止水作用，一方面固結(jié)破碎的。]圍巖體。雙液漿注漿采用雙液方式注入，拌合好的水泥漿與稀釋的水玻璃通過混合機(jī)混合后經(jīng)過注漿連接頭注入自進(jìn)式錨桿。壓漿時要保持壓漿高壓管順直，注漿壓力為0.5～1.0MPa，漿液擴(kuò)散半徑1m左右。雙液漿凝結(jié)時間較短，混合機(jī)存放的雙液漿不易過多，邊注漿邊拌制。每根錨桿壓漿量約為1.6～2.0m3，壓漿量根據(jù)注漿機(jī)壓力大小或根據(jù)水泥制漿機(jī)的消耗速度確定，一根自進(jìn)式錨桿壓漿完畢后，立即關(guān)閉止?jié){閥，保持錨桿內(nèi)壓力，并防止?jié){液倒流出來，待漿液終凝后截斷外露的錨桿，結(jié)束注漿工作。撤走各類機(jī)械設(shè)備，拆除工作平臺，清理場地，進(jìn)入下一道工序。壓漿工藝流程如圖5。
�、薹蓝鹿艽胧�。水泥-水玻璃漿液的主要特點(diǎn)之一是膠凝時間快（一般控制在1～3分鐘范圍內(nèi)），采用雙液方式注入，施工工藝較單液復(fù)雜。以上特性容易造成注漿間歇過程中堵管故障的發(fā)生。為了減少堵管故障的發(fā)生，雙液漿施工過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1）輸漿管路的安裝應(yīng)盡量縮短漿液匯合管的長度，漿液匯合管的長度應(yīng)控制在1米以內(nèi)；水泥-水玻璃漿液匯合處的三通混合器應(yīng)安裝減壓閥，并可通過減壓閥注水清理匯合管路；
2）雙液注漿臨時停止前應(yīng)停用水玻璃，以單液水泥漿方式再注漿1～2分鐘，用純水泥漿置換出注漿管路里的雙液混合漿液，防止輸漿管路的堵塞；
3）充分做好雙液漿注漿前的準(zhǔn)備工作，減少注漿過程中臨時停注次數(shù)和時長。
3.4 掌子面掘進(jìn)施工 一環(huán)自進(jìn)式錨桿施工完畢后，進(jìn)行隧道開挖作業(yè)，先用挖掘機(jī)挖除可直接開挖部分巖體，個別大塊巖石采用乳化炸藥爆破施工，短進(jìn)尺、勤支護(hù)，一循環(huán)掘進(jìn)不超過1m，開挖完成后先初噴砼，然后施工中空錨桿、鋼筋網(wǎng)、工字鋼架、噴射砼，再進(jìn)入下一循環(huán)施工。初期支護(hù)主要支護(hù)參數(shù)：中空錨桿長4.5m，環(huán)向間距1.2m，縱向排距0.5m；？準(zhǔn)6.5鋼筋網(wǎng)20*20；I20b工字鋼架（全封閉），工字鋼縱向排距50cm一榀；噴射砼厚度28cm。初支完成后，及早施做仰拱、二襯。
4 結(jié)束語
2013年6月20日，我項(xiàng)目順利的通過此段圍巖施工，采用自進(jìn)式錨桿進(jìn)行超前支護(hù)，為我項(xiàng)目隧道施工提供了安全保證，并且節(jié)省了25%的工作量，爭取了時間，為控制性工程-雞公山隧道今年底貫通奠定了基礎(chǔ)。自進(jìn)式錨桿在我項(xiàng)目的應(yīng)用，使我學(xué)到了一種隧道復(fù)雜圍巖施工技術(shù)，增加了隧道施工知識；同時，也為隧道類似圍巖施工提供了經(jīng)驗(yàn)，頗具有指導(dǎo)意義。
自進(jìn)式錨桿主要用于斷層破碎帶超前支護(hù)施工，在復(fù)雜地質(zhì)條件下取代普通小導(dǎo)管，克服了普通小導(dǎo)管諸如塌孔、無法插桿、注漿不飽滿等難題，發(fā)揮了超前支護(hù)的作用，保證了圍巖的整體穩(wěn)定，確保了施工人員及隧道的安全，具有較好的應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)：
[1]弓天云，蔣樹屏，侯金龍等.JTG F-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].
[2]劉志剛.隧道隧洞施工地質(zhì)技術(shù)[M].
[3]關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京：人民交通出版社，2003.
[4]草野一人（日）.地基加固和防水藥液設(shè)計施工手冊[M].中國鐵道出版社.
