中空锚杆新工艺在TBM施工中的应用

中空锚杆新工艺在 TBM施工中的应用

摘要：随着经济的不断增长，科学技术的不断进步，地下工程不断发展，在当代工程以安全、质量为主的大环境下，砂浆锚杆在地下工程中使用越来越广泛，本文是关于对传统中空锚杆施工工艺的优化与创新，结合敞开式TBM施工特点，这种优化与创新对敞开式TBM掘进效率有很大的意义。

关键词：经济发展；科技进步；工艺优化；创新

随着经济的不断增长，科学技术的不断进步，地下工程不断发展，TBM施工也得到了进一步的发展，由于初期支护中砂浆锚杆工序较多严重制约TBM施工效率。传统中空锚杆施工工艺步骤较多施工较繁琐，大大影响了TBM掘进效率。为了进一步提高敞开式TBM掘进效率，对其锚杆工艺进行优化、创新。

1敞开式TBM施工工序

TBM掘进→初期支护（钢拱架安装、锚杆安装、网片安置、喷射混凝土施工）→TBM掘进→二次支护（二次支护作业面与TBM掘进面距离大于100m）。

人工测量方法对TBM导向系统进行检校，对TBM姿态进行校核测量。TBM姿态校核完后进行掘进，根据现场实际情况对各施工工序进行协调，使TBM掘进效率达到最大（①对于无拱架的初期支护：TBM不用停止，可以边掘进边支护；②对于有拱架的初期支护；TBM掘进至满足拱架立设时，放慢掘进速度满足拱架立设，若TBM最小掘进速度不能满足拱架安置，TBM必须停止待拱架安置完成后在进行掘进）。

2中空锚杆施工工艺优化

2.1传统中空锚杆施工工艺 岩面清洗→孔位标志→钻孔→清孔验收→安装注浆孔、排气孔、中空锚杆杆体、止浆塞→根据已批复的砂浆配合比拌制砂浆→注浆→待中空锚杆达到一定强后安装垫板。

传统中空锚杆施工工艺见图1。

图1 传统中空锚杆施工工艺

2.2优化后中空锚杆施工工艺

岩面清洗→孔位标志→钻孔→清孔验收→根据已批复的砂浆配合比拌制砂浆→注浆（锚杆孔、中空锚杆杆体）→待中空锚杆达到一定强度后安装垫板。

优化后中空锚杆施工工艺见图2。

图2 优化后中空锚杆施工工艺

2.3优化后的中空锚杆质量控制措施

1）中空锚杆施工前利用洞内高压水将裸露岩面清理干净；

2）根据设计图纸布置锚杆位置；

3）注浆设备及材料准备到位（注浆机、注浆管、电子秤、水泥、砂、减水剂）；

4）打设锚杆孔，同时根据已批复的砂浆配合比拌制砂浆；

5）验收锚杆孔；

6）锚杆孔验收合格后进行注浆。将注浆管（管径25～30mm塑料软管）插入距离锚杆孔底部5cm（注浆管入孔深度在注浆管上做好标记）处开始注浆，注浆机注浆压力不小于3MPa，注浆管在浆液的反压力作用下将注浆管往锚杆孔外推出（此时工人可以给注浆管提供一个拉力，提高注浆效率），待浆液达到锚杆孔3/4时（因锚杆杆体占锚杆孔体积接近1/4，见表1），停止注浆，此时将注浆管拔出孔外。

表1 锚杆杆体占锚杆孔体积比例表 序号 孔径（mm） 锚杆型号 锚杆长度（m） 锚杆孔体积（m³） 锚杆占锚杆孔体积比（%） 备注

1

45～55 Φ25 4.5 0.007～0.011 20.1～31.5

2 6 0.01～0.014 21.0～29.4

7）中空锚杆杆体注入配制好的砂浆；

8）将提前注好砂浆的中空锚杆插入以注完浆的锚杆孔内，封孔，注浆结束；

9）待到中空锚杆达到一定强度后安置垫板。

图3 已按批复的砂浆配合比拌制好的砂浆 图4 中空锚杆注浆进行中

图5 中空锚杆无松检测波形图

2.4传统中空锚杆施工与优化后中空锚杆优缺点对比

中空锚杆传统施工工艺是通过注浆管将浆液注入孔底部再通过浆液的反压力将孔内空气通过排气管排出孔外，待排气孔溢出浆液说明注浆饱满且注浆完成。砂浆锚杆新工艺先将注浆管插入锚杆孔底5cm处开始注浆，注浆管在浆液的反压力作用下将注浆管慢慢推出待注浆管达到3/4（以注浆管插入孔内长度的3/4）时停止注浆，此时拔出注浆管插入锚杆，封孔。新、旧相比，新工艺流程相对简单，易操作，并且锚杆支护工序环节时间节约50%以上，对于暗挖工程地质较差洞段，初期支护时间节约对促进工程进度较为有利。

表2 砂浆锚杆新、旧工艺优缺点对比表

名称 优点 缺点 备注

传统中空锚杆施工工艺 1、质量较高； 1、材料较多（注浆管、排气管、止浆塞）；

2、注浆管管径较小，堵管频率较高，注浆困难；

3、锚杆施工工序较多（如：安装注浆管、安装排 气管、止浆塞等）；

4、注浆时间较长，注浆效率较低。

优化后中空锚杆施工工艺 1、使用材料较少，节约成本（杆体、少量锚固剂、垫板）；

2、注浆管管径大，注浆容易；

3、锚杆施工工序较少，注浆时间较少，注浆效率较高；

4、单根中空锚杆施工时间，优化后的工艺较传统工艺节约8～12min。 1、优化后的中空锚杆质量、合格率相对传统中空锚杆质量、合格率较低。

3结语

综上所述，随着我国经济及科技的快速发展，地下工程中使用敞开式TBM施工也越来越多，初期支护时间长短对TBM高效掘进至关重要，中空锚杆工艺的优化在保证锚杆质量的前提下大大节约了初期支护时间，这种工艺的优化能进一步提高TBM的掘进效率。

参考文献：

[1]任国青，双护盾TBM不良地质施工问题及对策.隧道建设，2007年第3期。 [2]张谷鹏，TBM施工技术及其工程应用分析.河南水利与南水北调，2015年第10期。

[3]刘创，测量技术在TBM掘进中的应用研究.工程管理前沿，2014年第8期。