超前錨桿支護(hù)技術(shù)在破碎巖體巷道施工中的應(yīng)用

高 振

（長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院工程建設(shè)監(jiān)理部，吉林 長(zhǎng)春 130000）

在隧道工程中，破碎巖體巷道施工是一個(gè)難點(diǎn)，如何選擇掘進(jìn)方式、如何進(jìn)行支護(hù)，尚且沒(méi)有統(tǒng)一定論。在埋深較大的軟弱破碎巖體中，由于自身強(qiáng)度低、側(cè)向壓力大，支護(hù)處理得當(dāng)，不僅能避免坍塌，還能降低工程費(fèi)用；相反則會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，威脅施工安全。實(shí)踐證實(shí)，應(yīng)用超前錨桿支護(hù)技術(shù)，能有效提高巖體的穩(wěn)定性，為巷道施工創(chuàng)造有利條件，以下結(jié)合工程案例進(jìn)行分析。

1 超前錨桿支護(hù)的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)

（1）施工工藝。第一步，施工準(zhǔn)備。熟悉施工圖紙，準(zhǔn)備材料、機(jī)械、人員，檢測(cè)錨桿性能，進(jìn)行除銹調(diào)直處理。第二步，布置錨孔。依據(jù)施工圖紙的要求，利用測(cè)量設(shè)備進(jìn)行放樣，保證孔位準(zhǔn)確。第三步，鉆孔。鉆孔作業(yè)期間，調(diào)整鉆進(jìn)速度和方向，控制外插角變化，避免出現(xiàn)超挖、欠挖現(xiàn)象。第四步，注漿?？茖W(xué)拌制砂漿，注漿前首先使用水、漿液對(duì)管道進(jìn)行濕潤(rùn)處理，促使兩者緊密貼合。第五步，插入錨桿。將錨桿插進(jìn)鉆孔，通過(guò)錘擊促使錨桿進(jìn)入底部，然后使用木楔封堵孔口。第六步，清理。去除多余的砂漿，清理注漿工具，進(jìn)入下一個(gè)施工循環(huán)。

（2）技術(shù)要點(diǎn)?？偨Y(jié)超前錨桿支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)如下：①拌制砂漿時(shí)，嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行，遵循隨拌隨用的原則，避免過(guò)量拌制影響砂漿性能。②注漿作業(yè)一般一次完成，如果作業(yè)期間停止時(shí)間超過(guò)30分鐘，要測(cè)定砂漿的塌落度，若數(shù)值明顯降低，則不能繼續(xù)使用。③錨桿插入鉆孔后，不能隨意敲擊，避免錨桿方向和外插角明顯變化。④適當(dāng)加大錨桿孔徑，可以提高錨桿的承載能力，同時(shí)在錨桿端部加用墊板，促使開(kāi)挖面周邊形成壓密圈，提高圍巖結(jié)構(gòu)的整體承載力。⑤開(kāi)挖面掘進(jìn)時(shí)，掘進(jìn)速度不能太快，因?yàn)殄^桿的錨固需要一定時(shí)間，掘進(jìn)速度過(guò)快會(huì)破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)，帶來(lái)安全隱患。

2 超前錨桿支護(hù)技術(shù)在破碎巖體巷道施工中的應(yīng)用

2.1 工程概況

以某地下工程為例，設(shè)計(jì)斜坡道總長(zhǎng)度為1800m，斷面開(kāi)挖尺寸為4.2m×4.0m，采用三心拱形式?，F(xiàn)場(chǎng)勘查顯示，開(kāi)口部位的近地表，屬于強(qiáng)分化破碎巖層，且上方存在廢棄巷道?？紤]到該斜坡道的開(kāi)口位置已經(jīng)確定，且沒(méi)有其他技術(shù)方案可供替換，遂采用超前錨桿支護(hù)技術(shù)，以保證施工安全性。超前錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，總體設(shè)計(jì)如下：開(kāi)挖面爆破前，在巷道拱頂部位設(shè)置超前錨桿；爆破完成后，通過(guò)噴漿臨時(shí)支護(hù)，并且推進(jìn)金屬支架，將支架和外露的錨桿焊接在一起；最后噴射混凝土，進(jìn)行永久支護(hù)。

2.2 工藝流程

首先安裝超前錨桿。在巷道拱頂部位進(jìn)行鉆孔，深度控制在3.0m，間距為250mm，和巷道軸線(xiàn)的夾角為12°。本工程中巷道拱頂長(zhǎng)度約為6.5m，鉆孔共計(jì)26個(gè)，完成后向孔內(nèi)安裝錨桿。金屬支架在距離工作面50cm的部位，和超前錨桿進(jìn)行焊接固定。然后鑿巖爆破作業(yè)。將循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m，超前錨桿露在掌子面的長(zhǎng)度為1.5m，完成爆破后對(duì)巷道拱頂、支護(hù)側(cè)幫進(jìn)行噴漿，將噴漿厚度控制在55mm。最后出渣，清理多余的砂漿，并利用金屬支架進(jìn)行支護(hù)，將支架間距控制在1.0m，完成一個(gè)作業(yè)循環(huán)。

2.3 參數(shù)設(shè)計(jì)

本工程中需要超前錨桿支護(hù)的斜坡道長(zhǎng)度為60m，考慮到開(kāi)挖斷面大，最終選擇C25等級(jí)的混凝土進(jìn)行永久支護(hù)，混凝土的噴射厚度為300mm，且金屬支架澆筑在混凝土中。安裝金屬支架時(shí)，為了滿(mǎn)足永久支護(hù)的需要，將支架寬度設(shè)計(jì)為4.4m，混凝土支護(hù)的保護(hù)層厚度為100mm，支護(hù)設(shè)計(jì)見(jiàn)下圖1。

圖1 超前錨桿金屬支架的支護(hù)示意圖

2.4 施工要點(diǎn)

第一，安裝錨桿。依據(jù)施工圖紙，嚴(yán)格控制鉆孔的深度和角度；如果鉆孔后鉆桿難以拔出，此時(shí)不能強(qiáng)行向外拔，會(huì)擾動(dòng)巖層的穩(wěn)定性，應(yīng)該將鉆桿留在孔內(nèi)，作為超前錨桿使用；鉆孔完成后及時(shí)安裝錨桿，可以選擇圓鋼或鋼管，插進(jìn)孔底后的外露部分，要和金屬支架焊接在一起。第二，鑿巖爆破。超前錨桿安裝完成后，鑿巖爆破采用簡(jiǎn)易光爆技術(shù)，通過(guò)多打孔眼、少裝炸藥，減少爆破對(duì)巖體造成的振動(dòng)。此外，爆破進(jìn)尺一般控制在1.0m以?xún)?nèi)，爆破后錨桿留在掌子面內(nèi)的長(zhǎng)度不能低于1.5m，否則會(huì)減弱支護(hù)效果，甚至出現(xiàn)錨桿冒落現(xiàn)象，影響后續(xù)施工。第三，注漿臨時(shí)封閉。爆破完成后，做好現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)工作，具備施工條件時(shí)，可對(duì)巷道拱頂、支護(hù)側(cè)幫進(jìn)行噴漿作業(yè)，縮短巷道在空氣中的暴露時(shí)間，避免巖體繼續(xù)分化。噴漿時(shí)控制速度和數(shù)量，完成后出渣，使用扒渣機(jī)裝盛破碎巖體，提高施工效率。第四，金屬支架支護(hù)。出渣之后要架設(shè)金屬支架，按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，要求相鄰的支架彼此焊接牢固，并保證完全接頂。結(jié)合巷道走向，調(diào)整金屬支架的位置偏差，為混凝土施工時(shí)支設(shè)模板打下基礎(chǔ)。第五，混凝土永久支護(hù)。以上工序完成后，即可對(duì)金屬支架進(jìn)行混凝土支護(hù)，將支架澆筑在混凝土中，技術(shù)要點(diǎn)如下：①控制模板和金屬支架之間的距離，混凝土澆筑完成后，保證保護(hù)層厚度為100mm；②使用混凝土泵送設(shè)備，能保證拱頂混凝土的厚度達(dá)標(biāo)，避免出現(xiàn)厚度不均的情況。③施工作業(yè)時(shí)，巷道內(nèi)部要有良好的照明設(shè)施；初期支護(hù)完成后，可在拱頂設(shè)置觀察點(diǎn)，以便觀察圍巖變化。④控制混凝土的性能質(zhì)量，檢測(cè)坍落度、和易性、強(qiáng)度等指標(biāo)，從源頭上保證施工質(zhì)量。

2.5 支護(hù)效果

該工程中，超前錨桿支護(hù)施工用時(shí)40天，在破碎巖體巷道中成功掘進(jìn)并支護(hù)60m，不僅保證了施工安全性，也為后續(xù)施工作業(yè)提供了有利條件。

3 結(jié)語(yǔ)

破碎巖體巷道施工的安全風(fēng)險(xiǎn)大，采用超前錨桿支護(hù)技術(shù)，能提高圍巖的整體承載力，避免發(fā)生滑移、坍塌事故。文中結(jié)合工程案例，介紹了超前錨桿支護(hù)的工藝流程和參數(shù)設(shè)計(jì)，施工要點(diǎn)包括安裝錨桿、鑿巖爆破、注漿臨時(shí)封閉、金屬支架支護(hù)、混凝土永久支護(hù)等，希望為類(lèi)似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒，推動(dòng)項(xiàng)目施工順利進(jìn)行。