吉俊福
中铁一院集团南方工程咨询监理有限公司 广东 珠海，519000
摘要：本此工程案例为丽香铁路站前工程LXZQ-2标中义隧道工程。中义隧道设计为单线铁路隧道，隧道最大埋深约1240m，最小埋深约37m，在2#横洞、出口工区施工过程中因软弱围岩在高地应力作用下，施工初期支护后仍发生较大的变形，主要是隧道两侧拱腰部位收敛变形严重，导致初期支护侵占隧道净空，通过施工长锚杆及注早强灌浆料等措施，对控制隧道收敛变形有明显成效，杜绝了拆换拱架的现象，通过施工总结，形成本工法。采用施工长锚杆及注早强灌浆料的方法在国内单线铁路隧道工程使用较少，此施工工法对类似工程施工具有借鉴意义。
关键词：单线铁路；隧道；长锚杆快速施工
1工法特点
（1）锚杆钻机钻孔速度快，保证了快速成孔，提高长锚杆的施工效率。
（2）单线铁路隧道断面小，选择的锚杆钻机必须符合断面空间操作要求，同时锚杆钻机前臂可以360°旋转，避免了钻机反复就位，节约施工时间。
（3）通过注早强灌浆料的措施，缩短长锚杆的锚固时间，更快地和围岩形成支护体系，达到控制围岩变形的目的。
（4）长锚杆钻孔工序和灌浆工序可平行作业，节约了灌浆的时间。
2工艺原理
由于在隧道施工过程中围岩及支护发生变形，通过围岩松动圈的测试，在隧道易发生收敛变形的部位打设长锚杆，使围岩强度在弹性变形范围内，长锚杆的作用起到加固锚杆有效长度内的松动岩石，提高围岩各应力的平衡程度，减小围岩的变形破坏，达到控制围岩变形的目的。为提高单线铁路隧道长锚杆施工工效，首先是锚杆钻机要满足断面操作要求，并且通过旋转钻杆臂，能全方位快速进行长锚杆钻孔施工；其次锚杆钻机钻孔速度能达到1m/min，保证了快速成孔。通过注早强灌浆料加强长锚杆的锚固效果，更快、更好地和围岩形成整体支护，有效控制隧道大变形。
3施工操作要点
（1）锚杆钻机选择要求
根据单线铁路隧道断面要求，锚杆钻机水平垂直墙面高度要求可打4.5m高，使拱腰变形部位的长锚杆可以向下的角度钻孔；旋转向上垂直最高可打9m，可施工隧道拱部的锚杆。钻孔速度要求≧1m/min，且钻机性能能够保证快速成孔。钻机钻孔的施工角度要求360°旋转，钻孔深度要求大于10m。
（2）长锚杆加工
①下料:根据具体施工所需要的锚杆长度，加工统一下料，采用砂轮锯切割，以保证切口平顺，方便下一步进行车丝。下料完成的钢筋分类存放，避免混乱。钢板按照规定尺寸切割成块，然后放到冲压机中进行冲孔成型，做为锚杆垫板，然后收集备用。②车丝:按规定长度下好的钢筋，端头利用车丝机加工10cm长22号螺母的丝杆，丝扣长度10cm。制作好的锚杆必须轻抬轻放，避免摔地变形。③为保证长锚杆在锚孔内位置居中，在长锚杆每隔3m焊接φ6定位钢筋，长锚杆采用φ25螺纹钢筋。
（3）长锚杆成孔
①钻孔孔径及深度：因隧道大变形，为提高锚杆作用效果，采用φ50钻头。孔深则通过围岩松动圈的测试，确定长锚杆的长度，一般锚杆长度要大于松动圈1.5m，根据隧道工程验收标准，钻孔深度要大于锚杆长度10cm。②施工部位：选择在易发生收敛变形的部位施工长锚杆，钻孔间距不得大于设计的系统锚杆间距。在易发生收敛变形的拱腰部位打设时，钻孔的施工角度应向下5～10°，有利于灌注早强灌浆料。锚杆钻机在仰拱填充面的高程处就位一次，可以通过旋转钻杆前臂来进行两侧长锚杆的钻孔施工。隧道全环需打设长锚杆时，需分步进行，钻机先就位在仰拱填充面高度打设两侧长锚杆，打设拱腰以上及拱部的锚杆则利用洞渣回填1m高度，挖掘机填平，形成操作平台，钻机开到操作平台就位后再打设拱部锚杆。对锚杆钻机的要求：钻机必须操作简单，故障率小，保证正常钻进，钻杆钻进过程中不容易弯曲，钻进过程中要保证降尘效果，钻孔前要检查降尘用的供水系统正常。
（4）检孔
成孔后首先进行孔深的检查，可使用铁丝、卷尺现场测量，孔深必须满足方案要求；成孔后须用高压风进行吹洗，保证锚孔内无石渣、杂质，以免注浆、杆体安装时堵塞。
（5）长锚杆注（灌）浆
注浆是锚杆施工过程中的一个重要环节，注浆质量的好坏将直接影响锚杆的承载能力。采用早强材料对控制隧道大变形效果显著。因此，要做到以下几个方面：
①锚杆拉拔力设计值一般是要求大于15Mpa，普通用的砂浆在28天后强度才满足要求，因此，需选择早强材料，使浆液在1天后强度达到15Mpa以上，达到控制隧道大变形的目的。
②可选择早强灌浆料成品，按产品的配合比在现场拌制，水灰比宜控制在0.45～0.50之间。
③在空洞内注满浆液后，持续保持0.4MPa压力持压3分钟，即可停止注浆。在注浆过程中，边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下50-80cm，严禁将导管拔出浆液面。
④为了实现快速注浆的目的，将注浆机安装在农用车上，实现快速进场、退场的目的。
4应用实例
新建丽江至香格里拉铁路站前工程LXZQ-2标三工区施工的中义隧道围岩以片理化玄武岩夹凝灰岩为主，受高地应力影响收敛变形情况严重，出口平导从2017年3月份开始采用四川钻神的ZSL-120锚杆钻机快速施工长锚杆来控制平导变形；四工区施工的中义隧道2#横洞正洞从4月份开始采用意大利柯麦克MC6施工长锚杆控制隧道收敛变形；现以平导PDK50+280～+270段、中义隧道2#横洞正洞DK41+980～DK42+010段为例来说明长锚杆施工情况：
4.1长锚杆长度的确定
通过聘请有资质的科研院对隧道围岩进行了围岩松动圈的测试，测试围岩松动圈在4.5～5.0m之间，本项目施工确定采用6.5m长锚杆来进行围岩、初期支护加固。
4.2锚杆钻机的选择
①使用传统的YT28风钻进行钻孔，根据现场实际围岩情况，采用50钻头正常钻速为3分钟/m，钻孔6.5m孔深，还需要根据钻孔深度更换不同长度的钻杆，耗费时间约为25分钟，工效非常低。 ②中义隧道出口前期选用四川钻神ZSL-70型锚杆钻机，进场后对设备进行了洞外试验及洞内实际操作，但在洞内使用过程中还是存在钻进速度慢（钻孔6m需20分钟），钻杆质量不满足要求，容易出现弯曲、折断的情况。另外钻头不适用于软岩石，在作业中岩石遇水形成泥浆，易堵塞气孔，冲击器无法正常工作,施工过程中除尘效果不好。③由于ZSL-70型锚杆钻机达不到现场使用要求，经项目部和厂家共同研讨后对钻机进行改进，重新定制了ZSL-120钻机机型，根据现场使用数据统计情况得知，使用直径50钻头及冲击器正常施钻速度为1m/分钟。加上换钻杆等影响因素，钻孔6.5m所需时间为10～12分钟。
5结论
在中义隧道出口、2号横洞工区采用长锚杆快速施工的工法，从变形速率来分析，变形量明显得到控制；从现场施工情况来看，基本上杜绝了之前反复拆换拱架的现象，加快了施工进度，正洞施工进度由原来的25～30m/月提升至50～60m/月,平导施工进度由原来的30～40m/月提升至90m/月；从施工成本来看，直接减少每延米换拱投入2.5万元。因此该工法对类似工程具有推广价值，同时也为隧道大变形控制施工提供了宝贵经验。
参考文献：
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[3] 陈蓓. 长锚杆加固技术在铁路隧道施工中的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2016, 000(013):289.