公路隧道洞口锚索防护施工技术

1、公路隧道洞口锚索防护施工技术海外项目总承包施工通常面临在国内所意想不到的一些困难，尤其是在相对欠发达的非洲阿尔及利亚进行高等级公路工程施工。必要的机械设备保障不足，材料供货周期长，执行规范标准、过程验收理 念差异性大，高素质专业人才欠缺等等都是项目施工过程中所要克服 的难题。一般的项目从前期准备到进场至少需要 36个月时间，加 上阿尔及利亚510月为旱季，11月至来年4月为雨季。按照传统 的施工方法，逐级刷坡，逐级施工锚索，锚索注浆完成后再施工锚索 框架梁的施工顺序，基本不能按照计划目标完成。一是因为进口设备 材料的采购不能及时交付到位；二是无法在雨季前完成边坡防护，雨 季进行边坡开挖及防护施

2、工安全风险加大。因此进行必要支护技术创 新，满足进度和安全的要求成为项目顺利开展的关键。1工程概况阿尔及利亚南北高速53km公路T2隧道设计为分离式双线隧道， 隧道为双向六车道，设计时速80km/h,左线长2418m右线长2432m 总长4850m为阿尔及利亚目前在施最长的公路隧道。T2隧道出口左 洞和右洞之间平面距离26m为小间距隧道。洞口处是较大的不稳定 坡体，坡度较大，倾角3040° ,表层坡积土厚度较大，坡体材质 为砂质砾石，稳定性差，隧道洞口施工势必会开挖坡脚，形成高陡临 空面，坡脚应力集中，加之该处岩层倾向坡外，为顺层边坡，结构面 不利于边坡稳定，在降雨、扰动等不利条件下

3、易产生滑塌甚至工程滑坡，严重威胁此段路基及隧道洞口的施工安全。在详细分析 T2隧道 洞口的地质情况基础上，项目部采取四级仰坡洞口防护设计， 采用两 级锚索框架梁、土钉墙、双排抗滑桩、地表径向注浆、锚喷防护及坡 脚反压回填等组合坡面防护形式。综合防护中的锚索工程属于T2隧道出口洞口防护工程的一部分。共两级锚索框架布置在洞口仰坡中 部，仰坡坡率均为1 ： 1,坡高9m锚索选用意大利DSI公司P2锚索 系统，主要采用8束 s15.2mm- 1860Mp就粘结钢绞线式锚索，锚 索纵横向间距均为2.5m,锚索长度为3242m倾角为15°共计锚 索315束，总长度11577m每两竖肋锚索组成一组

4、框架组，计34组。 按照传统的施工方法，先逐级刷坡刷出一排锚索作业空间， 然后施工 完首排锚索，待同平台的五排锚索全部施工完成后，再整体施工锚索框架梁。但针对现场实际，面临多重困难。主要钻机短缺，锚索供 应不及时的问题；施工场地狭小，框架梁与锚索施工交叉干扰大 ； 坡面无法及时封闭，排水系统无法完善，无法在雨季前完成边坡防 护，施工风险大大增加。2框架梁施工要点2.1 设计优化在分析各种不利因素的基础上，项目部进行综合比选，最终确定 了较成熟的欧洲DSI公司生产的P2锚索系统，并根据实际装备水平， 对该系统做了适当的调整，将原系统锚索孔直径由160mmM整为130mm通过张拉试验结果显示，孔径

5、调整后满足设计要求。施工中将框架梁由半嵌入土体，变更为全部外露，压住锚喷防护，以增加坡 面的稳定性，同时极大的降低了施工难度，获得了业主和监理的认可。2.2 工序调整为解决传统的逐级刷坡，逐级施工锚索的方式，耗时长，施工干 扰大的问题，对工序进行优化和调整：先施工截水天沟；然后至上而下 进行仰坡刷坡，每刷一级进行喷锚防护并完善排水系统后继续往下刷 坡；继续喷锚防护及完善排水系统，为两级锚索框架梁施工提供作业 工作面。由于锚索作业缺乏钻机及锚索等关键性资源，且框架梁施工 周期长，后期施工对钻孔干扰大，张拉作业需要框架梁强度满足设计 强度70%B方可施工，因此框架梁施工先于锚索施工。2.3 施工组

6、织从侧面修筑便道至两级锚索平台，便于大型机械 （装载机、挖掘 机、混凝土罐车、输送泵车等）作业。将两级锚索平台按照左线、右 线、两隧道中间为施工段划分作业平台，然后段间平行、段内流水进 行框架梁施工。框架梁施工完成后开始锚索的钻孔、装索、注浆、张 拉、封锚作业。2.4 方法3.1 仰坡施工施工顺序：隧道洞口顶部采用四级边仰坡（二级锚索框架梁、一级 土钉墙、一级锚杆防护），施工顺序，测量放线一边仰坡范围内灌木 清除一开挖截水天沟一边仰坡范围内清表（不小于50cm）台阶划分 一分层开挖一分层支护达到设计平台开挖高度。施工前先进行测量放线，根据测量放线成果范围进行清表，并进行排水设施施工。做好仰 坡

7、开挖轮廓线和截水天沟，以利截排水，相关的防渗漏工程要及时跟 进，保证边坡稳定。土石方采用人工配合机械台阶法分层进行开挖。 底部围岩较硬段少量石方，采用破碎锤破碎装载机装延后直接作为洞 口作业平台。开挖过程中经常检查坡角位置，防止超挖和欠挖；边坡部位预留厚度不小于20cm的土层，采用人工配合机械进行边坡修整， 该工序要紧跟开挖进行；施工中及时测量，开挖至边坡平台时，预留 不小于20cm的保护土层，待人工施做平台及其上截水沟时开挖，表 面做成向外侧4%勺排水坡。开挖完成至设计标高后及时采用锚喷防 护，并打设仰斜排水孔。采用单层6, 15cmx 15cm钢筋网片，喷射混凝土标号R N3S仰斜排水孔长

8、度630m3.2 框架梁施工锚索框架梁为受压构件，负责将锚具的集中荷载传递到岩面。 此 外，由于一般情况下孔中岩面不能保证与锚索轴线垂直，所以锚索框架梁还兼有调整岩面受力方向的作用。为了使锚索框架梁表面与锚索 轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径稍大的 PVCf与垫板正交，固 定牢固。梁体及锚索孔的位置、间距、尺寸应严格按设计要求在刷好 的坡面上进行测放。框架梁采用R N35钢筋混凝土现场浇筑，浇筑前 必须将锚垫板固定在锚梁钢筋上并预埋孔口 PVCf。每片框架梁（宽 度5m,沿坡面斜向长12m）应整体浇筑，一次完成，两片梁之间设置 2cm的伸缩缝，缝内用沥青填塞。灌注前控制方向与锚孔方向一致，

9、摆放平整，再进行浇灌、振捣，尤其在锚孔周围，应严格振捣，保证质量。浇注框架梁硅要自坡脚开始向坡顶浇注，严格控制硅坍落度, 以免於向下流动。锚垫板安装必须与锚索垂直。3.3 钻孔采用潜孔冲击式钻机，根据现场地形搭设双立柱式脚手架用于钻 机行走及安放，钻孔孔径130mm深度应超出锚索设计长度0.5m,以 防岩土屑沉落孔底而使孔深不够；根据钻进情况和吹出的岩粉作好详 细的施工记录，主要内容包括：岩性、岩体完整性；地下水、裂隙、岩 粉颜色、颗粒大小、数量、孔深、事故情况等。钻进中应经常进行高 压风吹孔，堆积层可采用填充粘性土进行护壁，土夹石地层，可上下 来回扫孔，防止掉块堵孔。钻孔结束，拔出钻杆钻头，

10、并用高压风清 孔，用土工布塞好孔口。特殊情况的处理：渗水：吹孔时吹出的都是一 些大颗粒而无粉尘，说明孔内有渗水，岩粉已贴附于孔壁。此时若孔 深已够，则注入清水用高压风洗孔，洗净孔壁。若孔深不够，为防止 岩粉堵塞钻杆，应立即停钻，并拔出钻杆，洗孔后再钻。有时孔内渗 水量大，吹出的是泥浆和碎石，只要冲击器工作，可以继续钻，如果 冲击器受淹不工作，应采取压力注浆堵水后再钻。坍孔：钻孔遇强风 化岩层或岩体破碎带时，常发生坍孔，坍孔的标志是孔中吹出黄色岩 粉夹杂原状的，非钻头击碎的、非新鲜的、无光泽的石块，这时应立 即停钻，拔出钻具，压浆固壁。注浆前用清水和高压风将孔内泥浆洗 出，注浆压力取0.4MPa

11、浆液为水泥玻璃双液注浆，24小时后重钻。3.4 制作锚索锚索由8股钢较线、PVC套管、锚头、波纹管、内侧重力注浆管、 外侧重力注浆管及外侧高压注浆管等组成。 每束锚索按孔号编号，悬 挂对应标签存放。3.5 安放锚索安装前孔内需用高压风再次清孔一次，并检查锚索的内外注浆管 是否通畅，最好在钻孔结束后，立刻放入锚索，应防止锚索扭压、弯 曲、外部重力注浆管及高压注浆管应随锚索一同入孔，注浆管头部距孔底510cmi安装完毕后，再检查一遍注浆管是否畅通。3.6 锚索注浆首先采用重力注浆，先注波纹管内部分，浆液由孔底注入，空气 由锚索孔排出后，再注波纹管外部分，直至孔口返浆。重力注浆压力 0.40.6Mp

12、a,浆液严格按照配合比现场伴制，随拌随用，浆液在初 凝之前用完，并不得混入杂物。3.7 张拉框架梁及浆液达到70%虽度后，可进行张拉，大面积张拉前应选 择有代表性的23根锚索进行张拉实验。张拉设备仪表应事先进行 标定，张拉前在锚索头部套入垫板和锚具，然后安放张拉千斤顶，轴 线与锚索轴线一致，张拉采用整体分级张拉的程序，每级稳定10min, 为确保预应力部分损失后不低于设计值，应进行超张拉。3.8 封锚张拉完成后，通过预留注浆管，管口距原砂浆面30cmi进行封孔注浆，孔中的空气由排气管排出，要求孔中注满浆液，然后从锚具 量起留5cm钢较线，截去多余部分，外覆 8cm厚的细石硅保护层。4主要技术创

13、新点（1）在进行钻机及锚索等专用机械及特种材料组织的同时，逐级 刷坡，并施做锚喷防护，并完善排水系统，将两级松散的坡面封闭成 一个整体。（2）将框架梁由半嵌入土体变更为全部外露，压住已完成 的锚喷防护，不仅增加了坡面的稳定性，也大大降低了施工难度。（3） 将框架梁的施工时间调整在锚索施工之前。 错开了等待钻机和锚索的 时间，也避免了框架梁施工与钻孔作业的交叉干扰，缩短了张拉的等待时间。（4）两级锚索平台按照左洞、右洞、两隧道之间划分为多个 作业面，并修筑便道，方便罐车、混凝土泵车、吊车等大型设备直通 作业平台，各作业面平行流水作业，加快了施工进度。5实施效果隧道边坡防护工程于2014年6月开始破土动工，至2014年12 月完成全部锚索注浆及张拉。经业主、监理验收，完全满足设计要求。 有效地避免了钻机及锚索供应困难对施工造成的影响， 成功地避开了 雨季施工，降低了施工风险，并将隧道进洞节点工期提前 6个月。6结语阿尔及利亚南北高速公路 T2隧道出口防护工程是目前阿国隧道 洞口防护工程中技术含量最高的防护工程，包含由 315束长3242m 长锚索加34组框架梁组成的两级防护，以及双排30根25m的抗滑桩,地表注浆，土钉墙，锚喷防护以及坡脚反压回填等组合防护形式。如 此规模的大型洞口防护工程，在中建的海外基础设施