锚杆（索）框格梁技术在隧道洞口水毁修复中的应用

刘万琴

（武威公路事业发展中心高等级公路养护中心，甘肃 武威733000）

1 工程概况

该项目位于G30 线K1886+880 处，地处基岩山坡上，坡形较完整，右线坡度约50，左线坡度约42。其最高边坡为五级，最高为44m，一级边坡坡率为1∶1，二至五级边坡坡率为1∶0.75，边坡分级高度为8m，此段落土方卸载量共计5638m，边坡防护形式主要有锚索框格梁和锚杆框格梁。

2 水毁修复处治方案

按照施工图设计方案，乌鞘岭四号隧道洞口水毁共五级边坡。第一级边坡采用锚索框格梁工艺，第二至五级边坡采用锚杆框格梁防护与既有防护顺接，锚杆长9m，框格内采用植生袋码砌绿化的处治方案，如图1、图2 所示。

图1 坡顶设置截水沟

图2 卸载、刷坡

2.1 锚索框格梁施工技术

G30 乌鞘岭四号隧道洞口水毁修复第一级坡面采用锚索框格梁工艺、框格内用C25 混凝土填充的处治方案。

2.1.1 锚索钻孔

锚索钻孔为干钻，具体操作步骤为：使用高压气枪清理钻造后的锚孔，彻底清除干净孔中的岩（土）粉及水，保证孔壁岩体与水泥砂浆的良好黏结强度，检验合格后才能安装锚索。待上述工序完成后，进行杆体安装和锚孔注浆，要保证在24h 内完成，以防塌孔出 现塌孔 现 象，如 图3 所 示。

图3 锚索框格梁钻孔

2.1.2 锚索制作、安放

锚索材料选用高强度、低松弛的无黏结预应力钢绞线，钢绞线下料保持对齐，然后将其余零部件如注浆管、充气管、隔离元件、回浆管、隔离套、导向帽等全部按照顺序组合起来，如图4 所示。

图4 锚索框格预应力钢绞线安装

2.1.3 注浆

锚孔注浆采用高强度的水泥浆，强度等级为M35，稠度为0.45S，重量比为1∶0.45，掺入10%～15%的膨胀剂。注浆压力不低于0.8MPa，强度在30～42.5MPa 之间，注浆机开始注入时要注意浆液指示器，一旦达到预设值，要慢慢拔出注浆管并冲洗干净，下次备用。

2.1.4 框格梁横的施工

（1）锚索框格梁在原有坡面基础上进行，坡率按既有坡面坡率。

（2）严格按图施工，检查合格后再安装模板，安装时要保证模板严密、扎实，避免出现漏浆，提高工程质量。

（3）模板检验合格后进行混凝土浇筑，混凝土应自下而上分层浇筑、分层振捣，混凝土要求振捣充分，以保证框格梁的整体性。

2.1.5 张拉、锁定

完成混凝土浇筑后，要养护达到设计强度才能进行锚索预应力张拉，此次采用混凝土一般为15d。

2.1.6 自由段注浆封锚

自由段注浆要在锚索张拉之后进行，采用压力方式，从锚垫板的注浆孔注入，保证锚固段与浆液压力一致。

2.1.7 锚头封锚

在注浆完成7d 后，如无异常情况，即可封锚。对于超出的锚索，必须要采用砂轮机切除，并且控制出头为5～10cm，避免防滑，不得采用电弧烧割，如图5所示。

图5 一级坡面锚索框格梁施工完成后

2.2 锚杆框格梁施工技术

第二至五级边坡采用锚杆框格梁防护与既有防护顺接，锚杆长9m，框格内采用植生袋码砌绿化；第二级边坡以上各分级处设置2m 宽平台与既有平台顺接；除设置水沟及坡面防护外，其余部分平台采用C25 现浇混凝土硬化，厚15cm。边坡开挖遵从上至下分层开挖的顺序，开挖一级后，及时施工框格梁，坡面采用锚杆框格梁施工技术。

2.2.1 测量放样

测量放样要按照设计图纸要求，采用纵横交叉布线方式完成，然后检查坡面修整情况，合理布设孔点。

2.2.2 脚手架搭设

此次脚手架采用

φ

50mm 钢管，固定在坡面坚固部位。脚手架搭设完成后，根据需要在脚手架上设置架板，并用铁丝进行绑扎牢固。

2.2.3 锚杆钻孔

第一，钻机用三脚架固定，根据孔位安装，调整好角度，作业时要控制底部的偏斜尺寸小于锚杆长度3%。

第二，钻孔时，采用自上而下的方式，保证孔径为100mm，并且最终孔深要比设计深度要深500mm，控制钻孔水平倾角为20。

第三，当钻孔深度达到要求后要继续维持1～2min，然后才能停止工作，及时清理渣子和水体。

第四，完成锚杆孔钻孔后，要检查合格后才能继续下一步工序。

2.2.4 锚杆体制作及安装

锚杆制作采用如下工序：

第一，杆体使用

φ

32mm 螺纹钢筋，沿轴线方向，每隔2m 设置托架，托架要高于锚杆25mm。

第二，杆体头部与框架焊接时，要事先清理干净，将竖横主筋交叉点捆扎牢固。

第三，锚杆安装前，采用高压风吹扫，然后将锚杆体缓慢放入孔中，并且测量外露杆体长度和计算确定锚固长度。

2.2.5 锚固注浆

锚固注浆采用一次常压注浆和二次高压劈裂注浆，常压注浆要从底部开始，注浆时要注意排气孔，当排气结束或者排气孔溢出浆液时，即停止注浆，高压注浆压力要高于常压注浆25MPa。

2.2.6 锚固端防护

在封锚之前，要检查锚杆所有部位，保证做好除锈和防护工作，然后才能将裸露钢筋锚杆封住，封锚使用C25 细石混凝土。

2.2.7 框格梁的施工

第一，先初步放样，人工开挖、清理，基坑严格按图施工，锚索框格梁尺寸为40cm×40cm，长250cm。

第二，按照设计图纸要求进行钢筋的加工及安装，在钢筋检验合格后，安装侧模。

第三，模板检验合格后进行混凝土浇筑，混凝土应自下而上分层浇筑、分层振捣，混凝土要求振捣充分，以保证框格梁的整体性，如图6 所示。

图6 锚杆框格梁混凝土模板架设与浇筑

2.2.8 锚头封锚

在注浆完成7d 后，如无异常情况，可进行封锚处理。锚外锚头用于锚固墩同标号的混凝土封锚，以防锈蚀破坏。

2.2.9 植生袋码砌

框格梁混凝土养生期达到设计要求后，开始框格内植生袋码砌，植生袋要求用干土填充，填充完成后，要紧扎封口，防止袋口破裂。

3 施工技术难点

3.1 高边坡锚杆框格梁施工难度大、安全风险高、防护费用高

首先，在仰坡滑塌清方中，存在安全防护方面的问题，洞口仰坡下不能中断交通，且隧道入口与桥梁相接，现场周边环境狭小，洞口处山体坡度陡峭，危险系数大，安全防护难度大，施工要减少对山体的开挖干扰，在不采用大型机械的情况下，施工安全管理难。

框格施工危险性较高，要做好边坡滚石滚落防护工作。另外，施工人员要按照安全施工要求，检查并佩戴好各种安全防护设备，如图7、图8 所示。

图7 搭设脚手架

图8 安全防护遮挡

3.2 锚索框格梁锚孔钻孔施工中，孔洞出现塌孔，钻杆卡死

锚索框格梁施工在G30 乌鞘岭四号隧道洞口水毁修复工程第一坡面实施，锚索钻孔采用干钻工艺。施工中，当1 号锚孔钻孔深度达到1.5m 时，钻杆出现无法钻入的现象，钻杆卡死。经钻杆进行回转取出后，钻杆已经严重变形。使用高压空气（ 风压0.2～0.4MPa）进行清孔，在孔内取出的样品为碎石、砂，观察孔内，塌陷直径约0.9m，深1.3m，孔内碎石、砂松散，并存在继续塌孔的现象，钻杆已经无法再次进行钻孔。

3.3 施工中根据实际地形特点，充分做好防排水防护

结合实际地形，在每级坡面整形完成后，及时做好相关防护及截排水工程，山顶截水沟施工在不影响坡面整修及防护工程施工前提下，先进行截水沟的施工，同时开挖了临时排水设施，确保了山体排水顺畅。

4 效果评价

经过3 个月雨季的冲刷，隧道洞顶未再发生水毁现象，框格梁结构完好，有效地保证了仰坡围岩及土体的稳定。该项技术加固效果好、减少开挖量、降低对环境的破坏、与地形结合牢固，从根本上限制围岩强度的变化。并在框格内进行了植生袋码砌，达到美化环境的环保目的。

5 结语

锚杆锚固作为一种主动支护形式，能控制围岩变形和裂缝发展，对于洞口隧道水毁修复具有重要作用，尤其是在山区地区的公路修复上，应用非常广泛。通过采用锚杆（索）框格梁技术对G30 线连霍高速永古段乌鞘岭四号隧道进行修复，顺利完成整体工程修复，保证了车辆安全通行，同时还降低了对周边岩体和环境的破坏。研究还提出了锚杆（索）框格梁技术施工控制要点和难点，为该技术完善发展奠定基础，以期推动锚杆（索）框格梁技术的应用发展。