【摘要】左岸进厂交通洞K1+433～K1+465洞段开挖断面尺寸为13.1×10.8，围岩为震旦系上统灯影组（Z/2d）灰色厚层、巨厚层微晶白云岩，岩体中微裂隙很发育，沿裂隙岩体多风化、溶蚀，围岩类别属Ⅳ2类，主要支护措施为钢支撑+锚喷支护，开挖支护后一个月内，喷射砼有明显的裂缝，钢支撑出现了较大的变形，日变形量最大值达到5mm，30日累计变形量超过10cm，根据现场揭露的地质和实际施工情况，对产生变形的洞段，采取增设预应力锚杆进行加固，有效地控制了围岩变形。本文主要介绍预应力锚杆在隧道软弱围岩加固中的应用。
一、工程概况
乌东德水电站左岸进厂交通洞为左岸进入地下厂房的主要交通通道，全长1.98km，采用隧洞净宽8.4m，净高8.8m的城门洞衬砌断面，隧洞平均纵坡为2.27%，最大纵坡为6.01%。
左岸进厂交通洞K1+433～K1+465洞段开挖断面尺寸为13.1×10.8，岩体为炭泥质薄层白云岩且遇水软化，主要支护措施为钢支撑+锚喷支护，开挖支护后一个月内，喷射砼有明显的裂缝，钢支撑出现了较大的变形，日变形量最大值达到4mm，30日累计变形量超过10cm，根据现场揭露的地质和实际施工情况，对产生变形的洞段，采取增设预应力锚杆进行加固。
二、工程地质条件
左岸进厂交通洞K1+433-K1+465段围岩为震旦系上统灯影组（Z/2d）灰色厚层、巨厚层微晶白云岩，岩体中微裂隙很发育，沿裂隙岩体多风化、溶蚀，围岩属Ⅳ2类，断层F7及其影响带宽约8m～10m，岩体较破碎，围岩为Ⅳ2类。
三、预应力锚杆设计
3.1设计参数
采用端头锚固型张拉锚杆，锚杆张拉力为5t，32（Ⅲ级钢）钢筋，长度9m，孔径不低于76mm；锚杆间距为1.0m×1.0m。锚固段长3.0m，采用高强锚固剂材料，其初、终凝时间在30～100分钟，5小时强度不小于20MPa，28d强度大于30MPa；锚杆孔口承压垫座尺寸为200mm×200mm×10mm，高强螺栓锁定；自由段采用水泥浆灌浆，灌浆管φ16mmPE管，回浆管φ12mmPE管。
3.2工程材料设计
锚杆材料采用高强度螺纹钢筋，强度等级HRB400，钢筋材料要求无锈、顺直的整根钢筋加工，不得采用焊接加长。
锚杆端部工丝长度为20cm，孔口承压钢垫座、高强螺栓必须符合五金技术规范技术要求；水泥采用轿子山牌水泥，标号为P.O42.5；高强锚固剂选用邢台的JN1229-M药卷式高强快速锚固剂。
四、施工技术
4.1工艺流程
锚杆间距为1.0m×1.0m，分两批实施，先按2.0m×2.0m间距布置，再按1.0m×1.0m实施第二批加密锚杆，应避免与已实施的系统锚杆和拱架发生矛盾。
张拉预应力锚杆施工工艺：施工准备→钻孔→清孔→内锚段速凝型锚固药卷灌注→杆体安装→封口→孔口垫座安装→张拉→自由段注浆→外露锚杆杆体保护。
4.2施工方法
4.2.1造孔
本工程采用潜孔钻QZJ-100B。该类型钻机轻便灵活，便于上下钻机，有利于施工安全。由于岩层破碎，容易塌孔，经过多种工法比较，决定采用潜孔锤跟管技术钻孔解决塌孔问题。
潜孔钻QZJ-100B潜孔钻采用Ф115mm偏心钻头配套Ф108mm导管，采用CZ90型冲击器，φ60mm钻杆。
由于预应力锚杆布置在洞内侧墙，锚杆施工时为利于灌浆，可向上或向下倾斜5°～10°，尽可能与岩层呈较大交角，钻孔深度9m，钻孔完成后及时洗孔，利用潜孔钻洗孔，当孔内不再有浊水流出时，结束冲洗。
4.2.2注高强锚固剂
注装高强锚固剂时，先根据孔内锚固段的长度在注浆管上做出标记，使用GTMQ28型锚枪将高强锚固剂打入孔内，拔管时要缓慢，每次不大于5cm。
张拉预应力锚杆内锚固段设计长度以3.0m计，高强锚固剂正常用量60支左右（大约15～15.5kg）。
4.2.3预应力锚杆制作和安装
预应力锚杆、垫板、垫圈等加工在专门的加工厂按照设计要求制作成型，然后用汽车运至施工现场。在预应力锚杆杆体上每2.0m处焊接φ6mm的圆环作为对中装置。杆体端部加工为螺栓段，长度为200mm。加工好的杆体按规范要求进行检查验收，验收合格的杆体，及高强螺母必须与杆体丝牙配套。
预应力锚杆安装采用人工安装，采用预应力锚杆平台车（自制）或其它登高设备，将杆体缓慢推至要求位置。杆体送至要求位置时，停止推送，然后用木楔临时固定杆体。在安装垫板前，撤出木楔。为了防止二次注浆浆液流失，孔口应采用棉纱封闭保护。
4.2.4安装托板、垫筋和螺帽
高强锚固剂初凝后，开始安装预应力锚杆托板、垫圈和螺帽，并调整托板位置使之与预应力锚杆轴线垂直。采用高强锚固剂快速垫平，每次约需要3～5卷锚固剂处理垫板。
4.2.5张拉锁定
预应力锚杆的张拉锁定应在高强锚固剂强度达到20Mpa进行。根据选用的锚固剂的初、终凝时间以及张拉预应力锚杆生产性试验结果。最早张拉时间为高强锚固剂注装后12小时。
张拉前将钢垫板套入锚杆，调整垫板与锚杆垂直后紧锁螺帽。张拉设备采用TG-1000型扭力扳手，须对扭力扳手进行率定后方可使用。
张拉时一次加载到张拉力的100%（50KN，扭力扳手读数约为580，），然后锁定杆体。锚杆锁定后48小时内，若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值的10%时，应进行补偿张拉。
4.2.6自由段灌浆
张拉结束后开始对锚杆自由段回填灌浆施工，灌浆采用纯水泥浆，浆液采用水灰比为0.5：1，灌浆压力为低压（0.1～0.2MPa）或无压。灌浆前确认排气管畅通后，才能进行孔内自由段注浆，自由段注浆应饱满，当排气孔不再排气，出浆浓度与进浆浓度一致时，可结束自由段注浆。浆体凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔杆体。
五、质量检查和验收
5.1无损检测
预应力锚杆验收方式主要有无损检测试验，无损检测应在预应力锚杆注浆14天后进行。在不同作业区按3%比例进行随机抽查。
交通洞K1+433～K1+465段预应力锚杆共完成434根，无损检测抽检14根，查明了其密实度和长度，满足施工检测要求，检测锚杆质量全部合格。
5.2位移监测
交通洞K1+433～K1+465段按照5m间距在钢拱架上布设了8个监测断面，每个断面布设3个点，观测位移收敛成果，根据围岩收敛效果采取进一步措施进行处理，确保岩层均处于稳定状态。
六、结束语
乌东德水电站左岸进厂交通洞K1+433～K1+465洞段围岩变形后，采用预应力锚杆加固技术进行处理，及时控制了围岩的进一步变形和破坏，加固效果明显，满足设计和规范要求。该预应力锚杆施工工艺简单，工效高，施工质量有保障，推广在大型隧道软弱围岩加固中广泛应用。
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