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预应力锚杆在隧道开挖支护中的应用
二滩国际谢长平
摘要：预应力锚杆顾名思义就是通过张拉锚杆对被锚固物体施加预应力进行加固的支护手段。在边坡施工中时是一种常用的比较成熟的施工方法，但在长河坝水电站隧道开挖支护中应用很少。本文结合长河坝水电站场内交通工程金康隧道K3+100m～K3+148m段预应力锚杆的施工实例，介绍一种简易适用的预应力锚杆支护方案，为类似工程提供参考。
关键词：隧道、预应力锚杆、施工工艺。
一、工程概况
长河坝水电站场内交通工程1＃公路为地下厂房进厂交通洞和大坝填筑的主要干线通道，全长8205.18m；主要由金康隧道（全长4530m）和金汤隧道（全长2520m）组成。
二、工程地质
金康隧道K3+100m～K3+148m洞段，岩性：浅灰色～灰白色块状花岗岩为主，夹少量灰色石英闪长岩，偶见深灰色辉长岩团块，微弱，局部夹层中风化，饱水，软硬相间；地下水大面积渗水，局部呈线流；构造：f17小断层穿过该洞段，f17SN/E∠70°小断层与洞轴线小角度相交，岩石挤压破碎带及短小密集节理带相当发育，节理面锈染，微张，充填断续石英脉，岩体结构破坏严重。
金康隧道K3+100m～K3+148m洞段，以岩石挤压破碎带及岩石破碎密集带为主，V级围岩。
三、预应力锚杆设计
1、预应力锚杆现场试验
根据现场情况拟采用预应力锚杆加钢支撑以及挂网喷混凝土进行初期支护，预应力锚杆各技术参数根据现场试验确定。

2、预应力锚杆设计
拟定锚杆设计张拉力为60KN（依据设计锚杆抗拔力6t），锚杆总长为6.0m，锚固段长2.0m，锚固段采用高强锚固剂材料，28d不小于35Mpa，锚杆孔口承压垫座尺寸为150mm×150mm×10mm，高强螺栓锁定，自由段采用水泥浆灌浆，灌浆管φ1.6PE管，回浆管浆φ1.2PE管，锚杆孔设计钻孔直径为φ64mm，锚杆材料采用直径φ28mm螺纹钢筋，梅花型布置，间排距1m，共计1130根预应力锚杆。

2、工程材料设计
预应力锚杆材料采用直径φ28mm螺纹钢筋，钢筋采用符合设计要求的Ⅱ级20MnSi螺纹钢筋，且无锈、顺直的整根钢筋加工，不得采用焊接加长。
锚杆孔口承压钢垫座、高强螺栓必须符合五金技术规范技术要求；水泥采用鹅塔牌水泥，标号为42.5；高强锚固剂选用郑州兰瑞的MSJK3型。
四、施工工艺
1、工艺流程
张拉预应力锚杆施工工艺流程见如下框图
预应力锚杆施工工艺流程图
安装垫板、垫圈、螺帽

注装高强锚固剂
安插预应力锚杆

张拉锁定

注浆
验收评定
张拉预应力锚杆及其配件加工、运输
不合格
施工准备
测量放线
钻孔
清孔
检查验收
孔口找平

合格
处理重新报验

2、施工方法
1）、测量放线
测量人员根据设计图纸进行放线：（1）放出预应力锚杆施工区域的起止桩号和基准高程，要求桩号每间隔10m做一个标记，根据需要，部分洞段桩号可适当加密。（2）按支护参数进行预应力锚杆孔位放样，用红油漆做好标识。
放样时对孔位进行编号，方便后续张拉施工，编号方法根据情况自定编号，但应遵循以下原则：
（1）预应力锚杆应该按同样的方法编号，以保持一致性，如顶拱预应力锚杆编号方法应相同并同边墙预应力锚杆相区别。
（2）各次施工的预应力锚杆编号应该具有连续性，最好能同预应力锚杆所在桩号位置相结合。
2）、造孔
（1）预应力锚杆钻孔采用两臂凿岩台车钻孔，钻孔角度根据所放出的方向线严格控制，造孔时应避让已埋设的永久观测仪器和电缆。
根据设计要求，结合钻孔设备的实际技术参数，选用Ф64mm球齿合金钻头，钻孔直径为Ф65mm。
（2）施钻时钻头要对准岩壁上预应力锚杆孔孔位标识下钻，开孔偏差不应大于50mm，开孔应用小功率缓慢钻进，钻进约500mm后，校正钻孔方向，全功率钻进。孔深5800mm（±50mm）。
（3）洗孔，利用两臂凿岩台车洗孔，当孔内不再有浊水流出时，结束冲洗。
3）、注高强锚固剂
选用郑州兰瑞的MSJK3型高强锚固剂，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2.0m计，高强锚固剂正常用量40支左右（大约10～10.5kg）。
4）、预应力锚杆制作
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。预应力锚杆杆体采用无锈、顺直的整根钢筋加工，不得采用焊接加长。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300mm。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。
5）、预应力锚杆安装
预应力锚杆安装采用人工安装，采用预应力锚杆平台