摘要：運(yùn)營(yíng)鐵路隧道拱頂常存在掉塊、脫空等病害，直接影響列車的運(yùn)營(yíng)安全和結(jié)構(gòu)的健康服役。由于運(yùn)營(yíng)鐵路隧道內(nèi)作業(yè)天窗時(shí)間短、空間小，對(duì)高空作業(yè)技術(shù)要求高。文章以神朔鐵路蛇口峁隧道襯砌拱頂病害整治工程為例，提出預(yù)應(yīng)力錨索加固的新型病害整治方案，以提高隧道拱頂?shù)某休d能力，改善結(jié)構(gòu)的受力性能，取得良好的工程效果。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨索；隧道加固；隧道拱頂；掉塊；脫空；鐵路隧道 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U457 文章編號(hào)：1009-2374（2016）01-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.025

1 工程概況

神朔鐵路是國(guó)家Ⅰ級(jí)重載鐵路，承擔(dān)著國(guó)家西煤東運(yùn)的重任。神朔鐵路管內(nèi)蛇口峁隧道位于黃羊城溝及新城川河的分水嶺地段，為穿越蛇口峁的越嶺雙線隧道，全長(zhǎng)5804m，里程K55+663～K61+467。自隧道投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)出現(xiàn)了一定程度的病害，本文針對(duì)該隧道拱頂?shù)魤K的病害，結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索在煤礦加固的應(yīng)用，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索在隧道病害整治中的應(yīng)用做了一些簡(jiǎn)單的探究。

2 病害整治歷史及當(dāng)前病害情況

本隧道自1996年7月起左線鋪軌運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)中發(fā)現(xiàn)有拱部開(kāi)裂、局部掉塊、滲漏水及水溝斷裂等病害現(xiàn)象。中國(guó)神華能源股份有限公司神朔鐵路分公司提出對(duì)隧道病害的調(diào)查和整治要求。施工單位分別于1997年、1998年、2000年進(jìn)行了整治：1997年整治工作主要針對(duì)拱墻裂縫、混凝土掉塊、隧底開(kāi)裂及下沉、水溝斷裂、電纜溝開(kāi)裂、拱部及邊墻空洞等；1998年整治工作主要針對(duì)拱墻裂縫、邊墻錯(cuò)臺(tái)、滲漏水、拱部及邊墻空洞等；2000年整治工作主要針對(duì)拱墻裂縫、滲漏水、局部隧底開(kāi)裂及下沉、水溝斷裂、拱部及邊墻空洞等；2001年根據(jù)調(diào)查和勘探，并結(jié)合工務(wù)部門反映的情況，蛇口峁隧道隧底目前不存在翻漿冒泥現(xiàn)象，病害主要仰拱有下沉現(xiàn)象，對(duì)該段采用拆換處理；2011年4月20日根據(jù)河西運(yùn)輸段的匯報(bào)，蛇口峁隧道多處地段出現(xiàn)不同程度的掉塊，其中嚴(yán)重部分為491m。

3 預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)

對(duì)拱部掉塊及裂紋嚴(yán)重地段（491m）進(jìn)行拱部奧斯特網(wǎng)+[20b槽鋼+Φ22巖石預(yù)應(yīng)力錨索+Φ42錨管注漿加固。

第一，在距內(nèi)軌頂面高約5.75m以上拱部設(shè)置[20b槽鋼，縱向間距1榀/m，二襯鋼架拱腳部位進(jìn)行適當(dāng)切除，保證鋼架不侵入建筑限界，槽鋼預(yù)留錨索及錨管孔洞位置。鋼架采用銀色金屬用防腐油漆涂裝防腐，涂裝前鋼架表面應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》（GB 8923）的規(guī)定進(jìn)行除銹處理，處理后的鋼架表面不應(yīng)有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等，涂層干漆膜總厚度不應(yīng)小于150μm，允許偏差為-25μm。

第二，鋼架與二襯之間采用RXI-075型奧斯特高強(qiáng)度防腐網(wǎng)（孔徑為5×6cm雙絞六邊形鍍復(fù)合鋅鋁合金）對(duì)二襯可能的掉塊進(jìn)行防護(hù)。

第三，分別在拱頂、拱腰（左右各1根）及拱腳（左右各1根）槽鋼預(yù)留孔位置進(jìn)行Φ22mm巖石預(yù)應(yīng)力錨索施工，鉆孔直徑42mm，深度6m，錨固段長(zhǎng)度1m，自由段長(zhǎng)度5m。鋼絞線預(yù)留0.5m張拉長(zhǎng)度，端頭設(shè)25cm×15cm×1.5cm（長(zhǎng)×寬×厚）墊板固定在槽鋼上。注漿采用水灰比0.4～0.6∶1的水泥漿，采用HSC快凝快強(qiáng)水泥，張拉采用YDC250Q前卡千斤頂，初始張拉力30kN，預(yù)設(shè)計(jì)承載力250kN。

第四，分別在應(yīng)力錨索之間進(jìn)行Φ42錨管施工，錨管長(zhǎng)4m，左右側(cè)各兩根（即環(huán)向間距2.1m），端頭設(shè)碗形墊板固定在槽鋼上，錨固漿液采用壓注M20水泥砂漿液。

Φ42錨管施工應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)施工工藝施工。錨管采用Φ42熱軋無(wú)縫鋼管，外徑42mm，壁厚3.5mm。錨管施工應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）錨管桿體使用前平直、除銹、除油。應(yīng)在桿體前端應(yīng)預(yù)留注漿孔；（2）采用M20水泥砂漿錨固，M20水泥砂漿配制時(shí)易采用中細(xì)砂，粒徑不應(yīng)大于2.5mm，砂膠比宜為1∶1～1∶2（重量比），水膠比宜為0.38～0.45。

4 Φ22mm巖石預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

Φ22mm巖石預(yù)應(yīng)力錨索屬柔性錨桿，簡(jiǎn)稱柔錨。本次設(shè)計(jì)中錨索長(zhǎng)度為6m（錨固長(zhǎng)度1m）。

第一，柔性錨索施工工序。錨索施工工藝流程如圖1所示：

第二，柔錨桿體加工。采用標(biāo)準(zhǔn)單股鋼絞線作為錨索承力結(jié)構(gòu)。鋼絞線直徑22cm，長(zhǎng)6.5m，其中錨固段長(zhǎng)1m，自由段長(zhǎng)5m，張拉段長(zhǎng)0.5m。錨索加工及安裝見(jiàn)圖2：

圖2 錨索加工及安裝圖

注漿管為內(nèi)徑15mm的膠管，長(zhǎng)度與鋼絞線相同，綁扎在鋼絞線上，在藥卷錨固劑附近開(kāi)一個(gè)出漿口。

第三，柔錨成孔。按照技術(shù)交底規(guī)定的位置進(jìn)行鉆孔。為避免塌孔和卡鉆，鉆孔采用普通YT-28型手持風(fēng)鉆鉆孔，鉆頭直徑42mm。

第四，錨及止?jié){。在鋼絞線端頭（錨固端）放置高強(qiáng)度樹(shù)脂藥卷錨固劑，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)鋼絞線將3～5卷錨固劑送入錨固端直接將錨索頂緊，利用HSC灌漿料進(jìn)行止?jié){。

第五，預(yù)應(yīng)力施加。（1）張拉時(shí)間：高強(qiáng)度樹(shù)脂藥卷錨固劑完成24～36h以內(nèi)開(kāi)始張拉，具體工序安排為中間隔1個(gè)循環(huán)；（2）張拉辦法：在錨索尾部安裝墊板及錨具，采用YDC250型千斤頂進(jìn)行張拉；（3）墊板為鋼板，尺寸為15mm厚鋼板，錨具為特制配套產(chǎn)品；（4）張拉緩慢進(jìn)行，達(dá)到3t時(shí)停止張拉并錨固。

第六，注漿。（1）漿液：漿液為硫鋁酸鹽快凝水泥漿，漿液在36h時(shí)強(qiáng)度達(dá)到10MPa以上；（2）水泥：硫鋁酸鹽水泥加特種外加劑HSC灌漿料；（3）配合比：硫鋁酸鹽水泥水泥漿∶水灰比為0.6～0.8∶1，外加劑摻量：3%。HSC灌漿料水灰比為0.6～0.8∶1，外加劑摻量1%；（4）注漿設(shè)備：注漿泵使用注漿壓力7MPa的KBY-50/70雙液泵；（5）注漿參數(shù)：擴(kuò)散半徑為10cm，壓力為1.0～1.5MPa，單孔注漿量由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定；（6）注漿工藝：先敞口注漿，當(dāng)孔口出漿后，停止注漿，用HSC灌漿料封口，20min后繼續(xù)注漿達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力后持續(xù)注漿3min后，停止注漿。在注漿過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按配比操作，準(zhǔn)確、熟練地控制泵的壓力和流量，以實(shí)現(xiàn)要求的配合比，要盡可能地保證連續(xù)注漿。

第七，錨索施工前應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工、安裝及拉拔試驗(yàn)。

5 施工方法及注意事項(xiàng)

第一，施工方法。隧道內(nèi)作業(yè)施工均采用天窗點(diǎn)施工。拱部鋼架及注漿均采用軌道車牽引平板車，平板車不少于4輛，分別存放鉆孔設(shè)備、鋼架安裝設(shè)備、注漿設(shè)備及原料設(shè)備。鉆孔設(shè)備要保證有3臺(tái)風(fēng)槍（備用1臺(tái)）同時(shí)工作的能力，鋼架安裝設(shè)備要有舉高裝置。隧底注漿設(shè)備存放在大（?。┍谲嚩磧?nèi)，做好安全防護(hù)。

第二，注意事項(xiàng)。（1）錨索初始張拉力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況進(jìn)行調(diào)整，為防止在施工時(shí)張拉出現(xiàn)拱頂被拉裂的情況，拱頂錨索張力不宜過(guò)大，拉緊即可；（2）為了確保漿液整體的黏結(jié)，灌漿時(shí)中途不應(yīng)停止，注漿要直至孔口有漿液溢出為止，若無(wú)漿液溢出應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注；（3）為保證錨索實(shí)際應(yīng)用的效果，在施工時(shí)完成拉拔實(shí)驗(yàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)錨索工藝在營(yíng)業(yè)線隧道病害整治上的實(shí)際應(yīng)用及整治效果分析，此工藝值得推廣和應(yīng)用：（1）該工藝不僅可以避免隧道掉塊，同時(shí)通過(guò)張拉可以使隧道襯砌處于受力狀態(tài)下，對(duì)運(yùn)營(yíng)多年隧道襯砌穩(wěn)定具有很好作用；（2）預(yù)應(yīng)力錨索在施工過(guò)程中可以根據(jù)襯砌后空洞大小及時(shí)調(diào)整錨索長(zhǎng)度，避免不必要的材料浪費(fèi)。

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作者簡(jiǎn)介：宮孟飛（1981-），中國(guó)神華神朔鐵路分公司工程師，研究方向：鐵路工程管理。

（責(zé)任編輯：陳 潔）