中空锚杆施工技术培训材.ppt

提纲 1 概述2 锚杆分类和技术特征3 中空锚杆的结构和施工优势4 锚杆支护原理5 锚杆支护设计方法6 锚杆支护施工工艺7 锚杆的试验8 锚杆的质量检验9 锚杆施工质量控制要点10 工程实例 1 概述 1 1施工程序安排原则锚杆支护与传统的支护有着根本的不同 后者常常是被动地承受破坏岩土体所产生地荷载 而前者 锚杆 可以主动地加固岩土体 有效地控制其变形 防止岩土体坍塌破坏地发生 自从1911年美国首先将锚杆应用于矿山巷道支护以来 锚杆支护已经经历了近一个世纪的发展 由于锚杆支护显著的技术经济优越性 我国自20世纪50年代开始在金属矿 煤矿系统使用以来 目前在矿山 建筑 水电 国防等工程领域中已广泛使用这项先进支护技术 已逐渐成为岩土工程领域的主要支护方式 1 概述 工程实践表明 采用锚杆与喷射混凝土支护取代传统的混凝土支护 可以加快施工速度2 4倍 节省劳动力50 以上 节约全部木材和40 以上的混凝土 降低支护成本35 45 特别是进入20世纪80年代 把锚杆 喷射混凝土支护与现场监控量测 信息反馈技术巧妙地结合 采用及时支护 分期施工 刚柔适度 全环封闭等一整套充分发挥围岩自承能力地设计原则 已成功应用于一批复杂和困难地质条件地隧洞工程 如高地应力 水平应力达到30MPa 软岩大变形巷道 水平收敛量达25cm 30cm 地层控制 如甘肃金川镍矿 开拓于半胶结地页泥岩中 并受采矿动压影响的煤矿巷道工程 覆盖层厚度近10余m的Q3黄土质泥土的隧洞工程 如军都山隧洞 1 概述 中空锚杆的应用范围 1 隧道 中空注浆锚杆作为独特的锚固系统 满足隧道安全和快速施工的需要 可用于隧道小管棚法 超前支护和系统锚杆以及隧道的病害整治 2 土钉技术 提供一种快速和经济的土钉技术 用于边坡 路堑和基坑的稳定 3 微型注浆桩 自钻式微型注浆桩具有小直径桩的典型特征 满足抗拉和抗压桩的设计标准 提供良好的支撑结构 具有最小的位移 承受高的荷载 适用于狭小空间的桩基的施工 并节约时间 4 预应力锚杆 可用于边坡稳定 抗浮 基础倾斜 简化支撑 使建筑施工更安全 2 锚杆分类和技术特征 目前国内外使用的锚杆种类已有数百种之多 但在工程中常用的锚杆种类还是有限的 根据其锚固的长度划分为端头锚固和全长锚固 按其锚固方式可分为机械锚固 粘结锚固 摩擦式锚固 还可按其材质不同分为钢筋 玻璃纤维 木 竹锚杆等 国内目前生产中空锚杆的厂家主要有 杭州图强公司 RD型普通系列 EX型钢质涨壳式 SD型自进式 成都吉迈 GMC 公司 成都现代万通 WT 公司 成都迈式公司 从奥地利阿特拉斯 科普柯迈式公司引进 等 现将几类中空锚杆介绍如下 2 1普通自进式中空锚杆 自进式中空锚杆是一种将钻孔 锚杆安装 注浆 锚固合而为一的锚杆 特制的钻杆打入地层后不再收回 钻杆即为锚杆体 并使用等截面的中空管取代钢筋 从而可确保锚杆体的强度 该锚杆特别适用于风化岩 碎石层 回填层 砂砾层和圆卵石层等难以成孔的地层 普通自进式中空锚杆的技术参数和拉拔试验结果见表2 1 表2 2 其配套机具见表2 3 表2 1普通自进式中空锚杆的技术参数 表2 2普通自进式中空锚杆拉拔试验结果 表2 3普通自进式中空锚杆的配套机具 2 2迈式中空锚杆 迈式中空注浆锚杆由自钻式锚杆去除钻进功能演变而来 其杆体为全长国际标准波形螺纹 配以锚杆连接套 垫板 螺母 止浆塞以及专门的快速注浆接头 迈式自进式中空锚杆技术参数见表2 4 表2 4迈式自进式中空锚杆技术参数表 2 3图强中空锚杆 杭州图强公司生产的中空锚杆主要有RD型普通系列 EX型钢质涨壳式 SD型自进式三类 RD型普通中空锚杆技术参数见表2 5 表2 5图强普通中空锚杆技术参数表 3 中空锚杆的结构及施工优势 自进式中空锚杆将钻孔 注浆及锚固等功能一体化 在边坡 隧道超前支护 径向支护及各类边坡处理 高地应力大变形等病害的整治工程中 克服了普通砂浆锚杆诸如塌孔 无法插杆 注浆不饱满等难题 发挥了锚杆支护的作用 提高了围岩的承载能力 保证了围岩的整体稳定 达到理想地支护效果具有较好的应用价值 3 1结构 中空锚杆主要由涨壳锚头 钻头 中空注浆锚杆体 连接套 止浆塞 托板 垫板 及螺母组成 其构造见图3 1 图3 1中空锚杆构造图 1 球形螺母 能将围岩应力集中传递到垫板上 2 拱形垫板 能承受更大地围岩内力 3 止浆塞 使注浆保持一定压力以充分填充围岩空隙 4 锚杆体 全长国际标准波形连接螺纹 便于安装钻头 连接套 紧固螺母 并能任意切割和连接加长 5 锚杆联结套 采用机械切削工艺加工的高强度联结套 使其可以适用于较狭窄的施工空间 能边钻进边加长 实现了特长锚杆加固岩体的设计理想 6 钻头 具较强穿透力 使锚杆能穿过各类岩石 3 2施工优势 1 自进式中空注浆锚杆采用良好的厚壁无缝钢管材料 完美快捷的表面螺纹成形工艺以及做工精良的配件 真正实现了自进式锚杆钻孔 注浆 锚固等功能的统一 2 自进式中空注浆锚杆前有穿透力强的钻头 在一般凿岩机械的作用下 可以轻易穿透各类岩石 3 具有连续的国际标准波形螺纹 可以作为钻杆配合钻头完成钻孔成锚孔 4 钻杆的锚杆体无需拔出 其中空可作为注浆通道 从里至外进行注浆 5 高效能的止浆塞使注浆能保持较强的注浆压力 充分地充填空隙 固定破碎岩体 高强度的垫板 螺母可以将深层围岩应力均匀地传递到周壁围岩上 达到围岩与锚杆互为支护的目的 6 由于该类锚杆三位一体的功能使得它在各类围岩条件下施工时 不需套管护壁 预注浆等特殊手法也能形成锚孔并保证锚固与注浆效果 4 锚杆支护原理 锚杆支护与传统支护有着根本的区别和突出的优越性 锚杆支护不是被动承受岩土体产生的荷载 而是主动地加固岩土体 有效地控制其变形 防止围岩土体地坍塌 从20世纪60年代开始至今 已逐渐形成了各种锚杆支护作用理论 还处于百家争鸣之中 下面对几种得到工程和理论界普遍认同的锚杆作用机理作一扼要的介绍 4 1悬吊作用原理 悬吊作用原理认为 锚杆支护通过锚杆将软弱 松动 不稳定的岩土体悬吊于稳定的岩土体中 以防止其离层滑落 这种作用在地下工程锚固工程中 表现尤为突出 起悬吊作用的锚杆 主要是提供足够拉力 用以克服滑落岩土体的重力或下滑力 来维持工程稳定 4 2组合梁作用原理 这种原理是把薄层状岩体看成一种梁 简支梁 在没有锚固前 它们只是简单地叠合在一起 由于层间抗剪力不足 在荷载作用下 单个梁均产生各自的弯曲变形 上下缘分别处于受压合受拉状态 锚杆支护后 相当于用螺栓将它们紧固成组合梁 各层板便相互挤压层间摩擦阻力大为增加 内应力和绕度大为减少 于是增加了组合梁的抗弯强度 当把锚杆打入岩体体一定深度 相当于将简单叠合数层梁变成组合梁 从而提高了岩土体的承载能力 锚杆提供的锚固力越大 各岩土层的摩擦阻力越大 组合梁整体化程度越高 其强度也越大 打一根锚杆 相当于增加一个支座 跨度减少一半 如按简支梁考虑 弯曲应力只相当于全跨度梁的1 4 挠度只相当于原来的1 16 此种组合梁作用较适用于薄层状岩土体中 4 3挤压加固作用原理 兰格 T A Lang 通过光弹试验证实了锚杆的挤压加固作用 当在弹性体上安装具有预应力的锚杆时 发现弹性体内形成以锚杆两头为定点的锥形压缩带 若将锚杆以适当的间距排列 使相邻锚杆的锥形体压缩区相互重叠 便形成了一定厚度的连续压缩带 为了说明锚杆对破碎岩土体的支护作用 澳大利亚雪山地下工程 我国冶金建筑研究总院等单位曾分别先后用碎石 混凝土碎块作材料模拟破碎地层 然后锚杆加固 结果发现加固后模型承载能力大大提高 这说明 通过锚杆加固 即使毫无粘结力的碎石也能被加固成能承受相当大荷载的整体结构 锚杆这种挤压加固作用在软弱破碎岩土体中较能发挥作用 4 4围岩强度强化理论 通过实验室相似材料模拟试验和理论分析 深化了锚杆支护的作用原理 可认为锚杆支护作用实质就是改善锚固区岩体力学参数 强化锚固区围岩强度 特别是强化围岩破裂后的强度 从而保持地下工程的围岩稳定 5 锚杆支护设计方法 目前 锚杆支护设计方法还停留在经验设计阶段 新近发展起来的现场监控法有助于做出进一步的科学判断 同时也正向科学的理论计算发展 理论计算方法存在一些问题 目前一般还只作为设计参考依据 但近十几年有了长足的进展 下面对以经验手段的工程类比法 以测试为手段的现场监控法和对以计算为手段的 理论分析法 作扼要介绍 5 1工程类比法 工程类比发是目前应用最广泛的方法 它根据已修建的类似工程的经验直接提出锚喷支护设计参数 通常 工程类比法是根据锚喷支护规范中的锚喷支护类型和参数表进行的 在确定锚喷支护类型和参数时 应当体现如下原则 1 根据不同的围岩压力特点 对拱墙采用相应的参数 如对稳定和中等稳定围岩 主要承受松动压力 所以支护参数的选定应贯彻 拱是重点 拱 墙有别 的原则 不稳定围岩 它主要承受变形地压 所以拱 墙采用相同的支护参数 2 力求体现使锚喷支护类型的灵活性及允许进行局部加固围岩的特点 对不同的岩体和围岩的不同部位采用不同的支护类型与参数 如同一级围岩中相同跨度洞室的支护类型与参数 可因岩体结构类型 结构面倾角 岩层走向与洞轴线交角不同而不同 因此 在同一级围岩分类和洞跨中 有时在锚喷支护参数表中相应给出多种锚喷支护类型与参数 以便视情况选用任一种支护类型与参数 对于局部不稳定块体和局部不稳定部位 原则上应采用局部加固 即用锚杆进行局部加固 而不必配置系统锚杆或降低围岩类别 3 锚喷支护参数表中给出的锚喷支护参数是根据工程类比确定 但最终支护参数有的还要借助于监控设计与理论设计 对不稳定围岩 锚喷支护参数表中给出的数值只是供监控设计中初选参数用 对于稳定围岩中的大跨度洞室 表中的锚喷支护参数作为理论验算中的推荐值 最终设计值还需经过修正设计后才能确定 4 锚喷支护表中的锚喷参数 一般是根据本部门以往修建工程的设计参数 经统计和分析研究后确定 各国锚喷支护的设计规范 其提供的锚喷支护参数可能有较大不同 如我国采用的锚杆长度一般短于过外采用的锚杆长度 这是由于对锚杆机理的不同认识 采用施工机具和工程习惯不同等原因所致 一般来说 在稳定岩体中 锚杆只要作用是加固不稳定块体 为了使锚杆穿过较多的节理面 锚杆宁可长一点 疏一点 在不稳定岩体中 锚杆长度应当超过松动区 同时还要有一定密度 除要求锚杆间距不大于锚杆长度1 2外 还要求锚杆间距小于规定的锚杆间距 锚喷支护参数表参见国家标准 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB50086 2001 给出的参数表 5 2现场监控法 现场监控设计法 是根据新奥法原则进行的一种信息设计施工法 它一般分作两个阶段 预先设计阶段和最终设计阶段 最终设计是根据现场监控数据 经分析或计算后最后提出的设计 现场监控量测通常包括断面收敛量测 围岩变形量测 锚杆应力量测等项目 对于断面工程还要进行喷层表面接触应力和喷层内应力的量测 5 3理论分析法 理论分析法分为两大类 一是解析法 二是数值计算法 下面以锚杆悬吊理论计算为例 来说明理论分析法的实质 当对支护个别危石的锚杆进行强度计算时 对局部布置的锚杆 需保证不稳定岩体块与稳定岩体块之间的连接 通常 顶拱锚杆常用 悬吊理论 计算 边拱和边墙上的锚杆要保证危石不滑落 计算时一般把锚杆预应力的影响及滑动面和锚杆的抗剪强度考虑在内 一般情况下 只考虑重力作用的影响 通常应用下式确定锚杆的间距和锚入稳定岩体的深度 锚杆间距 锚入稳定岩体的深度 式中 D 矩形布置的锚杆间距 d 锚杆钢筋直径 Rat 锚杆钢筋设计强度 K 安全系数 取K 1 5 P 不稳定岩体块重力 当侧壁存在不稳定岩体块时 P应为下滑力减去抗滑力 滑动面和锚杆的抗剪强度及锚杆预应力引起的摩擦力 A 不稳定岩体块出露面积 l 锚杆锚入稳定岩体深度 砂浆的粘结强度 6 锚杆支护施工工艺 自进式或普通中空锚杆涨壳式预应力中空锚杆 6 1自进式或普通中空锚杆 自进式或普通中空锚杆施工工艺流程为 钻头 锚杆孔通气检查 钻进 杆体联结加长 安装止浆塞 注浆 安装垫板 螺母 1 钻进 采用台车或手持式凿岩机将安装好钻头的锚杆钻进至设计深度 锚杆如需加长 用联结套进行联结 长度4m以内锚杆采用手持式凿岩机钻孔 4m以上锚杆采用台车钻孔 2 安装止浆塞 卸下钻机 将止浆塞安装在锚孔内离孔口30cm处 如注浆压力较大或围岩太破碎 可用锚固剂封口 3 注浆 通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆泵相连 开动机器注浆 待注浆饱满且压力达到设计值时停机 注浆压力根据设计参数和注浆机性能确定 灰砂比参考值 1 0 1 水灰比参考值 0 38 0 45 1 注浆的砂浆宜掺加减水剂 4 安装垫板 螺母 根据设计需要 安装垫板和螺母 6 2涨壳式预应力中空锚杆 涨壳式预应力中空锚杆施工工艺流程为 锚杆孔通气检查 钻孔 插杆 预紧杆体 安装止浆塞 垫板 螺母 张拉 注浆 1 钻孔成形并彻底清孔 2 将安装有涨壳锚头的杆体直接插入成孔底部 锚杆如需加长 可用联结套进行联结 3 用力预紧杆体 保证锚头顶端与孔底部紧贴并左旋锚杆体直至旋紧后 再安装止浆塞 垫板 螺母 4 连接常规张拉工具 例如扭力扳手 锚杆拉力计 实施预应力张拉至规定值 5 注浆 将注浆机推入现场 接好注浆管及电源 按设计配合比搅拌好浆液 并将其倒入注浆机中 开动注浆机 浆液注入锚孔中 直到锚杆尾端流出浆液且注浆压力达到设计值为止 取下注浆接头 清洗设备 注浆的目的是使浆液包裹预应力锚杆体 有效地防止杆体锈蚀致使锚杆失效 同时 浆液充填裂隙 改良围岩 所以 注浆必须注意质量 保证注浆饱满 应采用配套的专用注浆机和注浆接头 以保证整个预应力锚固体系的有效性 考虑到预应力锚杆注浆的目的主要在于防止杆体锈蚀 以及充填裂隙 改良围岩 故建议采用具有良好渗透性的纯水泥浆进行注浆 7 锚杆的试验 破坏性试验非破坏性试验 无损检测试验 蠕变试验注浆密实度试验抗拔力试验 7 1破坏性试验 破坏性试验的目的主要是通过试验 检验锚杆的锚固性能和所用材料的安全度 其试验原理与锚索的验证试验相同 只是试验中施加的荷载较小 而且要在短时间间隔内对锚杆进行分级加载 直到破坏为止 在每一级荷载下要记录下锚杆头位移的变化情况 然后将试验结果以荷载 位移的形式绘出曲线 由于该试验属于破坏性试验 所以不能在构成加固系统的工作锚杆上进行 7 2非破坏性试验 无损检测试验 非破坏性试验是使用仪器对锚杆进行的一种无损伤检验 可直接在工作锚杆上进行 这种小型仪器的头部装有传感器 把该仪器的探头紧贴锚杆的外露端 传感器能把仪器生成的弹性波传给锚杆 由于波的传播速度取决于锚杆长度 灰浆状况以及结合状态等因素 所以这些波又是以不同的速度沿锚杆传播 然后信号又返回传感器 通过返回信号进行处理 就能分析出锚杆长度 锚杆与水泥浆或孔壁与水泥浆的结合情况以及机械锚固装置与孔壁之间的接触是否满足要求和应力大小等 进而可发现锚杆的施工质量和存在的问题 7 3蠕变试验 在软弱地层中设置锚杆 尤其是预应力锚杆 由于通过锚杆对锚固段地层有一较大的长期荷载 该地层会产生较大蠕变 为了了解锚杆在可能发生蠕变地层的工作特性 按我国 土层锚杆设计与施工规范 CECS22 90 规定 对于塑性指数大于17的地层中的锚杆应进行蠕变试验 并要求试验的锚杆数不小于3根 7 4注浆密实度试验 选取与现场锚杆的锚杆直径和长度 锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管 或钢管 采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆 并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆 不同类型和不同长度的锚杆均需进行试验 养护一周后 采用声波检测锚杆密实度 并将管子剖开检查杆体位置及注浆密实程度 并与声波检测结果对比 试验段注浆密实度不小于90 否则需进一步完善试验工艺 然后再进行试验 直至达到90 或以上的注浆密实度为止 7 5抗拔力试验 抗拔力试验目前在中空锚杆中应用较少 一般用于非注浆锚杆的锚固力检查 8 锚杆的质量检验 杆体强度检验注浆体强度检测注浆体密实度检测锚杆长度检测预应力锚杆检验 8 1杆体强度检验 中空锚杆的材料试验方法和钢筋的试验方法基本一致 只是中空锚杆一般不做冷弯性能 中空锚杆的性能要求没有国家统一的标准 一般由各设计院提出要求 现行较普遍的要求为 极限抗拉力不小于150KN 180KN 伸长率不小于16 8 2注浆体强度检测 一般应在施工现场提取 在现场环境下养护28天 其抗压强度不应小于设计要求 一般普通中空锚杆砂浆设计强度为M20 预应力锚杆砂浆设计强度为M30 8 3注浆体密实度检测 1 按作业分区200根为1组 不足200根按1组计 由监理人根据现场实际情况随机指定抽查 抽查比例不得低于锚杆总数的3 每组不少于6根 对于不同的锚杆类型 材料类型 施工工艺 工程部位的地质单元 均应抽取不少于1组的试件进行检验 以保证其结果能全面反映各种情况下的锚杆施工质量 2 当抽查合格率大于80 时 认为抽查作业分区锚杆合格 当合格率小于80 时 将抽查比例增大至6 如合格率仍小于80 时 对作业分区内锚杆全部检测 对不合格的锚杆重新施工 8 4锚杆长度检测 采用无损检测法 抽检数量每作业区不小于3 杆体孔内长度大于设计长度的95 为合格 8 5预应力锚杆检验 1 预应力锚杆验收试验数量不少于锚杆总数的5 且不得少于3根 2 验收试验应分级加荷 起始荷载宜为锚杆拉力设计值的30 分级加合值分别为拉力设计值的0 5 0 75 1 0 1 2 1 33和1 5倍 但最大试验荷载不能大于杆体承载力标准值的0 8倍 3 验收试验中 荷载每增加一级 均应稳定5 10min 记录位移读数 最后一级试验荷载应维持10min 如果在1 10min内 位移量超过1 0mm 则该级荷载应再维持50min 并在15 20 30 45和60min时记录其位移量 4 验收试验中 从50 拉力设计值到最大试验荷载之间所测得的总位移量 应当超过该荷载范围自由度长度预应力锚杆理论弹性伸长值得80 且小于自由段长度与1 2锚固段长度之和的预应力锚杆的理论弹性伸长值 5 最后一级荷载作用下的位移观测期内 锚头位移稳定或2h蠕变量不大于2 0mm 9 锚杆施工质量控制要点 一般规定自进式中空锚杆涨壳式预应力中空锚杆 9 1一般规定 1 原材料检测对水泥 砂子 外加剂 锚杆体抗拉强度 锚杆体部件性能等进行检测试验 其中水泥 外加剂 锚杆体及部件必须有出场合格证 试验报告 2 为了确保自进式锚杆的耐久性 应保证杆体全部被水泥浆或水泥砂浆包裹 施工前进行注浆密实度模拟试验 以确定所采用的灌浆压力 浆液配比 灌浆工艺等技术参数 并保证杆体能被水泥浆或水泥砂浆包裹 3 锚杆孔的施工应遵守下列规定 钻锚杆孔前应根据设计要求和围岩情况定出孔位做出标记 水泥砂浆锚杆孔距的允许偏差为10cm 国标为15cm 预应力锚杆孔距的允许偏差为20cm 国标 水泥砂浆锚杆孔深允许偏差为5cm 涨壳式锚杆孔深应比锚杆体有效长度 不包括杆体尾端丝扣部分 大5cm 10cm 锚杆孔径应符合下列要求 水泥砂浆锚杆孔口注浆时 孔径应大于杆体直径25mm以上 孔底注浆时 孔径应大于杆体直径40mm以上 4 根据岩层情况确定锚杆钻进的角度 方向及长度 浆液的配合比 如掺水玻璃 速凝剂 钻头的形式 十字钻头或一字钻头 5 锚杆安装时一般要将锚杆外露10cm 便于安装拱形垫板和球形螺母以增大锚杆抗拔力和粘结力 以使锚杆更好地发挥锚固作用 外露长度切不可过长或过短 6 注浆要求饱满且压力达到设计值 一般情况下浆液扩散半径为0 6m 0 7m 7 安装止浆塞时 应将其安装在锚孔内离孔口30cm处 特殊情况如注浆压力较大或围岩太破碎 也可用锚固剂封孔 8 根据地质情况选择不同类型钻头 岩石选择柱齿钻头 十字形钻头 松散土及软土选择十字形钻头 松散土及粘性土选择锥形钻头 钻头与锚杆直径的配套使用关系为 R25 42 R32 51 R38 76 锚固区直径为 1 5 2 5 倍钻头直径 9 2自进式中空锚杆 1 锚杆的安装 自进式锚杆安装前 应检查锚杆体中孔和钻头的水孔是否畅通 若有异物堵塞应及时清理 锚杆对准设计的锚孔位置 凿岩机应先给风或水 然后钻进 在破碎岩中钻进时 钻头的水孔易堵塞 因此在钻进时 应放慢钻进速度 多回转 少冲击 注意水从钻孔中流出的状况 若有水孔堵塞的现象 应后撤锚杆500mm左右 并反复扫孔 使水孔畅通 然后慢慢推进 直到设计深度 锚杆体钻进至设计深度后 应用水和空气洗孔直至孔口返水或返气方可将钻机和连接套卸下 锚杆按设计要求外露 并及时安装垫板及螺母临时固定杆体 用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口30cm左右作为封孔进行注浆 如注浆压力较大或围岩较为破碎 也可采用锚固剂封孔 灌浆料应由杆体中孔灌入 水泥浆体强度达5 0MPa后可上紧螺母 2 锚杆的注浆 检查注浆泵及其配件是否齐备和正常 水泥浆或水泥砂浆的水灰比或粒径 湿度等是否符合设计要求 用水或空气检查锚孔是否畅通 调节水流量计使砂浆水灰比至设计值为止 从泵出口出来的砂浆 必须要均匀 不能有断续不均现象 锚杆灌浆料宜采用纯水泥浆或1 1水泥砂浆 水灰比宜为 0 4 0 5 1 采用水泥砂浆时砂子粒径不应大于1 0mm 将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好 开动泵注浆 整个过程应连续灌注 不停顿 必须一次完成 观察浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值 即可停泵 若注浆过程中 出现堵管现象 应及时清理锚杆 注浆软管和泵 此时若泵的压力表显示有压 应反转电机1 2秒卸压 方可卸下各接头 电机反转时间必须短暂 当完成一根锚杆的注浆后 应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头 清洗并安装至另一根锚杆 然后注浆 若停泵时间较长 在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆 以避免堵孔 在整个注浆过程中 操作人员应密切配合 动作迅速 保证注浆过程的连续性 在浆液终凝之前 不得敲击 碰撞或施加任何其它荷载 3 其它 当需要通过自进式 中空注浆 锚杆对围岩进行固接灌浆时 注浆在围岩被喷砼覆盖以后进行 用来注浆的自进式锚杆 在杆体前端1 3 1 4杆长范围内的管壁上开孔 孔径6 8mm 孔距沿管轴线100 150mm 环向90mm 梅花型布置 托板上设计孔径约12mm的排气孔 孔口处锚杆与孔壁之间的孔隙应进行封堵 注浆的浆液应采用添加早强剂 减水剂 膨胀剂的水泥浆 注浆压力通过试验确定 不宜超过1MPa 注浆时 待排气管出浆后 封堵排气管 并继续灌注至预定压力 停止灌注 9 3涨壳式预应力中空锚杆 1 在杆体存放 运输和安装过程中 应保持杆体和各部件的完好 不得损伤杆体上的丝扣 2 安装前应检查孔深 以锚杆就位后其外露段的丝扣长度可以安装托板 螺母等部件为适度 3 锚杆孔口应用早强砂浆或锚固剂做平整处理 其强度应能承担锚杆张拉的最大荷载 4 当锚杆送至孔内要求深度后 应立即左旋锚杆拧紧杆体 是内锚头张开与孔壁紧密接触 并保证锚头顶端与孔底部紧贴 5 锚杆张拉的有关控制要点 锚杆张拉前应进行原位试验 通过试验确定合理的张拉工艺 验证张拉指标 避免强行张拉 张拉过程中应保持锚杆轴向受力 必要时应在托板和螺母之间设置球面垫圈 张拉力的大小须满足设计要求 张拉锚杆拧紧螺母的扭矩不应小于100N M 托板安装后 应定期检查其紧固情况 如有松动 及时处理 对于间距较小的锚杆群 应注意相邻锚杆张拉时的相互影响 所有张拉机具应定期进行率定校验 6 注浆 注浆前采用通风或水检查杆体 排气管是否畅通 涨壳式预应力中空锚杆注浆宜采用水泥净浆 强度满足设计要求 孔口下倾的锚杆宜从杆体进浆 孔口排气管排气 孔口水平或上仰的锚杆宜从孔口排气管进浆 杆体排气 注浆时 待出浆浓度与进浆浓度一致后 封堵排气管 并继续灌注至预定压力后停止灌注 以保证注浆饱满且压力达到设计值 10 工程实例 锦屏二级水电站地下厂房涨壳式预应力中空注浆锚杆施工溪洛渡水电站3 公路隧道迈式中空锚杆施工 10 1锦屏二级水电站地下厂房涨壳式预应力中空注浆锚杆施工 10 1 1概况锦屏二级水电站地下厂房洞断面采用圆拱直墙型 顶拱采用三心圆拱 主厂房全长352 44m 高72 2m 宽28 3m 厂房顶拱支护形式为锚杆 挂钢筋网和喷射混凝土联合支护 锚杆全部由 28 32涨壳式预应力中空注浆锚杆组成 中空锚杆初始应力为120kN 约7976根 涨壳式预应力中空注浆锚杆由涨壳锚固件 中空杆体 垫板 螺母等组成 见图10 1 图10 1涨壳式预应力中空注浆锚杆结构图 10 1 2室内相关试验室内相关试验主要为中空锚杆水泥净浆配合比试验 水泥锚固剂凝结试验与抗压强度检验和扭力扳力的率定试验 水泥净浆试验主要为确定实际施工配合比而进行 水泥锚固剂凝结试验与抗压强度检验是为确定初凝 终凝时间及水泥锚固剂达到张拉强度所需的时间 1 水泥净浆配合比试验水泥净浆配合比试验分三组进行 主要测定试块7d 28d抗压强度是否满足设计要求 并取得较好效果 以确定试验参数 材料 水泥为P O42 5R水泥 东迈减水剂掺量为0 7 试块成型 采用70 7mm 70 7mm 70 7mm试模 养护条件 环境温度20 3 相对湿度大于95 试块7d 28d抗压强度检测结果 见表10 1 2 水泥锚固剂室内试验为加快施工进度 根据其它地下工程使用情况 选用郑州兰瑞特种建材公司生产的MSJK2型锚固剂找平锚杆孔口 以利锚杆均匀受力 需通过提前进行室内试验掌握水泥锚固剂初凝时间 终凝时间 4h抗压强度和1d抗压强度和28d抗压强度 以便于指导现场施工 试块初凝时间 终凝时间 4h抗压强度 1d抗压强度和28d抗压强度检验成果见表10 2 3 扭力扳手率定预应力中空注浆锚杆需要施加T 120kN的初始预应力 选用浙江嵊州生产的预置式TG型200 1000N m扭力扳手 在进行预应力中空注浆锚杆生产性试验之前 需先对预置式TG型200 1000N m扭力扳手进行率定 根据率定结果进行一元线性回归分析 得出一元线性相关方程 并根据一元线性相关方程计算达到T 120kN的初始预应力所对应的扭矩值 10 1 3现场生产性试验预应力中空注浆锚杆正式投入生产之前 须进行现场生产性试验 试验目的主要是为了确定中空锚杆钻孔直径 注浆工艺及注浆密实度 在厂房第 层中导洞顶部 随机选择15孔进行了现场生产性试验 1 钻孔直径确定 28 32预应力中空注浆锚杆锚头直径分别为45mm 55mm 为保证锚头顺利插入锚杆孔且能顺利打开涨壳进行锚固 钻孔时分别使用 45 48 51 57 62 65六种钻头进行试验 用于确定适合中空锚杆的最小钻孔直径 根据现场预应力中空注浆锚杆杆体安装情况 确定 51钻头适用于 28预应力中空注浆锚杆钻孔 57钻头适用于 32预应力中空注浆锚杆钻孔 即可满足上述要求 2 注浆及密实度由于厂房顶部锚杆为垂直岩面布置 方向为垂直向上或斜向上 现场采取了两种注浆工艺进行试验 一 采用孔口PVC软管进行注浆 利用中空杆体排气 二 利用中空杆体注浆通道 PVC软管至杆底排气 根据现场注浆试验 对中空锚杆密实度进行了检测 采用第一种注浆工艺可以保证杆体顺利回浆 检测密实度均达到90 以上 采用第二种注浆工艺施工时 PVC软管在送锚杆过程中容易损坏 共试验5根 其中3根回浆 2根没有回浆 因此选择第一种注浆工艺 利用孔口PVC软管进行注浆 中空杆体排气 即保证了杆体顺利回浆 又保证了注浆密实度 10 1 4预应力中空注浆锚杆施工工艺 1 施工工艺流程施工准备 测量放线 多臂钻钻孔 孔道清理 快速水泥砂浆找平 预应力中空锚杆安装 锚具安装及施加预应力 从注浆管灌注水泥砂浆 密实度无损检测 2 施工方法 钻孔 采用353E三臂液压台车钻孔 32中空锚杆使用 57钻头钻孔 28中空锚杆使用 51钻头钻孔 钻孔孔深比锚杆杆体有效长度大50mm 100mm 孔位偏差不大于100mm 孔道清洗与验收 钻孔完毕后 用压力水将孔道清洗干净 经检验合格后 临时封堵孔口 锚杆安装与张拉a 为保证锚杆与垫板垂直 使锚杆轴向受力 对孔口范围内局部参差不平的岩面 使用快速水泥砂浆找平 待找平层强度达到20MPa后 安装锚杆张拉 b 预应力中空注浆锚杆由厂家定尺制作 采用三臂台车配合人工将锚杆体送入孔内 使用厂家配置专用连接套筒转动锚杆杆体 使钢质锚头涨开与岩壁紧密接触以达到锚固目的 c 放入止浆塞和锚垫板 并安装排气管 旋上螺母 并使锚杆杆体位于锚杆孔的中部 并使用六角扳手预紧 d 根据设计要求初始预应力值 使用扭力扳手施加预应力 扭力扳手使用前将扭力扳手设定到相应的扭力值 由三臂台车或吊车加吊篮配合 两人协作 共同施加预应力 当锚杆达到预定应力 扭力扳手达到预设扭矩值时 扭力扳手会发出 咔哒 的响声 锚杆注浆采用专用螺旋砂浆泵进行注浆 该泵的优点在于注浆压力和流量可调 压力动脉小 注浆压力和流量均匀 使用16t汽车起重机配合人工注浆 注浆时 利用中空锚杆底部的注浆管注浆 中空杆体排气 直至中空锚杆中部孔道流出浆液方可停止注浆 注浆时注意控制注浆压力和流量 以防止注浆管爆裂 质量检验砂浆密实度检测 预应力中空锚杆注浆完成7天后 采用物探的方法对中空锚杆砂浆密实度进行检测 砂浆密实度均不小于75 全部合格 10 2溪洛渡水电站3 公路隧道迈式中空注浆锚杆施工 10 2 1概况3 隧道在杨家沟沟口右岸进洞 进口里程K3 104 00 高程592 73m 绕避电站左岸坝肩 泄洪洞进水口 厂房进水口及区域陡峭地形段 在大坝上游金沙江左岸豆沙溪沟岸坡上出洞 出口里程K6 433 00 高程631 01m 全长3329m 3 隧道采用 C6 3 1 三心圆曲墙式断面 净空10 5m 5 0m 宽 高 纵断面采用1 的单一纵坡 地层为二叠系峨眉山玄武岩第8 14层 P2 8 P2 14 岩性为致密状玄武岩 斑状玄武岩 含斑玄武岩 玄武质角砾集块熔岩等 岩体新鲜 强度较高 洞口段围岩为 类 洞身段围岩以 类围岩为主 层间 层内错动带发育段局部围岩稳定性较差 为 类 隧道围岩系统锚杆和超前锚杆均采用R25N中空锚杆 10 2 2隧道设计参数隧道 类围岩衬砌断面见图10 2 有关设计参数如下 1 初期支护采用超前中空锚杆 型钢钢架 径向中空锚杆及喷C25砼组合方式 二次采用C20模筑砼 2 初期支护超前中空锚杆设置于拱顶120 范围 锚杆直径25mm 长度4 5m 间距0 4m 排距2 4m 外插角10 同时与锚固岩层面夹角不小于5 每延米15 42根 3 初期喷锚支护 喷C25砼厚23cm 中空锚杆直径25mm 长度3 5m 间距1 0m 排距1 0m 梅花型布置 每延米30根 并设 6mm钢筋网 间距15cm 4 型钢拱架采用18工字钢加工制作 排距0 7m 每榀重约367 9kg 5 二次衬砌采用C20模筑砼 拱部厚50cm 图10 23 隧道 类围岩衬砌断面图 10 2 3迈式锚杆的施工工艺开挖支护的一般程序为 掌子面素喷3 5cm砼 超前中空锚杆施工 洞挖掘进 顶拱素喷3 5cm砼封闭 系统中空锚杆施工 挂钢筋网 钢拱架施工 喷砼 中空锚杆的施工工艺如下 1 按设计位置沿拱部开挖轮廓线标出锚杆位置 2 采用YT28钻机钻孔 孔径 42mm 钻进时以多回转 少冲击的原则进行 以免岩粉堵塞钻头水孔 3 冲洗钻孔后 检查锚杆中孔有无异物堵塞 如有则清理干净 然后将锚杆通过钎尾联结在钻机上 慢慢钻进安装到孔内 并保持锚杆外露长度约10cm 4 用孔帽装配套将止浆塞通过锚杆外露端打入孔内30cm左右 5 将锚杆 注浆管及注浆泵用快速接头连接好 开动注浆泵 直至砂浆从孔口周边溢出或压力表达到设计压力值 1 2MPa 位置 6 为了保证注浆效果 待排气完后立即用锚固剂封闭止浆塞以外的锚孔 装上垫板和螺帽 10 2 4锚杆的检验 1 锚杆完成28天后 进行锚杆抗拔力检验 合格率100 2 锚杆砂浆强度检验 合格率100 谢谢大家