长锚杆施工技术发布时间:2010-12-6 16:04:33 打印本页 | 关闭窗口一、前言6m长锚杆在国内各种地下工程中较为少见，只在近年来随各种大跨、超大跨地下工程以及高边坡加固工程的增多才应用逐渐广泛。中铁二局在某超大跨地下工程的6m长锚杆施工中，采用液压凿岩台车钻设锚杆孔，并引进双管注浆工艺，加以改进和提高，开发出一套长锚杆的施工工法。采用此工法，能加快长锚杆施工进度，确保工程质量，提高施工效率，对长锚杆工程数量大、要求及时发挥长锚杆支护作用的工程施工极为有效。二、工法特点1、锚杆钻孔施工进度较快，锚杆锚安工效高，成本低。2、采用双管工艺并先固定杆体，实现了有压注浆，有利于保证砂浆的保满度和密实度，确保锚固质量。3、操作方便，所需施工人员少，工人劳动强度低，且人员技术熟练快，能进行高效率的锚安作业。三、适用范围本工法适用于全长粘结型砂浆锚杆，长度46m，对于长度小于该范围的锚杆，采用本成果不经济，长于该范围则钻孔难度增加，进度缓慢，也不经济。适用的地质条件为有一定自稳性的级花岗岩地层及类似硬岩地层，节理裂隙较发育至不发育，受地质构造影响较重至轻微，地下水较发育至不发育。四、工艺原理对下倾锚杆采用传统的单管注浆工艺，插入注浆管至孔底，不设排气管，边注浆边抽出注浆管至孔内注浆完成，再插入锚杆固定即可。对上倾或竖直锚杆的锚固，采用双管注浆工艺，实现有压注浆，砂浆在压力作用下，由下而上填满锚杆与锚杆孔壁之间的空隙，同时渗透进围岩的节理裂隙中，加强了锚杆与围岩的摩擦力，同时，锚孔内的空气由排气管内排出，至排气管溢浆时表明孔内已注浆饱满。五、施工工艺工艺流程（见图1）关键技术1、锚杆眼成孔技术采用两臂液压凿岩台车、国产优质48mm钻头、国外产35mm、长6.1m优质钻杆进行钻孔。由于钻杆长度比导轨滑架长度长约1.7m，开孔时需小心谨慎，待钻进1.7m后，将导轨滑架向上收缩抵住岩石，再正常钻进。软弱围岩钻孔中存在的主要问题是围岩破碎、钻孔时排碴不畅，导致坍孔、卡钻。针对性的处理措施是：保证钻孔水压及水量，以使其能将钻碎的岩碴排走；出现卡钻后及时退钻，待处理后再钻进；软弱围岩段钻孔后及时清孔、安装和锚固锚杆，以防止锚杆推不进去或推不到底。2、锚杆锚安技术对下倾锚杆采用16mm钢管作注浆管插入至孔底510cm，不设排气管，边注浆边缓慢匀速拔出注浆管至孔内注浆完成，再插入锚杆固定即可。对上倾或竖直锚杆的锚固，采用双管注浆工艺，将16mm注浆钢管插入孔口后封堵，锚杆体插入前绑扎10mm塑料软管作排气管，采用灰浆泵对孔内进行有压注浆，锚孔内的空气由排气管内排出，至排气管溢浆时表明孔内已注浆饱满。3、锚杆质量检测技术对于6m全长粘结型砂浆锚杆，除进行抗拔力检测外，还应进行砂浆饱满度的检测，并辅以轴力检测项目，方能保证锚杆质量，发挥长锚杆作用。抗拔力采用锚杆拉拔计进行检测。砂浆饱满度则利用声波反射能量对比法，通过使用激发能量大的机械冲击法和用水作接收传感器耦合剂等，采用M-10A型锚杆测试仪检测。锚杆轴力采用JXGM-1型锚杆轴力计，在锚杆的上下面加工监测用槽以安装强度应变片检测，根据轴力值的大小和轴力分布状况，判断锚杆的施工质量及有效性。锚杆眼成孔1、钻孔准备对围岩较好地段，应先进行找顶作业，清除作业面局部不稳定石块，锚杆作业面滞后开挖面一定距离。对围岩较软弱地段，必须先进行初喷作业，再进行锚杆钻孔，锚杆钻孔紧跟开挖面。台车就位后，连接好台车的水管和电缆，并保证工作面充分的照明。利用台车吊篮画锚杆眼位，画眼时按照设计间距及位置，并根据围岩节理裂隙情况作局部调整，但孔距偏差必须小于15cm。为便于台车司机准确钻孔，锚杆眼标志应醒目。2、钻孔作业考虑到方便锚杆杆体插入孔内，钻头采用48mm国产优质钻头，锚杆眼成孔直径50mm。开孔时钻杆应垂直于开挖轮廓线，并小心谨慎，待钻进至能将导轨滑架抵住岩壁时，即可向上收缩导轨滑架至岩壁，然后正常钻进。钻孔时必须保证水压及水量，以及时排出孔内岩碴，出现卡钻时应及时退钻，待处理后再继续正常钻进至设计孔深。钻眼时严格控制钻孔深度及孔向、开孔偏差，一般要求孔深只能超、不能欠，且最大偏差不得大于5cm。锚杆孔向应垂直于开挖轮廓线，方向偏差2%。如台车不能按设计角度或长度钻孔时，应及时调整台车位置。锚杆孔开孔时应按所画位置，其偏差d10cm。锚杆钻孔完成后应进行检查，如不符合设计或规范要求，必须及时采取补救措施，重新钻孔或加深锚杆孔等。3清孔清孔质量直接影响着锚杆的锚固力，是决定锚杆锚固质量的重要环节，必须严格控制。凿岩台车在退出钻杆之前，直接用其高压水冲洗锚杆孔直至孔口流出清水为止，对边墙下倾锚杆必须再用高压风吹出孔内残碴、泥屑和积水，确保孔内清洁干净。软弱围岩段钻孔后应及时清孔并锚固，以防止孔壁掉碴或产生变形，导致锚杆推不进去或推不到底。杆体制作及安装1、杆体制作、存放及运输锚杆采用经抽检合格的级螺纹钢加工制作，所用螺纹钢要有出厂合格证和工厂试验证明，并进行人工除锈、除泥、除油污等处理。按照设计长度，采用钢筋切割机切割而成。切割后发现杆体局部变形较大可能影响锚杆插入时，应予以剔除。加工后，锚杆堆放应下垫12cm枋木，支承距离1.8m以防杆体变形影响安装,同时上盖防水布等，以防锈防污、防腐防损和保持干净。杆体运输过程中应轻拿轻放，以防止撞击变形。2、排气管绑扎采用双管注浆工艺时，排气管采用10mm塑料软管制作以保证其允许局部少量变形。将其剪断成稍长于锚杆1020cm，并将其顶部基本与锚杆顶平齐但略低35cm，以保证排气管顶部不被眼底岩壁抵紧而失效。采用普通电胶布按0.5m间距将排气管绑扎在锚杆上，同时在排气管两侧加设小木片或其他硬物以防止塑料管在送入时完全被卡，保证排气通畅。排气管随锚杆一起插入孔内，尾端露出锚杆孔孔口1020cm。排气管采用施工现场随绑随用，存放时应防止被作业面泥水污染。3、锚杆安装、固定及孔口堵塞采用可移动简易作业台架或钢管脚手架平台进行锚杆安装、固定作业。施作拱部上倾锚杆时，将绑扎好排气管的锚杆小心插入孔内，然后采用两块木楔对称打入锚孔口，通过木楔与孔口的摩擦力来固定锚杆。再插入注浆钢管，并用牛皮纸浸水后堵塞孔口。堵塞时应塞紧，并采取措施防止排气管失效。注浆完成后抽出注浆管，插入下一锚杆孔内，再次堵塞孔口和注浆。对边墙下倾锚杆，注浆后插入杆体即可。锚杆注浆1、水泥砂浆配合比普通水泥砂浆普通水泥砂浆主要用于洞内岩层较好段的锚杆锚固。选用材料为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号425号；砂选用干净的中细砂，粒径2.5mm，使用前应过筛的，砂内含泥量及其他杂质含量应符合施工规范要求。水采用普通拌合用水。配合比可采用水泥：水：砂为1：0.45：1.25，其中每方水泥用量778kg、水用量350kg、砂用量972kg。砂浆性能：稠度110mm，流动性较好，不离析，三天抗压强度16.9Mpa。早强水泥砂浆早强水泥砂浆均用于洞口段及洞内断层带岩层较软弱段的施工。选用材料与普通水泥砂浆相同，另掺加CSP-3型早强剂，配合比参数可采用水泥：水：砂：早强剂为1：0.45：1.62：0.007，其中每方水泥用量684kg、水用量308kg、砂用量1108kg、CSP-3早强剂用量4.8kg。砂浆性能：砂浆稠度115mm，流动性较好，不离析，三天抗压强度19.4Mpa。2、注浆准备工作注浆前将可移动台架移动到需锚杆位置，或搭设钢管脚手架平台，其下分别布置注浆机、砂浆搅拌机、存浆槽，然后将注浆软管连接至台架顶并与注浆钢管连接，同时在工作面附近准备好所需注浆材料，连接好水管路。3、砂浆拌合砂浆可采用砂浆搅拌机拌合，按选定的施工配合比进行计量配料，但拌合时间不得少于3min，以保证砂浆拌合均匀。浆液拌合后1h内用完,超过1h的浆液不能再用，故浆液拌合前要计算材料用量，做到随拌随用，以免浪费。4、注浆作业拱部上倾锚杆注浆注浆开始或中途停止时间超过30min时，注浆机及管路应先用清水冲洗，以湿润注浆管路，防止堵管。注浆过程中应随时注意灰浆泵压力，使其逐渐上升，若发现泵压上升过猛、过大表明可能发生了堵管，应及时处理。注浆压力宜保持在0.10.15MPa之间，最大不超过0.18MPa，并一直保持到排气管渗出浆液为止，及时将注浆软管折叠绑扎，并将注浆钢管抽出后堵严。压注早强水泥砂浆时，采用与普通砂浆相同的机具、注浆压力及工艺。注浆结束后应清洗注浆机及管路,以便下次使用。边墙下倾锚杆注浆将注浆管插入至距孔底510cm，不设排气管，边注浆边缓慢匀速拔出注浆管至孔内注浆完成即折叠注浆软管，再插入锚杆固定即可。注浆方法与拱部一样。5养护锚杆安装后，不得悬挂重物，不得随意敲击，以免影响砂浆与杆体和砂浆与围岩的粘结强度，降低锚杆质量。锚杆的质量检测1、锚杆抗拔力检测采用锚杆拉拔仪检测。普通砂浆锚杆一般在砂浆强度达到20Mpa，即一般在锚杆锚固后6天进行检测。早强砂浆锚杆则一般选择在锚固4天后检测，检测方法与普通砂浆锚杆相同。考虑到长锚杆的质量控制更为困难，故抽检时按每150根抽查1组、共3根。将拉力计千斤顶套上锚杆尾，使其作用线与锚杆轴线同心，然后加上楔套楔紧，固定牢靠后开启油泵缓慢加压。由于一般不作破坏性检测，加压至略高于设计及规范要求的压力表压强读数即可，然后将压强值换算为锚杆的抗拔力。2、锚杆的注浆饱满度检测全长粘结砂浆锚杆砂浆灌注的饱满度是其施作质量的重要指标，采用M-10A型锚杆测试仪进行检测。使用时，先在施工现场按设计参数，对不同类型围岩，各设23组、每组12根标准锚杆，以确定分级。由于规范规定“对于全长粘结型锚杆应检查砂浆密实度，注浆密实度大于75方为合格”，同时考虑到长锚杆原因，故提高标准确定三个分级，设握裹水泥砂浆饱满度分别为100%、90%、80% 3组锚杆，定水泥砂浆饱满度100%为a级，90100%为b级，8090%为c级，80%为d级。当水泥砂浆饱满度为a、b、c级时为合格，为d级时则不合格。然后，在这些标准锚杆上用激发器和仪器通过接收传感器测定反射波的振幅值存入仪器，若每组有一根以上标准锚杆时，则取这组的几根锚杆的反射波振幅平均值存入仪器，这些值就作为检测其它锚杆的标准。在检测其它锚杆时，仪器将自动将所测振幅值与存储于仪器中的标准值对比，并显示出其水泥砂浆饱满度级别。仪器同时根据实测反射波走时计算并显示杆体锚入深度。六、机具设备主要施工机械设备见表1。表1:长锚杆施工主要机具设备顺号设备名称型号单位数量备注1液压凿岩台车汤姆洛克H205T台1两臂、配6.1m国外产钻杆和48mm国产优质钻头2可移动台架台1自制3注浆泵BW-250台1配6m长和1.5m长钢注浆管、25mm注浆胶管4砂浆搅拌机SJ-160B台15存浆槽个1自制6钢筋剪断机GQ40台17锚杆拉拔仪ML-5套18锚杆测试仪M-10A套1用于砂浆饱满度的检测七、劳动组织施工班组所需劳动力组织见表2。表2长锚杆施工劳动力组织顺号工种人数工作内容备注1班长1负责全面指挥工作采用一班制作业，八小时工作制，必要时可适当延长劳动时间。2台车司机1钻锚杆眼、清孔3台车辅助司机1司钻配合、台车维修保养4砂浆搅拌2砂