WT中空注漿錨桿施工工法

1、WT中空注漿錨桿施工工法(200219工字13號(hào))中鐵十九局集團(tuán)有限公司 岳曉東 張永治 柏威 楊大林一、前言錨桿支護(hù)是隧道施工支護(hù)的重要形式，它能有效地控制由于爆破及其它手段開(kāi)挖而使圍巖產(chǎn)生的巖體松動(dòng)，提高圍巖的穩(wěn)定性。WT中空注漿錨桿曾獲得中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)隧道及地下工程分會(huì)第十屆年會(huì)推薦產(chǎn)品的稱號(hào)。在三線大跨度隧道的施工支護(hù)中，根據(jù)其跨度大、圍巖破碎的特點(diǎn)，在既要保證施工安全，又要保證施工進(jìn)度的情況下，我們選用了這種高強(qiáng)高效的WT中空注漿錨桿，經(jīng)總結(jié)提高形成本工法。二、工法特點(diǎn)1、安裝方便，不需現(xiàn)場(chǎng)加工螺紋，就可方便地安設(shè)墊板、螺母。2、注漿飽滿，并可實(shí)現(xiàn)壓力注漿，提高工程質(zhì)量。3、由于各

2、配件的作用，桿體的居中性很好，砂漿可以將錨桿體全長(zhǎng)包裹，避免銹蝕的危險(xiǎn)，達(dá)到長(zhǎng)期支護(hù)的目的。4、技術(shù)容易掌握，利于推廣和應(yīng)用。三、適用范圍1、 適用于隧道內(nèi)地質(zhì)較差、圍巖破碎地段的錨固支護(hù)和超前支護(hù)。 2、 適用于隧道坍方、斷層地段的整治。四、施工工藝（一）、工藝原理（插入相關(guān)內(nèi)容） WT中空注漿錨桿(見(jiàn)圖1)是一種新型錨桿，錨桿直徑為25mm，表面帶有螺紋，中間有一空孔，錨桿插入已由鑿巖機(jī)鑿好的錨孔內(nèi)，錨頭上的倒刺立即將錨桿掛住。在一些特別破碎的圍巖中，為防止錨頭上注漿被巖屑堵塞，保證砂漿流動(dòng)順暢，可以在桿體的前部相隔一定距離鉆一些孔徑為ø6的注漿孔，然后通過(guò)空孔注漿固結(jié)，固結(jié)后的

3、圍巖成一整體，在錨桿強(qiáng)大抗拔力的作用下，圍巖有了充分的自承能力，加大了圍巖的穩(wěn)定性。圖1 WT中空注漿錨桿原理示意圖 (二)、工藝流程（見(jiàn)圖2）施 工 準(zhǔn) 備 錨桿的組裝鉆孔、清孔邊墻錨桿施工清 理 巖 面支立腳手架拱部錨桿施工檢 查安裝止?jié){塞墊板螺母注 漿檢 查安裝止?jié){塞墊板螺母注 漿清 理 現(xiàn) 場(chǎng) 不合格 不合格 合格 合格圖2 工藝流程(三)、操作要點(diǎn)1、 施工準(zhǔn)備a) 施工現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到三通，即電通、水通、路通。b) 清理錨桿孔口巖面，使巖面與鉆孔方向垂直，如不垂直，安裝錨桿時(shí)可用特制墊板調(diào)整，使托板密帖巖面。c) 準(zhǔn)備好錨桿的各部件，準(zhǔn)備好鉆孔機(jī)具及配套設(shè)備。d) 確定砂漿施工配合比。e)

4、 準(zhǔn)備好各種質(zhì)檢記錄表，格式見(jiàn)錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范。2、 鉆孔及清孔a) 根據(jù)設(shè)計(jì)所規(guī)定的孔位、孔徑、長(zhǎng)度與傾斜鉆孔。鉆機(jī)選用YT28氣腿式風(fēng)槍，鉆頭采用ø51mm梅花形合金鋼鉆頭。b) 成孔后用高壓風(fēng)清孔，將孔內(nèi)壁及根部殘留廢土清除干凈，切忌用水清洗。c) 成孔孔壁必須順直、完整。3、錨桿的施工(1)、錨桿的長(zhǎng)度(見(jiàn)圖3)決定錨桿長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)了解坑道圍巖情況(一般在施設(shè)錨桿2.5m范圍內(nèi))，使錨桿的錨固段盡量錨固在較好的巖層中，才能保證與圍巖共同作用，對(duì)于層狀或非層狀巖石的錨桿長(zhǎng)度可由下式計(jì)算。L1=c1+h+c2式中 L1層狀巖石時(shí)，錨桿長(zhǎng)度（m）； c1錨桿插入堅(jiān)硬巖石內(nèi)的

5、深度一般為250300mm；h直接錨入圍巖的厚度；c2錨桿外露長(zhǎng)度。對(duì)金屬錨桿，為墊板及螺母高度再加50100mm。 L2(1/21/4)B式中 L2非層巖石中錨桿長(zhǎng)度（m）； B坑道寬度（m）。(2)、錨桿的間距與排距錨桿的間距不宜大于錨桿長(zhǎng)度二分之一，一般為0.51.2m，并不得大于1.25m。圍巖較堅(jiān)固時(shí)可取上限值，圍巖較弱時(shí)則用下限值。錨桿間距排距t可用下式計(jì)算： t=Q/（1.51.8）krh (m)式中 Q錨固力或桿體拉斷的較小值； k安全系數(shù),通常取3； r頂板巖石容重（t/m3）； h被錨圍巖層厚度（m）。 (3)、錨桿布置(如圖4)錨桿按梅花形布設(shè)，縱向間距為2m，橫向間距為

6、1m。錨桿應(yīng)與巖體主結(jié)構(gòu)面成較大角度布置，當(dāng)主結(jié)構(gòu)面不明顯時(shí)，可與隧道周邊輪廓垂直布置。 圖4 錨桿在巖面的布置(4)、錨桿施工工藝對(duì)支護(hù)效果的影響(見(jiàn)表1)表1 錨桿施工工藝對(duì)支護(hù)效果的影響序號(hào)現(xiàn) 象主 要 原 因影 響1眼孔不直鉆孔時(shí)，鑿巖機(jī)下端位移移動(dòng)錨桿不易安裝到孔底2鉆孔過(guò)深或過(guò)淺鉆孔直徑過(guò)大或過(guò)小未按設(shè)計(jì)要求施工降低錨固能力3眼孔內(nèi)有碎屑清孔風(fēng)力不夠安裝錨桿、注漿均困難4灌漿時(shí)砂漿下淌砂漿過(guò)稀或孔口堵塞不良孔內(nèi)砂漿不飽滿，降低錨固能力5壓力表讀數(shù)不在控制范圍內(nèi)注漿壓力不夠或不穩(wěn)孔內(nèi)砂漿不能達(dá)到注漿孔底部，桿體不能全長(zhǎng)包裹，日久錨桿體容易銹蝕6止?jié){塞內(nèi)孔堵塞錨孔中的空氣未被排凈錨孔內(nèi)

7、注漿不密實(shí)，降低錨固能力7灌漿時(shí)注漿管外壁粘漿過(guò)多灌漿時(shí)，注漿管未同時(shí)抽出或所用砂漿過(guò)稀減少了孔內(nèi)砂漿，降低錨固能力（5） 錨桿抗拔力的試驗(yàn)a) 抗拔力試驗(yàn)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工點(diǎn)上進(jìn)行。b) 試驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)：l 應(yīng)保持拉力計(jì)（或千斤頂）與錨桿外露部分平行；l 加力時(shí)，應(yīng)勻速緩慢；l 拉力計(jì)（或千斤頂）應(yīng)固定牢靠，并有安全保護(hù)設(shè)施。4、 注漿作業(yè)(注漿結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5)(1)、注漿工藝流程(見(jiàn)圖6)(2)、注漿材料a)、注漿材料采用水泥砂漿，水泥選用32.5R以上的普通硅酸鹽水泥, 質(zhì)量應(yīng)符合硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的各項(xiàng)指標(biāo)（GB17599）標(biāo)準(zhǔn)。河砂應(yīng)符合普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法（TBJ539

8、2）標(biāo)準(zhǔn)。拌和水應(yīng)符合鐵路混凝土及砌石工程施工規(guī)范(TBJ21086)中的第條的各項(xiàng)規(guī)定。b)、注漿用水泥砂漿屬富水砂漿,砂漿的水灰比為0.6:1,灰砂比為1:1,每立方米漿液投入水泥1400kg左右。水泥砂漿試塊經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，7d抗壓強(qiáng)度為12.7Mpa,28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到24.8Mpa。c)、砂漿拌制采用Y132S-4型拌合機(jī),一次拌合量為2.5立方米。(3)、注漿參數(shù)a)、注漿壓力選擇：采用一次升壓法注漿，注漿壓力要控制在0.60.8mpa之間。b)、注漿量理論計(jì)算單孔漿液壓入量計(jì)算：RLn式中：Q單孔漿液壓入量（m3）R漿液擴(kuò)散半徑（m）L注漿段長(zhǎng)度（m）漿液在裂隙內(nèi)的有效充填系數(shù)，視

9、巖層性質(zhì)而定,約0.30.9。n體積裂隙率,一般取110，破碎地帶取3040。損失系數(shù)，取1.11.5。則每根錨桿理論注漿量Q=1.33m3。5、 錨桿的機(jī)理作用 對(duì)大跨度的隧道支護(hù)，現(xiàn)著重分析一下錨桿支護(hù)的減跨作用和圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用。a) 減跨作用（見(jiàn)圖7）(1)、機(jī)理：把大跨支護(hù)結(jié)構(gòu)變?yōu)槿舾尚】缃Y(jié)構(gòu)。（2） 技術(shù)特點(diǎn)：高時(shí)效深孔錨固，有孔口錨固，才有明顯效果。 b）圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用（見(jiàn)圖8） (1)、在圍巖應(yīng)力重分布中，起“約束收斂”作用。(2)、錨桿約束巖土體徑向變形，提高切向抗剪切力。 圖8 圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用圖7 減 跨 作 用五、機(jī)具設(shè)備(見(jiàn)表2)表2 機(jī)具設(shè)備序號(hào)機(jī)具名稱型號(hào)規(guī)格單 位數(shù) 量用

10、 途1氣腿式風(fēng)槍FT160BC臺(tái)1鉆孔2加壓泵OBD型臺(tái)1注漿升壓3電動(dòng)空壓機(jī)LWJ201T臺(tái)2清孔、供風(fēng)4風(fēng)壓表0.4級(jí)只4測(cè)空壓機(jī)壓力5抽水泵60KW臺(tái)1清除淤水6注漿泵0.05m3/min臺(tái)2錨桿注漿7砂漿攪拌機(jī)YI32S4臺(tái)2拌水泥砂漿8錨桿拉力計(jì)ML-20臺(tái)1做抗拔試驗(yàn)、量測(cè)錨固力用9發(fā)電機(jī)30KW臺(tái)2現(xiàn)場(chǎng)照明、施工用電六、勞動(dòng)組織(見(jiàn)表3)表3 勞動(dòng)組織序號(hào)作 業(yè) 內(nèi) 容人數(shù)1錨桿的組裝，安設(shè)22搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)83鉆孔，清孔185動(dòng)力、照明、機(jī)械用電26負(fù)責(zé)給水，給風(fēng)27焊接鋼管48備料，制漿，注漿59試驗(yàn)，測(cè)量310負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理工作111技術(shù)指導(dǎo)112領(lǐng)工員1合計(jì)47七、質(zhì)量

11、控制1、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)a) 桿身必須調(diào)直無(wú)缺損。b) 錨桿長(zhǎng)度應(yīng)大于孔深610cm，每根加工長(zhǎng)度誤差不宜大于+1cm，并應(yīng)除去桿上油污、鐵銹、雜質(zhì)。c) 鉆頭的尺寸，應(yīng)根據(jù)錨桿孔徑要求決定，當(dāng)鉆頭磨損后影響底部孔徑尺寸達(dá)2mm時(shí)，則應(yīng)更換鉆頭，d) 錨桿孔位置誤差不大于+10cm。e) 錨桿孔深度，誤差不大于+1cm。f) 鉆孔后，孔內(nèi)石粉必須用高壓風(fēng)清除干凈。g) 鉆到設(shè)計(jì)深度時(shí)，若流出的巖粉漿呈黃色或褐色，或鉆頭擊聲異常時(shí)，說(shuō)明遇到較軟弱的巖石或破碎夾層，應(yīng)變更錨桿的深度與位置。 2、質(zhì)量保證措施a）施工中各工序完成后按鐵路隧道施工規(guī)范（TBJ20496）及鐵路隧道工程質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)（TB

12、1041798）進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)入下道工序，凡不合格者必須進(jìn)行返工，使其達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。b）鉆眼孔位應(yīng)作標(biāo)記，以免錨桿間距誤差太大，降低加固圍巖的效果，尤其在錨桿設(shè)計(jì)間距小時(shí)更要注意。鉆孔直徑應(yīng)大于錨桿直徑25，為使錨桿周圍都有一定厚度的砂漿與孔壁粘結(jié)，以保證達(dá)到所需要的抗拔力。為掌握鉆眼深度符合要求，巖面應(yīng)大致平順，過(guò)于凸出的部位應(yīng)鑿除。c）灌漿前應(yīng)將孔眼吹凈是為了使砂漿與孔壁粘結(jié)良好。灌漿飽滿與否是保證錨桿質(zhì)量的關(guān)鍵，灌漿時(shí)將壓漿管插入接近孔底，一面注漿一面緩緩勻速將管拔出。當(dāng)插入錨桿時(shí)孔口有砂漿溢出，即表示孔內(nèi)砂漿飽滿，若孔眼無(wú)砂漿溢出應(yīng)及時(shí)補(bǔ)注。d）錨桿安裝位置居中，以使

13、砂漿均勻包裹桿體四周。在孔口可用止?jié){塞封固，既可固定錨桿位置，也可防止砂漿大量外溢，拱部的錨桿，尤應(yīng)注意。f）錨桿施工完畢后，由于爆破震動(dòng)或其它因素的影響,可能使托板松動(dòng)，錨固失效。因此，要定時(shí)檢查，如發(fā)現(xiàn)托板松動(dòng),及時(shí)擰緊螺帽。八、安全措施本工法除了遵照鐵路隧道施工規(guī)范（TBJ20496）及鐵路隧道工程質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)（TB1041798）有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、 對(duì)所有作業(yè)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，讓工人充分認(rèn)識(shí)到安全的重要性。2、 嚴(yán)格用電制度，電線不得挨地，電閘箱要上鎖，閘刀盒要有蓋，施工用電要有專人負(fù)責(zé)。3、 作業(yè)人員不要站在注漿機(jī)后面，以免在注漿時(shí)發(fā)生竄漿，造成人身傷害。4、 起

14、拱線以上錨桿施工時(shí)，錨桿裝入孔內(nèi)一定要掛住，防止意外脫落，造成人員傷害。5、 施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)具、材料不得隨處亂放，做到定物、定點(diǎn)堆放。九、效益分析1、 簡(jiǎn)化了施工程序，加快了施工進(jìn)度。2、 改善了施工條件，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，操作簡(jiǎn)便，安全性強(qiáng)。3、 WT中空注漿錨桿與傳統(tǒng)的砂漿錨桿即通常所說(shuō)的螺紋鋼筋砂漿錨桿相比，中空設(shè)計(jì)可以使錨桿實(shí)現(xiàn)注漿管的功能，注完漿后無(wú)需象傳統(tǒng)的工藝那樣拔出注漿管以避免造成砂漿的流失。十、工程實(shí)例渝懷鐵路杉樹(shù)陀隧道（進(jìn)口）DK232+290DK232+440段為三線大跨，最大跨度為21.18米,最大高度為12.72米，是渝懷鐵路施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)工程之一。杉樹(shù)陀隧道（進(jìn)口）洞口及洞身基巖裸露，巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及局部夾頁(yè)巖、泥巖，層理、節(jié)理發(fā)育,有多處斷層、溶洞出現(xiàn)，這就對(duì)大跨度隧道圍巖的開(kāi)挖支護(hù)提出了很高的要求。理論和實(shí)踐證明，通過(guò)爆破或其它手段開(kāi)挖形成地下洞室后，由于洞室圍巖的受力狀況發(fā)生改變，地應(yīng)力重新分布，在一定范圍內(nèi)，洞室圍巖將產(chǎn)生變形致使巖體松動(dòng)，形成松動(dòng)圈（如圖9）。對(duì)于地下洞室而言，由于松動(dòng)圈內(nèi)的巖石自穩(wěn)能力非常差，嚴(yán)重的甚至沒(méi)有自穩(wěn)能力，故它對(duì)洞室的襯砌