WT中空注漿錨桿施工工法

1、WT中空注漿錨桿施工工法（2002 19 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

2、、由于各配件的作用，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、2、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)。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？6的注漿孔，然后通過空孔注漿固結(jié)， 固結(jié)后的圍

3、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。墊板螺母巖面注漿后擴(kuò)散范圍圖1 WT 中空注漿錨桿原理示意圖（二）、工藝流程（見圖 2）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）準(zhǔn)備好各種質(zhì)檢記錄表，格式見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 ？51mm

4、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。Li=Ci+h+C2式中Li層狀巖石時(shí)，錨桿長(zhǎng)度（m）;c i錨桿插入堅(jiān)硬巖石內(nèi)的深度一般為250 300mmh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 50100mmL2> （1/2 1/4）B式中L2非層巖石中錨桿長(zhǎng)度（m）

5、;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：圖3錨桿長(zhǎng)度組成t= V Q/ （1.5 - 1.8 ） 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;3r頂板巖石容重（t/m ）;h被錨圍巖層厚度（m）。（3）、錨桿布置（如圖4）當(dāng)主梅花形布置錨桿按梅花形布設(shè)，縱向間距為2m,橫向間距為1m錨桿應(yīng)與巖體主結(jié)構(gòu)面成較大角度布置, 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

6、果的影響（見表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鉆孔過深或過淺鉆孔直徑過大或 過小未按設(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)砂漿下淌砂漿過稀或孔口堵塞不良孑L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)注漿不密實(shí)，降低錨固能力7灌漿時(shí)注漿管外壁粘漿過多灌漿時(shí)，注漿管未同時(shí)抽出或所用砂漿 過稀減少了孔內(nèi)砂漿，降低錨固能力（5）錨桿抗拔力的試驗(yàn)a

7、）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)：應(yīng)保持拉力計(jì)（或千斤頂）與錨桿外露部分平行； 加力時(shí)，應(yīng)勻速緩慢；拉力計(jì)（或千斤頂）應(yīng)固定牢靠，并有安全保護(hù)設(shè)施。圖5注漿結(jié)構(gòu)示意圖4、注漿作業(yè)（注漿結(jié)構(gòu)見圖5）（1）、注漿工藝流程（見圖6）儲(chǔ)漿桶壓力表O注漿桶1注漿桶2:F.混合器壓力表. 混合器高壓輸漿管止?jié){塞>'WT錨桿圖6注漿工藝流程圖（2）、注漿材料,質(zhì)量應(yīng)符合硅酸鹽水泥、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普通硅酸鹽水泥的各項(xiàng)指標(biāo)（GB175- 99）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（TBJ5392）標(biāo)準(zhǔn)。拌和水應(yīng)符

8、合 鐵路混凝土及砌石工程施工規(guī)范（TBJ210 86）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：Q=入 n RLn 3 式中：q單孔漿液壓入量（m）R漿液擴(kuò)散半徑（m）l注漿段長(zhǎng)度（m3 漿液在裂隙內(nèi)的有效充填系數(shù)

9、，視巖層性質(zhì)而定，約0.30.9。n體積裂隙率，一般取110%，破碎地帶取 3040%。入一損失系數(shù)，取1.11.5。3則每根錨桿理論注漿量 Q=1.33m o5、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（見圖 8）（1）、在圍巖應(yīng)力重分布中，起“約束一收斂”作用。（2）、錨桿約束巖土體徑向變形，提高切向抗剪切力。圖7減跨作用圖8圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用五、機(jī)具設(shè)備（見表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)量用途1

10、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)LW 20仃臺(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30.05m/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)量控制1、質(zhì)量控

11、制標(biāo)準(zhǔn)a）桿身必須調(diào)直無缺損。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)寸，則應(yīng)更換鉆頭，d）錨桿孔位置誤差不大于 +10cme）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（TBJ204 96）及鐵路隧道工程質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)評(píng) 標(biāo)準(zhǔn)（TB10417 98）

12、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 mm,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（TBJ204 96）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、起拱線以

14、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)例渝懷鐵路杉樹陀隧道（進(jìn)口）DK232+29A DK232+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挖支護(hù)提出了很高的要求。理論和實(shí)踐證明，通過爆破或其它手段開挖形成地下洞室后，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)重的甚至沒有自穩(wěn)能力，故它對(duì)洞室的襯砌結(jié)構(gòu)將 產(chǎn)生非常不利的影響，為了保護(hù)洞室空間達(dá)到其使用功能，我們用錨桿來加