中空型注漿錨桿與普通砂漿錨桿及工作性能比較

1、中空型注漿錨桿與普通砂漿錨桿及工作性能比較中空型注漿錨桿與普通砂漿錨桿的工作性能比較摘要錨桿支護是提高巖土工程穩(wěn)定性的一種最經(jīng)濟有效的方法。本文分析了普通砂漿錨桿的缺陷，比較了中空注漿錨桿與普通砂漿錨桿的工作特性，提出了應(yīng)用長期隱性效益的觀點來看待錨桿的經(jīng)濟性，井指出中空注漿錨桿體系的出現(xiàn)和發(fā)展是我國巖土錨桿拄術(shù)進步的一個標志。關(guān)鍵詞中空注漿錨桿普通砂漿錨桿工作特性經(jīng)濟性隨著交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的加大,在隧道、地下室和邊坡中，作為能充分發(fā)揮巖體自穩(wěn)能力的錨固技術(shù)已得到迅速發(fā)展，巖石錨桿用量與日俱增，顯示出廣闊的發(fā)展前景。在這種新形勢下，如何選擇安全和可靠的錨桿結(jié)構(gòu)形式，避免因錨桿缺陷而

2、造成塌方冒頂事故和其它工程病害，確保工作的長期穩(wěn)定，就成為當前巖土界一直無法回避的重要問題。本文分析了普通砂漿i桿的缺陷，比較了中空注漿錨桿與普通砂漿錨桿的工作特性，提出了應(yīng)用長期的隱性效益觀點來看待錨桿的經(jīng)濟性，有助于巖土工程界正確看待中空注漿錨桿的工作特點與發(fā)展前景。1普通砂漿錨桿的技術(shù)缺陷工程實踐表明，普通砂漿錨桿雖具有成本低廉、施工簡便等優(yōu)點，但其自身固有的技術(shù)缺陷卻潛伏著對錨桿工程質(zhì)量和錨固效果的嚴重威脅，這是不容忽視的。普通砂漿錨桿的主要缺陷有:素對灌漿飽滿度影響較大，特別是當施工向上仰斜或長度大于3.0m的錨桿，灌漿飽滿程度更難于保證，常導(dǎo)致實際的有效錨固區(qū)與設(shè)計要求相差甚遠，而

3、當前又缺乏檢驗砂漿飽滿度的有效方法。錨桿的抗拔試驗也無法判定這類全長粘結(jié)型錨桿是否滿足設(shè)計要求（因只要在不小于錨桿體直徑的2535倍的長度內(nèi)灌滿砂漿，在極限荷載的作用下總是桿體鋼材出現(xiàn)頸縮與破壞）。因此，當前廣泛使用的砂漿錨桿留下深深的隱患，更危險的是通常這種隱患不被人們察覺。a.-普通砂漿錨桿常采用先灌漿后插筋的工藝，人為因b.普通砂漿錨桿一般不設(shè)墊板和螺母（有時僅設(shè)置墊板,但無帶絲扣的螺母）,無法在錨桿安裝后提供托板力,錨桿的作用完全處于被動狀態(tài)，只有當巖體位移時，錨桿才開始發(fā)揮坐用。這就不利于控制巖體開挖后早期的松動與位移。c.由于錨桿施工中砂漿飽滿度難以控制.鉆孔內(nèi)的孔隙、空腔以及桿體

4、鋼筋裸露現(xiàn)象往往難以避免，為地下水（特別是含腐蝕介質(zhì)的地下水）的入侵提供了通路,導(dǎo)致鋼質(zhì)桿體的銹蝕，嚴重影響錨桿的耐久性。比在軟弱破碎巖體等不良地層中鉆孔，拔出鉆桿后,常出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，普通砂漿錨桿的應(yīng)對能力差。2中空注漿錨桿的構(gòu)造與特點2.1 中空錨桿的結(jié)構(gòu)特點為了從根本上克服普通砂漿錨桿的弊端，改善錨桿的施工工藝和工作特性，確保錨桿工程質(zhì)量，幾年來杭州圖強公司先后開發(fā)了RD普通中空注漿錨桿系列、EX鋼質(zhì)漲殼中空注漿錨桿系列、SD自進式中空注漿錨桿系列和YD預(yù)應(yīng)力中空自進式注漿錨桿，以及相應(yīng)的DML30-2型錨桿專用注漿泵和扭力扳手等配套裝置,形成了完整的中空注漿錨桿體系，能適應(yīng)不同地層和不同

5、設(shè)計承載力的巖土錨固工程的要求。普通中空注漿錨桿由中空錨桿體、硬質(zhì)塑料錨頭、止?jié){塞、墊板和螺母組成（圖1）：鋼質(zhì)漲殼中空注漿錨桿由中空錨桿體、鋼質(zhì)漲殼錨頭、止?jié){塞、墊板和螺母組成（圖2）；S進式中空注漿錨桿由中空錨桿體、自進鉆頭、聯(lián)接套、止?jié){塞、墊板和螺母組成（圖3）；預(yù)應(yīng)力中空白進式注漿錨桿由中空錨桿體，自進鉆頭、連接套、對中器、PE套管、自由段鋼套管、止?jié){塞、墊板和螺母組成（圖4）。福頭桿體圖1普通中空注裝錨桿桿體止?jié){富質(zhì)漲光中空注漿錨桿S3自進式中空注漿雀桿2.2 中空注漿錨桿的特點中空注漿錨桿具有以下一些特點，從而大大提高了錨桿的可靠性與適應(yīng)性。a.普通中空注漿錨桿采用先插入中空桿體.

6、后在中空桿體的孔腔中由內(nèi)向外灌注水泥漿，且錨孔外端口有止?jié){塞和托板，能有效地防止?jié){液的外溢，保證桿體與孔壁間的注漿飽滿，這樣就能沿錨桿全長傳遞剪應(yīng)力和拉應(yīng)力，確保錨固范圍內(nèi)的巖體得到加固.必要時，還可以實施壓力注漿，使?jié){液向桿體周邊巖體的裂隙內(nèi)滲透擴散，使錨固范圍內(nèi)的巖體得到進一步加固。b.注漿凝固后，可用扭力扳手擰緊螺母，提供10KN左右的托板抗力在錨桿端頭形成具有與機械式錨桿相似的球形壓力區(qū)（圖5b）,從而可控制巖體開挖后的初期變形，阻止破碎巖塊掉落。C.采用漲殼中空注漿錨桿或預(yù)應(yīng)力自進式中空注漿錨桿，通過擰緊螺母或張拉裝置能主動地將張拉荷載傳遞給巖土體，錨桿端部的球形或錐形壓力區(qū)明顯增大

7、（圖5c、5d）,井能提高軟弱結(jié)構(gòu)面或潛在滑移面的抗剪強度。按一定間距排列的漲殼式或自進式預(yù)應(yīng)力錨桿可使錨固范圍內(nèi)的巖體構(gòu)成壓應(yīng)力拱帶，顯著增強隧洞或邊坡工程的穩(wěn)定性。普通砂狹鋒桿|上安遇中空注短齒桿e漲殼中空深揚錯桿譚-辭應(yīng)力中空注漿儲樗圖5不同類則桿對號體強應(yīng)力分析也頻蹣囂比在軟弱破碎、成孔困難的地層中.采用將鉆桿與中空錨桿桿體合二為一（鉆頭留置在地層內(nèi)）的自進式錨桿，并可通過連接套，方便地將錨桿加長，這樣就從根本上扭轉(zhuǎn)了在松軟、破碎等不良地層中無法安設(shè)錨桿或錨桿長度不能滿足設(shè)計要求的狀況OC.中空錨桿不僅可保證桿體與孔壁間的空隙內(nèi)注漿飽滿，而且由于配置了錨頭、止?jié){塞及連接套，可使桿體在錨

8、孔內(nèi)居中，從而錨桿能獲得要求均勻的保護層厚度，大大提高了錨桿的耐久性。圖6嗣宣上方用系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錫桿將松觸巖石制緊形成人造拱3中空注漿錨桿與普通砂漿錨桿的比較通過前面的分析，可以就中空注漿錨桿與普通砂漿錨桿的工作特性作一比較（表1）。1中空注聚蛤桿與普通砂案搐料的工作聘性比較表工性普通矽濱編桿申空注漿城杯常鍍質(zhì)與有效詰因長度耀被飽瘠度差,釬體捌邊的注建體與巖生方雙孔陵,空腔,大大潴耦了有效錯因K度（西秋），造成嚴或眄切Jt陪戀能壽妓控知注漿飽滿度,保證役計耍求的有效鞫因長度（畫枳），必要時還可以采用壓力莊禁，進一步加固桿體周邊檢*托根力與偃應(yīng)力無托板力,無雷應(yīng)力有托極力當栗角深亮式或琰應(yīng)力中空注

9、袤錨桿時能對巖體用加用應(yīng)力，舞齋巖體欺溺”恂面與潛在常移面的抗剪修度左一定級作下能在巖架鎖超區(qū)形成壓應(yīng)力發(fā)帶對不良巖履的適疙件在軟弱破界成孔困難的不良地層中，戴*無法練工幡桿或迨使我短錨桿長度采用鉆桿和桿體合二為一的自避式錨!軒，能在不良地展中賣反錦桿耐久愫杵俘周邊砂漿不悒漕.息因桿體不居中保護耳度不均勻殍致錦桿耐久性差桿體與孔壁間注漿艷滿,且桿體居中，具班是陟均勻的保護層厚度，俗桿共有更&業(yè)性：益g堿鹽4中空型注漿錨桿的經(jīng)濟性從短期的顯性效益看，以隧道工程為例，由于中空注漿錨桿的單價較高，與采用昔通砂漿錨桿相比，每延米隧道錨桿綜合成本及每延米隧道總造價均有所增加。按浙扛省交通設(shè)計研究院199

10、8年提供的資料（表2）.在IV、川、H類圃巖中，RD25N中空錨桿較直徑22mm砂漿錨桿成本增加了10%26%,由此使隧道成本總造價約增力口0.84%1.5%。表2中空注漿錯桿與普通砂漿錨桿的比較、項目圍氧類別每延米京道保合造價（萬元）錨桿長度（a）像桿分布執(zhí)向（m）X量向Cm）每55米陡道長錨桿凌長度出）/根數(shù)每效米隧道長錨桿綜合成本（元）RD25中空錯桿較。22mm砂漿槽桿成本增加（）RD25中空錨桿對陵道總造價增加（）力22mm砂濱錨桿RD25中空錨桿422mm砂漿錨桿RD25中空錨桿022mm砂漿錨桿RD25中交轉(zhuǎn)桿199820031998200319982003N03.:0.75X1

11、.0bOXIO119.1/348s.75/*53812.164050.424544.75-4716.254201-4373167910-7.81.37.50780.64I3.0L0X1.2L5XL260.U20.141.0/13.71932.82053.62173225520092091g1243.8-1.80工41(05伏076120252.0XL22RXL5笈5/10.219.38/7.758168W1027.141崎9949988232616140.90,%0.26d24注022mm矽裝借桿每延米統(tǒng)一按3234元計,RD25N中空錨桿每延米成本1998年按5355元thRD2SN中空錨桿

12、由于推廣，成本下降每延米成本2003年按4951元計.2表中資料為浙江省工程應(yīng)用實例（雙車道陡道斷面為67m2）3.圍巖類別按國家標準錨桿噴混凝土支護技術(shù)規(guī)苑MGBS0086-2001）.雌謝嬲霹由于中空錨桿的應(yīng)用推廣，特別近幾年的飛速發(fā)展，產(chǎn)量的大幅度增加，總成本下降，2003年的價格與瞽通砂漿錨桿對比價已相差無幾。我公司根據(jù)浙江省交通設(shè)計研究院1998年提供的資料參考計算.RB25N中空錨桿較直徑22mm砂漿錨桿成本增加了0.8%16%,由此使隧道成本總造價約增加0076%0.78%.從長期的隱性效益看，中空注漿錨桿能在錨桿全長充分錨固，并能在開挖后立即提供一定的支護抗力，抑制圍巖的松動和變形，避免或緩減工程施工及使用期間塌方冒頂事故或其它病害的發(fā)生，特別是桿體周圍具有足夠而均勻的保護層厚度，大大增強了錨桿的耐久性。這些隱含的經(jīng)濟效益則是普通砂漿錨桿所無法比擬的。5結(jié)語中空注漿錨桿體系能確保錨桿桿體與孔壁間注漿飽滿，充分發(fā)揮錨桿的錨固效應(yīng)。在巖體開挖后能立即提供支護力（托板力或預(yù)應(yīng)力），有效地保護巖體的固有強度，阻止圍巖的松動和變形，增強了巖土工程的穩(wěn)定性。其桿體有足夠的漿液包裹，大大提高了抵抗腐蝕的能力,顯示出良好的耐久性。中空注漿錨桿雖然比砂漿錨桿單價