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        隧道施工中的锚杆支护

        2018-05-31

        一、简介

        锚杆支护是指,在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。

        用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱,打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中,利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板,或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果,以达到支护的目的。

        锚杆的支护效应

        锚杆(索)是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。

        (1)支承围岩;

        (2)加固围岩;

        (3)提高土层间摩阻力,形成“组合梁”;

        (4)“悬吊”作用。

        二、锚杆种类

        1、普通水泥砂浆锚杆

        (1)施工顺序:施工准备 → 初喷砼面上标注孔位 → 钻孔 → 清孔 → 往孔中注入砂浆 → 插入杆体 → 固定杆体、待强 → 安装垫板

        (2)设计、施工要点:

        ①钻孔:方向宜尽量与岩层主要结构面垂直。钻孔孔径比杆径大15mm。孔位允许偏差为±15~50mm深度应大于锚杆设计长度10cm,孔深允许偏差为±50mm。

        ②水泥砂浆:一般选用普通硅酸盐水泥,砂子粒径不大于3mm,并过筛;砂浆强度不低于M20;配合比一般为水泥:砂:水=1:(1~1.5):(0.45 ~0.5)。粘结砂浆应拌和均匀,并调整其和易性,随拌随用。

        ③注浆管应插至距孔底5~10cm位置,随砂浆注入缓慢匀速拔出。注浆体积应略多于需要体积,将注浆管全部抽出后,应立即迅速插入杆体,可用锤击或通过套筒用风钻冲击,使杆体强行插入钻孔。

        ④杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,实际粘结长度不短于设计长度的95%。

        ⑤杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡住,防止杆体滑出。锚杆安设后不得随意敲击;终凝以前不得在端部悬挂重物;水泥砂浆终凝以后安装垫板。

        2、中空注浆锚杆

        (1)施工顺序:施工准备 → 布孔 → 钻孔、清孔 → 组装中空锚杆体、排气管、止浆塞 → 安装锚杆 → 连接注浆管、注浆 → 锚杆杆体孔口回浆 → 浆体待强、安装垫板螺栓

        (2)设计、施工要点:

        ①中空锚杆体材料应选用符合《中空锚杆技术条件》的无缝钢管轧制。

        ②锚杆体及附属结构的内外表面不得有裂缝、折叠、轧折、离层、结疤和锈斑等缺陷,存放及使用中材料内外表面必须除去油污。

        ③普通中空锚杆在用于边墙或俯角下倾的锚孔时,注浆可采用由锚杆内中空通孔进浆,锚杆口排气方式。用在锚孔向上倾斜的仰角时,锚杆注浆必须自锚杆体外钻孔中注浆,锚杆的中空通孔作为排气的注浆方式。

         

        ④锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求,锚杆用的水泥浆或砂浆强度不低于M20,单管达到设计注浆量时注浆结束,当注浆压力达到设计终压不少于20分钟,进浆量仍达不到注浆终量时,亦可结束注浆,并保证锚杆孔浆液注满,注浆质量合格后将锚杆头封堵,避免浆液倒流。

        三、锚杆的布置

        1、局部布置

        它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体,隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。

        布置原则:拱腰以上部位锚杆方向应有利于锚杆的受拉;拱腰以下及边墙部位锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。

        2、系统布置

         

        在破碎和软弱围岩中,一般采用系统布置的锚杆,对围岩起到整个加固作用。对于局部很破碎、软弱围岩部位或可能出现过大变形的部位,应加设长锚杆。

        布置原则:

        (1)在隧道横断面上,锚杆宜垂直隧道周边轮廓布置,对水平成层岩层,应尽可能与层面垂直布置,或使其与层面呈斜交布置。

        (2)在岩面上锚杆宜成菱形排列,纵、横间距为0.6~1.5m,其密度约为0.6~3.6根/m2;

        (3)锚杆间距不宜大于锚杆长度的1/2,在Ⅳ、Ⅴ级围岩中,锚杆间距宜为0.5~1.2m,但当锚杆长度超过2.5m时,若仍按间距不大于1/2锚杆长度的规定,则锚杆间的岩块可能因咬合和连锁不良而导致掉块坠落,为此,其间距不宜大于1.25m。

        四、锚杆间距和布置

        锚杆最大间距不应超过锚杆长度之半;隧道跨度之半(跨度小于6m);岩体中平均断裂面间距所确定的不稳定岩块宽度的1.5倍。

        我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定,锚杆的间距不宜大于锚杆长度的1/2,以有利于相邻锚杆共同作用。

         

        新奥法对锚杆布置的设计,从支护应使围岩形成自承拱出发,锚杆间距规定为:硬岩的锚杆间距取1.5m;软岩、破碎岩体和土砂质地层的锚杆间距取1.0~0.8m;膨胀性地层的锚杆间距取1.0~0.8m。


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