客专隧道预应力注浆锚杆应用分析
预应力锚杆设计分析
预应力锚杆设计分析预应力锚杆作为一种重要的地下工程支护结构,在岩土工程中被广泛应用。
它通过施加预应力,有效地提高了锚固区的岩土稳定性,控制了结构的变形和裂缝发展。
本文将对预应力锚杆的设计与分析进行探讨。
预应力锚杆是一种将钢绞线或高强度钢丝插入到地层中的地下结构物,通过张拉产生预应力,从而对围岩提供支护力。
它的工作原理是通过调整锚杆的长度、直径、布置方式和预应力大小,以适应不同的地质条件和工程需求。
锚杆材料的选择:根据工程需要选择具有足够强度和耐久性的材料,如高强度钢绞线或高强度钢丝。
锚杆长度的确定:根据岩土体的性质、埋深、地下水状况以及施工条件等因素来确定。
锚杆布置方式的选择:根据围岩的形状和地质条件,选择合适的锚杆布置方式,如矩形、三角形或环形布置。
预应力大小的确定:根据围岩的稳定性和工程要求,确定合适的预应力大小。
预应力锚杆的分析方法主要包括静力分析和动力分析。
静力分析主要考虑锚杆的静载特性,如抗拔力和抗剪力;动力分析主要考虑地震、爆炸等动载条件下的响应。
常用的分析方法包括有限元法、有限差分法、离散元法等。
在某隧道工程中,由于围岩稳定性较差,设计采用了预应力锚杆支护。
通过合理的选材、确定锚杆长度和布置方式以及选择合适的预应力大小,有效地控制了围岩的变形和裂缝发展,保证了施工安全。
预应力锚杆作为一种有效的地下工程支护结构,在岩土工程中得到了广泛应用。
通过对预应力锚杆的设计与分析,我们可以更好地了解其工作原理和性能特点,为工程实践提供指导。
在未来的研究中,我们还需要进一步探讨预应力锚杆的设计优化方法,提高其支护效果和经济效益。
预应力锚杆支护是一种利用高强度钢杆件和端部锚固机制,对围岩进行加固的支护方式。
其基本原理是在岩体中钻孔,将钢杆件插入孔内,利用端部锚固机制对岩体进行锚固,使岩体形成稳定的支撑结构,提高岩体的整体强度和稳定性。
预应力锚杆支护的常用参数包括杆体直径、杆体长度、锚固长度、锚固力、预应力等。
隧道施工支护中的锚杆作用分析
隧道施工支护中的锚杆作用分析作者:徐丽芳来源:《经济师》2011年第01期摘要:公路施工的隧道工程作为穿越地面障碍的结构物,施工中的主要工序就是衬砌支护。
衬砌支护施工时应遵守的基本原则是最大限度地利用和发挥围岩的自承能力,作为核心工序的锚杆支护可以主动加固岩土体,防止坍塌变形。
关键词:隧道支护锚杆中图分类号:F280 文献标识码:A文章编号:1004-4914(2011)01-284-01公路隧道建设是提高公路等级,实现资源节约型、环境友好型交通的重要措施之一,也是实现高速、快捷、安全运输的重要工程设施,公路隧道在现代化公路交通运输发展中起着不可替代的作用。
隧道施工地质复杂多变,施工时必须对隧道进行支护衬砌,喷锚衬砌支护是目前高等级公路隧道运用最广泛的支护衬砌方式,其核心工序为锚杆支护。
锚杆支护作为一种支护方式,与传统的支护方式有着根本的区别。
传统的支护方式常常是被动地承受坍塌岩土体产生的荷载,而锚杆支护可以主动地加固岩土体,有效地控制其变形,防止坍塌的发生。
锚杆支护的主要作用有悬吊作用、减跨作用、组合梁作用和挤压加固作用。
其作用机理分述如下:悬吊作用:将不稳定的岩层悬吊在坚固岩层上,以阻止围岩移动滑落。
锚杆本身受拉,其拉力即为所悬吊岩体的重量,在块状结构或裂隙岩体中,使用锚杆可将松动区内的松动岩块悬吊在稳定的岩体上,也可把节理弱面切割形成的岩块串连在一起,阻止其沿滑面滑动。
减跨作用:在隧道顶板岩层中打入锚杆,相当于在顶板上增加了支点,从而使顶板岩体的应力减小,起到维护隧道的作用。
当然,要使锚杆能有效的起到减跨作用,锚杆顶端必须锚固于坚硬稳定岩层中。
组合梁作用。
在层状岩层中打入锚杆,把若干薄层岩层锚固在一起,类似于将叠置的板梁组成组合梁,从而提高了顶板岩层的自支承能力,起到了维护隧道的作用。
挤压加固作用:安装在围岩中的锚杆在受力后,可在其周围一定范围内形成压缩区,在锚杆系统中,压缩区相互重叠从而形成一个连续的压缩带,使已破碎的岩层具有整体性或近似整体性,提高了其整体的强度和承载力。
浅谈隧道施工支护中的锚杆作用分析
干 扰 或交叉 作 业 , 便 于施 工 。 作 为永 久 支 护 的全 长粘 结 性 锚 杆 , 良好 的全 长 粘结 效 果 , 不仅 可 以保 证 防止坍塌的发生。 锚杆支护的主要作用有悬吊作用、 减跨作用 、 组合梁作用和 锚杆砂浆与孔壁的摩擦力 , 使锚杆与围岩共 同工作 , 同时还可以保证锚杆不 挤压加 固作用。其作用机理分述如下 。 以利其长期的作用效果 , 要做到这一点, 就必须确保锚杆全长注浆饱 悬 吊作用 : 将不 稳定 的岩层 悬 吊在 坚 固岩 层上 , 以 阻止 围岩 移 动滑 落 。 锚 受腐蚀 , 杆本身受拉 , 其拉力即为所悬吊岩体的重量, 在块状结构或裂隙岩体 中, 使用 满 , 使其与岩体连成整体 。 2 . 锚杆悬吊作用的运 用。 在局部范围( 约2~3 m) 内, 爆破开挖后 围岩岩体 锚杆可将松动区内的松动岩块悬 吊在稳定的岩体上 , 也可以把节理弱面切割 出现 松动 , 产 生裂 隙 , 且岩 层 呈 薄层 状 构 造 , 岩 块 易 发 生塌 落 时 , 宜采 用 局 部 形成的岩块串连在一起 , 阻止其沿滑面滑动。 减跨 作用 : 在 隧道 顶板 岩层 中打人 锚 杆 , 相 当 于在 顶 板上 增 加 了支 点 , 从 锚 杆 支护 方式 。 而使 顶板 岩 体 的应力 减小 , 起 到维 护 隧道 的作 用 。 当然 , 要 是 锚杆 有 效 的起 到 减 跨 作用 , 锚杆 顶 端必 须锚 固于坚 硬稳 定 岩层 中。 考虑 砂浆 锚 杆 工艺 较 复 杂 , 且 局 部 支 护 工程 量 较 小 , 同时 鉴 于 围 岩实 际 情况 , 现 场 改用 中2 2 药包 锚 杆 。 药 包锚 杆 不仅 可 以满 足锚 杆全 长 粘结 效果 , 发
也可以保证锚杆的防腐蚀作用 , 而且工艺较简单 , 便于施 组合梁作用 : 在层状岩层中打入锚杆 , 把若干薄层岩层锚 固在一起 , 类似 挥锚杆的悬吊作用 , 于将叠置的板梁组成组合梁 , 从而提高了顶板岩层 的 自支承能力 , 起到了维 工 。 局部 锚杆 支 护 的钻孔 布 置应 尽量 垂 直于 岩 面 ,如 受施 工 条件 的限 制 , 也 护隧 道 的作 用 。 可在 喷 混 凝土 前 及 时进 挤压加 固作用 : 安装在围岩 中的锚杆在受力后, 可在其周围一定范围内 应 保 证成 大 角度 布置 。若锚 杆钻 孔施 工 危 险性 较小 ,
锚杆支护及其应用分析(二)
锚杆支护及其应用分析(二)锚杆支护的现状锚杆加固技术在工程中的应用十分广泛。
目前,它已经在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程、重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗震工程的地层锚固应用中得到了发展。
近年,我国正在进行的高速铁路、跨海大桥、海底隧道、地铁等在内的大规模基础设施建设中所遇到地基处理、边坡加固、地下空间结构加固、水下空间结构坚固等各方面的问题中,将锚杆加固方式得到了很大的扩展。
1锚杆的支护基本理论随着锚杆支护工程实践的不断丰富,锚杆支护的作用机理研究也在不断得到发展和完善。
传统的锚杆支护理论有悬吊作用、组合梁作用、减跨作用、组合拱(压缩拱)理论等。
这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉(力)为前提来解释锚杆支护作用机理的,因此,围岩状态及锚杆受拉力这两个前提的客观性是判定上述理论正确性的标准。
同时也涌现出许多新的锚杆支护作用理论,如锚固力中性点理论、最大水平应力理论、松动圈支护理论、锚固体强度强化理论、锚注理论等等。
锚杆的悬吊作用LouisA.Panek于1952一1962年间,经过理论分析及实验室和现场测试提出,在坚硬围岩中,锚杆的作用是将松动围岩直接悬吊到上部坚硬岩层上;在软弱围岩中,锚杆的作用是将破碎岩石悬吊在其上部的自然平衡拱上,平衡拱的高度可采用普氏压力拱理论估算。
锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量,据此便可设计锚杆支护参数。
悬吊理论能较好地解释坚硬岩层中锚杆的支护作用。
但对于跨度较大的软岩隧道中,普氏拱高往往超过锚杆长度,悬吊作用难以解释锚杆支护获得成功的原因。
大量的工程实践证明,即使隧道上部没有稳固的岩层,锚杆也能发挥其作用,这从一个侧面说明了悬吊理论在应用中的局限性。
锚杆的组合梁作用为了解决悬吊理论局限性,1952年德国Jacobio等在层状地层中提出了组合梁理论。
该理论认为在没有稳固岩层提供悬吊支点的簿层状岩层中,可利用锚杆的拉力将层状地层组合起来形成组合梁结构进行支护,这就是所谓的锚杆组合梁作用。
隧道注浆锚杆注浆技术分析
隧道注浆锚杆注浆技术分析摘要:介绍一种高密实度锚杆注浆方法,锚杆端部增加一个单项阀和1个出气口,选取进浆管、出浆管和关闭单向阀,所输出浆管管径小于进浆管管径,并用固定扎带将进浆管、出浆管与锚杆固定成一整体,封闭出浆管的出浆口并降持续注浆1~2分钟后封闭进浆管的进浆口完成锚杆注浆。
通过进浆口和出浆口,排出孔内空气及多余浆液,节省注浆材料,锚杆的注浆密实度均可达到95%以上,该注浆方法制作、安装、使用简单方便,成本低廉。
关键词:锚杆支护、注浆加固、高效、饱满度提高1、前言锚杆是隧道施工过程中维护基岩的稳定性、保证施工安全的重要支护方法之一,施工完成后,在一定程度上它作为永久支护结构的一部分将发挥本身的作用。
因此,在施工中,如何保证和检查锚杆的施工质量、注浆密实度。
加强质量控制和管理是极为重要的。
但从目前的施工状况来看,注浆不密实、浆液不饱满,合格率过低这种现象时有发生。
造成这种现象的原因虽然是多方面的,但主要还是对锚杆在隧道施工中的作用认识不足,不能完全按照规范要求施工,而且缺乏行之有效的质量控制,现介绍一种提高锚杆的饱满度和密实度的新方法。
本文结合本工程隧道注浆锚杆合格率检测过低,研究和开发一种新型的锚杆注浆新工艺。
2、注浆锚杆新工艺新工艺在原有锚杆注浆工艺上改变,在原有锚杆注浆工艺上,增加单向阀注浆锚杆,保证隧道锚杆注浆密实度、饱满度及施工质量。
锚杆端部安装单向阀、出气孔、出浆孔道安装等改编一个新工艺方法。
在原有基础上在锚杆端部增加一个单项阀、一个出气口及一个出浆管。
如下图注浆锚杆作业程序是:安装锚杆---安装单向阀和出浆管-----注浆---关闭出气孔---关闭单向阀和出浆管注浆时先注入一定量的稀浆后再逐步加大浆液的浓度,一般用压力来控制和计算方法控制,本次新工艺观看出浆口浆液浓度和压力同时控制,注浆压力达到设计或者规范要求时,并且还要满足出浆口出浆液的浓度情况及计算方式来保证,两者必须同时满足时即可关闭单向阀和出浆管后,停止注浆。
探究中空注浆锚杆施工技术在隧道工程中的应用
探究中空注浆锚杆施工技术在隧道工程中的应用摘要:文章在简单介绍中空注浆锚杆施工技术的作用机制以及优势的基础上,针对隧道工程中的中空注浆锚杆施工技术应用流程进行研究,具体包括施工顺序测量放样、锚杆安装注浆以及智能中空注浆锚固系统三个方面,探讨了隧道工程中中空注浆模板施工技术应用中的质量保障措施和安全保障措施,为我国的隧道工程建设提供参考。
关键词:中空注浆锚杆技术;隧道工程;应用1、中空注浆锚杆技术概述1.1作用机制传统的砂浆锚杆施工技术是以注浆为基础条件,随后插入锚杆,在锚杆持续下降的过程中,锚孔中存在的缝隙会逐渐被填满,但这种方法无法保障锚孔底部能够全部填满浆液,在注浆管拔出之后,浆液会出现一定的流失现象,影响到后续的锚杆插入施工,导致锚杆受力处于不均匀状态。
而中空注浆锚杆施工技术则是利用锚杆的空孔将浆液注入杆端头,在注浆的过程中将也会先后经过杆体、孔壁和孔隙,同时锚杆外围分布的止浆塞和托板也能够避免出现浆液外流的现象,并且能够在压力的作用下保障锚孔内部塞满浆液,并进行密封处理,浆液也会向着周边的围岩孔隙逐渐进行扩散,意味着隧道工程建设过程中的围岩地质稳定性将会明显提高,这也是锚杆更加稳固的主要原因所在。
锚杆的状态将会在预应力和托板的影响下产生一定程度的状态变化,从之前的负荷被动承载转变为主动承载,锚杆的端部便是主要的压应力区域,能够避免隧道工程建设和运营过程中出现围岩变形的问题[1]。
2、隧道工程中的中空注浆锚杆施工技术应用流程2.1施工顺序及测量放样中空注浆锚杆施工技术在隧道工程建设中的应用需要保障浆液处于饱满的状态,杆体始终处于居中位置,并保证砂浆能够对锚杆均匀进行包裹,避免出现锈蚀的问题,本质上是一项系统化、长期性的支护工程任务。
在工程建设前,施工单位需要在经过工程地质现场勘察工作之后,优先进行注浆密实度实验,以锚杆直径和孔洞直径作为出发点,合理选择锚杆,并根据工程建设的实际状况,确定水泥浆液的配比数值,借此提高隧道工程中的注浆施工效果[2]。
组合中空注浆锚杆在吉图珲客专隧道中的应用
组合中空注浆锚杆在吉图珲客专隧道中的应用关键词组合中空注浆锚杆加工方便注浆锚固效果好施工工艺摘要组合中空注浆锚杆设计应用于隧道拱部位置,是对中空注浆锚杆的改良,具有加工方便、注浆锚固效果好等优势,并且解决了中空注浆锚杆向上注浆排气的难题。
本文以吉图珲客运专线小盘岭2号隧道为例,通过组合中空注浆锚杆与中空注浆锚杆的对比,详细阐述其施工工艺。
中图分类号:u455.7+1文献标识码: a 文章编号:锚杆简介1.1常见锚杆的种类在铁路隧道施工中,锚杆被广泛应用于隧道支护施工中,一般常见的锚杆种类有中空注浆锚杆、砂浆锚杆及自进式锚杆。
1.2锚杆的作用锚杆是为了有效活动周围围岩的支护机能的重要支护构件,发挥与围岩一体的效果。
锚杆的作用根据围岩不同,有如下效能:一是缝合效果,将因爆破等原因而松动的岩块固定于未松动岩块上,防止落下;在龟裂、节理发达的围岩中,与喷射混凝土并用,将混凝土缝合于围岩;二是成梁效果,通过锚杆连接锚固层与层之间,能够传播层理面得剪切应力,有使其成为重合梁的作用效果;三是内压效果。
相当于锚杆伸张力作为内压作用于隧道壁面,有将二维应力状态的隧道近傍的围岩保持在三维应力状态的效果。
其作用是防止围岩强度或抗载能力下降;四是围岩改良效果。
如在围岩中插入锚杆,不仅使围岩的剪切抵抗力增大,围岩的抗载能力增强,也是围岩屈状后的残留强度也增强,这种现象是由于锚杆的作用,是整个围岩的物理性能得到改善。
2. 组合中空注浆锚杆简介组合中空注浆锚杆共有7部分组成,分别为锚头、φ22螺纹钢杆体、锚杆体、止浆塞、垫板、螺母、连接套,如图所示:2.1组合中空锚杆组成部分功能锚头:将锚杆杆体固定在钻好的孔内,并保证杆体居中放置;φ22螺纹钢杆体:在支护和锚固中起主要受力作用,是总组成中最重要的构件;锚杆体:受力作用与φ22螺纹钢杆体相同,同时具有出浆功能;止浆塞:在注浆过程中保持注浆压力,使注浆液体充分充填进围岩裂隙中;止浆塞一点设排气孔,在排气孔中穿入排气管,将钻孔内空气排出;垫板:承受围岩压力;螺母:将围岩应力集中到垫板上;连接套:将锚杆体与φ22螺纹钢杆体连接起来。
隧道预应力锚杆应用与施工技术探讨
收稿日期:2019-05-12 作者简介:龚鹏(1984—),男,湖北荆州人,大学本科,工程师,主要从事高速铁路建设管理工作。
46
企业技术开发
2019 年 7 月
力 锚 杆 与 中 空 锚 杆 、砂 浆 锚 杆 有 所 不 同 ,本 文 以 郑 万 高 铁湖北段隧道预应力锚杆施工为依托,对预应力锚杆应 用条件和施工进行分析研究,为隧道支护措施和施工方 法选择提供借鉴和参考。
第 38 卷第 7 期 第Vo3l8.3卷8 第N7o期.7
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2019 年 7 月 Jul.2019
隧道预应力锚杆应用与施工技术探讨
龚鹏
(武九客专湖北公司兴山建设指挥部,湖北 宜昌 443000)
摘 要:隧道开挖后为使围岩形成应力拱,及早形成自稳能力,减少隧道复合结构受力,为此预应力锚杆在
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1006-8937(2019)07-0045-04
DOI:10.14165/ki.hunansci.2019.07.010
Application and Construction Technology of Tunnel
Prestressed Anchorage
的发生。 铁路隧道初期支护目前基本为拱顶中空锚杆、边墙
砂 浆 锚 杆 布 置 ,拱 顶 中 空 锚 杆 是 在 浆 体 凝 固 后 ,通 后 锚 杆体防止围岩滑动、错动、塑性变形。外加预力应使松动 圈能及早形成自稳能力的预应力锚杆支护,越来越得到 重 视 和 运 用 。郑 万 高 铁 湖 北 段 对 隧 道 初 期 支 护 进 行 优 化 ,采 用 预 应 力 锚 杆 的 涨 壳 头 固 定 于 稳 定 的 岩 层 中 ,使 松 动 圈 形 成 受 力 圈 ,减 少 隧 道 初 期 支 护 结 构 和 二 衬 结 构,达到减少材料用量,实现节能减排的目的。由于预应
预应力锚杆在隧道边坡支护中的应用
拉 后, 应 从补浆 I Z l 对 锚头和 锚杆 自由段 间的空 隙进行二 次充填注 浆 , 目 待一次 注 浆形成 的水 泥结 石体强 度达 到 其 中自由段长 1 2 0 0 c m, 锚 固段长3 0 0 c m。 锚 杆锚 固段 须进 入基 岩内 , 现 的 是使 自由段 杆体 有效 防 腐。 . 0 MP a 后, 即可进行对锚 固体的二次高压注 浆( a p - " 次 高压劈裂注浆) , 场 根据 实际情况 酌情调整 锚杆 长度 。 每开挖 2 m一 层时, 施工一排 预应 力 5 注 浆压 力不低于2 . 0 MP a 。 锚 杆, 同时进行挂 钢筋 网, 喷混凝 土支护。 3 . 7 现浇锚杆 垫墩 3 , 施 工方 法 预 应 力锚垫 墩 尺寸为 1 2 0 c m× 1 2 0 c m× 4 0 c m, 嵌 入坡 面2 0 c m。 其 3 . 1 工艺流程 工艺流程见 图I 。
边坡 开挖坡 率 由l : 0 . 6 逐 渐过渡 为1 : 1 。
当锚杆垫 墩达 到设计 强度 后, 进行锚 杆张拉与锁定 , 设计 每孔施 加
1 5 0 k N的预应 力。 锚杆张拉 采用一 台2 5 t 级千斤顶 , 用油 压表控制拉 力大 3 . 4 钻孔 钻 孔选 用潜孔钻 , 钻头 采用 1 3 0 mm钻头 。 首先用钢 管和 木板 搭设 小。 张拉 前, 对千斤顶和 油压 表需进 行标定 。 张 拉 前应保证锚 头台座的 钻 孔作 业平 台, 并且 用全站 仪精 确定位每 个孔位并 作好标记 。 钻机 就位 承压 面应平 整, 并 与锚杆 轴线方 向垂直 。 考虑邻 近锚杆 的相 互影 响, 锚 隔位张拉 。 要求 钻头定位准确 , 最终成孔位 置水平、 垂 直方 向的孔距 误差不应 大于 杆张拉 应有序进行 ,
锚杆注浆在某隧道支护中的应用
山东 科技 大学 提 出的在 锚 喷支护 基础 上 , 过锚 注加 固 通 围岩 , 高再 生 围岩 岩体 弹性 模量 使 极 不稳 定 围岩 隧道 提 保 持稳 定 。实 践证 明, 可伸 缩 锚杆 、 属支 架 、 金 高水 速 凝 材 料注 浆加 固法 , 由于 成 本高 , 艺复 杂 , 工 高水 速凝 材 料
和 承载 能力 。如 图 1 示 。 所
3 注 设 计 锚
隧道 掘 出后 , 置 树脂 锚杆 , 后 在 纵 向横 向挂 设 布 然 钢 丝 绳 , 用托 盘压 紧 , 并 喷射一 层砼 , 帮 及底 角布 置 注 顶 浆 锚杆 注浆 加 固 , 中顶每 5 根锚 索 。 支 护设计 断 面 m一 其
2锚 注加 固机理
21 .基本原理
注 浆 锚杆 注 浆 充填 围岩 裂 隙 , 合 锚 喷支 护 , 以 配 可 形 成 一个 多层 有 效 组合 拱 , 喷 网组 合 拱 、 杆压 缩 区 即 锚 组合 拱及 浆液扩 散加 固拱 , 成 的 多层组 合 拱结 构扩 大 形 了支护 结构 的有 效承 载 范 围, 高 了支护 结构 的整体 性 提
式 中: 一 岩体 抗剪 强度 , P ; M a 0一 正应 力 ,P Ma C 岩 体 的 内聚 力 ,P ; 一 内摩擦 角 一 M a 由( 式 可 知 岩 体 强 度 大 小是 C 两 个 指 标 确 定 1 ) 、 的 。 体 C和 值 的增值 大 小 , 注 浆材料 的性 能及 注 岩 视
不 o
了大 量 的隧道 维修 费用 , 相对 地 提 高 了隧道 综 合单 进 水 锚注试 验 段与 锚带 网支 护段 相 比 , 技 术经 济 效果 其
见下 表 。
共布 置 了 6个测 站 。其 中 3个 测 站布 置在 锚注 段 , 外 平 , 另 也提 高 了工效 。
对隧道新增预应力锚杆施工技术的分析
对隧道新增预应力锚杆施工技术的分析引言近年来,随着交通行业的发展,隧道工程建设数量不断增多,隧道施工技术也得到了不断完善,对隧道开挖深度也越来越深,因此,深基坑支护技术在隧道工程建设中得到了广泛的应用。
深基坑支护施工除了要求必须满足自身结构的安全、保证施工安全顺利进行、确保周边环境与建筑物、道路管线的安全外,同时还必须实现施工对周边的环境影响最少,降低地下污染、降低造价的目的。
而预应力锚杆技术,其不仅可决定支护结构的稳定性,而且还能有效控制基坑变形,在深基坑支护中起着相当重要的作用。
本文结合工程实例,主要就隧道预应力锚杆施工技术及质量控制进行了研究。
1 项目概况某隧道工程,基坑北侧观测点CX3、S5位移超限,最大位移35.2mm,南侧S2、S10、S11测点位移超限,最大位移54.8mm。
根据会后连续监测结果,北侧位移呈逐渐减小趋势并回到控制值范围以内(CX3为22.04mm,S5为17.84mm)。
南侧位移有增大趋势(最大值54.8mm)。
考虑到本工程未来使用时间较长,在管节浮运时需反复泡水放水,最后施工隧道暗埋段结构还要继续深挖,为安全考虑在超限位置增加一排预应力锚杆。
2 施工要求本工程在基坑控制点G~P,P~Q区间地下连续墙增加一排预应力锚杆。
新增锚杆与连续墙水平夹角参照同位置锚杆,其余参数见新增锚杆立面图和表1。
3 施工技术要点3.1 施工顺序预应力锚杆主要施工程序如下:平台搭设→钻孔→清孔→杆体安装→封口→孔口垫座安装→张拉与锁定→自由段注浆→外露锚杆杆体保护。
3.2 机械化造孔预应力锚杆采用YG80型导轨式凿岩机造孔,造孔前应根据设计图纸要求对锚杆孔孔位测量放样,定出孔位,并用红油漆标识。
钻孔时要求钻杆垂直岩面,钻孔平直,孔轴方向偏差不大于1°~3°。
由于钻杆仅1.2m长,钻杆钻进1m深左右时,安装钻杆连接套,再连接一根 1.2m长钻杆继续钻进至终孔,造孔完成后,加大钻臂水阀,边冲边退钎,冲洗钻孔。
预应力锚杆支护技术应用探讨
预应力锚杆支护技术应用探讨就目前来看,具有安全有效的基坑支护方法为主体结构就需要更进一步的严格实施,而做到这些主要就根据本工程基坑深度、工程地质情况和周边环境情况,从安全、经济、合理、可行的角度出发,对预应力锚杆边坡支护技术在深基坑中的应用更为严格。
一、预应力锚杆边坡支护技术在深基坑中方案的选择首先主要根据深基坑所处地的周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备等相关的一系列主要影响条件,通过认真的组合及使用最为有益的基坑支护结构方案。
因为在基坑支护的整个过程中进一步顺利实施的充分必要条件就是有一个完善的支护的施工的结构方案。
在这些所给条件的前提下,再根据工程现场的情况对现有的相对比较常用的几种支护结构形式进行排除的严谨的选择。
1.放坡提及放坡,首先要考虑,由于工程场地现有的一些较为大型的建筑物,还有一些构筑物密集并且基坑等级的要求都比较的情况下,这就要求所选择的此类放坡方法在实施的整个过程中不宜单独运用或者与其它的方法结合着采用,此方法在一定条件下是相对比较方便的方法。
但是对于施工的过程也是相对比较严格,所以也要加强对施工的管理强度。
2.水泥土墙对于此类预应力锚杆边坡支护技术在深基坑中方案的选择,此方案要求的基坑开挖深度较深并且达到了的等级为一级,此方案的选择对于基坑变形的要求控制需要非常的严格,并且如果所处的地区的地下水丰富、水位较高的情况下,这种方法不可以适用,因为由于特定的地区,可能会有一些比较不可以预见的事故发生。
3.地下连续墙对于地下连续墙的这种支护结构,它的优点主要包括不但施工的过程比较安全而且稳定性方面也十分的可靠,地下连续墙的主要施工方向是通过采用具有防渗功能的混凝土本身就具有兼具止水的高度有效的功能,在一定的程度上大大的加强了支护结构的稳定性,但是该种支护方法造价相对比较高,可能有些工程的施工过程不太实用,所以在确保可以完美的施工的条件下,还要考虑其存在的综合因素,而且在此基础上更需要较高的施工技术和管理人员的管理水平也是有一定的硬性要求。
预应力锚杆在隧道边坡支护中的应用
预应力锚杆在隧道边坡支护中的应用[摘要]本文以某公路隧道边坡处理实例为背景,探讨了预应力锚杆支护在不稳定边坡上的施工技术,实践证明此项技术是可行的,收到较好的效果。
【关键词】预应力锚杆;一次注浆;二次填充注浆;二次高压注浆;张拉1、工程地质概况TW2号隧道为分离式隧道,隧道隧址区为构造剥蚀形成的低山丘陵区,地表植被发育。
隧址区山体较完整,但岩体受构造影响严重,隧道出口处山体部沟坎发育,围岩以浅紫色白云质石英砂岩为主,砂质白云岩、叶片状含粉沙泥质白云岩组成数十个旋回性基本层序,厚度稳定,为潮间潮上环境沉积。
隧道进出口段岩体破碎,坡面陡立,围岩的节理裂隙较发育,尤其是隧道左线出口靠山体侧边坡实际地质情况与地勘资料不一致,围岩情况极差,表层覆盖1—2m厚多年腐蚀土与3~4m厚碎石土,雨季山体极为不稳定,可能滑移,对此段边坡采取施加预应力锚杆支护方式加固。
2、设计要求该隧道靠山体侧边坡采用预应力锚杆加固,预应力锚杆采用φ32高强精轧螺纹钢筋,梅花形布置@200cm×200cm。
锚杆长度L-1500cm,其中自由段长1200cm,锚固段长300cm。
锚杆锚固段须进入基岩内,现场根据实际情况酌情调整锚杆长度。
每开挖2m-层时,施工一排预应力锚杆,同时进行挂钢筋网,喷混凝土支护。
3、施工方法3.1工艺流程工艺流程见图l。
3.2测量放线按设计要求进行边坡放线,在山体上用白灰撒线,即开挖坡度。
开挖完成后进行测量符合,并请监理人员到现场一起进行坡度验收。
3.3开挖平整坡面按变更要求开挖平整坡面至设计坡面。
K97+623~K97+640西侧边坡开挖坡率由1:0.6逐渐过渡为1:1。
3.4钻孔钻孔选用潜孔钻,钻头采用~130mm钻头。
首先用钢管和木板搭设钻孔作业平台,并且用全站仪精确定位每个孔位并作好标记。
钻机就位要求钻头定位准确,最终成孔位置水平、垂直方向的孔距误差不应大于100mm,钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的2%,锚杆钻}L深度不应小于设计长度,也不宜大于设计长度500mm。
隧道锚杆支护及其应用分析
隧道锚杆支护及其应用分析摘要:针对我国锚杆支护的现状做了初步分析。
运用支护设计中常用理论及方法,对其中的优缺点进行了分析和评价,同时对实际支护工程中的某些不足进行了具体讨论,并对未来的发展趋势进行了初步分析。
前言锚杆支护作为岩土工程加固的一种重要形式,由于其具有安全、高效、低成本等优点,在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。
1872年,英国北威尔士的煤矿加固工程中首次采用钢筋加固页岩之后,1905年美国矿山中也出现了类似的加固工程。
到了20世纪40年代,锚杆支护在地下工程中的应用在国外得到了迅猛发展。
锚杆是一种埋设于围岩中的受拉构件,它是用金属或其它高抗拉材料制作的杆状构件。
它通过一些机械装置或粘结材料与围岩结合在一起。
锚杆支护作为一种隧道支护手段,在技术、经济方面都有着巨大的优越性,而且能够适应不同地质条件的性质,基于这些优点锚杆在地下工程中得到了广泛应用和迅速发展。
1、锚杆支护的组成:地下工程中所使用的锚杆一般由锚固体(或称内锚头)、锚杆及垫板三个基本部分组成。
(1)、垫板是支护结构与锚杆的连接部分,它能够有效改变锚杆的受力分布,使锚杆的轴力分布比较均匀,提高锚杆的支护效果。
同时还能够使锚杆与初期支护连成整体,有利于共同承担围岩压力。
(2)、锚杆位于锚杆装置的中心线上,其作用是将来自垫板的拉力传递给锚固体,进而约束围岩的变形,提高围压,对控制围岩变形具有十分关键的作用。
由于锚杆通常都要承受一定的荷载,所以它一般采用抗拉强度较高的钢材制成。
(3)、锚固体在锚杆的尾部,通过机械装置或粘结材料与围岩紧密相连。
它的作用是将来自锚杆的力通过摩阻抵抗力(或支撑抵抗力)传递给稳定的围岩。
2、锚杆锚固支护的特点:是一种安全、经济的支护方式,它是以锚杆为主体的支护结构的总称,它包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式。
其技术就是在土层中斜向成孔,埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆),依赖锚固体与土之间的摩擦力,拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载。
浅谈预应力锚索在隧道工程中的应用
风钻在孔 内插拔1 次进行顺孔 ,然后用高压风插入孔 内清孔 ,以利于 到2 安装锚管 ( );3 锚管孔应钻至设 计深度 , 索 ) 并适 当超过锚管长度 , 才能保证锚管 的外露长度达到加垫板和张拉 的要求 ;4 锚管 ( ) ) 索 钻
管 时,在管身靠近孔 口段缠绕麻丝 ,以便 封浆 ;6 锚索所选用浆材应 ) 满足长期强度需要 ,尽可能选用长期强高的浆材 ;7 注浆应保证注浆 ) 压力 ,使孔 内浆液饱满 ;8 施加预应力应在浆液达到8 %强度以上 时 ) 0 进行 :9 一个循环锚索施作完毕后 , ) 按设计要求做拉拔试验 ,如不能 满足要求 ,应在相应位置补打锚索 ,直到检验合格 。 4 预 应 力锚 索的特 点 1 预应力锚索是以高强钢丝束组成的杆体 ,能在 比较小 的洞室 中 ) 安装 ,其抗拉强度远高于一般 的螺纹锚杆,而且当拉力达到一定 的数值 后 ,杆体有 良好 的弹性变形 ,能很好地适应持续变形 ,并逐渐释放应力 地 特性 ,从而能有效地控制松软围岩的大变形 , 足施工需要 ;2 锚 满 ) 索自 张拉预应力起 ,随着围岩 的变形 , 锚索轴力逐渐增大。随着 围岩变 形 的收敛 ,轴力增加幅度慢慢减小 ,之后基本稳定 。3)对于变形大的 围岩 ,小级别预应力的柔性锚杆锁定值不宜较大 , 否则 ,较大 的杆体应 力将会达到或超过其允许破断荷载 ,从而使柔性锚杆被拉断 。 5 预应 力锚 索应 用范 围的探 讨 1 )应用于 隧道支护结构 中。在高地应力松软破碎的围岩地段 ,易 产生大变形 ,取代在隧道上半断面所架设的横 向钢管支撑 。这种预应力 锚索即可实现点锚 ,又具有有效摩擦锚周 ; 安装快捷。索体在一定范围 内 自由伸缩 ,能满足大变形要求 。2 在通过顺层 滑坡地质 的隧道工程 ) 中。顺层是岩体层理方向与线路方 向平行 的一组结构面 ,且岩层层面较 光滑 ,层间结合力差 ,或受节理相交的影 响,岩体相对破碎 , 故一旦坡 角遭到破坏 ,岩体会顺层塌滑的现象 ,对隧道的结构造成破坏 ,影响隧 道 的使用 。可 以对坡面进行加固处理,根据滑坡体厚度 、岩体 隋况采用 挂 网喷锚 、导管注浆 、预应力锚 索一钢筋砼格构梁等方法。3 在煤矿 ) 巷修施工 中的应用。随着矿井老化和开采水平的延深 , 造成矿井的维修 工作更加繁重。巷修工作在矿井生产过程中及其重要 , 一般巷修支护方 式不能达到设计要求 ,从而造成巷道的重复修复 ,增加 了修复工作量和 巷修成本 ,给安全生产带来很大 的影响。预应力锚索是主动支护方式 , 与传统 的被动支护相 比,更能有效地克服较大构造应力及 围岩压力 ,保 持 围岩 的长期稳定 。4)在隧道出 口仰坡加 固中的应用 。通过类似后张 法 的原理使仰坡稳定。锚索通过设置于完整或稳定 的地层中的锚 固段提 供锚拉力 , 通过 自南段实现预加应力,在坡丽设置J 坡的钢筋混凝土框 f 顷 架作为抑制体 ,通过锚夹具对锚索施加应力后锁定在框架上 ,从而将仰 坡表层不稳定层牢牢固定在其下稳定层上 ,增加仰坡稳定能力。
浅析建筑工程预应力锚杆施工技术的应用
浅析建筑工程预应力锚杆施工技术的应用摘要:目前,预应力锚杆技术已在诸如交通工程、水电工程、深基坑工程以及军工工程等各种建筑工程中得到了广泛的应用,它是一种新型的支挡结构,具有施工方便、安全可靠且价格合理的优点,本文着重介绍了该技术的概念和应用、原理和特点以及施工工艺,为在建筑工程中应用预应力锚杆技术提供相应的指导和意见。
关键词:预应力锚杆;施工技术;建筑工程预应力锚杆技术是一种新型的支挡结构,虽然其兴起的时间仅在最近几年,但是由于它具有安全可靠且价格适中的特点,预应力锚杆技术已经在施工工程中得到了广泛的应用。
将桩锚结构的优点应用于预应力锚杆技术后,不仅使得支护结构受力更加均匀,也使得施工更加方便,尤其是在施工环境复杂、施工场地狭窄的大型深基坑工程中,该技术更是得到了广泛应用,成效显著。
基于这些成功的应用实践,笔者将对预应力锚杆技术的工艺原理和施工特点以及施工准备和施工工艺等方面来对预应力锚杆技术进行介绍和总结,以期推动该技术的进一步发展。
一、技术简介及应用首先,需要对预应力锚杆技术做概念上的介绍,使读者对该技术有一个清晰的了解,其次介绍该技术的应用案例,从而进一步拉近该技术的距离。
1.概念简介预应力锚杆技术是一种综合利用了桩锚支护结构优点的新型支挡结构,它将结构物的拉力传递给锚杆周围地层的岩土,利用岩土的抗剪能力来维持开挖面的稳定,该种支挡结构安全可靠、施工方便且价格合理,目前已得到了较为广泛的应用。
2.应用案例目前,预应力锚杆技术已经可以应用在诸如深基坑工程、交通工程、水电工程、军工工程、矿山工程等各种各样的建筑工程中,在许多生活中常见的工程中也应用了该技术,比如三峡高边坡加固工程、京城大厦深基坑支护工程、首都机场地下车库工程、京福高速滑坡治理工程以及小浪底地下厂房支护工程等。
预应力锚杆技术已经受到了广泛重视,且将会获得长足的发展。
二、工艺原理及特点其次,将介绍预应力锚杆技术的工艺原理和施工特点作为重点,解释其在建筑工程中的应用原理,并进一步为建筑工程的施工提供指导和意见。
预应力锚杆在隧道开挖支护中的应用
预应力锚杆在隧道开挖支护中的应用二滩国际谢长平摘要:预应力锚杆顾名思义就是通过张拉锚杆对被锚固物体施加预应力进行加固的支护手段。
在边坡施工中时是一种常用的比较成熟的施工方法,但在长河坝水电站隧道开挖支护中应用很少。
本文结合长河坝水电站场内交通工程金康隧道K3+100m~K3+148m段预应力锚杆的施工实例,介绍一种简易适用的预应力锚杆支护方案,为类似工程提供参考。
关键词:隧道、预应力锚杆、施工工艺。
一、工程概况长河坝水电站场内交通工程1#公路为地下厂房进厂交通洞和大坝填筑的主要干线通道,全长8205.18m;主要由金康隧道(全长4530m)和金汤隧道(全长2520m)组成。
二、工程地质金康隧道K3+100m~K3+148m洞段,岩性:浅灰色~灰白色块状花岗岩为主,夹少量灰色石英闪长岩,偶见深灰色辉长岩团块,微弱,局部夹层中风化,饱水,软硬相间;地下水大面积渗水,局部呈线流;构造:f17小断层穿过该洞段,f17 SN/E∠70°小断层与洞轴线小角度相交,岩石挤压破碎带及短小密集节理带相当发育,节理面锈染,微张,充填断续石英脉,岩体结构破坏严重。
金康隧道K3+100m~K3+148m洞段,以岩石挤压破碎带及岩石破碎密集带为主,V级围岩。
三、预应力锚杆设计1、预应力锚杆现场试验根据现场情况拟采用预应力锚杆加钢支撑以及挂网喷混凝土进行初期支护,预应力锚杆各技术参数根据现场试验确定。
2、预应力锚杆设计拟定锚杆设计张拉力为60KN(依据设计锚杆抗拔力6t),锚杆总长为6.0m,锚固段长2.0m,锚固段采用高强锚固剂材料,28d不小于35Mpa,锚杆孔口承压垫座尺寸为150mm×150mm×10mm,高强螺栓锁定,自由段采用水泥浆灌浆,灌浆管φ1.6PE管,回浆管浆φ1.2 PE管,锚杆孔设计钻孔直径为φ64mm,锚杆材料采用直径φ28mm螺纹钢筋,梅花型布置,间排距1m,共计1130根预应2、工程材料设计预应力锚杆材料采用直径φ28mm螺纹钢筋,钢筋采用符合设计要求的Ⅱ级20MnSi螺纹钢筋,且无锈、顺直的整根钢筋加工,不得采用焊接加长。
锚杆在隧道支护中的应用研究
锚杆在隧道支护中的应用研究摘要:锚杆是锚喷支护的重要组成部分,目前广泛应用在隧道的初期支护中.本文分析了锚杆在隧道支护中的作用,并以实际工程为例探讨了锚杆在隧道初期支护中的应用技术。
关键词:锚杆;隧道;初期支护一、锚杆在隧道支护中的作用在当前的隧道支护体系中,锚杆是一种十分有效的支护方式,其运用非常广泛,类型也较多,但是锚杆在隧道支护体系中到底发挥怎样的作用还不十分清晰。
通常认为锚杆的加固效应有4种:悬吊效应、增强效应、成拱效应和内压效应。
锚杆的作用除了上述4种外,在地质条件较差的软弱围岩地段,还有稳定初期支护钢拱架作用。
由于锚杆的存在,不仅为钢拱架的现场安装提供了方便,而且在一定程度上稳定了承受较大压力的相对较薄的初期支护,不致使其产生局部或整体失稳,同时锚杆还可以减少初期支护与围岩之间产生的相对位移,防止初期支护产生过大的整体下沉。
实际上,锚杆的加固作用是多种效应同时产生作用的结果,不同的锚杆布置方式、在不同的地质条件下,将有某一效应起主导作用,而其他效应居次要地位。
对于相对完整的Ⅰ,Ⅱ级围岩地段的局部锚杆,其主要发挥悬吊作用,以加固不稳定块体为主;对于相对破碎的Ⅲ,Ⅳ级围岩地段的系统锚杆,其主要作用以形成具有一定承载能力的承载拱为主;而对于十分软弱的Ⅴ,Ⅵ级围岩,锚杆(锚管)的主要作用则以稳定初期支护钢拱架为主。
同时,锚杆的效应与锚杆的布置方式有关,如局部锚杆主要发挥悬吊效应,而系统锚杆主要发挥成拱效应。
本文的主要研究工程将结合公路隧道的设计和施工实践,深入分析系统锚杆的工作原理及其适应性。
二、锚杆在隧道支护中的应用(一)工程概况某隧道全长1385米;为H市连接新城区和旧城区的市政公路交通隧道。
进口段位于闹市区,洞身穿越火车站站前台阶、广场、车站、候车室、铁路轨道、游乐园等建筑,围岩类型主要以松散人工填土、卵砾泥结石层、泥岩层、泥质粉砂岩等为主,进口段153m在埋深10~16m的条件下,地表建筑物在施工中保还完好,不受损坏,施工难度极大,成为整个隧道控制中的难点地段。
预应力锚杆在隧道开挖支护中的应用
预应力锚杆在隧道开挖支护中的应用二滩国际谢长平摘要:预应力锚杆顾名思义就是通过张拉锚杆对被锚固物体施加预应力进行加固的支护手段。
在边坡施工中时是一种常用的比较成熟的施工方法,但在长河坝水电站隧道开挖支护中应用很少。
本文结合长河坝水电站场内交通工程金康隧道K3+100m~K3+148m段预应力锚杆的施工实例,介绍一种简易适用的预应力锚杆支护方案,为类似工程提供参考。
关键词:隧道、预应力锚杆、施工工艺。
一、工程概况长河坝水电站场内交通工程1#公路为地下厂房进厂交通洞和大坝填筑的主要干线通道,全长8205.18m;主要由金康隧道(全长4530m)和金汤隧道(全长2520m)组成。
二、工程地质金康隧道K3+100m~K3+148m洞段,岩性:浅灰色~灰白色块状花岗岩为主,夹少量灰色石英闪长岩,偶见深灰色辉长岩团块,微弱,局部夹层中风化,饱水,软硬相间;地下水大面积渗水,局部呈线流;构造:f17小断层穿过该洞段,f17 SN/E∠70°小断层与洞轴线小角度相交,岩石挤压破碎带及短小密集节理带相当发育,节理面锈染,微张,充填断续石英脉,岩体结构破坏严重。
金康隧道K3+100m~K3+148m洞段,以岩石挤压破碎带及岩石破碎密集带为主,V级围岩。
三、预应力锚杆设计1、预应力锚杆现场试验根据现场情况拟采用预应力锚杆加钢支撑以及挂网喷混凝土进行初期支护,预应力锚杆各技术参数根据现场试验确定。
2、预应力锚杆设计拟定锚杆设计张拉力为60KN(依据设计锚杆抗拔力6t),锚杆总长为6.0m,锚固段长2.0m,锚固段采用高强锚固剂材料,28d不小于35Mpa,锚杆孔口承压垫座尺寸为150mm×150mm×10mm,高强螺栓锁定,自由段采用水泥浆灌浆,灌浆管φ1.6PE管,回浆管浆φ1.2 PE管,锚杆孔设计钻孔直径为φ64mm,锚杆材料采用直径φ28mm螺纹钢筋,梅花型布置,间排距1m,共计1130根预应2、工程材料设计预应力锚杆材料采用直径φ28mm螺纹钢筋,钢筋采用符合设计要求的Ⅱ级20MnSi螺纹钢筋,且无锈、顺直的整根钢筋加工,不得采用焊接加长。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
客专隧道预应力注浆锚杆应用分析
【内容提要】文章对预应力注浆锚杆的技术、工艺、特点等进行了简要分析。
结合相关工程经验和
体会,对预应力注浆锚杆如何在客专隧道中进行应用,从优化施工组织,采用合理手
段,加强协调管理,充分利用大型机械设备等角度入手进行了探讨。
【关键词】隧道预应力锚杆技术应用
随着铁路客运专线隧道施工越来越多的重视起隧道承载的主体——围岩,充分认识理解支护只起到加固围岩的作用,开挖方法和支护形式对围岩的稳定起到了决定性作用。
在这种情况下,随着预应力锚固技术的发展,预应力注浆锚杆应运而生,预应力注浆锚杆凭早期承载、支护强度高、应力持久、价格低廉、可调控支护参数和支护组合等优点,在大断面客专隧道初期支护结构施工中开始大面积应用[1]。
支护体系的施工控制,最主要的问题一是如何确保整个工程施工过程的人员、设备安全以及工程结构本身的安全,二是在保证安全施工的前提下如何加快施工进度,缩短作业循环周期。
作为支护体系的三大组成部分:锚杆、挂网、喷混凝土,后两项可以通过传统的人海战术和大兵团策略解决,而锚杆施工,由于受到环境条件、作业空间、地质状况等等多重因素的制约,如何实现系统支护锚杆的快速施工,是我们在支护体系施工过程中必须高度重视的关键问题。
目前客专隧道施工过程中受操作空间狭窄,多作业面同步相互干扰大,循环周期紧等影响,普遍存在弱化锚杆的悬吊、锚固功效,多采用“后跟进”的做法,锚杆支护滞后掌子面十几米甚至几十米。
从施工控制,现场管理,组织大型机械化施工等角度入手,研究分析落实预应力注浆锚杆的机械化快速施工势在必行。
1、工作机理分析
把预应力锚杆埋入隧道围岩内部,再进行预加应力的施工技术,是传递系统支护结构的支护应力,至深部稳定岩层的主动支护锚固体系。
锚杆的一端与初支结构(钢支撑、钢筋网、喷射混凝土等)相连,另一端锚固在隧道深层岩体内,并对其施加预应力,用以维护围岩或系统支护结构的稳定。
锚杆的作用功效有3种:
第一、叠合作用。
通过对杆体穿过的岩层施加预应力,使岩层各个层面和层理之间的摩擦力增大,增强围岩的整体性,阻止岩层间的分离、位移,提高岩层的抗弯强度。
第二、锚固作用[2]。
沿隧道开挖轮廓径向分部锚杆,在预应力作用下,通过初支结构对围岩产生挤压,可使处于应力重分布区的松散围岩,在弹性压缩下形成“自承拱”。
同时通过对杆体实施的高压注浆,浆液在泵压的作用下,渗透充填周边的围岩裂隙,另外经挤压可以使一些充填不到的裂隙闭合,从而使松散围岩由二向应力状态转变为三向应力状态,降低岩体的孔隙率,提高围岩的力学性能,增大岩体的抗压强度、弹性模量、c和φ值,阻止岩块的相对滑动,有效控制围岩的有害变形发展,增大围岩的稳定程度。
第三、悬吊作用。
悬吊作用就是锚杆把不稳定岩块吊挂在稳定岩体上,限制不稳定岩块的位移,既防止其掉落,更避免因新的应力集中而引发次生灾害。
2、关键控制点
锚杆作为初期支护体系中的重要组成部分,即要求安全,更要求快速。
而在造孔、锚固、张拉
锁定、注浆等系列工序中,除造锚杆孔外,各道工序仅需数人借助小型机具,在数分钟内完成,造孔无疑是重中之重。
若按常规采取搭设脚手架施工平台,排架搭拆周期长,对洞室交通干扰大,对洞内环境污染严重,且效率低下,工期不能确保。
若采用简易移动式平台,则成本较高,搬移不便,不能形成规模化施工,同样效率低下[3-4]。
作业空间狭小还必须要保证交通顺畅、地质条件复杂自身稳定性较差还必须要保证安全快速施工是关键。
应用大型液压凿岩台车(Atlas系列、Sandvik系列等)实现快速造孔,同时利用台车配备的液压升降平台作为锚杆安装、张拉、注浆等操作平台,省略了固定施工平台,灵活方便,能够实现规模化施工,确保作业安全及交通畅通。
3、施工过程控制
(1)施工材料
①.锚杆:按施工图纸的要求选用热扎II级或III级螺纹钢筋或精扎高强钢筋(带垫板);
②.水泥:采用水泥强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥;
③.砂:采用天然砂,要求细度模数≤2.8,最大粒径≤2.0mm的中细砂;
④.水泥砂浆:预应力锚杆的锚固砂浆抗压强度等级要求不小于30MPa;
⑤.外加剂:按施工图纸要求,在注浆锚杆水泥砂浆中添加的速凝剂和其它外加剂,其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分。
(2)机械化造孔
由于客专隧道普遍采用的是4.5m、3.0m长锚杆,极少数锚杆采用6.0m长,适合组织液压台车实施机械化造孔。
台车一般钻进速度为3m/min,造孔完成后,加大钻臂水阀,边冲边退钎,冲洗钻孔。
钻机就位后,在3~4分钟左右,就可以完成单孔造孔,造孔效率相当高。
台车钻孔施工选用5~6m长钻杆,Φ64球齿合金钻头[5],锚杆孔造孔时一定要控制径向方向与岩面垂直,竖直方向根据锚杆展示图上标注的角度,采用台车进行自动控制。
钻进时要求钻孔平直,孔轴方向偏差不大于30,局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反,其与滑动面的交角大于450。
造孔是锚杆施工控制的关键环节之一,孔位必须经测量放样,并用红油漆标识。
液压凿岩台车要选用经验丰富,责任心强的操作手,开钻前要认真调整好钻臂方向,确保孔向垂直岩面在开钻,钻杆匀速钻进,并不断加水冲洗岩粉。
钻孔准确度高,不但确保了锚固效果,且确保插杆及承压垫板安装及张拉施工。
(3)张拉锁定与注浆
锚杆安装可采用台车自身配备的液压操作平台人工插杆,在人工扶杆的情况下,吊车液压升降臂将锚杆缓慢顶入,减轻作业人员劳动强度。
在充分利用液压平台的情况下,在3分钟左右即可完成单根锚杆安装,工效较高。
对杆体的张拉锁定及自由段注浆,也可采用设备台车自身配备的液压操作平台,或小型升降平
台。
杆体自由段后注浆可安排在一批(30~50根)锚杆张拉完成后集中进行,以方便实现规模化施工,单根锚杆自由段灌注平均在3~5min即可完成。
4. 施工组织分析
预应力锚杆施工技术要求高,工艺复杂,作业循环周期长,特别是在洞内施工,空间狭窄,施工干扰大,工期很难确保。
为保证安全、顺畅的组织流水作业,故在隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩地段采用喷锚支护紧跟开挖,做到一循环一支护;Ⅱ、Ⅲ级围岩地段,为了加快开挖进度,开挖和支护拉开距离,实行平行流水作业,隧洞开挖后不进行支护或素喷混凝土,紧接着进行下一循环开挖,喷锚支护和开挖控制在2B(二倍开挖洞径)距离内,与隧道开挖同步组织集中进行喷锚支护,以减少工序循环时间,加快施工进度。
在与隧道掘进同步安排时,锚杆造孔安排在开挖钻孔时间段进行,出渣时间段不宜安排多臂台车预应力中空注浆锚杆造孔。
造孔完成后,已造孔部位及时开始锚杆安装作业和张拉锁定,自由段回填注浆安排滞后张拉锁定作业之后1~2天进行[6]。
5、技术特点
(1)预应力锚杆在插杆完成后,可迅速对围岩施加单杆12t以上的锚固力,无论孔内是干燥、潮湿或有微渗水,对岩体均能获得可靠的锚固稳定作用。
特别是对软弱围岩的支护效果十分显著。
(2)采用压力注浆。
能确保钻孔浆液饱满,锚头和杆体被浆液包裹严密;能使部分浆液渗入围岩裂隙,使裂隙围岩的强度提高。
(3)预应力锚杆促使杆体与围岩连成一体,共同承担地层的压力;将锚杆施加的预应力长期封存在岩体中,使围岩受三向压力作用,从而提高联合支护体的承载力。
(4)预应力锚杆快速施工技术真正做到了“安全、快捷、速效、预应力损失小、可调控”,使保护和发挥围岩自身承载潜力的理念落到实处。
结语:预应力锚杆施工技术,是锚固技术、注浆加固技术、组合支护技术的有机结合,是扩大锚杆支护的应用范围,充分发挥锚杆支护作用的有效的技术措施,安全快捷的锚杆施工,有效提高了隧道循环效率,为顺畅完成支护作业提供了有力保障。
为此,应当进一步加强对各支护机理和支护参数设计的研究工作,确定出科学、合理、可靠的支护技术措施,推动铁路客运专线隧道工程锚杆支护技术水平的不断发展。
参考文献:
[1] 邓良超溪洛渡水电站右岸泄洪洞预应力锚杆施工[J] 人民长江2008(07)
[2] 孙海春非连续变形分析(DDA)方法中的预应力锚杆模拟[J] 工程地质计算机应用2008(03)
[3] 贺红梅TZL预应力注浆锚杆施工技术[J] 铁道建筑2008 (08)
[4] 杨明龙潭隧道洞口浅埋、偏压段施工技术[J] 石家庄铁路职业技术学院学报2008(02)
[5] 黄友德某基坑工程中的预应力锚杆施工技术探析[J] 科技资讯2008(24)
[6] 吴诤溪洛渡水电站左岸地下厂房岩壁吊车梁施工[J] 中国三峡建设2008(05)。