锚杆施工方案
锚杆施工方案
1、范围
本工艺适用于工业与民用建筑土层锚杆工程。
土层锚杆简称土锚杆,它是在地面或深开挖的地下室墙面(挡土墙、桩或地下连续墙)或未开挖的基坑立壁土层钻孔(或掏孔),达到一定设计深度后或再扩大孔的端部,形成柱状或其他形状,在孔内放入钢筋、钢管或钢丝束、钢绞线或其他抗拉材料,灌入水泥浆或化学浆液,使之与土层结合成为抗拉(拔)力强的锚杆。其特点是:能与土体结合在一起,承受很大的拉力,以保持结构的稳定,可用高强钢材,并可施加预应力,可有效地控制建筑物的变形量;施工所需钻孔孔径小,不用大型机械;代替钢横撑作侧壁支护,可大量节省钢材;为地下工程施工提供开阔的工作面。经济效益显著,可节省大量劳力,加快工程进度。本工艺标准适用于深基坑支护、边坡加固、滑坡整治、水池抗浮、挡土墙锚固及结构抗倾覆等土层锚杆工程。
2、施工准备
2.1材料要求
2.1.1锚杆:用钢筋、钢管、钢丝束或钢绞线多用钢筋;有单杆和多杆之分,单杆多用Ⅱ级或Ⅲ级热轧螺纹粗钢筋,直径由22-32mm;多杆直径为16mm,一般为2-4根,承载力很高的'土层锚杆多采用钢丝束或钢绞线。应有出厂合格证及试验报告。
2.1.2水泥浆锚杆体:水泥用32.5号或42.5号普通硅酸盐水泥;砂用粒径小于2mm的中细砂;水用pH值小于4的水。
2.2主要机具设备
2.2.1成孔机具设备:有螺旋式钻孔机、旋转冲击式钻孔机或YQ-100型潜水钻机。亦可采用普通地质钻孔改装的HGYl00型或ZTl00型钻机,并带套管和钻头等。
2.2.2灌浆机具设备:有灰浆泵、灰浆搅拌机等。
2.2.3张拉设备:用YC-60型穿心式千斤顶,配SY-60型油泵油压表等。
2.3作业条件
2.3.1根据地质勘察报告,摸清工程区域地质水文情况,同时查明锚杆设计位置的地下障碍物情况,以及钻孔、排水对邻近建(构)筑物的影响。
2.3.2编制施工组织设计,根据工程结构、地质、水文情况及施工机具、场地、技术条件,制定施工方案,进行施工布置及平面布置,划分区域;选定并准备钻孔机具和材料加工设备;委托安排锚杆及零件制作。
2.3.3进行场地平整,拆迁施工区域内的报废建(构)筑物、水、电、通讯线路,挖除工程部位地面以下3m内的地下障碍物。
2.3.4开挖边坡,按锚杆尺寸取2根进行钻孔、穿筋、灌浆、张拉、锚定等工艺试验,并作抗拔试验,检验锚杆质量,以检验施工工艺和施工设备的适应性。
2.3.5在施工区域内设置临时设施,修建施工便道及排水沟,安装临时水电线路,搭设钻机平台,将施工机具设备运进现场,并安装维修试运转,检查机械、钻具、工具等是否完好齐全。
2.3.6进行技术交底,搞清锚杆排数、孔位高低、孔距、孔深、锚杆及锚固件型式。清点锚杆及锚固件数量。
2.3.7进行施工放线,定出挡土墙、桩基线和各个锚杆孔的孔位,锚杆的倾斜角。
2.3.8作好钻杆用钢筋、水泥、砂子等的备料工作,并将使用的水泥、砂子按设计规定配合比作砂浆强度试验;锚杆对焊或帮条焊应做焊接强度试验,验证能否满足设计要求。
3、操作工艺
3.1土层锚杆施工程序为(水作业钻进法):土方开挖——测量、放线定位——钻机就位——接钻杆——校正孔位——调整角度——打开水源——钻孔——提出内钻杆——冲洗——钻至设计深度——反复提内钻杆——插钢筋(或钢绞线)——压力灌浆——养护——裸露主筋防锈——上横梁(或预应力锚件)——焊锚具——张拉(仅用于预应力锚杆)——锚头(锚具)锁定。
土层锚杆干作业施工程序与水作业钻进法基本相同,只是钻孔中不用水冲洗泥渣成孔,而是干法使土体顺螺杆出孔外成孔。
3.2钻孔要保证位置正确,要随时注意调整好锚孔位置(上下左右及角度),防止高低参差不齐和相互交错。
3.3钻进后要反复提插孔内钻杆,并用水冲洗孔底沉渣直至出清水,再接下节钻杆;遇有粗砂、砂卵石土层,在钻杆钻至最后一节时,应比要求深度多10-20cm,以防粗砂、碎卵石堵塞管子。
3.4钢筋、钢绞线使用前要检查各项性能,检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况,如有不合格的,应进行更换或处理。断好的钢绞线长度要基本一致,偏差不得大于5cm。端部要用铁丝绑扎牢,不得参差不齐或散架。干作业要另焊一个锥形导向帽;钢绞线束外留量应从挡土、结构物连线算起,外留1.5-2.5m。钢绞线与导向架要绑扎牢固,导向架间距要均匀,一般为2m左右。注浆管使用前,要检查有无破裂堵塞,接口处要处理牢固,防止压力加大时开裂跑浆。
3.5拉杆应由专人制作,要求顺直。钻孔完毕应尽快地安设拉杆,以防塌孔。拉杆使用前要除锈,钢绞线要清除油脂。拉杆接长应采用对焊或帮条焊。孔附近拉杆钢筋应涂防腐漆。为将拉杆安置于钻孔的中心,在拉杆上应安设定位器,每隔1.0-2.0m应设一个。为保证非锚固段拉杆可以自由伸长,可采取在锚固段与非锚固段之间设置堵浆器,或在非锚固段的拉杆上涂以润滑油脂,以保证在该段自由变形。
3.6在灌浆前将管口封闭,接上压浆管,即可进行注浆,浇注锚固体。
3.7灌浆是土层锚杆施工中的一道关键工序,必须认真进行,并作好记录。灌浆材料多用纯水泥浆。水、灰比为0.4-0.45左右。为防止泌水、干缩,可掺加0.3%的木质素磺酸钙。灌浆亦可采用砂浆,灰、砂比为1:1或l:0.5(重量比),水、灰比为0.4-0.5;砂用中砂,并过筛,如需早强,可掺加水泥用量0.3%的食盐和0.03%的三乙醇胺。水泥浆液的抗压强度应大于25Mpa,塑性流动时间应在22s以下,可用时间应为30-60min。整个浇注过程须在4min内结束。
3.8灌浆压力,一般不得低于0.4Mpa,亦不宜大于2Mpa。宜采用封闭式压力灌浆和二次压力灌浆,可有效提高锚杆抗拔力(20%左右)。
3.9注浆前用水引路、润湿,检查输浆管道;注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备及灌浆管等,注浆后自然养护不少于7d,待强度达到设计强度等级的70%以上,始可进行张拉工艺。在灌浆体硬化之前,不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。
3.10张拉前要校核千斤顶,检验锚具硬度:清擦孔内油污、泥砂。张拉力要根据实际所需的有效张拉力和张拉力的可能松弛程度而定,一般按设计抽向力的75%-85%进行控制。
3.11锚杆张拉时,分别在拉杆上、下部位安设两道工字钢或槽钢横梁,与护坡墙(桩)紧贴。张拉用穿心式千斤顶,当张拉到设计荷载时,拧紧螺母,完成锚定工作。张拉时宜先用小吨位千斤顶拉,使横梁与托架贴,紧然后再换大千斤顶进行整排锚杆的正式张拉。宜采用跳拉法或往复式拉法,以保证钢筋或钢绞线与横梁受力均匀。
4、质量标准
4.1锚杆及土钉墙支护工程施工前应熟悉地质资料、设计图纸及周围环境,降水系统应确保正常工作,必须的施工设备如挖掘机、钻机、压浆、泵搅拌机等应能正常运转。
4.2一般情况下,应遵循分段开挖、分段支护的原则,不宜按一次挖就再行支护的方式施工。
4.3施工中应对锚杆或土钉位置,钻孔直径、深度及角度,锚杆或土钉插入长度,注浆配比、压力及注浆量,喷锚墙面厚度及强度、锚杆或土钉应力等进行检查。
4.4每段支护体施工完后,应检查坡顶或坡面位移,坡顶沉降及周围环境变化,如有异常情况,应采取措施,恢复正常后方可继续施工。
4.5锚杆及土钉墙支护工程质量检验应符合表4.5的规定。
1.锚杆杆体的制作
锚杆材料的确定取决于锚固工程对象、锚杆承载力、锚杆长度、数量及现场提供的施加应力及锁定的设备。锚杆材料可用普通钢筋、精轧螺纹钢筋和高强钢丝、钢绞线。
在施工方面,短锚杆的制备、安放就位和施加预应力都是较简单的,而长锚杆处理起来就比较困难,因此,制作长锚杆最好使用钢丝或多股钢绞线。特别是使用钢绞线,柔性好,便于运输,可以插入钻孔达数十米,即使在较小的操作平台上,不管钻孔的方向如何,都可采用这种锚杆。
(1)棒条锚杆的制作
棒条锚杆的制作,一般按锚杆要求的长度切割钢筋,并在杆体外端加工成螺纹以便安放螺母,在杆体上每隔2~3m安放隔离件,以使杆体在孔内居中,保证有足够的保护层。国内生产的精轧螺纹钢筋,屈服强度达750MPa,可用套筒连接钢筋及锁定预应力,使用方便。目前国内生产的Φ32和Φ25两种规格的精轧螺纹钢筋,是制作极限拉力值小于600kN的棒条锚杆的理想材料。
预应力锚杆的自由段(张拉段)除涂刷防腐涂料外,还应套上塑料管或包裹塑料布,使之与水泥浆体分隔开。
(2)多股钢绞线锚杆的制作
国内常用的锚杆钢绞线为7Φ4和7Φ5两种,其主要力学性能见表5-2。
多股钢绞线制作的锚杆构造如图5-14和图5-15所示。图5-14为临时性预应力锚杆(索)的构造,其锚固段的钢绞线呈波浪形,是通过夹紧环与扩张环(隔离环)的交替设置而成的。一经常使用的隔离环的构造如图5-16所示,它同时具有两种功能,既能使钢绞线分离,使之周边有足够的水泥浆粘附,又能保证所需的保护层厚度不小于20mm。隔离环的间距为1.0~1.5m。图5-15为永久性预应力锚杆(索)的构造,它与临时性预应力锚杆(索)的主要区别是用塑料波形管对锚固段进行封闭,波形管与杆体间用灰浆或树脂充填,并借助波形管粗糙的外表面使它与周围的灰浆有可靠的粘结。这样,即使在杆体施荷以后,波形管外表面的灰浆体出现横向裂缝,也不会再有危险,因为它被完好的波形管保护着。国内目前使用的永久性预应力锚杆(索)采用波形管的仍不多。
表5-2 钢绞线的主要力学性能(N/mm2)
图5-14 临时性多股钢绞线制作的锚杆的构造
图5-15 永久性多股钢绞线制作的锚杆的构造
由法国土层锚杆公司发明的,已广泛应用的IRP锚固方法,虽然也是一种多股钢绞线锚杆,但在构造上却有自己的特色。它主要靠把锚杆自由段与锚固段分离开来的密封袋和带环圈的套管(图5-17),通过对锚固段进行高压灌浆处理(必要时可重复进行),从而实现锚固。
图5-16 隔离环的构造
图5-17 带有密封袋和带环圈套管装置的锚杆构造
这种密封袋在对岩层进行灌浆时可以取代钻孔中的橡胶或皮革密封圈。无纺布密封袋长2.0m,采用滑动方法套在锚杆锚固段上端,袋的两端紧固在杆体上,当杆体插入钻孔并拔出护壁套管后,向密封袋中低压注入灰浆,密封袋将膨胀并挤压钻孔壁,从而把锚固段分开。
图5-18 开有小孔的注浆套管(空洞用橡胶环圈覆盖)
带环圈的套管是一根直径较大的塑料管,其侧壁每隔1.0m就开有小孔,孔的外部用橡胶环圈盖住(图5-18),从而使灰浆能从该管流入钻孔内,但不能反向流动,一根小直径的注浆钢管通入套管,注浆钢管上有限定注浆区段的两个密封圈,当其位于必要深度的橡胶环圈处,在压力作用下即可向钻孔内注入灰浆。
(3)多根钢丝锚杆的制作
用钢丝组成大型锚索不仅费时而且需要占用较大的加工场地。首先将钢丝校直并切割成要求的长度,然后借助带孔的金属分线板将钢丝按层次布置好,并在每隔0.5~1.0m处接合在一起。制作过程中,最重要的是钢丝就位,因为放置的钢丝若在全长上不是相互平行的,就不能利用钢丝的截面,而且会降低钢丝的强度。
在原捷克斯洛伐克使用的承载力为1MN的锚杆(由直径为7mm的24根钢丝组成)就是分两层布置的(图5-19)。内层由8根直径为7mm的钢丝组成,钢丝绕在内径为12mm的螺旋圈上,每个圈的径向间距为5~6mm,围绕每层再缠上直径为2.2mm的钢丝,绕在内层上的钢丝可作为两层钢丝间的隔离物,并和中心螺旋线一起确保灰浆渗入钢索内。外层缠绕16根钢丝。
图5-19 锚头和用由直径为7mm的24根钢丝组成的锚杆
2.锚杆杆体的安放
在一般情况下锚杆杆体与灌浆管同时插入钻孔底部,尤其对于土层锚杆,要求钻孔完后立即插入杆体,插入时将锚杆有支架一面向下方,若钻孔使用套管,则在插入杆体灌浆后再将套管拔出。若是用风钻钻出的小口径锚杆孔,则要求灌浆后再插入杆体。
锚杆插入时要求顺直,并应除锈,如采用的杆体为两根以上,应按需要的长度将锚杆点焊成束,间隔2~3m点焊一点。杆体长度不够设计长度则要求焊接,焊接可采用对焊或帮焊。帮焊时可采用T-55电焊条。帮焊长度按钢筋混凝土工程施工及验收规范GBJ-65钢筋焊接技术要求,例如采用两根帮条四条焊缝,帮条长度不小于4d(d为锚杆钢筋直径),焊缝高度一般不小于7~8mm,焊缝宽度不小于16mm。
土层锚杆简称土锚杆。是在深基础土壁未开挖的土层内钻孔,达到一定深度后,在孔内放入钢筋、钢管、钢丝束、钢绞线等材料,灌入泥浆或化学浆液,使其与土层结合成为抗拉力强的锚杆。锚杆端部与护壁桩联结,防止土壁坍塌或滑坡。由于坑内不设支撑,所以施工条件较好。
土层锚杆在我国深基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、水池抗浮、挡墙锚固和结构抗倾覆等工程中的应用日益广泛。
土锚杆根据滑动面分为锚固段和非锚固段。其承载能力受拉杆强度、拉杆与锚固体之间的握裹力、锚固体和孔壁之间的摩阻力等因素的影响。
锚杆挡土墙是指利用锚杆技术建筑的挡土墙,由钢筋混凝土墙面和锚杆组成,依靠锚固在岩层内的锚杆的水平拉力以承受土体侧压力。按墙面构造的不同,分为柱板式和壁板式两种。所谓柱板式是指挡土墙的墙面由肋柱和挡土板组成,挡土板直接承受墙面后填料产生的土压力,挡土板支承于肋柱,肋柱与锚杆相连;而壁板式则不设立柱,墙面仅由墙面板构成,墙面板直接与锚杆连接。锚杆挡土墙结构形式主要有柱板式和板壁式两种。柱板式一般由肋柱、挡土板及灌浆锚杆组成,具有较大的抗拔力,可用于路堑或路堤挡土墙;板壁式一般由钢筋混凝土板和楔缝式锚杆组成,多用于边坡防护。锚杆是锚杆挡土墙的主要受力构件,可为普通钢筋、预应力锚杆或预应力锚索等,锚孔直径100~150mm,一般向下倾斜10°~15°,间距不小于2m。锚孔内放置钢筋或钢束后,灌注水泥砂浆使其锚固于稳定地层,具有足够的抗拔力。
肋柱截面多为矩形,也有设计为T形,底端一般做成自由端或铰接,如基础埋置深,且为坚硬岩石,也可作为固定端。挡土板可采用柄形板、矩形板和空心板。锚杆挡土墙适用于边坡高度较大,石料缺乏,挖基困难,且具备锚固条件的地区,多用于路堑墙。
锚杆按孔径大小可分为锚索(大锚杆)和小锚杆。锚索所需锚孔孔径较大,采用钻机或锚杆钻机钻孔,钻孔深度可达50m或更长。锚索由数根钢筋或钢丝束或钢绞线组成。小锚杆锚孔直径为38~50mm,可用普通风钻钻孔,钻孔深度3~5m,小锚杆一般为一根钢筋。按地层中的锚固方法可分为楔缝式锚杆和灌浆锚杆。楔缝式锚杆一般用在锚固岩层较为坚硬的地区,小锚杆楔缝较为简单,锚杆插入钻孔后,施加压力,使楔子挤入锚杆端部楔缝,迫使杆端张开嵌固在岩层上。大锚杆的固定较为复杂,一般要加工特殊锚固装置,使锚杆头上的外夹片嵌固在岩层上。灌浆锚杆分为普通灌浆锚杆、扩孔锚杆、预压锚杆、预应力锚杆。预压锚杆是在灌浆时对水泥砂浆施加一定的压力,预应力锚杆是对锚杆施加张拉应力。此外,法国曾采用一种I•R•P型锚杆,杆心设有孔道,杆壁有阀门,可以通过锚杆于肋柱的接头处,重复灌入砂浆,以控制灌注的深度,从而使锚杆本身在锚固的同时对土层进行加固。在灌浆材料上,除常用的水泥砂浆外,美国、法国曾用过树脂材料,日本还用了化学液体灌浆,利用化学液体的膨胀性来提高锚杆的抗拔能力。锚杆可按照弯矩相等(锚杆层数是两层时)或支点反力相等(锚杆层数大于两层)的原则布置,向下倾斜,锚杆的倾斜度是为保证灌浆的密实,有时也为了避开邻近的地下管道或浅层不良土质等。每层锚杆与水平面的夹角不应大于45°,宜为15°~25°,布设时要求考虑墙面构件的预制、运输、吊装和构件受力的合理性,同时要考虑锚杆施工条件、受力条件等。每级肋柱上视肋柱高度可设为两层或多层锚杆,一般布置2~3层。若锚杆布置太疏,则肋柱截面尺寸大,锚杆粗而长,但若布置过密,锚杆之间受力的相互影响使锚杆抗拔力受到影响,此时锚杆抗拔力就变的比单根锚杆设计拉力低。为防止出现群锚现象,锚杆间距不应小于2.0m。多层锚杆挡土墙为了减少墙的位移量,应使中层和低层锚杆缓于上层锚杆的倾斜度。
(一)锚杆制作方法
1.锚杆的组成
锚杆是受拉杆件的总称。当与构造物共同作用而要采用锚杆作为加固或支撑的受力杆件时,从力的传递机理来看,锚杆由锚固体、拉杆及锚头3个基本部分组成,其构造如图5-14所示。
以主动滑动面为界,分为锚固段和非锚固段(图5-15)。拉杆与锚固体的黏着部分为锚杆的锚固长度,其余部分为自由长度,其四周无摩阻力,仅起传递拉力的作用。
图5-14 锚杆的构造
图5-15 拉杆的长度
(1)锚头
为构造物与拉杆的连接部分。由台座、承压垫板和紧固器等组成,通过横梁及支架将来自构筑物的力牢固地传给拉杆。台座用钢板或混凝土做成,要求有足够的强度和刚度。临时性锚杆如用型钢垫座,两型钢间隙应≤100mm,钢筋混凝土垫座锚孔应≤120mm,混凝土强度等级应不小于C35。当构筑物与拉杆方向不垂直时,需要用台座作为拉杆受力调整的插座,并能固定拉杆位置,防止其横向滑动和变位。承压板一般采用20~40mm厚的钢板,用以使拉杆的集中力分散传递,并使紧固器与台座面保持平顺和紧密接触。紧固器的作用是将拉杆与垫板、垫座、构筑物贴紧并牢固连接。如拉杆的材料为粗钢筋,一般在拉杆的端部焊螺丝端杆,用螺母作为紧固器,必要时也可用焊接的方法如拉杆用钢绞线等,则应用锚具作为紧固器。
(2)拉杆
拉杆又称锚拉杆。拉杆材料可用钢筋、钢管、钢丝束或钢绞线。一般多采用钢筋(或钢管)做拉杆,有单杆和多杆之分。单杆多用热轧螺纹粗钢筋,直径采用22~32mm,近年发展采用45SiMnV高强钢材,直径为25mm多杆锚杆直径为16mm,一般为2~4根。锚杆的结构如图5-16所示,承载力很高的土层锚杆多采用钢丝束或钢绞线。
图5-16 锚杆结构
(3)锚固体
上层锚杆是通过锚固体与岩土之间的相互作用,将力传给地层。锚固体是由水泥浆在压力浇筑下成型的。锚固体按力的传递方式又分摩擦型和承压型。前者靠柱状锚固体周表面与岩土层之间的摩擦抵抗力将来自拉杆的拉力传递给地层后者锚固体有一个支撑面,是依靠作用于锚固体的被动岩土压力来支撑锚杆的拉力的。
2.锚杆的制作(组装与安放)要求
砂浆锚杆可用粗钢筋(光杆或螺纹钢筋)、钢丝束、钢绞线等材料组装成拉杆,也可将钻孔用的钻杆作为钢拉杆。主要应根据锚杆的承载能力和可供应的材料情况来选择。承载能力较小时,多用粗钢筋承载能力较大时,多用钢绞线。如用钢筋做拉杆,其单根强度不足时,可以将2根或3根点焊成束,并排在一起使用。
(1)对一次注浆的锚杆组装要求
对于一次注浆的锚杆,当采用粗钢筋做锚杆杆体时,拉杆的组装应符合以下规定:
1)组装前,钢筋应平直、除锈和除油,以保证砂浆与钢筋间有足够的裹握应力。
2)粗钢筋拉杆如很长,为了安装方便可分段制作拉杆,钢筋接头可采用对焊、搭接焊等方法进行连接。电焊要符合《JGJ18—2012 钢筋焊接及验收规范》的有关规定:例如,搭接焊的焊接长度为30d(d为钢筋直径),且接头长度不宜小于300mm。钢筋连接也可采用帮焊方法,帮焊长度按《GB50628-2010 钢筋混凝土工程施工质量验收规范》有关要求:采用2根帮条4条焊缝,帮条长不小于4d,焊缝高不小于7~8mm,焊缝宽不小于16mm。
3)若采用2根(或3根)并排钢筋做拉杆时,应间隔2~3m点焊一点,焊接长度按搭接焊要求执行。
4)对于10m以上锚杆,为了使拉杆安置在钻孔中心,确保钢筋保护层厚度,应沿杆体轴线方向每隔1~2m设置一个对中支架(或撑筋环),支架外径比锚孔直径小10mm左右。为使拉杆插入时不刮孔壁的土体,土层锚杆的拉杆底端可焊锥形挡土板或圆弧形锚靴。
5)注浆管以及排气管应与拉杆依一定间隔捆扎在一起,以便同时下入。
6)拉杆自由段应用塑料布或塑料管包裹,与锚固体连接处应采用铅丝绑牢。整个拉杆亦应按防腐要求进行防腐处理。
7)若用精轧螺纹钢筋(45SiMnV)的出厂产品,其钢筋之间可用配套螺帽连接,不用焊接。
(2)对二次高压注浆施工的锚杆组装要求
采用二次高压注浆施工的锚杆,拉杆的组装还应符合下述规定:
1)组装拉杆时,应同时安放两根注浆管,并设置止浆密封装置,如图5-17所示。
图5-17 二次高压注浆拉杆组装图
2)止浆器应设置在自由段与锚固段的分界处,并具有良好的密封性能。宜用密封袋做止浆器,其两端应牢固绑扎在拉杆杆体上,且被密封袋包裹的一次注浆管应至少留有一个出浆小孔,也可以用海带或橡胶塞等作为止浆器。
3)第一次灌浆用注浆管的底端,距拉杆底端0.2m左右,且管底出口处用黑胶布等封住,以防下入时孔壁土进入管口堵塞。
4)第二次灌浆用注浆管的管端,应距离锚拉杆末端0.8m左右,管底出口处亦用黑胶布封住,且从注浆管端50cm处开始向上每隔2m左右做出1m长的花管,花管的孔眼直径8mm,每段5~10个孔眼,花管做几段视锚固段长度而定。花管在第一次注浆时起到排气作用第二次注浆时,就从花管的孔眼向锚固体喷射高压水泥浆。组装好的拉杆(包括注浆管)应在钻孔结束后立即放入孔内。安放时,应防止杆体扭压、弯曲,并确保拉杆处于钻孔中心位置。拉杆插入孔内深度,不应小于锚杆长度的95%,注浆管头部距孔底宜为50~100mm。杆体安放后不得任意敲击,也不得悬挂重物。对于用凿岩机钻进的小直径岩石锚杆,可以在灌入水泥砂浆后,再插入钢拉杆。
3.锚杆布设
锚杆布设包括锚杆埋置深度、锚杆层数、锚杆的垂直间距和水平间距、锚杆的倾斜角、锚杆的长度、钻孔直径等。
(1)锚杆的埋置深度
应保证不使锚杆引起地面隆起和地面不出现地基的剪切破坏,最上层锚杆的上面需要有一定的覆土厚度,一般覆土厚度不小于4~5m。
(2)锚杆的层数和间距
应通过计算确定,一般上下层间距为2~5m,锚杆的水平间距多为1~4.5m,为锚固体直径的10倍。
(3)锚杆的倾角
为了受力和灌浆施工方便,不宜小于12.5°,一般与水平成15°~25°倾斜角。
(4)锚杆的长度
根据需要而定,一般要求超过挡墙支护背后的主动岩土压力区或已有滑动面,并需在稳定地层中具有足够的有效锚固长度。通常长度为15~25m,单杆锚杆最大长度不超过30m,锚固体长度一般为5~7m,有效锚固长度不小于4m。在饱和软黏土中锚杆固定段长度以20m左右合适。
(5)锚杆钻孔直径
一般为90~130mm。用地质钻机也可达146mm用风动凿岩机钻孔,最大直径为50mm左右。
锚杆设置时应注意以下几点:
1)岩土层锚杆的允许拉力与岩土层的性质关系很大,在硬岩土层内最大拉力可达1500kN,在一般黏性土或非黏性土中,单锚拉力约为300~600kN,因此锚杆的锚固层应尽量设置在良好的岩土层内。
2)锚杆设置前,应对地基层的构成、岩土的性质、地下水情况进行详细勘察,不允许将锚固层设置在有机土层或液性指数IL<0.9或液限ωL>50%的黏土地基,或相对密度Dr<0.3的松散地层内。
3)在允许情况下,尽可能采用群锚,避免使用单根锚杆。
4)各个部分的锚杆都不得密接或交叉设置。
5)锚杆要避开邻近的地下构筑物和管道以及其他障碍物。
6)岩土层锚杆非锚固段部分,要保证不与周围岩土体黏结,并适当隔离,以便当岩土滑动时,能够自由伸长,有利于锚固力均匀地传给锚固段,而不影响锚杆的承载能力。
7)在有腐蚀性介质作用的岩土层内,锚杆应进行防腐。
4.土层锚杆的施工
(1)施工准备
1)根据地质勘查报告,摸清工程区域地质水文情况,为规划设置土层锚杆提供科学依据,同时查明锚杆设计位置的地下障碍物情况以及钻孔、排水对邻近建(构)筑物的影响。
2)编制施工组织设计,根据工程结构,地质、水文情况及施工机具、场地、技术条件制定施工方案,进行施工部署及平面布置,划分区段选定并准备钻孔机具及配套和材料加工设备委托安排锚杆及零件制作进行技术培训提出保证质量、安全和节约的技术措施。
3)按设计地面标高进行场地平整,拆迁施工区域内的报废建(构)筑物、水、电、通信线路,挖除工程部位地面以下3m内的地下障碍物。
4)开挖边坡,按锚杆尺寸进行钻孔、穿筋、灌浆、张拉、锚锭等工艺试验,并做抗拔试验,检验锚杆质量,以取得必要的技术数据。
5)在施工区域内设置临时设施,修建施工便道及排水沟,安装临时水电线路,搭设钻机平台,将施工机具设备运进现场并安装维修试运转,检查机械、钻具、工具等是否完好齐全。
6)进行技术交底,搞清锚杆排数、孔位高低、孔距、孔深、锚杆及锚固件形式,清点锚杆及锚固件数量。
7)进行施工放线,定出挡土墙、桩基线和各个锚杆孔的孔位,锚杆的倾斜角。
8)做好钻杆用钢筋、水泥、砂子等的备料工作,并将使用的水泥、砂子按设计规定配合比做砂浆强度试验。锚杆对焊或帮条焊应做焊接强度试验,验证能否满足设计要求。
(2)施工程序
土层锚杆施工程序为(水作业钻进法):土方开挖→测量、放线定位→钻机就位→接钻杆→校正孔位→调整角度→打开水源→钻孔→提出内钻杆→冲洗→钻至设计深度→反复提内钻杆→插钢筋(或钢绞线)→压力灌浆→养护→裸露主筋防锈→上横梁(或预应力锚件)→焊锚具→张拉(仅用于预应力锚杆)→锚头(锚具)锁定。
土层锚杆干作业施工程序与水作业钻进法基本相同,只是钻孔中不用水冲洗泥渣成孔,而是干法使土体顺螺杆挑出孔外成孔。
(二)锚索制作方法
1.锚索的结构
锚索的结构如图5-18所示。一束锚索主要由以下几部分组成:钢绞线(或钢丝)、定位支撑环、限位器(或内锚头)。
图5-18 锚索结构示意图
(1)钢绞线
钢绞线是锚索的主体部分,它承受全部拉力,一束锚索根据设计承载力的大小,由一定直径的几根钢绞线组合而成,钢绞线的规格如表5-6所示。
表5-6 钢绞线基本参数表
注:未注括号直径为《GB/T5224—2003预应力混凝土用钢绞线》,注括号直径为GB5224—1985标准。
(2)定位支撑环
用来分隔支撑钢绞线和注浆管,应根据孔径和钢绞线根数制作。
(3)内锚头
抵抗张拉力,将力传递给锚固段岩体。图5-19所示为锚索与胀壳式锚头组装示意图。
图5-19 锚索与胀壳式锚头组装示意图
2.锚索施工流程
锚索制作→锚索安装→注浆→张拉→锁定→补浆→封锚。
3.锚索的制作及要求
应按设计孔深要求并预留张拉段,按尺寸下料、平放、安装、定位支撑环等。
(1)材料及检验
1)预应力钢绞线进场时,应按现行国家标准《(GB/T5224—2003)预应力混凝土用钢绞线》等的规定抽取试件做力学性能检验,其质量必须符合有关标准的规定。①检查数量。按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。②检验方法。检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。
2)无黏结预应力钢绞线的涂包质量应符合无黏结预应力钢绞线标准的规定。①检查数量。每60t为一批,每批抽取一组试件。②检验方法。观察:无黏结预应力钢绞线护套应光滑、无裂缝,无明显褶皱。检查:产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。
(2)锚索下料
钢绞线下料长度应符合锚索的设计尺寸及张拉工艺操作需要。计算公式如下:
L=s+h (5-3)
式中:L为钢绞线下料长度(m)s为实测孔深长度(m)h为锚垫板外钢绞线使用长度,包括工作锚板、限位板、工具锚板的厚度、张拉千斤顶长度和工具锚板外必要的安全长度之和(m)。
钢绞线必须采用切割机下料,严禁使用电弧或乙炔焰切割。雷雨时不应进行室外作业。
设计长度相同的锚索,其钢绞线下料长度应相同,其长度误差不应大于±10mm。
(3)锚索制作
1)编束前对钢绞线进行外观检查,要确保每根钢绞线顺直,不扭不叉,排列均匀,除锈除油污,对有死弯、机械损坏及锈坑处应剔除。编束时,严格按照设计图纸安装,保证锚索的“平、直、顺”。
2)锚索制作应在专用工作台上进行,应具有良好的防雨、防污染设施。
3)无黏结钢绞线编索前,应将锚固段及锚头FG套管剥去,使用清洗剂洗去油脂并套上止油护套,并对裸露钢绞线进行防护。
4)锚索根据设计结构进行制作,隔离架应按设计要求设置,其间距允许偏差50mm。
5)锚索编制中钢绞线应一端对齐,排列平顺,不得扭结,绑扎牢固,绑扎间距宜为2.0m。
6)导向帽应按设计要求制作,与索体连接应牢固可靠。
7)隔离架、导向帽和架线环应由钢、塑料或其他对杆体无害的材料组成,不得使用木质隔离架。
8)锚索制成后,经检验合格应签发合格证,并进行编号,挂标示牌,注明生产日期、使用部位、孔号。
合格锚索应按编号整齐、平顺地存放在距地面20cm以上的支架或垫木上,不得叠压存放。支架间距宜为1.0~1.5m,并进行临时防护。锚索存放场地应干燥、通风,不得接触硫化物、氯化物、亚硫酸盐、亚硝酸盐等有害物质,并应避免杂散电流。
4.锚索安装
(1)锚索安装有关要求
1)无黏结钢绞线若PE套管破损,必须修复合格后方能安装。
2)核对锚索编号与孔号一致,安装时利用锚索的重力,人工与机械结合,平顺缓缓推进,使之下滑到位,放后不得随意敲击,不得悬挂重物,注浆管与锚索一同放入钻孔。
3)施工现场待安装的锚索,应按序号顺直存放在距地面20cm以上的承索架(台)上,并采取必要的防污染措施。
4)锚索应一次放置到位,避免在安装过程中反复拖动索体。
5)锚索安装完毕后,应对外露钢绞线进行临时防护。
(2)安装机械式内锚头
(3)防腐处理
非锚固的无黏结部分,除锈,涂润滑油、沥青,外套塑料管、接头及端头处用防水胶带缠封,以免水及砂浆渗入。
二桩一锚可能指锚杆(或锚束)的水平间距,即二根支护桩设一根锚杆(或锚束)。锚杆(或锚束)宜设置在支护围檩或上部冠梁处。
地下连续墙是在地面上采用专门的挖槽机械,沿着新开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖一条狭长的深槽,清槽后在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法浇筑水F混凝土,筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重和挡土结构。
土层锚杆简称土锚杆,是在地面或深开挖的地下室墙面(挡土墙或地下连续墙)或基坑立壁未开挖的土层钻孔或掏孔,达到一定深度后,或在扩大孔的端部,形成球状或其他形状,在孔内放人钢筋、钢管或钢丝束、钢绞线或其他抗拉材料,灌入水泥浆或化学浆液,使其与土层结合成为抗拉(拔)力强的锚杆。
1、在网巷道内施工时,需架设脚手架时,在巷道两帮分别打2根中20mmx2200mm,共4根杆。采用2根3寸钢管用钢丝绳配合蛤蟆卡子固定在锚杆,钢管两头分别插入小管子抵在巷道两帮,以钢管不晃动为准。再在钢管上铺上厚70mm大板密排成一个平台,在平台上用2寸铁管与平台下的钢管使用8#铁丝或钢丝等材料进行连接,将大板固定在中间。平台上面积不少于2.0平方米,平台上严禁堆多余杂物和材料等,人员在脚手架作业时,佩带保险绳,保险绳的固定点必须牢固可靠。
2、在U型棚支护巷道内施工时,需架设脚手架时,采用2根3寸钢管用钢丝绳配合蛤蟆卡子固定在U棚上,若出现晃动现象必须重新加固。其余方法按照以上程序进行操作。
3、脚手架高根据施工巷道进行选择,主要运输大巷内高度不少于2.0m,采区巷道及回风道内可自行选择。
4、在大巷内,脚手架必须距离在轨道外300mm以上。在皮带机道内,脚手架必高于皮带机架200mm以上。
5、高度超过1.8m以上的脚手架,必须配置专用木梯(铁梯)供人员上下,严禁人员下跳。
6、在平台的风动工具及小件工具必须采用棕绳系在生根点(如顶板的锚杆、U型棚钢带上),防止下坠伤人。
一、管缝式锚杆工作原理和特点
管缝式锚杆是一种全长锚固,主动加固围岩的新型锚杆,它立体部分是一根纵向开缝的高强度钢管,当安装于比管径稍小的钻孔时,可立即在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力,加上锚杆托盘托板的承托力,从而使围岩处于三向受力状态。在爆破振动围岩锚移等情况下,后期锚固力有明显增大,当围岩发生显著位移时,锚杆并不失去其支护抗力,它比涨壳式锚杆有更好的特性。
二、管缝式锚杆主要性能和规格
1、主要技术性能
(1)初始锚固力: 3~7吨;
(2)管环拉脱荷载: 8~10吨;
(3)锚杆管抗拉断能力:12~13吨;
(4)耐腐蚀性能比A3钢高20~30%,利于长期使用。
2、规格
(1)外径(毫米):Φ30,Φ33,Φ40,Φ43(±0.5)
(2)长度(毫米):1200、1500、1800、2000、2500
(还可以根据客户的需要规格生产);
(3)材质:16Mn,20 Mnsi;
管缝式锚杆现在煤矿使用比较少。
胀壳式 胀壳式锚杆
楔逢式 楔逢式锚杆
胀管式 水力胀管锚杆
爆破胀管锚杆
管逢锚杆
粘结式 水泥锚杆
树脂锚杆
聚氨酯锚杆
砂浆锚杆
阻力式 旋丝刻入 自旋锚杆 (螺旋锚杆)
倒锥锚杆
杆体形式 刚性 钢筋 左旋螺纹钢锚杆
反麻花锚杆
玻璃钢 玻璃钢锚杆
柔性 钢绞线 钢丝绳锚杆
锚索
铁丝 铁丝锚杆
钢柔性 木 木锚杆
压缩木锚杆
竹 竹锚杆
性质用途 注浆 注浆锚杆
可回收 可回收锚杆
预应力 预应力锚杆
锚索
带钻头 自钻锚杆 (自进式锚杆)
特定场合 土层