初期支護2講解

第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法

二、錨桿

錨桿(索)是用金屬或其它高抗拉性能的材料制作的一種桿狀構(gòu)件。1、錨桿的支護效應(yīng)(1)支承圍巖：錨桿噴射混凝土軸力第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(2)加固圍巖:承載拱第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(3)提高層間摩阻力，形成“組合梁”:PPσσ第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(4)“懸吊”作用:

第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法B

B0

減跨作用

第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法錨桿分類：2、錨桿的種類及各自的設(shè)計施工要點第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法普通水泥砂漿錨桿(1)構(gòu)造組成砂漿桿體墊板螺母

①桿體材料宜用20MnSi鋼筋，直徑14~22mm為宜，長度2~3.5m，為增加錨固力，桿體內(nèi)端可劈口叉開。錨桿桿體使用前應(yīng)平直、除銹、除油。(2)設(shè)計、施工要點第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法②鉆孔：鉆孔方向宜盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直。鉆孔孔徑比桿徑大15mm?？孜辉试S偏差為±15~50mm；鉆孔深度應(yīng)大于錨桿設(shè)計長度10cm，孔深允許偏差為±50mm。清孔：孔鉆好后用高壓水(風(fēng))將孔眼沖洗干凈，用塞子塞緊孔口，防止石渣掉入。施工準(zhǔn)備初噴砼面上標(biāo)注孔位鉆孔清孔注入砂漿插入桿體結(jié)束固定桿體、待強原材料檢驗錨桿加工砂漿配比安裝墊板質(zhì)量檢查補強處理合格不合格第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法③水泥砂漿：水泥一般選用普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑不大于3mm，并過篩；砂漿強度不低于M20；配合比一般為水泥:砂:水＝1:(1~1.5):(0.45~0.5)。粘結(jié)砂漿應(yīng)拌和均勻，并調(diào)整其和易性，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完。施工準(zhǔn)備初噴砼面上標(biāo)注孔位鉆孔清孔注入砂漿插入桿體結(jié)束固定桿體、待強原材料檢驗錨桿加工砂漿配比安裝墊板質(zhì)量檢查補強處理合格不合格第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法④注漿管應(yīng)插至距孔底5~10cm位置，隨砂漿注入緩慢勻速拔出。注漿體積應(yīng)略多于需要體積，將注漿管全部抽出后，應(yīng)立即迅速插入桿體，可用錘擊或通過套筒用風(fēng)鉆沖擊，使桿體強行插入鉆孔。施工準(zhǔn)備初噴砼面上標(biāo)注孔位鉆孔清孔注入砂漿插入桿體結(jié)束固定桿體、待強原材料檢驗錨桿加工砂漿配比安裝墊板質(zhì)量檢查補強處理合格不合格⑤桿體插入孔內(nèi)的長度不得短于設(shè)計長度的95%，實際粘結(jié)長度亦不應(yīng)短于設(shè)計長度的95%。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法⑥桿體到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止桿體滑出。錨桿安設(shè)后不得隨意敲擊；終凝以前不得在端部懸掛重物；水泥砂漿終凝以后安裝墊板。施工準(zhǔn)備初噴砼面上標(biāo)注孔位鉆孔清孔注入砂漿插入桿體結(jié)束固定桿體、待強原材料檢驗錨桿加工砂漿配比安裝墊板質(zhì)量檢查補強處理合格不合格第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法

中空注漿錨桿

由中空錨桿桿體和墊板、螺母、排氣管等附件組成。主要設(shè)在開挖斷面的拱部及圍巖較差地段的拱墻。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(2)設(shè)計、施工要點①中空錨桿體材料應(yīng)選用符合《中空錨桿技術(shù)條件》的無縫鋼管軋制。②錨桿體及附屬結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面不得有裂縫、折疊、軋折、離層、結(jié)疤和銹斑等缺陷，存放及使用中材料內(nèi)外表面必須除去油污。施工準(zhǔn)備布孔鉆孔、清孔組裝中空錨桿體、排氣管、止?jié){塞安裝錨桿結(jié)束原材料檢驗確定漿液配比漿體待強、安裝墊板螺栓質(zhì)量檢查補強處理合格不合格連接注漿管、注漿錨桿桿體孔口回漿漿液制備第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法③普通中空錨桿在用于邊墻或俯角下傾的錨孔時，注漿可采用由錨桿內(nèi)中空通孔進漿，錨桿口排氣方式。用在錨孔向上傾斜的仰角時，錨桿注漿必須自錨桿體外鉆孔中注漿，錨桿的中空通孔作為排氣的注漿方式。④錨桿孔位、孔深及布置形式符合設(shè)計要求，錨桿用的水泥漿或砂漿強度不低于M20，單管達(dá)到設(shè)計注漿量時注漿結(jié)束，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓不少于20分鐘，進漿量仍達(dá)不到注漿終量時，亦可結(jié)束注漿，并保證錨桿孔漿液注滿，注漿質(zhì)量合格后將錨桿頭封堵，避免漿液倒流。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法

自進式中空注漿錨桿第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法

自進式中空注漿錨桿

早強水泥砂漿錨桿施工準(zhǔn)備組裝錨桿體、鉆頭、釬尾鉆進、接長錨桿體鉆至設(shè)計深度鉆機與桿體分離連接注漿管、安裝排氣管、止?jié){塞結(jié)束原材料檢驗確定漿液配比漿液制備待強安裝墊板質(zhì)量檢驗加固處理合格不合格注漿作業(yè)至排氣管返漿安裝前應(yīng)檢查錨桿體中孔和鉆頭水孔是否通暢；鉆至設(shè)計深度后，應(yīng)用水或空氣洗孔，直至孔口返水或返氣，方可將鉆機和釬尾卸下并及時安裝止?jié){塞；錨桿灌漿料宜用純水泥漿或1：1水泥砂漿。砂子粒徑不應(yīng)大于1mm灌漿料由桿體中孔灌入第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法早強藥包內(nèi)錨頭錨桿1-不飽和聚脂樹脂＋加速劑＋填料；2-纖維紙和塑料袋；3-固化劑＋填料；4-玻璃管；5-堵頭(樹脂膠泥封口)；6-快硬水泥；7-濕強度較大的濾紙筒；8-玻璃纖維紗網(wǎng)；9-樹脂錨固劑；10-帶麻花頭桿體；11-墊板；12-螺母9101112擋圈12345a)678b)(1)構(gòu)造組成第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(2)施工要點①鉆眼要求同前、但孔眼應(yīng)比錨桿長度短4~5cm。②快硬水泥卷浸水：③水泥卷用錨桿送至眼底：④攪拌與推進：⑤桿體固定：施工準(zhǔn)備初噴砼面上標(biāo)注孔位鉆孔清孔浸濕藥包孔內(nèi)塞入藥包結(jié)束頂入桿體、待強原材料檢驗錨桿加工安裝墊板質(zhì)量檢查補強處理合格不合格第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法縫管式摩擦錨桿(1)構(gòu)造組成桿體擋環(huán)墊板第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(2)設(shè)計施工要點①錨固力：

鉆孔與縫管直徑之差是設(shè)計與施工要嚴(yán)格控制的主要因素。錨固力與孔、管徑差的關(guān)系是：徑差小，錨桿安裝推進阻力小，錨固力亦?。粡讲畲?，錨桿安裝推進阻力大，錨固力也大。

鉆孔錨固力與錨桿的材質(zhì)、構(gòu)造尺寸、圍巖條件、鉆孔與錨管直徑之差、錨固長度等有直接關(guān)系。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法②現(xiàn)場試驗確定最佳徑差：③桿體材質(zhì)：要求有較高的彈性極限

④安裝：⑤若作為永久支護，則應(yīng)作防銹處理，并灌注有膨脹性的砂漿。桿體擋環(huán)墊板第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法楔縫式內(nèi)錨頭錨桿(1)構(gòu)造組成A楔塊桿體墊板螺母第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法D-鉆孔直徑；φ-錨桿桿體直徑；δ-錨桿桿體楔縫寬度；b-楔塊端頭厚度；α-楔塊的楔角；h-楔塊長度；h1-楔頭兩翼嵌入鉆孔壁長度；n-楔縫兩翼嵌入鉆孔壁深度h1habnDδφ(2)設(shè)計要點

影響錨固力的主要因素有：巖體性質(zhì)，錨桿有效直徑，楔塊端部厚度b和楔角α。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法

①圍巖愈堅硬,錨固力愈大；嵌入孔底圍巖的深度與長度愈大，錨固力愈大；或錨桿有效直徑愈大,錨固力愈大。另外鉆孔直徑與錨桿直徑的配合情況對錨桿錨固力也有一定影響。②提高楔縫式錨固力的辦法有：加大楔塊長度h，或加大楔塊端頭厚度b，或減小鉆孔直徑與錨桿直徑之差，或減小楔縫寬度δ。

一般而言，對于堅硬巖體，楔角在8°以上為好。楔縫寬度一般為3mm。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法

③若對錨固力有明確要求，應(yīng)先行試驗，檢驗初選參數(shù)的合理性。(3)施工要點①安裝:先將楔塊插入楔縫，輕敲，使其固定于縫中，然后插入眼底；并以適當(dāng)?shù)臎_擊力沖擊錨桿尾，至楔塊全部楔入楔縫為止。有時為了防止桿尾受沖擊發(fā)生變形，可以采用套筒保護。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法②要求加預(yù)應(yīng)力時可采用測力矩扳手或定力矩扳手來擰緊螺母，以控制錨固力。

若要求在楔縫式錨桿的基礎(chǔ)上再作灌漿處理，則除按砂漿錨桿灌漿外，預(yù)張力應(yīng)在砂漿初凝前完成，并注意減小砂漿的收縮率。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法鋼質(zhì)漲殼頭

鋼質(zhì)漲殼中空注漿錨桿第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法施工準(zhǔn)備布孔鉆孔清孔插入桿體安止?jié){塞加墊板、擰緊螺帽、固定桿體漿液配置注漿

鋼質(zhì)漲殼中空注漿錨桿(1)鉆孔

(2)在吹凈鉆孔后，將錨桿插入孔道，鉆桿尾部用釬尾與鑿巖機連接，開動鑿巖機，通過其沖轉(zhuǎn)力使?jié)q殼錨固頭在孔道底部充分漲開。

(3)卸去鑿巖機和釬尾，安裝止?jié){塞、托板、螺帽及注漿管。按預(yù)定的預(yù)應(yīng)力鎖定螺母。

(4)注漿：預(yù)應(yīng)力完成后及時注漿。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法1-導(dǎo)向帽；2-六棱錨塞；3-外夾片；4-擋圈；5-頂簧；6-套管；7-排氣管；8-粘結(jié)砂漿；9-現(xiàn)澆混凝土支墩；10-墊板；11-錨環(huán)；12-錨塞；13-錐筒；14-頂簧套筒；15-托圈123456789101112131415內(nèi)錨固(頭)段張拉段外錨固(頭)段脹殼式內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索(1)構(gòu)造組成脹殼式預(yù)應(yīng)力錨索主要由機械脹殼式內(nèi)錨頭、錨索(鋼絞線)外錨頭以及灌注的粘結(jié)材料等組成。

第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(2)性能特點常用在中等以上的圍巖中。特點：施工工序緊密簡單，安裝迅速方便，是能立即起作用的大型預(yù)應(yīng)力錨桿。內(nèi)錨頭采用機械加工，比較復(fù)雜，價格較高，在軟弱圍巖中不能使用。適用：可以在較小的施工現(xiàn)場中作業(yè)，常用于高邊坡、大壩以及大型地下洞室的支護、搶修加固。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(3)施工要點①加工應(yīng)符合設(shè)計質(zhì)量要求，在運輸、存放及安裝過程中不能有損傷、變形。②鉆孔一般采用沖擊式潛孔鉆，也可以選用各種旋轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆。鉆后應(yīng)予以清洗，并作好孔口支墩。③錨索安裝要平直不紊亂，同時安裝排氣管。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法④錨索推送就位后，即可進行張拉。⑤預(yù)應(yīng)力無明顯衰減時，才最后鎖定，且48h內(nèi)再檢查。

⑥注漿應(yīng)飽滿，注漿達(dá)到設(shè)計強度后，進行外錨頭覆蓋。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法2、錨桿的布置分為局部布置和系統(tǒng)布置。局部布置

它主要用在裂隙圍巖。重點加固不穩(wěn)定塊體，隧道拱頂受拉破壞區(qū)為重點加固區(qū)域。布置原則：拱腰以上部位錨桿方向應(yīng)有利于錨桿的受拉；拱腰以下及邊墻部位錨桿宜逆向不穩(wěn)定巖塊滑動方向。

第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法錨桿的間距為

式中：

D——錨桿間距，m；

d——錨桿直徑，m；

Ra——錨桿鋼筋的設(shè)計強度，Pa；

K——安全系數(shù)，可取K＝1.5~2.0；

P——危石或不穩(wěn)定塊體的重力，N，當(dāng)側(cè)墻存在不穩(wěn)定塊體時，P值為下滑力減去抗滑力；

A——危石或不穩(wěn)定塊體出露面積，m2。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法錨桿深入穩(wěn)定巖體的深度為式中，Lm——錨入穩(wěn)定巖體的深度（其值不宜小于桿體直徑的30~40倍），m；

τ——砂漿的粘結(jié)強度，N/m2；

Ra、d與前式相同。

第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法系統(tǒng)布置

在破碎和軟弱圍巖中，一般采用系統(tǒng)布置的錨桿，對圍巖起到整個加固作用。對于局部很破碎、軟弱圍巖部位或可能出現(xiàn)過大變形的部位，應(yīng)加設(shè)長錨桿。系統(tǒng)布置的原則：(1)在隧道橫斷面上，錨桿宜垂直隧道周邊輪廓布置，對水平成層巖層，應(yīng)盡可能與層面垂直布置，或使其與層面呈斜交布置。第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法(3)錨桿間距不宜大于錨桿長度的1/2，在Ⅳ、Ⅴ級圍巖中，錨桿間距宜為0.5~1.2m，但當(dāng)錨桿長度超過2.5m時，若仍按間距不大于1/2錨桿長度的規(guī)定，則錨桿間的巖塊可能因咬合和連鎖不良而導(dǎo)致掉塊墜落，為此，其間距不宜大于1.25m。(2)在巖面上錨桿宜成菱形排列，縱、橫間距為0.6~1.5m，其密度約為0.6~3.6根/m2；第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法3、錨桿的長度首先確定錨桿長度，然后確定間排距兩倍錨桿間距；巖體斷裂面平均間距所確定的臨界潛在不穩(wěn)定巖塊寬度的3倍；隧道跨度之半(跨度小于6m)。虎克和布朗、美國工程師協(xié)會及美國礦山局等提出用于檢驗錨桿長度的一般經(jīng)驗準(zhǔn)則，錨桿最小長度至少為：第三章山嶺隧道常規(guī)施工方法在圍巖條件較好的I~Ⅲ級巖層，可以采用噴錨支護，錨桿長度為1.5~3.0m；在圍巖條件中等和較差的Ⅲ~Ⅵ