高速铁路隧道工程施工之初期支护.ppt

1、高速铁路隧道工程施工之初期支护高速铁路隧道工程施工之初期支护哈尔滨铁道职业技术学院哈尔滨铁道职业技术学院铁道建筑学院铁道建筑学院 王国博王国博1 初期支护初期支护喷射混凝土喷射混凝土锚杆锚杆钢筋网钢筋网钢架钢架2 锚杆是用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。使用机械装置和黏结介质，通过一定的施工操作，将锚杆安设在地下工程的围岩中，起到加固围岩的作用。锚杆支护作为一种支护手段，在技术、经济方面的优越性和能适应不同地质条件的性质，使其在地下工程领域得到广泛应用。锚杆主要由杆体、垫板（碟形托板）、螺母（挡环）等几部分组成，支护锚杆必须安装与岩面密贴的垫板。锚杆锚杆23一、锚杆分类一、锚杆分

2、类45二、锚杆施工二、锚杆施工1 1、锚杆钻孔施工要求、锚杆钻孔施工要求（1）钻孔机具应根据锚杆类型、规格及围岩情况选择。（2）钻孔前应根据设计要求和围岩情况定出孔位做出标记。（3）锚杆孔距的允许偏差为150mm，预应力锚杆孔距的允许偏差为200mm（4）预应力锚杆的钻孔轴线与设计轴线的偏差不应大于3%，其他锚杆的钻孔轴线应符合设计要求。（5）水泥砂浆锚杆孔深允许偏差宜为50mm；树脂锚杆和快硬水泥卷锚杆的孔深不应小于杆体有效长度且不应大于杆体有效长度30mm；摩擦型锚杆孔深应比杆体长10mm50mm。6（6）水泥砂浆锚杆孔径应大于杆体直径15mm；树脂锚杆和快硬水泥卷锚杆孔径宜为42mm50

3、mm，小直径锚杆孔直径宜为28mm32mm；水胀式锚杆孔直径宜为4245mm。其他锚杆的孔径应符合设计要求。（7）钻杆应保持直线，宜与其所在部位的围岩主要结构面垂直。（8）有水地段应先引出孔内的水或在附近另行钻孔。（9）对成孔困难的地段，应采用自进式锚杆。782、水泥砂浆锚杆 水泥砂浆锚杆是最常用的锚杆支护形式，其杆体宜采用HRB335、HRB400 级带肋钢筋，锚杆体材质的断裂伸长率一般不得小于16%，允许抗拉力与极限抗拉力要符合设计要求。锚杆杆体使用前要除锈、除油，并保持平直。锚杆使用的水泥砂浆宜采用中细砂，使用前过筛，粒径不大于2.5mm。水泥砂浆强度不宜低于M20，砂胶比宜为1:11:

4、2（重量比），水胶比一般为0.380.45。（1）施工工艺流程 砂浆锚杆施工工艺流程见图6-12 910（2）水泥砂浆锚杆施工 砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆，具体操作是：先将水注入牛角泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。11 注浆开始或中途暂停超过30min时，应用水润滑注浆管路；注浆孔口压力不得大于

5、0.4MPa；注浆管应插至距孔底510cm处，随水泥砂浆的灌入缓慢均匀地拔出，随即迅速将杆体插入，杆体插入长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂浆流出，应拔出杆体重新注浆。12 施工注意事项：施工注意事项：锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置，以防止高压喷出物射击伤人。砂浆应随用随拌，在初凝前全部用完，使用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于3个孔，以免时间过长，使砂浆在泵、管中凝结。锚注完成后，应及时清洗，整理注浆用具，除掉砂浆凝聚物，为下次使用创造好条件。锚杆安装后，不得随意敲击。在水泥浆体的强度达到10MPa后，安装托板和紧固螺帽。132、中空注浆锚

6、杆 中空注浆锚杆是近年在铁路隧道施工中广泛使用的锚杆支护形式，主要有普通中空注浆锚杆、组合式中空注浆锚杆和自进式中空注浆锚杆3种。普通中空注浆锚杆体的屈服力、最大力、断后伸长率、公称质量应满足表7-5的要求。14 普通中空注浆锚杆目前常用三种型号中：255、28 x5.5、32 x6（乘号前为锚杆外径，后为孔的直径），长度一般2.03.5 m。其钻孔和锚杆的插入方法与全长黏结型锚杆相同，当用于锚孔向下的部位时，锚孔灌浆采用杆体中空通孔进浆，锚孔口排气的施工工艺；当用于隧道拱部时，锚孔灌浆采用锚孔口进浆、中空杆体的中空通孔作排气回浆管的注浆工艺。组合中空注浆锚杆体的屈服力、最大力、断后伸长率应符

7、合说明表7-6规定。1516 组合式中空注浆锚杆通过连接套将中空锚杆体与普通钢筋相连接，并配上止浆塞和排气管。目前常用三种型号：20、22、25，长度一般为2.03.5m。其钻孔和锚杆的插入方法与全长黏结型锚杆相同。组合中空注浆锚杆适用于拱部或锚孔上仰的部位。注浆时，砂浆经中空锚杆体的中空内孔从连接套上的出浆口进入锚孔壁与钢筋杆体间的空隙，锚孔内的砂浆由下向上充盈，锚孔内的空气从排气管排出直至回浆，注浆完成立即安装堵头。当组合中空锚杆必须用于锚孔向下倾斜的部位时，锚孔俯角不要大于30。171819 自进式中空注浆锚杆由高强中空杆体在头部安装带有出浆孔的钻头形成，其价格较高。钻入前将锚杆装在钻机

8、上，由钻机推入岩体，钻头不必取出。锚杆体钻进至设计深度后，用水或空气洗孔，直至孔口返水或返气，方可将钻机和钎尾卸下，并及时安装止浆塞。自进式中空锚杆灌浆料由杆体中孔灌入，灌浆料宜采用纯水泥浆或1:1水泥砂浆，水胶比为0.40.5。采用水泥砂浆时砂子粒径不要大于1.0mm。20211、锚杆施工工艺流程 中空注浆锚杆施工工艺流程见图7-12，自进式锚杆施工工艺流程见图7-13。22232、中空注浆锚杆施工（1）锚杆安装检查锚杆孔是否有异物堵塞，若有，应清除干净。安设锚杆，锚杆插入孔内时应小心防止孔内岩粉进入锚孔内。安装止浆塞，止浆塞上设注浆口与通气管，通气管应深入到锚孔底部。用钢筋将止浆塞通过锚杆

9、外露端打入孔口10cm左右。安装垫板及螺母，但此时不宜上紧。自钻式锚杆安装前，应检查锚杆体中孔和钻头的水孔是否畅通，若有异物堵塞，应及时清理。锚杆体钻进至设计深度后，应用水和空气洗孔，直至孔口返水或返气，方可将钻机和连接套卸下，并及时安装垫板及螺母，临时固定杆体。24（2）注浆 普通中空锚杆在锚孔向上倾斜的仰角大于30时，锚杆注浆必须自锚杆体外钻孔中注浆，中空锚杆体的中空通孔作为排气回浆管，注浆完成后立即安装堵头。在用于仰角小于30或锚孔向下倾斜的俯角时，锚杆注浆可采用由锚杆体内中通管进浆，中通管外钻孔壁排气回浆方式。组合中空锚杆宜用于锚孔向上倾斜的仰角，当用于锚孔向下倾斜的俯角时，锚孔俯角不

10、应大于30。设置内径不应小于6mm的排气管沿钢筋全长固定，并从中空锚杆体内孔穿出，预留足够的富余长度。锚杆注浆利用中空锚杆体作进浆管，可参见图7-14。252627注浆具体施工顺序如下：注浆具体施工顺序如下：检查注浆泵及其零件是否齐备和正常；检查水泥和砂的粒径、比例、温度等是否符合规定。用水或风检查锚孔是否畅通，孔口返水或风即可。检查浆液稠度，水灰比或灰砂比是否达到设计要求。如无设计要求可采用如下参考值：灰砂比：1:01:1，宜选用直径小于1.0mm的细砂；水灰比：0.40.5。开动泵注浆，整个过程应连续灌注，直到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20min，进浆量仍达不到

11、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。28当完成一根锚杆的注浆后，迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆，若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。注浆过程中，应及时清洗接头，保证注浆过程的连续性。完成整个注浆后，应及时清洗保养泵。水泥浆体强度达10.0MPa后，上紧螺母。293、摩擦型锚杆施工、摩擦型锚杆施工 钻孔直径对摩擦型锚杆的锚固力有明显影响，试验和工程应用表明，在锚杆规格和岩层条件相同的情况下，由于钻孔直径不同，获得的锚固效果也不同。钻孔直径较小，所获得的锚固力就较高，反之，亦然。但

12、钻孔直径也不宜过小，否则会给锚杆推进造成困难影响安装质量。因此，钻孔前必须检查钻头规格，以确保孔径符合设计要求。（1）缝管锚杆）缝管锚杆根据需要和机具能力，选择不同直径的钻头和管径，通过现场试验确定最佳值。在施工中，应考虑因钻头磨损导致孔径缩小等情况。3031采用一般风动凿岩机向钻孔内推入锚杆杆体时，应配备专用连接器。宜随钻眼随安设锚杆，可以集中钻孔、集中安设锚杆，但不得隔班隔日安设锚杆。凿岩机的工作风压不应小于0.4MPa。安装时先将锚杆套上垫板，将带有挡环的冲击钎插入锚管内（钎杆应在锚管内自由转动），锚杆尾端嵌入凿岩机或风镐的卡套内，锚头导入钻孔，调正方向，开动凿岩机，即可将锚杆打入钻孔内

13、，至垫板压紧围岩，立即停机，以免损坏垫板和挡环，取出钎杆即告完成。2.5m长的锚杆，一般2060s即可安装完毕。安设推进锚杆过程中，要保持凿岩机锚杆钻孔的中心线在同一轴线上。若作为永久支护，则应作防锈处理，并灌注有膨胀性的砂浆。32（2）楔管锚杆 楔管锚杆是楔缝式锚杆与缝管式锚杆结合的一种锚杆，其施工与缝管锚杆相同。在安装顶锚下楔块时伸入圆管段内之钢钎直径不应大于26mm。为保证锚杆的锚固力，端头上下楔块应完全楔紧。A A楔块楔块楔块楔块杆体杆体杆体杆体垫板垫板垫板垫板螺母螺母螺母螺母33（3）水胀锚杆 水胀锚杆由薄壁钢管（无缝钢管48壁厚2mm）加工成的异型空腔杆件、端套、挡圈、注液咀和托盘

14、等配套组成。为确保安装操作安全和质量，在施工过程应满足下列要求：锚杆应轻拿轻放严禁损伤锚杆末端的注液嘴 安装锚杆前对安装系统进行全面检查确保其良好的状态 高压泵试运转压力宜为1530MPa。加压和初锚力的关系为：在充液压力为10MPa时，平均初锚力为47.8kN；在充液压力为15MPa时，平均初锚力为70.2kN；在充液压力为18MPa时，平均初锚力为100kN；在充液压力为25MPa时，平均初锚力为120kN。杆体与注液器连接牢固。锚杆送入钻孔中应使托板与岩面紧贴。34354、锚杆长度、砂浆饱和度检测 锚杆长度、砂浆饱满度一般采用声波检测仪测定，它的检测原理是：在锚杆体外端用声波震源激发高能脉冲声波，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底部后反射回被接收。若砂浆填充密实，则超声波在传播过程中能量不断从钢筋通过砂浆损失很大，在杆体外测得的反射波振幅小；反之亦反。最后以接收到反射波的反射时间、波幅、频率、相位等参数，判断锚杆的长度及砂浆的密实程度。36