锚索工艺流程(图片)(精选4篇)
(搭设脚手架操作平台)
(机械上位)
(锚索制作)
(锚固段的锚索大样)
(YX-2钻机)
(跟管钻进)
(钢制跟管)
(跟管钻进大样)
(制浆场)
(按配合比称重砂料)
(搅拌机搅拌)
(搅拌机出浆至储浆池)
(华氏螺杆注浆机)HS-B5型:75L/min
(注浆管输送水泥浆)
(注浆管送浆入孔底)
(孔内大样)
(浆液注满溢出孔口,结束注浆)
(张拉设备:油泵、千斤顶1500KN)
(校验过的抗震油表)
(安装钢垫板和锚具、夹片)
(安装千斤顶)
(张拉准备就绪)
(分级张拉)
关键词:上倾端头锚索,施工工艺,特点
1 工程概述
雅砻江锦屏二级水电站地下厂房区地质主要以Ⅲ类围岩为主, 占总洞长的83.5%;部分为II类围岩, 占14.1%;少量为Ⅳ类围岩, 占总洞长的2.4%, 且属中等地应力区, 岩爆量级为轻微。厂房围岩基本稳定, 局部稳定性较差。其开挖尺寸为25.8 m×72.2 m (宽×高) , 洞身长度352.44 m, 顶拱及底板高程分别为1364.30 m和1 292.10 m。在副厂房开挖过程中, 下游侧顶拱围岩因局部不良地质条件、地下水及地应力作用, 局部围岩失稳, 产生边墙、顶拱局部掉块, 岩面裂缝有扩张趋势。为确保洞室稳定及施工期施工安全, 设计后期临时增加了四排共计45束上倾预应力端头锚索进行顶拱支护, 锚索设计吨位1 750 kN, 锚索长度分为26.5 m、29.5 m两种, 由12根高强低松弛无粘结预应力钢绞线组成。锚索倾角为上倾+25°~+90°, 全部采用压力分散型结构索体。
2 锚索施工工艺
2.1 预应力端头锚索施工流程
预应力端头锚索施工流程如下:
搭设工作平台→测量、放样、定孔位→造孔→锚索制作→清孔、验孔→安装锚索并临时固定→锚墩浇筑→孔道封闭→注浆→一次张拉→二次补偿张拉→切割封锚
2.2 上倾预应力端头锚索工艺特点
相对于一般预应力端头锚索, 上倾预应力锚索的工艺流程基本与上述一致。但在实际操作过程中, 考虑到地球重力作用, 细节上存在许多与一般预应力端头锚索不同的地方。主要如下:
2.2.1 钻孔施工
上倾锚索对于造孔精度的要求较高, 在钻孔过程中主要采取了以下措施:1) 利用全站仪控制开孔倾状向方位角。2) 在钻机孔口处加设补心, 以起到钻孔导向作用;在钻机上, 采取加粗钻杆直径、在钻杆上加品字型扶正器或螺旋钻杆等装置进行纠偏。3) “低钻速、慢进尺”穿过破碎带, 减少钻孔通过该部位时发生孔内事故的机会。4) 为防止后续灌浆施工中浆液自重回缩沉积导致内锚段局部失效, 增加1~1.5 m钻孔深度, 以确保浆液回缩后索体锚固段仍与水泥结石能够充分的握裹。
2.2.2 锚索制安施工
改变原普通端头锚索的灌浆管路布置, 进浆管设置在孔口, 回浆管布置两根, 第一根回浆管设置到伸出锚索底部0.5 m~1 m处, 第二根回浆管设置到锚索体内锚固段开始处, 作为备用, 并可以解决孔道灌浆排气困难的问题, 保证灌浆的密实度。将原编索采用的隔离支架、束线环间距均由2 m加密为1 m, 以此保证锚束体顺直, 增强索体的刚度 (具体锚索结构见图1) 。锚索体入孔前在孔口附近埋设插筋, 锚索入孔后, 利用插筋和手链葫芦将索体外露段固定, 确保锚索不因重力作用发生滑索。
2.2.3 锚墩浇筑施工
上倾锚索的垫座施工时应注意垫座与岩面应确保结合严密, 防止灌浆出现漏浆。安装前, 应先期清理锚孔周边岩石上浮渣及松动岩块, 将锚索孔周边1 m×1 m范围内利用风镐人工开凿出1 m×1 m×0.55 m的坑槽, 利用手风钻钻设L=0.45 m、Φ46 mm锚杆孔, 然后安装4根L=0.5 m、Φ22 mm螺杆并注浆;再将下部抹上5 cm高C730干硬性预缩砂浆找平, 最后利用人工将钢垫座安装牢固、平稳。
2.2.4 锚索灌浆施工
为防止浆液自重与裂隙跑浆, 达不到灌浆结束标准, 灌浆施工前应对孔口周边可能存在的裂缝处采用环氧砂浆补缝。补缝施工前应清理裂缝, 通过自然或用碘钨灯将基面烘干, 为使基面充分被环氧树脂浆液润湿, 保持良好的粘接力, 先在基岩面涂刷1层环氧基液, 涂刷力求薄而均匀, 对于凸凹不平难于涂刷的地方, 应反复涂刷, 基液厚度不超过1 mm为宜。涂刷基液后须间隔一定时间 (约20~40 min, 视施工环境温度而定) , 基液中的气泡消除并用手触摸有显著拉丝现象时再填补环氧砂浆。立面补缝时应防止脱空或下坠凸出。如发现脱空必须切割凿除重新修补, 下坠凸出部位需压实平整。
进浆管设在孔口, 回浆管布置两根, 其中1根深入距孔底0.5~1 m处, 另一根深入至锚固段与张拉段的交界处。灌浆时采用自下而上、孔口阻塞、有压循环一次性灌浆的方式进行。灌浆过程中如发生停水、停电、机械损坏等不可遇见的意外导致进浆管堵塞时, 可采用预埋与索体上部的备用回浆管进行二次灌浆, 确保内锚段的灌浆质量。
2.2.5 锚索张拉施工
锚索孔浆体及垫座砂浆达到设计强度后, 即可进行锚索张拉。张拉工艺与普通锚索一致, 此处不再累述。
3 实施效果
通过以上施工工艺的实施, 45束上倾预应力端头锚索全部张拉合格, 质量优良, 说明该施工工艺适合上仰锚索的施工控制, 有利于确保锚索质量。
4 结语
(1) 以上施工工艺, 较好地解决了上仰锚孔锚索制安困难、灌浆困难、不易于保证锚固质量的问题, 确保了锚索质量及锚固效果, 为有效控制顶拱围岩变形和裂缝发展、保障施工期及后期构筑物安全提供了可靠保证。
(2) 在洞室开挖顶拱预应力支护工程中, 为适应边墙下挖后顶拱的应力调整及围岩变形, 建议上仰锚索张拉应考虑一定的放张。
关键词:软岩锚喷巷道 锚索注浆加固 解决手段 效果分析
1 实施背景分析
皖北煤电集团公司恒源煤矿二水平北总回上部联巷设计为直墙半圆拱形巷道,全岩锚喷施工,巷道断面为,净宽×净高=4200mm×3400mm,锚杆间排距900mm×900mm,联巷中段穿孟口断层施工,巷道围岩破碎,巷道施工不久就出现帮顶变形,需要通过锚索注浆加强支护,提高围岩的稳定性,原因分析如下:
1.1 在恒源煤矿锚喷巷道支护中,普遍使用的锚索属于拉力集中型锚索。支护实践表明,采用这种锚固结构的锚索,其实际锚固力远低于锚索的破断力,实际的锚索支护强度远低于其设计的锚索支护强度,这主要是由拉力集中型锚索与孔壁之间的粘结构剪应力分布不合理所造成的。
1.2 地层中锚索的腐蚀破坏是普遍存在的现象,而煤矿巷道中锚索的腐蚀现象更加严重。锚索的腐蚀严重损害锚索支护的耐久性和安全性,给巷道支护、特别是永久服务性巷道的支护和安全造成严重威胁。
1.3 巷道围岩浅孔注浆基础上再进行深层注浆加固可以将破碎或软弱的岩体胶结在一起,提高了岩体整体强度,充分实现了利用围岩自稳的能力,同时为锚杆、锚索提供可靠的着力基础,使锚杆、锚索对松碎围岩的锚固作用得以充分发挥。
2 实施方案
2.1 实施目的
①改变锚索与孔壁之间的粘结构剪应力分布,提高锚索支护强度。
②可以有效对锚索进行防腐处理,增加锚索的耐久性和提高使用安全性。
③通过锚索注浆,将破碎或软弱的岩体胶结在一起,提高了岩体整体强度,充分发挥锚杆锚索对围岩的锚固作用。
④对锚索注浆接头进行优化设计和改进,实现锚索注浆托盘与注浆接头一体化。
附注浆锚索加工件图如下:
2.2 施工方法
①打锚索孔,孔径27mm。
②按设计要求装入树脂锚固剂。
③将Φ17.8mm锚索送入孔内,并搅拌锚固剂。
④依次安装18#槽钢梁、注浆管与U型钢垫板、锁具。
⑤预紧张拉至设计预紧力。
⑥巷道围岩表面喷浆。
⑦注浆:水泥净浆,水灰比0.5:1,水玻璃用量为水泥3%。
2.3 主要技术要求
①依次安装槽钢梁、注浆垫板后,在注浆管上槽钢梁与围岩表面之间缠绕棉纱,防止浆液沿注浆管与孔壁跑浆。
②锁具与注浆垫板间涂抹快硬水泥或锚固剂,再行张拉,防止浆液沿锚索锁具跑浆。
③喷浆前保护注浆管,喷浆后立即清理管口。
3 创新点及效果分析
①在不改变原有锚索锚固结构的基础上,实现树脂锚固剂与水泥砂浆全长锚固,形成拉力分散型锚索,改善锚索受力条件。
②在修复巷道或围岩破碎巷道内使用时,可同时实现注浆,加固圍岩。
③锚索自由段水泥浆全长锚固,减轻了锚索腐蚀现象。
④U29型钢托板,一定程度上实现了让压作用。
⑤安装使用方便。
4 结束语
对于恒源煤矿二水平北总回上部联巷来讲,巷道使用年限较长,采用这种锚固结构的锚索,可以将破碎或软弱的岩体胶结在一起,提高了岩体整体强度,充分实现了利用围岩自稳的能力,增加了巷道的服务年限,降低了巷道维修率,减少巷道后期维系成本,是一种新型的锚索加固支护施工工艺,很值得推广使用。
作者简介:
刘彪,男,1995年8月毕业于安徽煤炭工业学校采煤专业,现任皖北煤电集团公司恒源煤矿生产技术部工程师、主管技术员。
1 边坡开挖
本段挖方设计上采用1∶1.5的边坡坡率, 挖深每隔6m设置一道台阶, 台阶宽度6m, 共设三级, 每个台阶的平台根部设置截水沟一道, 坡顶远离开挖线每隔10m设置截水沟一道, 共设三道。
路基开挖施工前, 应首先做好开挖线外的三道截水沟, 其次, 在开挖线外, 紧邻开挖线预打4排锚管桩, 然后沿开挖线按设计坡比进行开挖, 每次只挖1.5m, 后打入一排锚管桩, 开挖与锚管桩施工交替进行, 直至可设置锚索深度, 待锚索和框架梁支护完毕, 方可进行下级边坡开挖, 这样循环交替施工, 直至开挖到坡底。
2 锚管桩施工
锚管桩为∮60的侧壁带孔钢管, 设计桩长6m、排距1.5m。边坡开挖前, 要紧邻开挖线预打4排锚管桩, 边坡开挖后, 边坡开挖与锚管桩施工交替进行, 每次开挖1.5m后打一排锚管桩, 打一排挖一排, 这样先加固后开挖直至挖到坡底。当挖到坡底时立即打入4排锚管桩, 防止底臌。锚管桩打前应先进行测量放样, 定出桩位, 而后按施工顺序安放打桩机, 桩机对位后将锚管桩按放样位置垂直打入坡体, 桩头入土30cm为宜, 然后进行压力灌浆 (水灰比一般0.4-0.6) , 使水泥浆在压力作用下透过锚管桩侧孔进入一定范围岩体, 待浆体强度达到70%后, 方可开挖边坡。
3 预应力锚索
本段挖方边坡左侧采用设计荷载为750KN/根的预应力锚索, 共6排;右侧采用设计荷载为600KN/根的预应力锚索, 共6排, 锚索水平间距均为4m。当边坡开挖深度一旦达到预应力锚索可以设置高度, 应停止开挖, 进行锚索施工, 施工前应进行3组现场原位试验, 以确定锚索的极限荷载、张拉荷载、索定荷载、锚固长度以及时间效应等。本次施工采用多次高压注浆技术。
3.1 施工前试验要求
锚索施工前须进行现场抗拉拔试验, 每种岩性不得少于3组, 通过试验提供以下结果:
a.锚索的极限抗拉拔力T;b.锚索抗拉拔力T与位移S的关系曲线;c.锚索抗拉拔力T与锚固段长度L的关系曲线;d.锚索全长内力分布, 包括轴力、锚固段侧磨阻和轴向应变, 以及随时间变化关系;e.锚墩面积及其影响范围与时间的关系曲线;f.锚索拉拔力与时间关系曲线
3.2 试验型施工工艺
因本段挖方岩土体为强膨胀软岩, 进行边坡锚索加固, 施工工艺较为复杂, 所以需进行锚索加固施工现场试验, 以确定适宜的施工工艺及有关技术参数。
3.2.1 试验目的及意义。
a.探索强膨胀性软岩边坡锚索加固方法;b.查明本地区膨胀性软岩特性;c.验证本段边坡防护采用锚管桩+锚索+框架梁复合支护的可行性与可靠性;d.优化垭口边坡的锚索结构形式、设计和施工参数
3.2.2 试验研究内容及技术参数。
针对压力分散型锚索, 采用锚固段扩孔工艺, 在不同岩层进行如:扩孔与注浆施工工艺、锚索内力及锚索极限承载力、锚索张力随时间变化规律、垫墩周围土体表面变形范围及规律、辅助等多项试验。
3.2.2. 1 扩孔与注浆施工工艺试验。
为满足锚索设计承载力 (60-75T) 的要求, 扩孔型锚索需要解决扩孔和注浆这两个施工工艺问题, 其中, 扩孔问题主要解决在一个孔内扩挖1到3个扩孔段的技术问题;注浆问题主要解决对多个扩孔段注浆均能保证扩孔内浆体均匀饱满的技术问题。这两个问题的解决均存在较大的技术难度, 需要在现场进行多次摸索性试验, 最后确定最适宜的施工工艺。
扩孔试验:用麻花钻孔机钻一个深3m左右、直径为12cm的孔, 然后用自制扩孔器扩孔, 扩完后进行开挖解剖, 观察扩孔形态, 通过试验确定合适的钻速、进尺速度、扩孔形状、扩孔体积及排渣方式等。
用麻花钻孔机钻一个深10m左右、直径为12cm的孔, 用做多段扩孔试验, 段与段之间拟取2m, 先扩最外边的一个, 然后逐次向里延伸, 如此法不行就先扩最里边的一个, 然后逐次向外, 通过试验确定合适的多段扩孔方法及排渣方法。每次试验都要对所扩之孔进行解剖观察。
注浆试验:单扩孔段注浆试验:用麻花钻孔机钻一个深3m左右、直径为12cm的孔, 在2~3m处做一个扩孔段, 然后对其注浆, 注浆后进行开挖解剖, 观察注浆质量, 这里主要解决如何排净扩孔段内的空气, 以保证注浆饱满, 同时还要确定合适的注浆压力和止浆措施。
多扩孔段注浆试验:利用单扩孔段注浆试验中的成功注浆措施, 对多个 (2-3) 扩孔段进行注浆试验, 钻孔深度可取10m, 在7-10m做扩孔段, 试验完毕后进行开挖解剖, 观察注浆质量。
扩孔试验与注浆试验各需三次左右, 通过试验确定出适宜的扩孔与注浆施工工艺。
3.2.2. 2 锚索内力及锚索极限承载力试验
对单扩孔段、双扩孔段和三扩孔段锚索分别进行极限张拉试验, 试验中要分别测量各级张力下锚索轴应变分布规律, 每项试验均需要两根以上锚索, 通过试验确定出本工程所需要的锚索扩孔数目和锚索轴应变分布与锚索张力之间的对应关系。
3.2.2. 3 锚索张力随时间变化规律试验。
按工程设计实用锚索长度、扩孔数目、张拉吨位、索定吨位进行试验, 每种介质拟取三根锚索进行试验, 三种介质共计9根, 试验中主要观察和测量锚索张力随时间的变化规律, 试验时间一直到锚索张力基本稳定为止, 该项试验主要确定合适的锚索超张拉系数和适宜的张拉时间。
3.2.2. 4 垫墩周围土体表面变形范围及规律试验。
本试验可与B试验同时进行, 测量内容为垫墩附近土体表面垂直位移随锚索张力和时间的变化规律, 测试仪器采用千分表, 该试验数据可为确定合理的锚索间距提供依据, 每种介质拟取三根锚索, 三种试验, 三种介质共计9根。
3.2.2. 5 辅助试验。
现场土质的物理力学性能试验。试验数据分析要求提供现场三类介质的土质成分、容重、含水量、塑性指数、孔隙率、压缩系数、压缩摸量、泊松比、变形摸量、粘聚力、内摩擦角和渗透系数等参数。
注浆材料配比及力学性能试验。注浆材料应与工程将要采用的想一致, 建议采用纯水泥浆注浆, 根据以往经验初步选定材料配比为:水泥∶水∶促流膨胀剂=1∶ (0.35-0.45) ∶0.03, 其物理力学性能试验包括以下几项:a.注浆材料的体积膨胀试验:用一组试件, 测量材料在第7、14、28天的体积膨胀量, 计算不同龄期的体积变化率。b.注浆材料的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性摸量、泊松比及C-¢值。c.抗压强度随时间变化规律试验:拟做7天、14天、21天、28天四组龄期的抗压强度, 找出其随时间变化规律。d.注浆材料初凝时间和终凝时间的试验:按水泥浆初凝时间标准测定方法进行。上述试验的试验件制备工作可在试验室内完成, 但材料的种类、配比、养护条件等要尽可能与施工现场保持一致。
坡体变形观测。开挖前设置坡体变形水平、垂直两个方向位移观测系统, 对边坡进行全过程监测。
3.2.3 试验总结。
a.试验后的锚索仍可做该边坡岩体永久性加固工程的一部分, 因此试验工程必须在施工设计的基础上选择。b.通过试验最后确定适宜本工程的预应力锚索施工工艺及用以改进锚索施工的相关技术参数, 为以后锚索工程的优化设计与施工提供理论依据。
4 框架梁施工
沿锚索布置的纵横向设置主框架梁, 主框架梁之间插次框架梁, 主、次框架梁断面分别为50×50cm2和30×30cm2, 采用水泥砼进行浇筑。
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