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锚喷支护技术在小浪底工程中应用2
三、小浪底工程中几种先进的锚喷支护技术
1.锚杆支护
(1)小浪底工程使用的锚杆类型、
小浪底工程使用的锚杆类型主要有:砂浆锚杆、树脂张拉锚杆、水泥卷锚杆、胀壳锚杆、水胀锚杆、lBO-自钻锚杆、500kN双层保护预应力锚杆、双层保护预应力锚索等。
①砂浆锚杆(略)
②树脂张拉锚杆
树脂张拉锚杆是由中速树脂锚固剂作为锚固段,填充段填充缓凝型水泥卷或超慢树脂卷或注水泥砂浆,锚固段与填充段用橡胶挡圈隔开。上述工作完成后,用钻机将锚杆插入孔底,再连续旋转30秒,待锚固剂固化后张拉。
③水泥卷锚杆
水泥卷张拉锚杆用早强型水泥卷作为内锚固段,缓凝型水泥卷作为填充段;普通水泥卷锚杆全长均用缓凝型水泥卷填充,可以代替砂浆锚杆。
④胀壳锚杆(略)
⑤水胀锚杆
水胀锚杆由一凹形断面的薄壁钢管组成,两端头封严,一端有进水小孔。把凹形钢管放人钻孔内,通过进水小孔向钢管内充人高压水使凹形钢管
膨胀,在膨胀过程中,水胀锚杆与不规则钻孔内壁完全贴合,沿整个锚杆全长产生摩擦力和机械自锁力,从而达到加固岩体的作用。
⑥lBO-自钻锚杆
1BO-自钻锚杆是国际专利产品,由钻头、钻杆、连接套管、垫板和螺母组成。钻杆外部成螺纹状,可较好用于清除钻孔内的岩屑。钻头、钻杆和连接套管中心设有孔,可作为灌浆或排气管用。钻杆单根长度为2m、3m、4m,可用连接套管组成各种长度。lBO的钻杆外径有Φ25mm、Φ32mm和Φ38mm等,各种部件可相互通用,保证了1BO系统的广泛应用。钻头和连接套管有带或不带单向阀门两种形式,如果lBO钻头和连接套管配备了单向阀门,可以在任何时间重新灌浆,不需要另外增设灌浆管。
在软弱破碎的岩体中使用IBO自钻锚杆较好,钻孔后可直接通过钻杆和钻头中心的孔进行灌浆。如果安装顶拱的钻孔,则在孔口部位加一个短的PVC管作为灌浆塞,钻杆中心的孔作为排气孔,用泡沫胶封堵孔口作为止浆塞。
⑦500kN双层保护预应力锚杆
500kN双层保护预应力锚杆主要应用于厂房岩壁梁。由内锚固段、自由段和外锚头组成。内锚固段是在 32mm螺纹钢外部套一根外径为56mm的HDPE波纹管;自由段则在波纹管外部再套一个外径为60.2mm的光滑管,能够使锚杆和孔壁不发生黏结,波纹管内灌浆在车间内完成。锚杆送人钻孔后注浆,浆液强度达到30MPa后张拉锁定。
⑧双层保护预应力锚索
双层保护预应力锚索有两种形式,一种是有黏结的锚索,另一种是无黏结的锚索。有黏结的锚索先向内锚固端灌砂浆达到设计强度后,进行锚索张拉,再用水泥砂浆灌注自由端也叫全黏结锚索。无黏结预应力锚索的钢铰线周围带有胶套,中间有防腐油剂,铜铰线可以在胶套中自由滑移。在施工时内锚头和铜铰线周围的水泥砂浆是一次灌入的,砂浆凝固后再张拉。小浪底工程在国内首次大规模地使用这种无黏结的预应力锚索,在地下厂房顶拱和进出口高边坡加固等3处共使用这种锚索1000根以上。
(2)锚杆支护质量控制
①原材料质量控制
用于锚杆的国产钢筋符合中国标准GBl499Ⅱ级钢要求,进口钢筋符合美国ASTM M400级标准。
② 可行性试验
对承包商建议使用的每种类型的锚杆选择10根在与将要使用岩石条件相同的部位进行可行性试验,试验锚杆分别安装成水平至与水平成300范围内的不同方向。用液压千斤顶进行张拉,并用百分表观测锚杆的变形。 若连续10根锚杆加载超过了控制荷载,则认为锚杆合格,可以在现场使用。
③ 现场质量控制
按技术规范腰求,对锚杆安装质量进行控制,主要是检查拉拔力和饱满度。
2.喷混凝土
小浪底工程喷混凝土总量达10万m3.几乎所有岩石开挖面,都要用喷混凝土保护或承受荷载。从使用材料上可分为素喷混凝土、钢筋网喷混凝土、钢支撑(钢架)喷混凝土、钢纤维喷混凝土四种类型。从施工手段上分为干喷混凝土和湿喷混凝土。湿喷混凝土回弹小,空气污染少,因此小浪底国际承包商大都使用这一施工方法。国内承包商则因湿喷混凝土设备构置费用高,而多使用干喷混凝土。 喷混凝土的质量控制分为以下两个步骤。
(1)喷混凝土试验板
在喷混凝土之前,每种喷混凝土拌和设计都要按照美国规范ACl 506 R《喷混凝土指南》的要求进行喷混凝土试验板试验。
(2)现场质量控制
① 喷混凝土强度检查
从每天或每喷50m2中按GBJ86规范要求的尺寸喷一块大板,从每块大板上钻取2组010cm芯样。做1天、28天抗压强度试验,按要求确定是否合格。
② 喷混凝土厚度检查按规定在现场钻取050mm芯样检查厚度。
③ 喷混凝土补救措施
以喷层最小厚度达到设计值为评价标准,厚度不够的部位进行补喷。
喷混凝土强度以现场喷混凝土大板芯样强度作为评价标准,如果芯样强度不合格,则在不合格的部位钻取50mm的芯样作强度试验,如仍不合
格则需采取补救措施,补救措施有挂钢筋网补喷、喷钢纤维混凝土、补喷素混凝土等。
四、结 语
在一般地质条件,使用砂浆锚杆支护较为可靠,且易于施工,顶拱部位使用树脂或水泥卷张拉锚杆可及时给围岩施加预应力,从而达到快速支护、安全施工的目的。张拉锚杆要保证锚固段的长度及填充段的饱满度,根据计算来确定每孔需要的树脂或水泥卷的数量,即每孔所装入的树脂或水泥卷的体积大于钻孔与锚杆体积之差。普通水泥卷锚杆代替砂浆锚杆更易于施工,在地下工程中逐步得到推广使用。中大网校论坛
水胀锚杆适用于砂土、黏土到最坚硬的花岗岩各种不同的岩层,具有易于安装、快速支护的特点。1BO自钻锚杆适合于在软弱破碎的岩层中使用。500kN预应力锚杆可对锚杆体起到双层保护的作用,对于重要的建筑物是一种很好的永久支护形式。以上三种进口的锚杆虽各具特点,使用也较为可靠,但价格相对较为昂贵,我国可加以开发和研制。采集者退散
锚喷支护是——种“刚”“柔”适度的薄层支护,地下工程适时进行锚喷支护既可抑制围岩有害的变形,又可适应围岩的变形。利用锚喷混凝土早期强度的特点,可对围岩及时提供一定的支护抗力,可有效地限制围岩有害变形的发展。在隧洞开挖掘进中根据不同的洞径和地质条件采用不同的锚喷支护参数,不仅施工安全得到保证,而且可以快速掘进。
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