锚杆(索)(含杆体、锚固剂)

隧道锚杆施工一、概述1.锚杆定义与分类（1）锚杆定义锚杆是指在岩土体内部钻孔中，用黏结剂（如水泥砂浆、锚固剂、水玻璃双液浆等）将钢筋（或其他杆材）与岩土体黏结成一个整体，对岩体起支承、加固、提高层间摩阻力且形成“组合梁”和悬吊的作用，是将岩土体因工程改变而产生的重新分布力传至稳定结构物或岩土层的一种构件。

当采用钢绞线或高强钢丝束做杆体材料时，也可称为锚索。

（2）锚杆分类目前国内外使用锚杆种类已达数百种，其称谓各不相同。

按锚固形式可划分为全长黏结型锚杆、端头锚固型锚杆、摩擦型锚杆和其他类型锚杆；按受力状态可划分为非张拉型锚杆和张拉型锚杆，张拉型锚杆又分为张拉锚杆和预应力锚杆。

①全长黏结型锚杆。

全长黏结型锚杆分为树脂锚杆和砂浆锚杆。

②端头锚固型锚杆。

端头锚固型锚杆分为机械锚固型锚杆和黏结锚固型锚杆。

机械锚固型锚杆分为楔缝式锚杆、倒楔式锚杆和胀壳式锚杆；黏结锚固型锚杆分为水泥砂浆锚杆、快硬水泥卷锚杆和树脂锚杆。

③摩擦型锚杆。

摩擦型锚杆分为缝管式锚杆和楔管式锚杆。

④其他类型锚杆其他类型锚杆包括屈服锚杆、可回收式锚杆、自进式锚杆、土中打入式锚杆等。

2.锚杆特点岩土锚固技术是通过埋设在岩土体中的锚杆，将结构物与岩土体紧紧地联锁在一起，依赖锚杆与岩土体的抗剪强度传递结构物的拉力或使岩土体自身得到加固，以保持结构物和岩土体的稳定。

与完全依靠自身强度、重力而使结构物保持稳定的传统方法相比较，岩土锚固技术尤其是预应力锚固技术具有以下特点。

①在岩土体开挖后，能较快提供支护力，有利于保护岩体的固有强度，阻止岩土体的进一步扰动，控制岩土体变形的发展，提高施工过程的安全性。

②提高岩土体软弱结构面、潜在滑移面的抗剪强度，改善岩土体的其他力学性能。

③改善岩土体的应力状态，使其向有利于稳定的方向转化。

④锚杆的作用部位、方向、结构参数、密度和施作时机可以根据需要方便地设定和调整，能以最小的支护力，获得最佳的稳定效果。

⑤将结构物与岩土体紧密地联锁在一起，形成共同工作的体系。

锚杆（索）支护规范及检测管理规定为进一步加强山西保利裕丰煤业有限公司锚杆（索）支护管理，规范锚杆（索）施工，提高锚杆（索）支护工程质量，根据我矿实际情况，制定裕丰公司锚杆（索）支护管理规定如下：一、锚杆（索）支护现场管理（一）锚杆（索）支护作业必须严格按工作面作业规程的有关规定进行施工。

（二）作业规程中必须明确规定锚杆（锚索）的安装质量、锚固力、预紧扭矩、间排距、锚杆孔角度、外露长度、孔深及材料的规格尺寸等。

（三）锚杆距顶底板、两帮超过0.5米时，必须采取补打锚杆（锚索）或其他支护措施进行补强。

（四）对于巷道交叉点、过断层等特殊地点，其加强支护的范围应延伸至巷道正常段起点5米以上。

（五）锚杆安装前，应检查树脂锚固剂性状。

严禁使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚固剂。

（六）安装时必须边搅拌边将锚杆推进至孔底，严禁先推进后搅拌。

（七）井下运输、存放树脂锚固剂应注意避免受压、受折、受热，严禁坐树脂锚固剂。

已破损或废弃的树脂锚固剂要带出地面挖坑掩埋或采用其他方式妥善处理，严禁混入煤流系统中。

（八）对于断层破碎带、煤层松软区、地质构造变化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件复杂区域，必须及时编制安全技术措施调整支护方式，选择加密锚杆、全长锚固、锚索补强、点柱、架棚及锚架联合支护等强化支护措施。

（九）锚杆（索）支护作业场所必须备有5～10架备用棚及其它材料，以备改变支护方式和抢险之需。

（十）对锚杆（索）支护巷道应进行定期检查。

发现顶板、煤帮失效的锚杆应及时补打，对松动的螺母应及时紧固。

（十一）锚杆(索)支护巷道，当班掘出，当班应打好锚杆，顶板有效支护距迎头最大空顶距离不超过200mm，且临时支护距离必须符合作业规程规定,锚索滞后、帮锚滞后距离要符合作业规程规定。

（十二）严禁将锚杆（索）乱堆乱放，必须上架或吊挂管理；存放运输要保证锚杆（索）干净、无锈，以免影响锚固力；安装锚索使用锚索钻机带专用夹具搅拌器安装，张拉锚索应在锚固剂搅拌均匀1小时后进行。

隧道施工锚杆（索）一、锚杆（索）的作用和种类1.锚杆（索）的作用锚杆（索）是用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆（索）状构件，它是使用某些机械装置或黏结介质，通过一定的施工操作，安设在隧道及地下工程的围岩中，利用锚杆（索）的灌浆黏结作用和拉结作用，增强围岩的强度和抗变形能力，从而提高围岩的自稳能力，实现围岩加固的工程措施。

锚杆（索）支护作为一种常规的支护手段，它在技术、经济方面的优越性和对多种不同地质条件的适应性，使其在建筑领域尤其是在地下工程中得到了广泛应用和迅速发展。

2.锚杆的种类（1）按锚杆对围岩加固的区域来分，可分为系统锚杆、局部锚杆和超前锚杆三种。

系统锚杆强调的是联合作用，即群锚效应；局部锚杆强调的是对围岩的局部加固作用；超前锚杆强调的是支护的超前性。

（2）按在岩体中的锚固形式来分，锚杆可分为以下几种：①全长黏结式；②端头锚固式；③混合式。

二、普通（或早强）水泥砂浆锚杆（锚管）1.构造组成普通水泥砂浆锚杆，是以普通水泥砂浆作为黏结剂的全长黏结式锚杆，因其安装工艺简单，锚固效果好，安装质量易于保证，是隧道工程中常用的锚杆。

设计要求：Ⅲ级以上围岩，锚杆抗拔力不小于80 kN；Ⅳ、Ⅴ级围岩，锚杆抗拔力不小于100 kN。

2.设计、施工要点（1）杆体材料宜用HRB335钢筋，较少采用HBP235钢筋，直径以14～22 mm 为宜，长度为3.5 m，为增加锚固力，杆体内端可劈口叉开。

（2）水泥一般选用普通硅酸盐水泥，砂子粒径不大于3 mm，并过筛。

（3）砂浆强度等级不低于M20；水泥、砂、水的配合比一般为1∶（1～1.5）∶（0.45～0.5）。

（4）钻孔应符合下列要求：孔径应与杆径配合，一般孔径比杆径大15 mm，采用先插杆体后注浆施工时，孔径应比先注浆后插杆体施工的孔径要大一些，这主要是考虑到注浆管和排气管占用了部分空间。

孔位允许偏差为±（15～20）mm；孔深允许偏差为±50 mm。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
锚杆种类和锚固力
锚杆是锚固在岩体内维护围岩稳定的杆状结构物。

对地下工程的围岩以锚杆作为支护系统的主要构件，就形成锚杆支护系统。

单体锚杆主要由锚头（锚固段）、杆体、锚尾（外锚头）、托盘等部件组成。

1．锚杆的分类
①机械锚固式锚杆包括胀壳式锚杆、倒楔式锚杆、楔缝式锚杆。

②粘结锚固式锚杆包括树脂锚杆、快硬水泥卷锚杆、水泥砂浆锚杆。

③摩擦锚固式锚杆包括缝管式锚杆、水胀式管状锚杆等。

按杆体锚固段长短可分为端头锚固、全长锚固和加长锚固。

按锚杆杆体的工作特性分为刚性锚杆、有限可拉伸及可拉伸锚杆。

按锚杆作用特点可分为主动式锚杆和被动式锚杆。

按制造锚杆杆体的材料可以划分出木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、（钢筋）混凝土锚杆以及聚酯锚杆等。

2．锚杆的锚固力
锚杆支护通过锚入围岩内部的杆体，改变围岩本身的力学状态。

它的受力状况以及它对围岩的作用方式比棚式支架复杂得多。

国标GBJ86-85 将锚固力定义为锚杆对围岩的约束力。

（1）根据锚杆对围岩的约束方式定义锚固力
①托锚力：托锚力包括安装锚杆时，通过拧紧螺母产生的锚杆托板对围岩的预紧力，水胀式管状锚杆杆体纵向收缩，使托盘对围岩产生预紧力；以及锚杆托板阻止围岩向巷道内位移时，对围岩施加的径向支护力。

②粘锚力：粘结剂将围岩与锚杆粘结成整体，由于围岩深部与浅部变形的差异，锚杆通过粘结剂对围岩施加粘结力来抑制围岩变形。

粘锚力就是锚杆杆体。

你经常见到的锚杆、锚索、土钉、锚管、钢花管.....都是什么东西？定义锚杆：将拉力传至稳定岩土层的构件。

当采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料时，也可称为锚索。

《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002锚索：当锚杆杆体采用高强钢绞线制作的时候可称之为锚索。

土层锚杆：锚固于土层中的锚杆。

《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002由设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99岩石锚杆：锚固于岩层内的锚杆。

《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002系统锚杆：为保证边坡整体稳定，在坡体上按一定格式设置的锚杆群。

《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002为使围岩整体稳定，在隧洞周边上按一定格式布置的锚杆群。

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001锚固：利用锚定在洞室围岩或岩体边坡中的锚杆来加固岩体的工程措施。

《岩土工程基本术语标准》GB/T50279-98锚杆挡墙：用水泥砂浆把钢杆或多股钢丝索等锚固在岩土中作为抗拉构件以保持墙身稳定，支挡土体的挡墙。

《岩土工程基本术语标准》GB/T50279-98土钉墙：采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面组成的支护结构。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99土钉：是一种基于新奥隧道法原理，在天然边坡或开挖形成的边坡、基坑原位岩土体中近于水平设置加筋杆件并沿坡面设置混凝土面层，使整体土工系统的力学性能得以改善从而提高边坡、基坑稳定性的原位加筋技术。

《岩土工程治理手册》林宗元注编，2005年10月第1版土钉可被视为小尺寸的被动式锚杆（部份类似于全长粘结型锚杆），分为钻孔注浆钉与击入钉两种，土钉材料为角钢、圆钢、钢筋或钢管。

《岩土锚固技术手册》闫莫明、徐祯祥、苏自约主编。

其后二个参与了《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001的编写。

锚管：当土钉杆体采用钢花管（就是钢管上面钻出几个注浆孔）的时候可称之为锚管。

锚杆支护理论锚杆支护理论研究的目的是弄清楚锚杆、锚索与围岩之间的相互作用关系，从而为锚杆支护设计提供理论基础。

第一节锚杆支护构件的作用锚杆支护由锚杆杆体、托板和螺母、锚固剂、钢带及金属网等构件组成，锚杆支护的作用是由这些构件共同完成的。

一、锚杆杆体的作用对于锚杆杆体本身来说，由于杆体长度方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸，所以力学上属于杆体.这种构件主要可以提供两方面的作用，一是抗拉，二是抗剪。

至于杆体的抗弯能力和抗压能力是非常小，可忽略不计。

1、锚杆的抗拉作用锚杆杆体所能承受的拉断载荷计算：式中P—锚杆拉断载荷,N；d—锚杆直径，mm；—锚杆钢材抗拉强度.2、锚杆的抗剪作用锚杆杆体所能承受的剪切载荷计算：式中Q-锚杆剪切载荷,N；d-锚杆直径，mm；—锚杆钢材剪切强度。

二、锚杆托板的作用一是通过给螺母施加一定的扭矩使托板压紧巷道表面，给锚杆提供预紧力，并使预紧力扩散到锚杆周围的煤岩体中，从而改善围岩应力状态，抑制围岩离层、结构面滑动和节理裂隙的张开，实现锚杆的主动、及时支护作用；二是围岩变形使载荷作用于托板上，通过托板将载荷传递到锚杆杆体，增大锚杆的工作阻力,充分发挥锚杆控制围岩变形的作用。

托板力学性能应与锚杆杆体的性能匹配，才能充分发挥锚杆的支护作用.托板强度不足、安装质量差、受较大偏载都会显著降低锚杆的作用。

对于端部锚固锚杆，托板是锚杆尾部接触围岩的构件，通过托板给锚杆施加预紧力,传递围岩载荷至锚杆杆体，托板本身失效，以及托板下方的围岩松散脱落,导致托板与表面不紧贴,都会使锚杆失去支护作用.托板对全长锚固锚杆的受力分布有明显的影响。

无托板时锚杆轴力在巷道表面处为零，在一定深度达到最大值，剪力在轴力最大处为零;有托板时，由于锚杆施加的预紧力和围岩通过托板作用在锚杆杆体上的力，使得锚杆轴力在巷道表面处达到一定值，而且使锚杆轴力最大的位置向孔口移动，更接近巷道表面。

三、锚固剂的作用锚固剂的作用是将钻孔孔壁岩石与杆体粘结在一起，使锚杆发挥支护作用。

锚杆（锚索）支护设计参数验算指导意见矿属各采掘区队：为规范我矿锚杆（锚索）支护设计参数验算，特制定本意见，要求各队对照执行。

一、采用锚杆支护基本体系，辅助锚索加强支护的工作面执行以下参数验算标准。

用锚杆将软弱的直接顶板吊挂于坚固老顶上或采用锚杆将巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩体上,使松动岩块不致冒落。

1.锚杆长度：L≥KH＋L1＋L2式中：L为锚杆长度,m；H为软弱岩层厚度或冒落拱高度,m；K为安全系数,一般取K＝2；L1为锚杆锚入稳定岩层的深度,一般取0.4m；L2为锚杆外露长度[钢筋网厚度+钢带厚度+托板厚度+螺母厚度+（0.01-0.05m）],m。

冒落拱高度按下式计算H=fB2/式中：B为巷道开挖宽度,m；f为岩石坚固性系数,二煤顶、底板岩石普氏系数f=3～5,取4。

2.锚杆的间排距计算锚杆间排距按以下公式计算：γaQ/KH式中：a为锚杆的间距,m；Q为锚杆的设计锚固力,取50KN；γ为被悬吊岩石的重力密度,二煤顶板重力密度为26.6KN/m3；K为安全系数,取K=2；H 为冒落拱高度,m。

a＞锚杆间排距即符合要求。

3.锚杆材质目前,我矿使用锚杆直径φ22mm、材质BHRB500左旋锚杆,屈服强度500MPa,抗拉强度670MPa,拉断载荷254.7KN 。

锚杆钢材抗拉强度如表1。

表1 锚杆钢材的抗拉强度4.钻孔与锚固参数)/(222d D l d l r r a -= 式中：r d 为锚固剂直径,mm ；D 为钻孔直径,mm ；d 为锚杆直径,mm ；r l 为锚固剂长度,m ，不同钻孔直径与锚杆直径的锚固参数如表2。

表2 不同钻孔直径与锚杆直径的锚固参数5.锚杆预紧力参数预紧力设计原则是控制围岩不出现明显的离、滑动与拉应力区,合理的预紧力值能够实现对离层与滑动的有效控制,选择锚杆预紧力为杆体屈服载荷的30%-60%，具体见附件《锚杆锚固力和预紧力矩计算》。

二、采用全锚索支护基本体系，辅助长锚索加强支护的工作面执行以下参数验算标准。