锁脚锚管施工工艺工法

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锁脚锚管施工工艺工法
1 前言
1.1工艺工法概况
浅埋软弱地层修建大断面隧道,为减少基底弱化而引起
的上台阶初期支护下沉和下台阶开挖初期支护的悬空引起
下沉,设置锁脚锚管是控制沉降有效措施。尤其在地层软弱、
地层含水量较大、拱脚积水的条件下,锁脚锚管的增设对控
制拱顶和地面下沉效果非常明显。
1.2工艺原理
锁脚锚管的作用原理是通过钻孔、注浆将锚管压入岩层
中,借助注浆泵的压力使浆液渗入、扩散到岩层孔隙或裂隙
中,以改善岩体物理力学性能,外露端与钢架紧密相连后能
有效的限制岩层及初期支护松弛变形。
对于松散破碎围岩具有一定孔隙或裂隙受扰动和爆破
的围岩,选用渗入性注浆。在注浆压力作用下,浆液克服流
动的各种阻力,渗入围岩的各种孔隙和裂隙中,达到岩层加
固的目的。
对于致密的土质地层,选用劈裂、压密注浆。在较高的
浆液压力作用下,裂隙被挤开,使浆液得以渗入,形成脉状
水泥浆脉、浆液分布形成钢管为主干的树枝,凝固的浆液挟
持网被压密的土体,起到固结的作用。
2 工艺工法特点
2.1安装方便,不需现场加工垫板、螺母,材料只需钢
管(ф42/ф50)。
2.2注浆后可使锚固范围内的岩体得到进一步加固;
2.3操作简单,易于掌握。
3 适用范围
适用于隧道内地质较差、围岩存在松弛变形隐患、钢架
基础承载力较弱地段的锚固支护、控制围岩及初支收敛变
形。
4 主要引用标准
4.1《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204)
4.2《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》
(铁建设【2005】160号)
4.3《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)
4.4《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108)
5 施工方法
石质隧道锚管采用风动
凿岩机成孔,土质隧道采用
ZM-12T型煤电钻钻成孔,在
上台阶或中台阶脚趾上1米
左右,紧贴钢架两侧,向下
倾斜30~50º打眼孔。成孔后
采用高压风清理眼孔,插入
或敲入锚管,注浆完毕后,再将锁脚锚管与钢架可靠连接。
图1 锁脚锚管实物照片
6 工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
各项工前准备→钻机就位→钻孔→清孔→插入锚管→
注浆→连接钢架、锚管验收。
6.2操作要点
6.2.1 施工准备
1 使施工现场达到三通,即电源、水源、道路通。
2 准备好锚管的各部件,准备好钻孔及配套设备。
3 确定砂浆施工配合比。
4 准备好各种质检记录表,按照各项目竣工文件以及其
他相关文件要求。
6.2.2 锚管制作
材料采用锁脚注浆锚管,杆身必须调直无缺损并除去杆
上油污、铁锈、杂质。杆体直径要均匀、一致。进场材料必
须按规定进行抽样检测,合格后方能使用。头部作成锥形,
杆身间隔15cm钻直径为6mm孔(参照超前小导管加工方法)。

锚管制作
各项工前准备 钻机就位 钻孔角度定位 机械设备保养 准备注浆材料

注浆设备就位
图2 锁脚注浆锚管施工工艺流程图
6.2.3孔位确定
在架立好的钢架两侧2~3cm,连接钢板上1m左右选择适
当位置。两点基本上在同一水平面上。不得过于靠近钢架,
防止钻孔过程中钻杆影响钢架。
6.2.4钻机就位
在启动凿岩机前,首先应当检查压气管路、冲洗水管路
是否接通、接牢,检查润滑系统是否有足够润滑油。凿岩系
统应保持润滑良好,润滑油应选30号或20号机油,一般使用
注油器,每班应定次定量添注;在开关风时要认真清理被开
关风管头,以免风管头摆动伤人。同时各风管节头的连接以
及各风管在不用时要保证绑扎好。
钻眼人员到达掌子面时,应首先检查工作面是否处于安
全状态,如支护有无表观变形、裂纹;钻眼时,风钻支架应
放在妥当位置,以免支架弹出伤人。
6.2.5钻孔角度定位
根据对不同角度的沉降观测数据分析,水平向下打入
30~50°效果比较好。
6.2.6 钻孔
根据所规定的孔位、孔径、长度与倾斜钻孔,钻机采用
YT28气腿式风枪,钻头采用Φ70mm梅花形合金钢钻头。开孔
时,应调节凿岩机的控制手柄阀,使凿钻轻冲击运转,调整
气腿调压阀,使气腿推力处于弱推力状态。当形成孔窝后,
可逐渐使凿岩机处于中运转状态,然后再逐渐增大气腿的轴
推力,当炮孔凿入100mm左右,可使凿岩机处于全运转和注
水及吹洗的工作状态,气腿的轴推力调整到最优推力。对钻
机先供风供水,开始钻进,钻进应以多回转、少冲击的原则
进行,以免钻渣堵塞水孔。清孔完毕时,及时插入锚管。
6.2.7清孔
成孔后用ф18弯头钢管直至孔底通入高压风清孔,将孔
内壁及根部残留废土清除干净。切忌人员正对眼口,以免孔
内杂物伤害人员。
6.2.8 孔位检查
钻孔后,孔内石粉必须用高压水或高压风冲洗干净。杆
孔深度大于锚管设计长度10cm,锚管插入孔内的长度不得短
于设计长度的95%。孔深检查采用卷尺量测,孔径采用比锚
管直径大10mm的PVC管检测。待自检合格后,填写检查记录
表格,报现场监理工程师检查合格后,方能插入锚管。
6.2.9 插入锚管
采用人工插入带锥头的锚管;当插入比较困难时,将锚
管退出后采用风钻洗孔清空后重新插入,或用风钻直接送
入。锚管钢筋保护层在采用水泥砂浆时不小于8mm,其强度
等级不应低于M20。
6.2.10 注浆作业
1 注浆材料采用水泥砂浆,水泥选用32.5R以上的普通
硅酸盐水泥,质量应满足《硅
酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的
各项指标》(GB175)标准;拌合
水应符合《铁路混凝土及砌体
工程施工规范》(TB1210)的各
项规定。
2 注浆用水泥砂浆配合比
应根据设计文件进行配置,砂浆具有早强性、可流动性、膨
胀密实性功能,属于富水泥砂浆。
3 砂浆拌制采用YI32S-4型拌和机,随拌随用,拌合时
间不少于3分钟,注浆过程中注意防止容器内浆液产生沉淀。
选用HFV-5D注浆机,注浆时缓慢匀速注入,以减少浆液中气
泡的产生以及冲孔现象。当均匀浆液从孔口流出时,持续10
余秒,可以结束注浆。
4 注浆参数注浆压力选择,采用一次升压法注浆,注浆
压力要控制在0.5Mpa~1.0Mpa之间。

6.2.11 连接处理
钢管插入时,注意尾部应与钢架面平齐。由于锚管与钢
架接触面过小,焊接有效面积小的原因,采用Φ20螺纹管加
工成“u”型,并与钢架、锚管有效焊接。
7.劳动力组织
表1 锚管施工人员配备表(单口每班)
工种或职

人数

工区长 1
技术主管 1
专兼职安
全员
1

质检员 1
锚管加工、
运输
2

钻孔、清孔 4
注浆 3