水泥藥卷張拉錨桿施工工法

1、.水泥藥卷張拉錨桿施工工法中國水利水電第十四工程局二七年五月十日.審查：和孫文校核：楊元紅、徐萍編制：黃崗、楊天吉、董發(fā)俊、李武誠.目錄1前言 .12工法特點 .13適用范圍 .14工藝原理 .15施工工藝流程及操作要點 .25.1施工工藝流程 .25.2操作要點 .35.2.1準備工作 .35.2.2測量放樣 .35.2.3鉆孔 .35.2.4鉆孔清洗 .35.2.5鉆孔檢查與驗收 .35.2.6安裝水泥藥卷 .45.2.7安插桿體 .45.2.8安裝托板、墊圈和螺帽 .45.2.9張拉鎖定 .45.2.10竣工檢查與驗收 .56材料與設(shè)備 .56.1原材料 .56.1.1桿體及附件 .56

2、.1.2水泥藥卷 .56.2設(shè)備 .57質(zhì)量控制 .57.1總則.57.2材料 .67.3設(shè)備.67.4錨桿孔 .67.5裝水泥藥卷 .67.6錨桿張拉 .67.7鎖定.6.8安全措施 .69環(huán)保措施 .710 效益分析.710.1經(jīng)濟效益 .710.2社會效益 .811應(yīng)用實例 .811.1實例 1 .811.1.1工程概況 .811.1.1施工情況 .811.1.3工程監(jiān)測與結(jié)果評價 .811.2實例 2 .811.2.1工程概況 .811.2.2施工情況 .911.2.3工程監(jiān)測與結(jié)果評價 .9實例 3 .911.3.1工程概況 .911.3.2施工情況 .911.3.3工程監(jiān)測與結(jié)果評

3、價 .9.水泥藥卷張拉錨桿施工工法中國水利水電第十四工程局黃崗楊天吉董發(fā)俊李武誠1前言在地下各類地下洞室的開挖支護施工中，一般遵循“新奧法 ”原則，將 “新奧法 ”各要素有機結(jié)合，充分利用圍巖自身承載能力，錨桿支護在開挖支護施工中發(fā)揮十分重要的作用，地下洞室規(guī)模大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何保證地下洞室在開挖施工中圍巖及時得到支護抗力，是開挖支護施工的技術(shù)難點。傳統(tǒng)的普通錨桿支護，有不能快速提供圍巖支護抗力的特性。中國水利水電第十四工程局在所承建的大型地下工程施工中不斷總結(jié)及改善洞室開挖支護技術(shù)，在龍灘、小灣、三峽、彭水等大型水電站導(dǎo)流洞、地下廠房、主變室和尾水隧洞等地下工程中均成功采用技術(shù)先進、工藝

4、成熟的水泥藥卷張拉錨桿施工工藝，洞室圍巖及時得到了支護抗力，加快了施工進度，確保了洞室圍巖穩(wěn)定和安全，具有技術(shù)先進性，并有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。2工法特點2.1 水泥藥卷張拉錨桿是采用水泥基藥卷作為錨桿錨固劑，使其具有快速實施支護，充分利用圍巖身承載能力。2.2水泥藥卷張拉錨桿與傳統(tǒng)的灌漿張拉錨桿相比，水泥藥卷張拉錨桿具有注漿飽滿、水泥漿不易外流、施工器具少、程序簡單、施工快捷、占用工期短、環(huán)境污染少的特點。3適用范圍適用于地下洞室的噴錨支護，目前，已廣泛應(yīng)用于各類地下洞室和邊坡支護工程。4工藝原理采用藥卷噴槍分別將快硬水泥藥卷與緩凝水泥藥卷注射入孔口內(nèi)，然后插入錨桿桿體，孔口找平, 開始

5、安裝托板、墊圈和緊固螺帽，在快硬水泥藥卷達到張拉強度后和緩凝水泥初凝前，張拉和鎖定錨桿。其工藝原理的核心部分為：快硬水泥終凝時間短，結(jié)石強度提高快,能及時實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力錨桿張拉，從而及時提供圍巖支護抗力；緩凝水泥初凝時間較長，快硬水泥與緩凝水泥一起注入孔內(nèi)，注漿一次成型，整個施工操作簡單、方便、快捷。.5施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程水泥藥卷張拉錨桿施工工藝流程見圖5.1 。施工準備測量放樣鉆孔鉆孔清洗鉆孔檢查與驗收裝快硬水泥藥卷裝緩凝水泥藥卷安插錨桿孔口找平安裝托板、墊圈和螺帽張拉鎖定監(jiān)測與維護竣工檢查與驗收水泥藥卷張拉錨桿及其配件加工、運輸圖 5.1水泥藥卷張拉錨桿施工工藝流程圖.

6、5.2 操作要點準備工作收集和研究相關(guān)技術(shù)資料，事先檢查其斷面是否欠挖，欠挖事先處理?；骐s物、附著泥土和松動巖塊清理干凈；施工風(fēng)、水電、照明就緒，施工通道和場地平整，滿足施工要求。測量放樣1) 測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙進行放樣；2 ）放出支護區(qū)域的起止樁號和基準高程，要求樁號每間隔5m 做一個標記，根據(jù)需要，部分洞段樁號可適當(dāng)加密；3 ）按圖示支護參數(shù)進行錨桿孔位放樣，并用紅油漆做好標識。鉆孔1 ）錨桿鉆孔采用三臂鑿巖臺車、錨桿臺車等鉆孔。鉆孔角度根據(jù)洞室的結(jié)構(gòu)形式和錨桿所處的部位可分為：900 、 450 、 00、 <0 0 等幾種方向。當(dāng)錨桿軸線與巖石層面夾角過小時，鉆孔角度須根據(jù)監(jiān)

7、理工程師指示局部調(diào)整。根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合鉆孔設(shè)備的實際技術(shù)參數(shù)，鉆孔孔徑選用 42 55mm 。2）鉆孔施工時鉆頭要對準巖壁上錨桿孔孔位標識下鉆，最大偏差不得大于150mm ，開孔應(yīng)用小功率緩慢鉆進，鉆進約50cm后，校正鉆孔方向，全功率鉆進。為了準確地控制鉆孔的角度，鉆孔施工時由當(dāng)班技術(shù)員用地質(zhì)羅盤配合操作手一起控制鉆桿的方向，鉆孔與錨桿預(yù)定方位的允許角偏差控制在1 °。鉆孔深度可根據(jù)鉆桿的長度控制。當(dāng)孔深與鉆桿的長度成幾何倍數(shù)時，由鉆桿的根數(shù)控制孔深，當(dāng)不成幾何倍數(shù)時，則在鉆桿上標好長度記號以控制鉆孔深度，要求鉆孔深度不小于桿體有效長度，并比錨桿體有效長度深50mm200mm。鉆

8、孔清洗工作區(qū)錨桿孔全部鉆完后，用壓力水槍對所有鉆孔依次進行沖洗。工作面較大時，可一邊鉆孔一邊洗孔。當(dāng)孔內(nèi)不再有濁水流出時，結(jié)束沖洗，然后用壓力風(fēng)槍將孔內(nèi)積水吹出孔外。鉆孔檢查與驗收鉆孔清洗完畢，進行孔位編號，并對各孔的實際孔徑、孔深、孔位、孔向和孔潔凈度進行班組自檢，填好自檢記錄表。自檢合格后報隊級質(zhì)檢員復(fù)檢（二檢），復(fù)檢合格后報質(zhì)量部終檢（三檢），合格后報請監(jiān)理工程師驗收，監(jiān)理工程師驗收合格后用干凈的水泥紙或其他物品將孔口蓋好。.安裝水泥藥卷安裝快硬水泥藥卷前，安裝人員先用桿體試探鉆孔的深度，并做出標記。根據(jù)設(shè)計錨固段長度（ 2.6m ），將 32PVC 注漿管每50cm 做一道標記， 管頭

9、 50cm 處做一個擋頭比孔徑小10mm ，以防藥卷吹出，插入孔中距孔底50cm 處。用體積法算出藥卷用量，但根據(jù)現(xiàn)場試驗經(jīng)驗，由于巖孔內(nèi)有裂隙，且是風(fēng)送，藥卷超細粉粒霧化損失較大，需乘以損失系數(shù)1.4 。如： 9.3m深孔內(nèi)錨段理論36 支，實際需 50-55支，張拉段實際需 125-140支緩凝 M 藥卷，具體操作如下，將快硬 K 3 藥卷按 70-90s 浸泡后取出放入風(fēng)槍，扭動扳機，延續(xù)10s 再關(guān)，管路長時斷續(xù)連扣三次，每打 10支錨固劑將漿管外拔50cm ，便于藥卷被風(fēng)反吹出，打完快硬K 藥卷后漿管外退至距孔底 3.1m處，再打緩凝藥卷，以免M 藥卷混吹入錨固段影響錨固力，緩凝M

10、藥卷侵泡完后可涼1-2 分鐘，這樣不易折斷在管內(nèi)造成堵塞，其余操作同快硬K 水泥藥卷一樣。安插桿體緩凝水泥裝完后，即開始安插錨桿體。錨桿安裝采用人工或機械安裝，在施工作業(yè)平臺上用人工或用錨桿臺車、三臂鑿巖臺車將桿體緩慢推至設(shè)計位置。為了防止?jié){液流失，孔口應(yīng)封孔保護。桿體送至設(shè)計位置時，停止推送。安裝托板、墊圈和螺帽當(dāng)桿體安裝結(jié)束后，進行錨桿附件（托板、螺帽等）的安裝。由于設(shè)計要求錨桿的外露長度為 0.15m ，而且?guī)r面的平整度不足，施工中必須進行孔口找平及做一個小型的墊墩（根據(jù)托板的規(guī)格尺寸確定為：20×20×8cm 。）。施工中由于受錨固段黏結(jié)材料性能的限制，要求墊墩必須

11、在張拉時段內(nèi)達到一定的強度，否則將在錨桿張拉時被破壞從而失去作用，致使錨桿無法進行正常張拉。墊墩采用現(xiàn)場制作，在墊墩施工中采用與錨固段相同的速凝水泥藥卷作為墊墩的制作材料。在墊墩施工中為避免墊墩材料將桿體外露段錨固死，致使張拉時無法達到預(yù)期效果，施工中采用了涂鋰基脂及外套膠管套將桿體外露段進行保護8cm長度，使之與墊墩材料隔離。墊墩制作完成后，馬上進行托板安裝，以保證在墊墩初凝前調(diào)整安裝好托板。托板的安裝要必須平整，并與桿體軸線保證垂直，以確保桿體張拉時的受力方向。托板裝好后進行螺帽安裝，安裝螺帽時不必加力，以避免將桿體拉出，螺帽只要能固定托板即可。張拉鎖定錨桿的張拉鎖定應(yīng)在快硬水泥終凝且水泥

12、結(jié)石強度20MPa ，和緩凝水泥初凝前進行。根據(jù)水泥藥卷初、終凝時間，張拉時段控制在4h 8h 之間。張拉方式有兩種：一種是用扭力扳手加載；另一種是用液壓千斤頂加載。本工程張拉錨桿施工采用扭力扳手加載，液壓千斤頂只用于監(jiān)測錨桿張拉；張拉時分級分別為設(shè)計荷載的25% ，50% ， 75% ，115% 。每次張拉到位穩(wěn)定5min后在繼續(xù)加載，并做好記錄，當(dāng)扭力扳手發(fā)出達到張拉報警后即可達到預(yù)定張拉噸位，最后一級荷載加完后穩(wěn)定20min ，無異常情況后鎖定。在張拉過程中，要求對每一級張拉結(jié)束后的桿體拉.伸值進行記錄。為保證張拉設(shè)備的準確度，張拉用的預(yù)置式扭力扳手每張拉50 根錨桿后須進行率定，對使用

13、一段時間后產(chǎn)生的誤差進行校定。張拉鎖定后每6 小時測量一次應(yīng)變值，另外可以同預(yù)錨應(yīng)力計監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，即時掌握鎖定應(yīng)力變化情況?？⒐z查與驗收水泥藥卷張拉錨桿施工結(jié)束后，應(yīng)將錨桿施工各階段 造孔、注漿、安裝、張拉和監(jiān)測等的記錄加以整理、分析和評定，并及時報請監(jiān)理工程師進行工程驗收。6材料與設(shè)備6.1 原材料桿體及附件張拉錨桿為級20MnSi 、 25MnSi螺紋鋼筋，其性能標準符合國家標準，有出廠證明，現(xiàn)場材質(zhì)試驗檢驗報告，使用前將表面油脂、漆污銹皮清除干凈，錨桿鋼筋須經(jīng)調(diào)直；按設(shè)計要求一端進行車絲，與桿體配套的緊固器材（托板、墊圈、螺帽，在監(jiān)測錨桿時增設(shè)傳感器）從專業(yè)廠家購買，有出廠證明，現(xiàn)場

14、試驗檢驗報告，強度剛度滿足要求。水泥藥卷水泥藥卷從專業(yè)廠家購買。采用優(yōu)質(zhì)的速凝型水泥藥卷和緩凝型水泥藥卷。水泥藥卷初、終凝時間和抗壓強度滿足要求。6.2 設(shè)備水泥藥卷張拉錨桿施工主要設(shè)備：測量設(shè)備（全站儀、羅盤）、鉆孔設(shè)備（三臂鑿巖臺車、錨桿臺車）、氣壓式錨卷噴射槍、千斤頂、扭矩扳手、壓力傳感器。7質(zhì)量控制7.1 總則(1) 、施工前，作業(yè)廠隊和施工班組必須收集并認真研究相關(guān)圖紙、文件，嚴格按照設(shè)計圖紙和規(guī)范規(guī)定組織施工。(2) 、各分項工程的驗收嚴格執(zhí)行 “三檢制 ”。首先由作業(yè)班組自檢，并按要求填好分項工程驗收表；自檢合格后報隊級質(zhì)檢員復(fù)檢（二檢） ；復(fù)檢合格后報請三檢，三檢合格后由質(zhì)量部

15、報請監(jiān)理工程師終檢。、加強質(zhì)量宣傳教育，樹立職工“百年大計，質(zhì)量第一”的質(zhì)量意識，力創(chuàng)“精品工程 ”。.7.2 材料、所有材料（水泥藥卷、水泥藥卷張拉錨桿、緊固和張拉部件等）除必須有出廠合格證外，還要進行進場抽檢，重要材料（如錨桿）須按有關(guān)規(guī)范或監(jiān)理指示做驗收試驗，未經(jīng)檢查批準的任何材料，不得用于施工。、水泥藥卷的貯存應(yīng)嚴防受潮，不得使用過期或受潮結(jié)塊的水泥藥卷。、水泥藥卷張拉鋼筋應(yīng)順直，表面不得有污物、鐵銹或其它有害物質(zhì)，并嚴格按設(shè)計尺寸下料。驗收合格的錨桿體應(yīng)妥善保護，以免腐蝕和機械損傷。7.3 設(shè)備錨桿張拉前，張拉設(shè)備須進行率定，扭力板手每張拉50 根率定一次，平時應(yīng)注意保養(yǎng)和維護。7.

16、4 錨桿孔、鉆孔的深度與方位應(yīng)嚴格控制，孔深允許偏差50mm200mm；鉆孔與錨桿預(yù)定方位的允許角偏差為1° 3°。、裝水泥藥卷前，鉆孔內(nèi)的石屑與巖粉須清理干凈，并將孔內(nèi)的積水排凈。鉆孔驗收合格而不能及時安裝水泥藥卷和錨桿時，應(yīng)用干凈的紙團或木楔將孔保護好以防粉塵或其它雜物污染孔內(nèi)。7.5 裝水泥藥卷為了保證錨桿孔內(nèi)水泥藥卷充填密實，快硬水泥藥卷一定要確保安裝到位，緩凝水泥藥卷要裝至孔口泛漿為止。7.6 錨桿張拉張拉的時機要掌握好，根據(jù)速、緩凝水泥藥卷的特性，張拉時段最好是在錨桿安裝完畢后6 12 小時內(nèi)進行。張拉時要認真檢查各張拉附件的位置是否準確可靠，承壓墊座是否與錨桿

17、軸線垂直。張拉過程中認真量測和記錄錨桿的應(yīng)力及錨頭的位移情況，出現(xiàn)問題，及時處理。7.7 鎖定用液壓千斤加載時，張拉完畢應(yīng)確保將螺帽擰緊鎖定，必要時加蓋鎖緊螺帽。8安全措施8.1 加強安全管理，樹立職工的安全意識，并派專人進行安全巡視檢查。.8.2 注意松石、危石傷人，施工前及時處理。8.3 設(shè)備停放部位要安全平穩(wěn)，支腿須著落在堅實穩(wěn)固的地面上。8.4 洞內(nèi)或晚間作業(yè)時要有良好的通風(fēng)與照明，并定期檢查洞內(nèi)有害氣體濃度。8.5 認真檢查電源線路和設(shè)備的電器部件，保證用電安全。8.6 張拉錨桿時，錨桿正前方和下方嚴禁站人。9環(huán)保措施9.1 在施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律

18、、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，做好文明施工，加強對職工的環(huán)保、水保教育，提高職工的環(huán)保、水保意識，杜絕人為破壞環(huán)境的行為做好施工區(qū)環(huán)境保護和水土保持工作。9.2 在工程施工過程中，加強施工機械的凈化，減少污染源 (如摻柴油添加劑，配備催化劑附屬箱等 )，配置對有害氣體的監(jiān)測裝置，禁止不符合國家廢氣排放標準的機械進入工區(qū)。加強對施工中有毒、有害、易燃、易爆物品的安全管理，防止管理不善而導(dǎo)致環(huán)境事故的發(fā)生9.3 進場施工機械和進場材料停放、堆存要集中整齊，施工車輛在施工完后都將必須清洗干凈后，方可停放在指定停車場。建

19、筑材料堆放有序，并掛材料名稱、規(guī)格、型號等標志牌。9.4 施工廢水、廢油和生活廢水經(jīng)污水處理池（站），經(jīng)處理后達到污水綜合排放標準（ GB8978-1996）一級標準及地方環(huán)保部門的有關(guān)規(guī)定再排放，保證下游生產(chǎn)、 生活用水不受污染。生活污水按招標文件的有關(guān)規(guī)定處理合格后排放。9.5 做好施工產(chǎn)生的棄渣和其它工程材料運輸過程中的防散落與沿途污染措施，棄渣和工程廢棄物拉至指定地點堆放和治理。9.6 洞室作業(yè)需設(shè)置有效的通風(fēng)排煙設(shè)施，保證空氣流通，灑水除塵，防止或減少粉塵對空氣的污染，作業(yè)人員配備必要的防塵勞保用品，大型鉆孔設(shè)備配備除塵裝置，使鉆進時不起塵。10 效益分析10.1 經(jīng)濟效益水泥藥卷張

20、拉錨桿與傳統(tǒng)的灌漿張拉錨桿相比，施工器具和施工工藝簡單, 加快了錨噴支護施工進度，確保了洞室穩(wěn)定和安全，實現(xiàn)了地下洞室快速施工。以龍灘水電站地下引水發(fā)電系統(tǒng)為例，采用水泥藥卷張拉錨桿使整個地下引水發(fā)系統(tǒng)開挖工期提前了22.天，在洞室開挖中未發(fā)生洞室塌方，取得了良好的經(jīng)濟效益。10.2 社會效益1、在隧道工程及地下錨噴支護施工中，水泥藥卷錨桿減少了傳統(tǒng)水泥灌漿錨桿漿液外流，有利于文明施工。2、實現(xiàn)了地下洞室錨噴支護快速施工，充分利用了圍巖自身承載能力，確保了洞室和施工安全，提前了工期，具有較好的社會效益。11應(yīng)用實例11.1實例 1龍灘水電站地下引水發(fā)電系統(tǒng)（主廠房、尾水調(diào)壓井、尾水隧洞出口段等

21、洞室）。工程概況龍灘水電站地下廠房位于廣西壯族自治區(qū)天峨縣境內(nèi)的紅水河上，共布置9 臺機組，單機容量為 700MW ，總裝機容量6300MW 。龍灘水電站左岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)由引水系統(tǒng)、廠房系統(tǒng)及尾水系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。其主要洞室開挖尺寸龐大，開挖支護工程量巨大，總開挖工程量達300萬 m3 ；其中三大洞室開挖尺寸分別為：主廠房398.5 ×28.90 （ 30.70 ） ×77.3m ，尾水調(diào)壓井67（ 76、 95 ） ×21.6m× 87.2m ， 3 條尾水隧洞開挖直徑為22.6025.00m ，施工情況龍灘水電站地下廠房、調(diào)壓井和尾水隧洞出口段開挖采用鉆爆法施工，分層開挖分層支護方法 ,錨桿施工采用了水泥錨桿藥卷張拉施工工藝方法。工程于2001 年 11 開工， 2004 年 7 月開挖支護結(jié)束， 主要工程量： 預(yù)應(yīng)力錨桿： 32，L=9.5m ，入巖 9.35m 和 32，L=8.0m ，入巖 7.85m ，共計 9872 根。工程監(jiān)測與結(jié)果評價采用水泥藥卷張拉錨桿工法進行施工，對圍巖及時施加了支護抗力，減小了圍巖變形，實現(xiàn)了快速安全施工，確保了洞室穩(wěn)定安全。據(jù)監(jiān)測資料分析：錨桿應(yīng)力一般在300MPa 以內(nèi)，主廠房頂拱最大位移值7.67mm ，均小于理論計算值，目前地下廠房首臺機組已經(jīng)投產(chǎn)發(fā)電，錨桿和洞