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1、. -水泥药卷拉锚杆施工工法中国水利水电第十四工程局二七年五月十日 审查：和文校核： 元红、徐萍 黄岗、天吉、董发俊、武诚目 录1前言12工法特点13适用围14工艺原理15施工工艺流程及操作要点25.1施工工艺流程25.2操作要点3准备工作3测量放样3钻孔3钻孔清洗3钻孔检查与验收3安装水泥药卷4安插杆体4安装托板、垫圈和螺帽4拉锁定4竣工检查与验收56材料与设备56.1原材料5杆体及附件5水泥药卷56.2 设备57质量控制57.1总那么57.2 材料67.3设备67.4锚杆孔67.5装水泥药卷67.6锚杆拉67.7锁定68平安措施69环保措施710效益分析710.1 经济效益710.2 社会
2、效益811应用实例811.1 实例18工程概况8施工情况8工程监测与结果评价811.2 实例28工程概况8施工情况9工程监测与结果评价9实例39工程概况9施工情况9工程监测与结果评价9. . word.zl-. -水泥药卷拉锚杆施工工法中国水利水电第十四工程局黄岗 天吉 董发俊 武诚1前言在地下各类地下洞室的开挖支护施工中，一般遵循“新奥法原那么，将“新奥法各要素有机结合，充分利用围岩自身承载能力，锚杆支护在开挖支护施工中发挥十分重要的作用，地下洞室规模大，地质构造复杂，如何保证地下洞室在开挖施工中围岩及时得到支护抗力，是开挖支护施工的技术难点。传统的普通锚杆支护，有不能快速提供围岩支护抗力的
3、特性。中国水利水电第十四工程局在所承建的大型地下工程施工中不断总结及改善洞室开挖支护技术，在龙滩、小湾、三峡、水等大型水电站导流洞、地下厂房、主变室和尾水隧洞等地下工程中均成功采用技术先进、工艺成熟的水泥药卷拉锚杆施工工艺，洞室围岩及时得到了支护抗力，加快了施工进度，确保了洞室围岩稳定和平安，具有技术先进性，并有明显的社会效益和经济效益。2工法特点2.1水泥药卷拉锚杆是采用水泥基药卷作为锚杆锚固剂，使其具有快速实施支护，充分利用围岩身承载能力。2.2水泥药卷拉锚杆与传统的灌浆拉锚杆相比，水泥药卷拉锚杆具有注浆饱满、水泥浆不易外流、施工器具少、程序简单、施工快捷、占用工期短、环境污染少的特点。3
4、适用围适用于地下洞室的喷锚支护，目前，已广泛应用于各类地下洞室和边坡支护工程。4工艺原理采用药卷喷枪分别将快硬水泥药卷与缓凝水泥药卷注射入孔口，然后插入锚杆杆体，孔口找平,开场安装托板、垫圈和紧固螺帽，在快硬水泥药卷到达拉强度后和缓凝水泥初凝前，拉和锁定锚杆。其工艺原理的核心局部为：快硬水泥终凝时间短，结石强度提高快,能及时实现预应力锚杆拉，从而及时提供围岩支护抗力；缓凝水泥初凝时间较长，快硬水泥与缓凝水泥一起注入孔，注浆一次成型，整个施工操作简单、方便、快捷。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程水泥药卷拉锚杆施工工艺流程见图5.1。施工准备测量放样钻孔钻孔清洗装快硬水泥药卷装缓凝水泥药
5、卷安装托板、垫圈和螺帽X拉锁定水泥药卷X拉锚杆及其配件加工、运输安插锚杆钻孔检查与验收监测与维护竣工检查与验收孔口找平图5.1 水泥药卷拉锚杆施工工艺流程图5.2操作要点准备工作收集和研究相关技术资料，事先检查其断面是否欠挖，欠挖事先处理。基面杂物、附着泥土和松动岩块清理干净；施工风、水电、照明就绪，施工通道和场地平整，满足施工要求。测量放样1)测量人员根据设计图纸进展放样；2放出支护区域的起止桩号和基准高程，要求桩号每间隔5m做一个标记，根据需要，局部洞段桩号可适当加密；3按图示支护参数进展锚杆孔位放样，并用红油漆做好标识。钻孔1锚杆钻孔采用三臂凿岩台车、锚杆台车等钻孔。钻孔角度根据洞室的构
6、造形式和锚杆所处的部位可分为：900、450、00、00等几种方向。当锚杆轴线与岩石层面夹角过小时，钻孔角度须根据监理工程师指示局部调整。根据规要求，结合钻孔设备的实际技术参数，钻孔孔径选用4255mm。2钻孔施工时钻头要对准岩壁上锚杆孔孔位标识下钻，最大偏差不得大于150mm，开孔应用小功率缓慢钻进，钻进约50cm后，校正钻孔方向，全功率钻进。为了准确地控制钻孔的角度，钻孔施工时由当班技术员用地质罗盘配合操作手一起控制钻杆的方向，钻孔与锚杆预定方位的允许角偏差控制在1。钻孔深度可根据钻杆的长度控制。当孔深与钻杆的长度成几何倍数时，由钻杆的根数控制孔深，当不成几何倍数时，那么在钻杆上标好长度记
7、号以控制钻孔深度，要求钻孔深度不小于杆体有效长度，并比锚杆体有效长度深50mm200mm。钻孔清洗工作区锚杆孔全部钻完后，用压力水枪对所有钻孔依次进展冲洗。工作面较大时，可一边钻孔一边洗孔。当孔不再有浊水流出时，完毕冲洗，然后用压力风枪将孔积水吹出孔外。钻孔检查与验收钻孔清洗完毕，进展孔位编号，并对各孔的实际孔径、孔深、孔位、孔向和孔干净度进展班组自检，填好自检记录表。自检合格后报队级质检员复检二检，复检合格后报质量部终检三检，合格后报请监理工程师验收，监理工程师验收合格后用干净的水泥纸或其他物品将孔口盖好。5.2.6安装水泥药卷安装快硬水泥药卷前，安装人员先用杆体试探钻孔的深度，并做出标记。
8、根据设计锚固段长度2.6m，将32PVC注浆管每50cm做一道标记，管头50cm处做一个挡头比孔径小10mm，以防药卷吹出，插入孔中距孔底50cm处。用体积法算出药卷用量，但根据现场试验经历，由于岩孔有裂隙，且是风送，药卷超细粉粒雾化损失较大，需乘以损失系数1.4。如：9.3m深孔锚段理论36支，实际需50-55支，拉段实际需125-140支缓凝M药卷，具体操作如下，将快硬K3药卷按70-90s浸泡后取出放入风枪，扭动扳机，延续10s再关，管路长时断续连扣三次，每打10支锚固剂将浆管外拔50cm，便于药卷被风反吹出，打完快硬K药卷后浆管外退至距孔底3.1m处，再打缓凝药卷，以免M药卷混吹入锚固
9、段影响锚固力，缓凝M药卷侵泡完后可凉1-2分钟，这样不易折断在管造成堵塞，其余操作同快硬K水泥药卷一样。安插杆体缓凝水泥装完后，即开场安插锚杆体。锚杆安装采用人工或机械安装，在施工作业平台上用人工或用锚杆台车、三臂凿岩台车将杆体缓慢推至设计位置。为了防止浆液流失，孔口应封孔保护。杆体送至设计位置时，停顿推送。安装托板、垫圈和螺帽当杆体安装完毕后，进展锚杆附件托板、螺帽等的安装。由于设计要求锚杆的外露长度为0.15m，而且岩面的平整度缺乏，施工中必须进展孔口找平及做一个小型的垫墩根据托板的规格尺寸确定为：20208cm。施工中由于受锚固段黏结材料性能的限制，要求垫墩必须在拉时段到达一定的强度，否
10、那么将在锚杆拉时被破坏从而失去作用，致使锚杆无法进展正常拉。垫墩采用现场制作，在垫墩施工中采用与锚固段一样的速凝水泥药卷作为垫墩的制作材料。在垫墩施工中为防止垫墩材料将杆体外露段锚固死，致使拉时无法到达预期效果，施工中采用了涂锂基脂及外套胶管套将杆体外露段进展保护8cm长度，使之与垫墩材料隔离。垫墩制作完成后，马上进展托板安装，以保证在垫墩初凝前调整安装好托板。托板的安装要必须平整，并与杆体轴线保证垂直，以确保杆体拉时的受力方向。托板装好后进展螺帽安装，安装螺帽时不必加力，以防止将杆体拉出，螺帽只要能固定托板即可。拉锁定锚杆的拉锁定应在快硬水泥终凝且水泥结石强度 20MPa，和缓凝水泥初凝前进
11、展。根据水泥药卷初、终凝时间，拉时段控制在4h8h之间。拉方式有两种：一种是用扭力扳手加载；另一种是用液压千斤顶加载。本工程拉锚杆施工采用扭力扳手加载，液压千斤顶只用于监测锚杆拉；拉时分级分别为设计荷载的25%，50%，75%，115%。每次拉到位稳定5min 后在继续加载，并做好记录，当扭力扳手发出到达拉报警后即可到达预定拉吨位，最后一级荷载加完后稳定20min，无异常情况后锁定。在拉过程中，要求对每一级拉完毕后的杆体拉伸值进展记录。为保证拉设备的准确度，拉用的预置式扭力扳手每拉50根锚杆后须进展率定，对使用一段时间后产生的误差进展校定。拉锁定后每6小时测量一次应变值，另外可以同预锚应力计监
12、测数据比照，即时掌握锁定应力变化情况。竣工检查与验收水泥药卷拉锚杆施工完毕后，应将锚杆施工各阶段造孔、注浆、安装、拉和监测等的记录加以整理、分析和评定，并及时报请监理工程师进展工程验收。6材料与设备6.1原材料杆体及附件拉锚杆为级20MnSi、25MnSi螺纹钢筋，其性能标准符合国家标准，有出厂证明，现场材质试验检验报告，使用前将外表油脂、漆污锈皮去除干净，锚杆钢筋须经调直；按设计要求一端进展车丝，与杆体配套的紧固器材托板、垫圈、螺帽，在监测锚杆时增设传感器从专业厂家购置，有出厂证明，现场试验检验报告，强度刚度满足要求。水泥药卷水泥药卷从专业厂家购置。采用优质的速凝型水泥药卷和缓凝型水泥药卷。
13、水泥药卷初、终凝时间和抗压强度满足要求。6.2 设备水泥药卷拉锚杆施工主要设备：测量设备全站仪、罗盘、钻孔设备三臂凿岩台车、锚杆台车、气压式锚卷喷射枪、千斤顶、扭矩扳手、压力传感器。7质量控制7.1总那么(1)、施工前，作业厂队和施工班组必须收集并认真研究相关图纸、文件，严格按照设计图纸和规规定组织施工。(2)、各分项工程的验收严格执行“三检制。首先由作业班组自检，并按要求填好分项工程验收表；自检合格后报队级质检员复检二检；复检合格后报请三检，三检合格后由质量部报请监理工程师终检。、加强质量宣传教育，树立职工“百年大计，质量第一的质量意识，力创“精品工程。7.2材料、所有材料水泥药卷、水泥药卷
14、拉锚杆、紧固和拉部件等除必须有出厂合格证外，还要进展进场抽检，重要材料如锚杆须按有关规或监理指示做验收试验，未经检查批准的任何材料，不得用于施工。、水泥药卷的贮存应严防受潮，不得使用过期或受潮结块的水泥药卷。、水泥药卷拉钢筋应顺直，外表不得有污物、铁锈或其它有害物质，并严格按设计尺寸下料。验收合格的锚杆体应妥善保护，以免腐蚀和机械损伤。7.3设备锚杆拉前，拉设备须进展率定，扭力板手每拉50根率定一次，平时应注意保养和维护。7.4锚杆孔、钻孔的深度与方位应严格控制，孔深允许偏差50mm200mm；钻孔与锚杆预定方位的允许角偏差为13。、装水泥药卷前，钻孔的石屑与岩粉须清理干净，并将孔的积水排净。
15、钻孔验收合格而不能及时安装水泥药卷和锚杆时，应用干净的纸团或木楔将孔保护好以防粉尘或其它杂物污染孔。7.5装水泥药卷为了保证锚杆孔水泥药卷充填密实，快硬水泥药卷一定要确保安装到位，缓凝水泥药卷要装至孔口泛浆为止。7.6锚杆拉拉的时机要掌握好，根据速、缓凝水泥药卷的特性，拉时段最好是在锚杆安装完毕后612小时进展。拉时要认真检查各拉附件的位置是否准确可靠，承压垫座是否与锚杆轴线垂直。拉过程中认真量测和记录锚杆的应力及锚头的位移情况，出现问题，及时处理。7.7锁定用液压千斤加载时，拉完毕应确保将螺帽拧紧锁定，必要时加盖锁紧螺帽。8平安措施8.1加强平安管理，树立职工的平安意识，并派专人进展平安巡视
16、检查。8.2注意松石、危石伤人，施工前及时处理。8.3设备停放部位要平安平稳，支腿须着落在坚实稳固的地面上。8.4洞或晚间作业时要有良好的通风与照明，并定期检查洞有害气体浓度。8.5认真检查电源线路和设备的电器部件，保证用电平安。8.6拉锚杆时，锚杆正前方和下方严禁站人。9环保措施9.1 在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好文明施工，加强对职工的环保、水保教育，提高职工的环保、水保意识，杜绝人为破坏环境的行为做好施工区环境保护和水土保持工作。9.2 在工程施
17、工过程中，加强施工机械的净化，减少污染源(如掺柴油添加剂，配备催化剂附属箱等)，配置对有害气体的监测装置，制止不符合国家废气排放标准的机械进入工区。加强对施工中有毒、有害、易燃、易爆物品的平安管理，防止管理不善而导致环境事故的发生9.3 进场施工机械和进场材料停放、堆存要集中整齐，施工车辆在施工完后都将必须清洗干净后，方可停放在指定停车场。建筑材料堆放有序，并挂材料名称、规格、型号等标志牌。9.4 施工废水、废油和生活废水经污水处理池站，经处理后到达?污水综合排放标准?GB8978-1996一级标准及地方环保部门的有关规定再排放，保证下游生产、生活用水不受污染。生活污水按招标文件的有关规定处理
18、合格后排放。9.5 做好施工产生的弃渣和其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，弃渣和工程废弃物拉至指定地点堆放和治理。9.6 洞室作业需设置有效的通风排烟设施，保证空气流通，洒水除尘，防止或减少粉尘对空气的污染，作业人员配备必要的防尘劳保用品，大型钻孔设备配备除尘装置，使钻进时不起尘。10效益分析10.1 经济效益水泥药卷拉锚杆与传统的灌浆拉锚杆相比，施工器具和施工工艺简单,加快了锚喷支护施工进度，确保了洞室稳定和平安，实现了地下洞室快速施工。以龙滩水电站地下引水发电系统为例，采用水泥药卷拉锚杆使整个地下引水发系统开挖工期提前了22天，在洞室开挖中未发生洞室塌方，取得了良好的经济效益。
19、10.2 社会效益1、在隧道工程及地下锚喷支护施工中，水泥药卷锚杆减少了传统水泥灌浆锚杆浆液外流，有利于文明施工。2、实现了地下洞室锚喷支护快速施工，充分利用了围岩自身承载能力，确保了洞室和施工平安，提前了工期，具有较好的社会效益。11应用实例11.1 实例1龙滩水电站地下引水发电系统主厂房、尾水调压井、尾水隧洞出口段等洞室。工程概况龙滩水电站地下厂房位于XX壮族自治区天峨县境的红水河上，共布置9台机组，单机容量为700MW，总装机容量6300MW。龙滩水电站左岸地下引水发电系统由引水系统、厂房系统及尾水系统三大系统组成。其主要洞室开挖尺寸庞大，开挖支护工程量巨大，总开挖工程量达300万m3；
20、其中三大洞室开挖尺寸分别为：主厂房398.528.9030.7077.3m，尾水调压井6776、95 21.6m87.2m， 3条尾水隧洞开挖直径为22.6025.00m，施工情况龙滩水电站地下厂房、调压井和尾水隧洞出口段开挖采用钻爆法施工，分层开挖分层支护方法,锚杆施工采用了水泥锚杆药卷拉施工工艺方法。工程于2001年11开工，2004年7月开挖支护完毕，主要工程量：预应力锚杆：32，L=9.5m，入岩9.35m和32，L=8.0m，入岩7.85m，共计9872根。工程监测与结果评价采用水泥药卷拉锚杆工法进展施工，对围岩及时施加了支护抗力，减小了围岩变形，实现了快速平安施工，确保了洞室稳定平
21、安。 据监测资料分析：锚杆应力一般在300MPa以，主厂房顶拱最大位移值7.67mm，均小于理论计算值，目前地下厂房首台机组已经投产发电，锚杆和洞室工况运行良好。11.2 实例2小湾水电站地下工程主、副厂房工程11.2.1工程概况小湾水电站地下厂房系统布置在双曲拱坝右岸山体，主厂房开挖尺寸298.430.684.88m长宽高。由于主副厂房开挖跨度较大，采用系统锚杆、喷C25纤维混凝土支护。主厂房开挖共分十层，由上往下依次开挖支护。11.2.2施工情况小湾水电站地下主、副厂房锚杆锚杆施工采用了水泥锚杆药卷拉施工工艺方法，小湾水电站地下主副厂房开挖支护于2004年12月开工，2006年7月完毕。主
22、要工程量：32，L=9m，32，L=6m，32，L=4.5m，共计使用药卷拉锚杆6455根。11.2.3工程监测与结果评价主副厂房工程顶拱最大变形4.5mm，锚杆应力和洞室围岩变形小于理论计算值，开挖支护完毕18个月后，锚杆和洞室工况运行良好。实例3工程概况三峡地下电站位于微新岩体中，岩石坚硬，完整性较好，岩石主要为前震旦系闪云斜长花岗岩和闪长岩包裹体，主厂房开挖尺寸311.331.687.3m长宽高。设计上，采用系统锚杆、喷C30钢纤维混凝土1520cm厚支护。施工情况三峡地下厂房采用水泥药卷拉锚杆施工工法，主要使用部位为地下电站主厂房，锚杆参数分别为32，L=12m，入岩11.85m 和32，L=9.0m，入岩8.85m两种。共计拉锚杆8650根。工程监测与结果评价三峡电站地下厂房工程顶拱最大变形9mm，锚杆应力一般在50150MPa之间，岩石位移小于理论计算值，锚杆应力和洞室围岩变形小于理论计算值，锚杆和洞室工况运行良好。. . word.zl-