迈式注浆钻进锚杆在隧道中的应用

2015-09-16 82 0

   摘 要Ⅰ、Ⅱ类围岩传统的支护方式是大管棚或小管棚超前支护,但是管棚施工工期长,且施工时经常有塌孔现象造成返工。考虑到工期的影响及管棚施工的缺点,可以使用迈式注浆钻进锚杆这种新材料、新工艺。文章主要介绍采用迈式锚杆的施工方法和经验。
 
  1迈式注浆钻进锚杆简介
 
  迈式注浆钻进锚杆具有钻、注、锚一体化的功能,是一种先进的锚固体系,解决了管棚施工时的塌孔问题,能够保证复杂地质条件下的注浆效果。在抗弯、抗剪强度和表面粘结等方面明显优于截面相同的常规砂浆锚杆,可以任意切割、连接、施加预应力和荷载释放,并可作注浆管使用,所需的机具设备、材料没有特殊要求,工艺简单,具有很大的应用价值。
 
  迈式注浆钻进锚杆由杆体(中空全螺纹杆件)、连接套、一次性钻头、拱形垫板、螺母组成。注浆时锚杆尾部可加设橡胶止水浆塞。钻进时,锚杆尾部通过连接套加设钎尾(钎尾外形与普通钻杆相同)。
 
  2迈式注浆钻进锚杆的性能及特点
 
  1)自带钻头,可自行钻进,迈式锚杆兼有钻杆和锚杆两种功能,取消了退钻杆插锚杆的工序,可避免因坍孔而导致返工的现象。
 
  2)锚杆杆体可接长,具有多种规格,使用方便迈式锚杆预制成2m、3m、4m、6m几种标准长度,规格有R25N、R32N、R32S、R38N型,用连接套接长(杆体外表面为国际标准波形螺纹),钻进时钻入一段接长一段;一则拆装方便,二则抗剪力强。
 
  3)与相同截面积的实心相比,中空杆有更大的抗剪、抗弯及表面粘结力。
 
  4)锚杆中空,可通过锚杆对地层注浆一般锚杆为实心钢筋,而迈式注浆钻进锚杆为中空钢管,锚杆即注浆管,砂浆从锚杆末端进入,通过空腹及中空钻头,从锚杆前端溢出,返回至尾部注浆,可保证完全充填锚杆周转空隙,固结岩体,充分保证注浆及锚固质量。止浆塞可以保证注浆密实,并可达1.5MPa-2.0MPa的压力。
 
  5)锚杆配有拱形垫板及螺母,可对地层施加预应力。
 
  6)可利用一般的钻孔机械钻进,如手持风钻。
 
  3迈式注浆钻进锚杆施工要点
 
  在掌子面开挖前,沿坑道开挖顶部设计轮廓线,向岩体内钻进一排或几排纵向迈式锚杆,然后进行压注水泥一水玻璃双液浆(压力一般为1.0MPa),在顶部形成整体式加固支护结构;然后,在此结构保护下进行开挖,开挖至一定距离后(在尚未开挖的岩体中必须保留一定的超前长度),重复上述步骤,如此循环前进。
 
  4迈式注浆钻进锚杆预支护设计参数
 
  考虑到出口段存在采砂石料及采金的采空洞,本着安全第一的原则,施工时结合采空区处理,对I类围岩地段采取如下参数。
 
  锚杆型号:每排共设三层迈式自进式锚杆,第一层、第二层采用R32N,环向间距20cm,层距25cm仰角30,第三层采用R38N迈式自进式锚杆,环向间距30cm,层距25cm,仰角60;
 
  锚杆长度及布置:根据实际情况L=4m,层距0.25m,孔深3.9m,纵向间距(开挖长度)2.4m;
 
  水泥浆浓度W:C:1.25:1-0.8:1;
 
  水玻璃浓度:35Be;C:S:1:1-1:0.6;
 
  扩散半径:0.25-0.5;缓凝剂Na2HPO4掺量:2%;
 
  浆液初凝时间:1min-2min;
 
  水泥标号:新标准425号普通硅酸盐水泥。
 
  5迈式锚杆超前预支护施工工艺
 
  5.1迈式锚杆的安装
 
  1)沿拱部设计开挖轮廓线按设计环向间距标出锚杆位置。
 
  2)锚杆连接。①检查锚杆、钻头的水孔是否有异物堵塞,若有,清理干净;②连接钻头和锚杆;③连接钻相连接套和凿岩机(7655型风枪);④连接锚杆和钻杆连接套。
 
  3)锚杆对准设计的锚孔位置,凿岩机应先供风或水,然后钻进。软岩中钻进时,钻头的水孔易堵塞,应放慢钻进速度,多回转、少冲击。
 
  4)设计深度后,应用水或高压风洗孔,检查孔是否畅通,然后卸下钻杆连接套,锚杆外露孔口长为10cm-15cm。
 
  5)帽装配套将孔口帽即止浆塞通过锚杆外露端打入孔口30cm左右。锚杆需加长,用锚杆连接套连接孔中的锚杆和另一根锚杆,然后继续钻进,至设计深度。
 
  5.2迈式锚杆注浆
 
  1)准备工作。①检查注浆泵(KBY-50/70)及其零件是否齐备和正常;②检查水泥、砂的粒径、比例、湿度是否符合规定。
 
  2)迅速将锚、注浆管及泵用快速接头连接好。
 
  3)开泵注浆,整个过程应连续灌注,不停顿,必须一次完成。观察浆液从孔口帽边缘流出或压力表达到设计值,即可停泵。
 
  4)完成一根锚杆的注浆后,应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头,清洗并安装至另一根锚杆,然后注浆。若停泵时间较长,在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆,以及免堵孔。
 
  5)注浆过程中,应及时清洗、快速接头,保证注浆过程的连续性。完成整个注浆后,应及时清洗及保养泵。
 
  6施作迈式锚杆预支护注意事项
 
  1)在施工中,每台钻机必须间隔一定的距离,否则向岩体内大量注水,极易引起掌子面的坍滑。
 
  2)钻进过程中,最重要的是保证锚杆及钻头水孔的通畅。注意水从钻孔中流出的状况,若有水孔堵塞的现象,应后撤锚杆50cm左右,并反复扫孔,使水孔畅通,然后慢慢进尺,直至设计深度。
 
  3)水泥—水玻璃双液浆应严格按配合比配制,并随配随用,以免时间太长,使浆液在泵、管中凝结。
 
  4)注浆过程中若出现堵管现象,应及时清理锚杆、注浆软管及泵,此时若泵的压力表显示有压,应先卸压后拆下各接头进行处理。
 
  5)为保证压浆效果,橡胶止浆塞距孔口应不小于30cm,而且待注浆引起的排气完毕之后即用锚固剂封闭止浆塞以外的钻孔,这样才能保证达到1.0MPa的注浆压力。
 
  7施工体会
 
  1)Ⅰ、Ⅱ类围岩传统的施工支护方式是大管棚或小管棚超前支护,在软弱岩层中钻孔后及易塌孔,管棚安设极为不易,经常有返工现象,大大影响施工进度,浪费人力、物力、财力。迈式锚杆兼有钻杆和锚杆两种功能,取消了退钻杆插锚杆的工序,可避免因坍孔而导致返工的现象。
 
  2)迈式锚杆施工简单,杆体可接长,是Ⅰ、Ⅱ类围岩支护的好办法。

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