预应力锚杆支护论文（精选12篇）

预应力锚杆支护论文 第1篇

弘霖煤矿地质条件复杂, 随着开采深度的增加和地质条件的复杂变化, 巷道煤质松软破碎, 节理裂隙比较发育, 围岩不稳定, 矿压显现比较明显, 围岩变形大, 同时又受到采动的影响, 自掘之日起到现在已经大面积的翻修了几次, 特别9#煤层属不稳定煤层, 局部地段与8下煤层合并, 局部分开, 直接顶板平均厚度0.75~1.85米, 为灰色泥岩与泥质粉砂岩, 具菱铁质条带, 坚固性系数为2.5~2.9, 质软, 属软岩, 易垮落, 因此还未使用过锚杆进行支护, 为了保证矿井的正常安全生产, 应抛旧推新及时采取先进的巷道支护方式, 同时降低支护成本。

2 预应力锚杆的提出

锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点, 及时地进行支护, 控制围岩的变形和松弛, 使围岩成为支护体系的组成部分。通过锚入围岩内部的杆体, 改变巷道围岩的本身的力学状态, 在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环, 和围岩共同作用, 达到维护巷道的目的。

3 工程设计

基于以上理论, 我矿对9#煤层顶板采取预应力锚杆进行支护。锚杆参数设计:

3.1 锚杆长度L计算

L=L1+L2+L3

L1:锚杆外露长度, 取0.1m

软岩分类见下表

根据上表及弘霖煤矿提供的地质资料, 围岩松动圈L2取中松动圈值1500mm可满足要求。

L3:锚杆端部锚固长度一般取300-400mm, 这里取400mm, L=0.1+1.5+0.4=2.0m。增加安全系数L取2.2m。

3.2 锚杆间排距的确定

设计采用等距离布置, 每根锚杆所负担的岩体重量为其所承受的荷载, 按下式计算:

式中:Q-锚固力KN, 取67KN;

γ-岩石容重;

K-安全系数K=1.5~2, 取2;α-锚杆间排距;

LP-有效锚固长度1.5m。

锚杆间排距均取800mm, 能满足要求。

3.3 锚杆直径的确定

根据杆体承载力与锚固力等强度确定, 按下式计算:

Q锚固力取65KN, Qt锚体抗拉强度510Mpa (A3钢) .

d=1.13 (65103/510106) 1/2=1.25mm

取d=20mm.能满足要求。

根据以上计算, 锚杆间排距均为800mm, 锚杆采用准202200mm左旋高强树脂锚杆 (每排共计3根) , 材质为A4钢。由于9#煤层顶板岩质松软, 裂隙发育, 自稳时间短, 易风化, 遇水膨胀, 诸多因素导致顶板易出现浅部放线, 近而诱发块状冒落, 致使锚杆外端配置松动, 失去支护效果, 为此采取加设280300mm (宽长) 的小钢带, 铺设菱形铁丝网措施, 解决掉矸现象。由于该巷服务年限短, 断面设计为2.52m (宽中高) , 巷帮没有采取任何支护。

4 工程类比及结论

此巷施工500m完毕后, 在顶板每隔50米安装了顶板离层仪, 经一个月的观测, 巷道顶板均无垮落、离层现象, 但是里块段的巷道采用原先木棚进行支护, 结果有2/3的支护被压折, 出现翻修现象。两巷进行类比, 充分体现了锚杆支护的优越性, 也打破了锚杆支护仅在稳定岩层中使用的局面, 对推广锚杆支护起到了举足轻重的作用。

摘要：文章介绍了预应力锚杆支护在阜新市地方弘霖煤矿9#煤层应用, 针对煤层巷道的情况, 抛旧推新地及时采取了锚杆设计支护方式, 使原有的被动支护转变为积极的主动支护, 结合实践的经验和理论的计算, 最终达到了支护设计的成功, 保证了安全生产。

关键词：预应力锚杆,支护设计,成功

参考文献

[1]徐永忻.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.

[2]钱鸣高, 石平五.矿山压力及岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.

锚杆支护施工方案 第2篇

一、施工工艺(1锚杆的构造要求

1锚杆采用 HRB335级 Φ15钢筋,长度从 3~6米。具体见计算书。2锚杆上下排垂直间距 1m ,水平间距 1m , U 型锚钉作法。3锚杆倾角为 20°。

4锚杆锚固体采用水泥砂浆,其强度等级不宜低于 M10。5钢筋网片 φ14@50X50镀锌钢丝明孔。

6注浆压力为 0.6Mpa ,根据具体情况压力可适当提高。(2 工艺流程 锚杆施工工艺流程:土方开挖→修整边壁→测量、放线→钻机就位→接钻杆 →校正孔位→调整角度→钻孔(接钻杆→钻至设计深度→插锚杆→压力灌浆 养护→裸露主筋除锈→上横梁

2喷射混凝土面层施工工艺流程:立面子整→焊接钢筋网片→干配混凝土料 →依次打开电、风、水开关→进行喷射混凝土作业→混凝土面层养护。(3操作工艺

1边坡开挖

锚杆支护应按设计规定分层、分段开挖,做到随时开挖,随时支护,随时喷混 凝土,在完成上层作业面的喷射混凝土以前,不得进行下一层土的开挖。当用 机械进行开挖时,严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动或挡土结构的破坏。为防止边坡土体发生塌陷,对于易塌的土体可采用以下措施: a 对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土,待凝结后再进行钻孔

b 在水平方向分小段间隔开挖;c 先将开挖的边壁作成斜坡,待钻孔并设置土钉后再清坡;d 开挖时沿开挖面垂直击入钢筋和钢管或注浆加固土体。(4钻孔与锚杆制作

1钻孔时要保证位置正确(上下左右及角度,防止高低参差不齐和相互交 错。2钻进时要比设计深度多钻进 100~200mm ,以防止孔深不够。

3锚杆应由专人制作,接长应采用直螺纹对接,为使锚杆置于钻孔的中心, 应在锚杆上每隔 1500mm 设置定位器一个;钻孔完毕后应立即安插锚杆以防塌 孔。

(5注浆

1注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞,接口处要牢固,防止注浆压力加 大时开裂跑浆;注浆管应随锚杆同时插入,在灌浆过程中看见孔口出浆时再封 闭孔口。

2注浆前要用水引路、润湿输浆管道;灌浆后要及时清洗输浆管道、灌浆设 备;灌浆后自然养护不少于 7d。

(6喷射混凝土

1在喷射混凝土前,面层内的钢筋网片牢固固定在边坡壁上并符合规定的保 护层厚度的要求。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,在混凝土喷射时应不出 现移动。

2钢筋网片焊接而成,网格允许偏差为 10 mm;钢筋网铺设时每边的搭接长度 不小于一个网格的边长。

3为加强支护效果,在喷射混凝土时可加入 3%一 5%的早强剂;在喷射混凝 土初凝 2h 后方可进行下一道工序,此后应连续喷水养护 5-7d。

(7成品保护

1锚杆的非锚固段及锚头部分应及时作防腐处理。2成孔后立即及时安插锚杆,立即注浆, 防止塌孔。

3锚杆施工应合理安排施工顺序,夜间作业应有足够的照明设施,防止砂浆 配合比不准确。

4施工过程中, 应注意保护定位控制桩、水准基点桩,防止碰撞产生位移。

二、工程施工组织

(1建立现场安全生产领导组织:在本项目文明安全施工领导小组的领导下, 成立本工程施工现场领导小组。由经理任组长,对本工程安全生产全面负责。

(2现场设专职安全员,根据工程施工作业进展情况适时增加。

(3各班组长是本班组的兼职安全员,对本班组作业人员的健康和安全全面 负责。

(4项目安保部负责对本工程安全管理进行指导、监督和检查。

三、施工监测

(1锚杆支护的施工监测应包括下列内容:支护位移、沉降的测量;地表开 裂状态(位置、裂宽 的观察;在支护施工阶段,每天监测不少于 3 次;在支护 施工完成后、变形趋于稳定的情况下每天 1 次。

(2观测点的设置:观测点的总数不宜少于 2个,其设在开挖边坡相对应的五 环路路肩上。观测仪器宜用精密水准仪和精密经纬仪。

(3应特别加强雨天和雨后的监测。

四、安全措施

1、安全规定 1执行标准

严格执行北京市建设工程施工现场安全防护、消防保卫标准和国家、北京 市相关法规要求。坚持“安全第一,预防为主”的方针,认真落实本项目安全 生产各项规章制度,加强现场安全管理,做好安全生产各项工作。

2施工员必须及时下达每项工序的施工安全交底单;并向施工人员将安全施 工交底内容交待清楚。

3施工中必须遵照执行各项管理制度,施工管理人员必须对所有作业人员进 行安全教育、纪律教育,不断加强各级施工人员的安全业务责任心和提高自我 安全防范意识。

4严格执行班、前会制度,班前讲话必须讲安全,做到“无违章、无隐患、无事故”的文明工程。任何人进入施工现场,必须佩带安全帽。

5施工现场应整洁有序,各类材料应分类码放整齐。各班组每天收工前应做 到活完料净脚下清。

6水泥沙等易飞扬的细颗粒散体材料,应安排在仓内存放,若露天存放时应 采取遮盖措施。

7并派专人对边坡开挖进行看护,禁止车辆在开挖边坡上方停车,发现异常 情况,立即停止施工并采取相应的措施。

8如遇到雨天将工作面进行苫盖,避免雨水进入混凝土面与原状路基的接缝。9在护坡对应的五环路路肩内侧,支 15左右米的围挡封闭临时停车带。10锚杆外端部的连接应牢靠。

11注浆管路应畅通,防止塞管、堵泵,造成爆管。

2、喷射混凝土

1喷射作业时,应专人负责,仔细检查接头喷射机等设备和机具,是否耐损, 接头断开等不良现象,确保各种机具处于良好状态时方可进行。

2进行喷射混凝土作业时,必须佩带防护用品。

3当转移喷射地点时必须关闭喷射机喷头前方不得站人。

4处理管道堵塞时喷头前不准站人,以防消除堵塞后突然喷出物料发生伤人 事故。

5为避免供料、拌合、运输、喷射作业之间的干扰,应有联络信号,喷射作 业应由班组长按规定信号、方法进行指挥,以防因喷射手和机械操作人员联络 不佳造成事故。

6喷射混凝土后应经常注意观察,发现有变形和裂缝,及时支护和加固,必 要时将作业人员撤离到安全地带。

3、施工中机械设备使用要求

1机械设备要定期保养,班前班后要随时检查设备,填写运转记录。

2各种机械设备操作人员和电工、电气焊工应持证上岗,无证不得上岗,每 个工作人员严格按照本工种操作规程进行作业。

3电焊机应二次线漏电保护装置,各种电焊线应绝缘良好。

4各种电器设备、机械设备维修时一定要停机,断电、电闸箱断电后要上锁 挂牌或专人看护。

5供电线路严格执行三相五线制,电闸箱符合安全规范,设置漏电装置。

五、环境保护措施及文明施工措施

预应力锚杆支护论文 第3篇

关键词:预应力土层锚杆;深基坑支护

中图分类号:TU753 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)03-0029-02

预应力土层锚杆技术是一种高效、经济的岩土体加固技术,已在地下围岩和边坡工程中得到广泛应用。目前,随着城市建设的迅速发展,城市用地越来越紧张,为了充分提高地下空间的利用率,高层建筑地下部分也不断增加,基坑也越来越大,越来越深。深基坑支护施工除了要求必须满足自身结构的安全、保证地下室施工安全顺利进行、确保周边环境与建筑物、道路管线的安全外,同时还必须实现施工对周边的环境影响最少,降低地下污染、降低造价的目的。而预应力土层锚杆技术,其不仅可决定支挡结构的稳定性,而且还能有效控制基坑变形,在深基坑支护中起着相当重要的作用。因此,本文将主要对预应力土层锚杆在深基坑支护中的应用进行一些探讨。

1预应力土层锚杆技术的工作机理

预应力土层锚杆技术,是指利用专用土层锚杆施工机械,将其一端与挡土桩、墙联结,另一端锚固在地基的土层中,通过对锚固段灌注高强度等级水泥砂浆,使其锚固段砂浆体达到一定的设计强度,以承受桩、墙的土压力、水压力等水平荷载,利用地层的锚固力维持桩、墙的稳定,为不使桩、墙的位移太大,锚杆在安装后即在锚杆顶部施加张拉应力,使得锚锭板带动锚固体发生位移趋势,锚固体与周围土体产生抗拔摩阻力,通过锚具与钢台座反作用于混凝土连续墙,对深基坑起支护作用。

2预应力锚杆的作用

在深基坑支护中,预应力锚杆一般选用钢铰线作为预应力筋,利用对其自由段预拉的弹性回缩力对支护结构施以预设的应力,使支护结构得以稳定,则其作用有以下几点:

2.1施加预应力实现荷载平衡

其是指将结构中的预应力筋和锚具看作施载体将其从结构中脱离,把预应力的作用视为一相应荷载(称为反荷载或是平衡荷载),由其于外荷载相平衡的条件,去反求预应力的大小、

预应力筋的布筋及其弯曲形状等。这样,即可把结构当成是受到平衡荷载和外荷载作用的非预应力结构来计算,为支护的设计和分析提供了依据,是支护结构稳定的保证。

2.2预加应力使土体和锚固体一体化的加固作用

通过预加应力,使自由段处的土体预压,使得原来土压力方向发生了改变,阻碍了滑移面的产生,从而抵消了基坑开挖时释放的土压力,有效地控制了土体的变形;可使锚固体与土体进行协调结合,形成一体化的加固作用,提高基坑的整体稳定性。

但需注意的一点是,由于预应力锚杆是在基坑自稳、土体未产生变形的基础上才产生作用的,因此,下步开挖需在锚杆张拉,施加预应力之后进行。

3基坑支护结构的设计要求

3.1支护结构的设计

(1)基坑支护结构应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平和竖向变形的影响。

(2)基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算,计算内容包括:根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算;基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算;当有锚杆或支撑时,应对其进行承载力计算和稳定性验算。

(3)当场地内有地下水时,应对地下水控制进行计算,如对其抗渗透稳定性验算、基坑底突涌稳定性验算、以支护结构设计要求进行地下水控制计算等。

3.2预应力锚杆的设计

(1)设计计算。锚杆预应力值的确定对于锚杆的应用起决定性作用,它不仅要考虑安全与经济性,而且对变形的控制尤为重要。因此,预应力锚杆在设计计算时,锚杆预应力值应满足基坑支挡结构的稳定力;在支护体系中,锚杆预应力值应由支挡结构各部位所承受的土压力(采用土钉支护时,土压力用抗拔力代替)乘以安全系数计算而来;预应力锚杆参数(锚杆长度、自由段长度、预应力筋个数、倾斜角等)应由预应力值和所勘察的土性参数结合而确定;当基坑稳定性满足各锚杆参数计算后,再对整体进行稳定计算,如满足要求,则进行下一步工作。

(2)试验资料。由于深基坑支护时,开挖后与勘察资料不尽相同,为此,在施工前应先进行现场试验,以获得完整的试验资料,如通过分级加载下锚头的位移值,了解预应力锚杆的受力变化特性;通过抗拔实验,得出锚杆的极限承载力,使其荷载比β≤0.55,以最大限度发挥预应力锚杆的锚固作用;通过试验了解预应力设计值与极限承载力的关系,从而了解支护结构的安全可靠性。

4施工工艺

4.1钻孔

(1)在钻进过程中应合理掌握钻进参数和钻进速度,防止出现埋钻、卡钻等各种孔内事故;对土层锚杆的自由段钻进速度可稍快,对锚固段则应稍慢一点。

(2)采用干作业法钻孔时,要注意钻进速度,避免“别钻”;钻孔完毕后,为减少孔内虚土,应先将孔内土充分倒出,再拔钻杆。

(3)采用湿作业法成孔时,要注意钻进时要不断供水冲洗,始终保持孔口水位,并根据地质条件控制钻进速度,一般以300 mm/min～400 mm/min为宜,每节钻杆钻进后在接钻杆前,一定要用水反复冲洗孔底沉渣,直至溢出清水为止,然后拔出钻杆。

4.2预应力筋的制作与安装

(1)预应力筋应平直、顺直、除油除锈,并做防腐处理;对钢筋拉杆,先涂一层环氧防腐漆冷底子油,待干燥后,在涂一层环氧玻璃钢,待其固化后,再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜;对自由段的钢绞线,要套聚丙烯防护套。

(2)钢绞线如涂有油脂,在固定段要仔细加以清理,以免影响与锚固体的黏结;除锈后要尽快放入钻孔并灌浆,以免再生锈。

(3)安放锚杆杆体时,应防止杆体扭曲、压弯,注浆管宜随锚杆一同放入孔内,管端距孔底为50 mm～100 mm,杆体放入角度与钻孔倾角保持一致,安好后使杆体始终处于钻孔中心。

(4)若发现孔壁坍塌,应重新透孔、清孔,直至能顺利送入锚杆为止。

4.3灌浆

(1)灌浆材料选用灰砂比为1∶1或1∶0.5(重量比),水灰比0.38～0.45的水泥砂浆或是水灰比0.4～0.45的水泥净浆;水泥宜使用普通的硅酸盐水泥;水泥浆液的抗压强度要大于25 MPa,塑性流动时间要在22 s以下,可用时间应在30 min～60 min,必要时可加入一定量的外加剂或掺和剂,但要搅拌均匀,整个浇注时间须控制在≤4 min。

(2)一次灌浆法

一次灌浆宜选用灰砂比1∶1～1∶2,水灰比0.38～0.45的水泥砂浆;灌浆时,将灌浆管推入拉杆孔内,在拉杆孔端注入锚浆,并以0.4 MPa左右的灌注压力开始灌浆;在灌浆的过程中,应逐步将灌浆管向外拔出,但灌浆口应始终处于浆面以下;待孔口溢出浆液时,可停止注浆,拔出灌浆管;灌浆时,压力不宜过大,以免吹散浆液和砂浆,待浆液或砂浆回流到孔口时,用水泥袋纸等捣入孔内,再用湿黏土封堵孔口,并严密捣实,再以0.4 MPa～0.6 MPa的压力进行补灌,稳压数分钟后即可完成。

(3)二次灌浆法

二次灌浆时,应先灌注锚固段,待所灌注的水泥浆具备一定强度后,对其进行张拉,然后再灌注非锚固段;灌浆时,对靠近地表面的土层锚杆,避免引起地表面膨胀隆起,其灌浆压力控制在0.22 MPa左右;对垂直孔或倾斜度大的孔,可采用人工填塞捣实法进行灌浆;灌浆结束后,应用清水冲洗灌浆管,直至管内流出清水为止;注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净,并保护好。

4.4张拉与锁定

(1)土层锚杆灌浆后,待锚固体强度大于15 MPa并达到设计强度的75 %时,方可进行预应力张拉。

(2)为避免张拉对相邻锚杆的影响,应采用跳张法,即隔一或隔二张拉,以尽量减少相邻锚杆张拉引起的预应力损失;锚杆正式张拉前,要取设计拉力的10 %～20 %,并对锚杆预张拉l～2次。

(3)锚杆张拉要求定时分级加荷载进行,张拉时由专人操纵机械、记录和观测数据,并随时画出锚杆荷载——变位曲线图,作为判断锚杆质量的依据。

(4)当拉杆预应力没有明显衰减时,即可锁定锚杆;为避免张拉值过小,预应力作用无法发挥,或是张拉值过大,预应力受伤,则张拉值应控制在设计值的110 %左右,以考虑锁定时夹片回缩力损失,张拉锁定的有效应力基本与设计值相等。

(5)锚杆锁定后,若发现有明显预应力损失时,应进行补偿张拉。

4.5施工注意事项

(1)张拉设备应牢靠,锚杆各条钢筋的连接要牢靠,以防止张拉时发生脱扣现象;应检查高压灌浆管的畅通,以防止塞泵、塞管,甚至于管爆裂伤人。

(2)电气设备应设接地、接零,并做好安全防范措施,以做好安全用电。

(3)施工现场的泥浆水要及时处理,使其经排水沟流到沉淀池,再排入集水坑用水泵排走。

(4)锚杆的非锚固段及锚头部分要及时做防腐处理,永久性锚杆必须进行双层防腐,即涂以沥青等防腐材料后须再采用混凝土密封;临时性锚杆宜采用沥青进行简单防腐。

参考文献

1 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)

2 蒋曙光.预应力土层锚杆在深基坑支护中的几个问题[J].发明与创新,2006(5)

The Soil Layer Stock of Prestressing Force Supports and Protects

the Application while Constructing in the Deep Base Hole

Liu Yingguang

Abstract: This text props up the designing requirement of protecting the structure from the working mechanism, function, base hole of the soil layer stock technology of prestressing force mainly, such respects as construction craft and construction precautions are required are explained.

预应力锚杆支护论文 第4篇

关键词：锚杆预应力,巷道支护效果,围岩,预应力锚杆支护技术

目前,预应力锚杆加固围岩的作用机理研究中还有很多问题需要解决,大家对其的研究还处于探索阶段,没有统一的理论体系。而现有的预应力支护大多依托于工程类,所以,理论研究也存在很大的滞后性。通过公式推导和对M-T实验的探讨,重点分析和探讨了锚杆预紧扭矩与轴向预应力的对应关系,使用FLAC3D数值模拟软件模拟锚杆预应力在巷道围岩中的扩散状态、锚杆预应力与巷道支护效果关系,最后通过对实验现象的观察说明锚杆预应力与巷道支护效果的关系。

1锚杆预应力与巷道支护效果的关系

在具体工作中,通过对锚杆预紧扭矩与轴向预应力的影响因素的研究来探讨锚杆预紧扭矩与轴向预应力的关系,以此明确锚杆预应力与巷道支护效果的关系。

锚杆尾部螺母承受的预紧扭矩与锚杆预紧力的关系是:

式(1)中:P为锚杆预紧力,k N;M为锚杆施加的扭矩,N·m;K为与锚杆螺纹的形式、接触面、材料、杆径等有关的系数;D为锚杆的直径,m。

由式(1)可知,锚杆预紧力与预紧扭矩成线性关系。对于不同材质、杆径、形式的锚杆,其所对应的K值也不相同。

2锚杆预紧扭矩与轴向预应力的关系M-T实验

通过M-T实验来得到相应的结论,具体的实验装置如图1所示。

由该实验可以得出以下结论:①锚杆预紧扭矩与轴向预应力呈现线性相关。锚杆预紧扭矩会随着轴向预应力而发生正相关变化。同时,线性相关系数k直接反映锚杆预紧扭矩与轴向预应力的关系——当k值接近无穷小时,会有很好的摩擦效果。②在锚杆预紧扭矩相同的条件下,可以通过减小摩擦来进一步提高轴向预应力。轴向预应力提高的程度根据减少摩擦介质的不同而发生改变。采取减摩措施能够将锚杆轴向预应力提高15.67%~110.47%,一般控制在26.57%~77.76%.由实验可知,1010尼龙垫片具有良好的减摩效果。这是因为1010尼龙垫片具有很好的压延性,在对扭紧螺母时,可以变成碗形状,以此来减摩。因此,在具体的工程实践中,一般选用1010尼龙垫片作为锚杆支护的垫片。

除此之外,由于现场与实验室的条件不同,为了更好地发挥实验成果的作用,要及时调整锚杆预紧扭矩与轴向预应力的关系,也就是对实验k值的修正。

3相关数值模拟分析

通常情况下,使用flac模拟不同预应力条件下产生的应力场扩散状况,并研究围岩破坏情况和围岩变形,以此来探讨锚杆预应力与巷道支护效果的关系。

在锚杆预应力的作用下,围岩出现了压应力区域,同时,受群锚杆的作用,这些压应力区域不断叠加,由此产生了具有厚度和强度的承压作用。随着锚杆预应力的增加,围岩中锚杆的附加应力场的范围和强度也在增强。在具体工作中,使巷道围岩处于受压的状态,以此提高巷道的承载力。

在巷道变形之前,巷道围岩表面本身就在预应力锚杆的影响下产生相应的正压力,从而保证围岩表层的三向受力状态。由实验可知,如果围岩压力为零,那么围岩的残余强度也近乎为零。当围岩压力为9 MPa时,围岩的残余强度就会达到9 MPa左右。由此不难看出,围岩的残余强度对围岩很敏感。虽然预应力锚杆产生的应力场不是很大,但是,依旧在很大程度上提高了围岩的残余强度和承载能力,取得了良好的支护效果。

预应力锚杆支护可以进一步提高支护抗力,对于巷道围岩的变形有控制能力,可以很好地提高承载能力,加强围岩破碎区和塑性区的围岩整体化进程。预应力锚杆的投入可以有效降低巷道围岩参数,改善围岩压力和受力问题。预应力支护可以使顶版岩层处于横向压缩状态,有效增强顶板预应力的承载能力,阻止高水平应力对巷道围岩的破坏,在减少弱面离层现象发生的同时减少围岩应力集中和岩体破坏的情况,使锚固区载荷可以更加均匀、平稳地传递,保持围岩的稳定性。

我们都知道,在工程中,预应力锚杆的实际情况与实验有很大的区别。在实际应用中,预应力锚杆常常出现在不同围岩条件的岩体中,我们需要调整不同围岩条件下修正系数的取值范围,同时,小范围调整锚杆预紧扭矩与轴向预应力的关系。通过数值模拟可以知道,当巷道锚杆施加了预应力,就可以使围岩产生相应的附加预应力场;当巷道未变形时,巷道围岩就恢复到三向受力状态,同时,形成了具有一定厚度的承压拱。这些都在很大程度上提高了围岩的承载能力,对围岩变形和围岩破坏起到了很大的控制作用。在巷道的对比实验中,可以从锚杆预应力不同条件下的支护效果中看出,巷道变形量是随着锚杆预应力的增大而减小的。在进行地质测试和锚杆支护作用理论分析的前提下,针对煤层顶板层间距的不同,对以锚杆支护为主的支护方案进行系统地分类,分为“锚杆+锚索”“锚杆+短锚索”“全长预应力锚杆”3种。由此可以看出,巷道不是必须要使用架棚支护的。在保证巷道安全支护的前提下,锚杆支护可以很好地满足巷道掘进和工作面的工作需求,极大地降低了巷道支护消耗的成本和劳动强度。

4结束语

在探讨和研究了预应力锚杆支护技术后,对预应力锚杆加固围岩作用机理的研究也有了很大的突破。实验发现,如果有适当的锚杆支护力,那么,巷道围岩中就有一定的预应力场。增加锚杆的预应力可以实现巷道顶层离层的控制。安装了预应力锚杆后,就可以得到最大的预应力,进而提高锚固范围内岩层的整体刚度,保证围岩的完整性和整体强度。由此看来,高预应力强力锚杆能够支护困难的巷道。与此同时,也能有效减少维修巷道所需的费用,在提高单进水平的同时创造更好的经济效益。

参考文献

[1]康红普.煤巷锚杆支护动态信息设计法及其应用[J].煤矿开采,2002(01).

[2]贾金河.煤巷锚杆支护设计与监测软件的开发及应用研究[J].煤矿开采,2004(01).

[3]康红普.高强度锚杆支护技术的发展与应用[J].煤炭科学技术,2000(02).

[4]康红普,林健.我国巷道围岩地质力学测试技术新进展[J].煤炭科学技术,2001(07).

[5]王金华.我国煤巷锚杆支护技术的新发展[J].煤炭学报,2007(02).

[6]康红普,姜铁明,高富强.预应力在锚杆支护中的作用[J].煤炭学报,2007(07).

[7]康红普,王金华,林健.高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用[J].煤炭学报,2007(12).

[8]王金华,康红普,高富强.锚索支护传力机制与应力分布的数值模拟[J].煤炭学报,2008(01).

锚杆支护管理制度 第5篇

1、锚杆支护作业必须严格按掘进工作面作业规程的有关规定进行施工。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、外露长度、孔深及材料的规格等。支护材料的选择必须有明确的计算依据并符合产品的检验及使用要求。

2、施工断面超宽、超高大于500mm时，须变更支护设计，采用补打锚杆（锚索）或支撑式支护进行加固，对因为巷道片帮造成巷道任一帮超宽0.3米以上时，必须采取增补支护措施。并由分管安全的副矿长组织实施。

3、由于施工不当而造成巷道断面及支护变更时，应对施工单位给予处罚。

4、特殊地点采用特殊支护及加强支护措施时，其支护范围延伸至巷道正常段起点5米以上。

5、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。

6、顶部锚杆推广使用扭矩螺帽快速安装工艺，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，帮锚杆也应优先采用快速安装工艺，保证锚杆安装质量。

7、为了保证锚杆角度，掘进工作面推广使用液压、风动锚杆锚索钻机。

8、采用锚杆、锚索支护巷道，施工严格按作业规程和质量标准操作，端锚锚杆预紧力必须达到5吨及以上，加长锚固锚杆预紧力必须达行7吨及以上，锚索预紧力必须大于7吨以上。锚杆、锚索的安装优先选用风动或电动涨拉机具。锚杆必须使用力矩手紧固；安装后1—2小时，必须对锚杆进行二次紧固。

9、采用锚杆（锚索）支护巷道，必须每50米预留一根锚杆、锚索进行一次锚杆（锚索）破坏式可锚性试验，具体试验办法由田占年、刘先裕安排制定。

10、安装树脂时，必须严格按设计要求的顺序和数量在锚杆孔中放置锚固剂。当少放或错放树脂锚固剂，以致不能过到设计的锚固长度时，按事故追查处理。

11、搅拌树脂锚固剂时，必须严格按标准掌握搅拌时间和胶凝等待时间。

12、井下运输、存放树脂锚固剂应注意避免受压、受折、受热，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。

13、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，必须及时调整支护措施，选择加密锚杆、全长锚固、锚索锚固等强化支护措施。

14、在锚杆支护作业时，如遇顶底板及两帮移近量显著增加，底板出现较大底鼓，顶板出现淋水或淋水加大，围岩层（节）理发育，突发性片帮掉渣，巷道不易成型，钻眼速度异常等情况，应立即停止作业，采取加强支护措施后方可继续作业。作业场所有任何人员，在认为情况异常、有不安全因素时，有权制止违章指挥和违章作业。可自行撤离现场或拒绝进入现场。

15、在特殊困难条件下采用锚杆支护时，要进行可行性研究。施工时，从锚杆与棚式支架联合支护开始试验，并通过观测得出结论后逐步加大棚距，待确认单独使用锚杆支护可行时，再取消架棚支护。

16、锚索孔出现导水迹象时，必须进行探放水检查。

17、任何作业地点，不得使用作为永久支护的锚杆、锚索、钢带、金属网起吊设备或其他重物。

18、进行锚杆锚索拉拔力、破坏试验，必须制定详细的试验办法及安全措施。报矿总工程师批准后执行。

19、对锚杆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，对放炮后松动的锚杆螺母应及时进行紧固，紧固范围为起爆点10米范围内的所有锚杆、锚索。

20、严格执行事故汇报制度，锚杆支护巷道如发生导致停产的冒顶（片帮）事故，无论是否造成人员伤亡，均必须向集团公司职能部门汇报，以便及时组织处理，分析原因，采取对策，防止同类事故重复发生。

21、支护材料质量必须符合技术规范要求。现场发现一次材质不合格，罚采购负责人1000元。

22、首次使用锚杆的队伍，要对施工人员进行锚杆支护原理、锚杆性能、机具及施工等技术培训。经考试合格后方可上岗，并由工程技术人员现场跟班，技术指导，直到施工人员熟练掌握为止。

23、锚杆支护质量由矿分管领导组织有关部门进行验收，责任落实到人。

24、每个施工队组必须有班组验收记录，对当班施工的锚杆、锚索逐一进行检查，并做好记录。当检查质量不合格时，必须采取补救措施。

25、锚杆拉拔力检测必须每300根锚杆（不足300根的按300根计算），取样不得少于1组，每组不得少于3根；设计或材料变更，应另取1组。拉拔力检测记录报告要与现场标记一致，并有记录牌板显示，牌板记录应有检查人、时间、地点、拉拔力值等。

26、锚杆安装质量检查标准如下： A、锚杆间排距误差不超过设计值±100m。B、螺母外锚杆外露长度10—30mm。

C、用力矩板手抽查，锚杆预紧力要不低于设计预紧力。D、托板与顶板接触面积不小于60%。E、用半圆仪检查锚杆角度，允许偏差±15度。

27、每一根锚索的施工都要做好记录。锚索外露长度不大于300mm。锚索间距偏差控制在±100mm。有一根不合格罚责任者1000元。

28、锚杆、锚索应紧跟迎头施工，严禁空顶作业打一个眼，安装一根锚杆、锚索，防止顶板离层破坏，以保持顶板的完整性。锚杆间排距误差控制±100mm，每超一处，罚责任者100元。锚杆孔深度偏差0 — +50mm，施工队伍必须在钻杆上明确标记，做好施工记录，现场发现一次不符合规定，罚责任者100元。锚杆角度必须符合作业规程规定，有一根不合格，罚责任者100元。锚杆螺母处露长度10—30mm，有一根不合格罚责任者100元。

巷道锚杆支护参数设计 第6篇

【关键词】锚杆支护理论；设计方法；支护参数

1.锚杆支护参数设计要点

1.1锚杆（索）支护作用与目的

锚杆支护对控制巷道变形的作用比较有限，而确能够很好的起到防止巷道冒顶的作用，所以使用锚杆支护的目的主要应该是防止巷道冒顶。

试图应用高强锚杆（索）支护减小巷道变形成本的做法需要付出较高的代价。

1.2锚杆支护参数设计的理论基础

悬吊理论同时考虑了层状顶板断裂破坏和拱式破坏的冒顶机理，应用该理论进行锚杆支护参数设计实用、可靠。

1.3锚杆支护设计主要参数

设计参数主要包括锚杆（索）长度、间距和排距，其余参数主要通过技术经济对比分析获得。

1.4锚杆支护巷道应实行初次支护和二次支护

巷道初次锚杆支护的目的是防止掘进工作面附近冒顶，二次支护的目的是防止采煤。

2.顶板试验接长锚杆防治巷道冒顶

（1）由于超锚杆延伸率大大高于锚索，允许顶板离层量高达300-600mm，可以与顶板围岩协调变形，避免了因锚索（允许顶板离层量小于150mm）被各各击破引起的冒顶。

（2）超长锚杆直接锚固在顶板易垮漏体之外的稳定岩层上，避免锚杆因长度过短锚固失效。

（3）超长锚杆可在顶板类散体形成倒梯形锚固体，其楔形挤紧作用可以有效防止巷道顶板松散跨漏体的冒落。

煤巷锚杆支护设计理论基础：

煤巷常用支架（护）的选择：埋深小于400m

下沉量小于100mm ，支护目的是防止冒顶，控制顶板变形没必要；可用锚杆、工字钢支架和U型钢可缩性支架；埋深超过600m；下沉量100mm-300mm时，支护目的是防止冒顶、并控制部分顶板下沉；木支架和金属刚性支架彻底毁坏；可用锚杆（索）、U型钢可缩性支架；顶板下沉量大于300mm后，下沉已经无法控制在200mm以下，强力支护可减少的下沉量有限，支护最主要目的就是防止冒顶；U型钢可缩性支架严重变形；锚索几乎全部失效；可用接长锚杆或锚杆—支架联合支护。

3.我国煤巷锚杆支护参数应用现状

大部巷道锚杆、锚索密度过大；大多数区域（60%以上）锚杆参数过于保守，锚杆和锚索支护密度过大，支护材料浪费、掘进速度慢。局部区域支护不合理，出现局部冒顶；由于顶板结构的变化，局部区域（ 大约0.05%）锚杆支护强度不足，现场经常出现局部冒顶事故。

3.1锚杆支护作用机理-悬吊理论

机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，或是将下部松动破碎的岩层悬吊在自然平衡拱上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。

适用条件。

（1）锚杆受力需要大于松散岩层与稳定岩层完全脱离时破碎岩层的重量。

（2）由于岩层变形和离层，会使锚杆受力很大，锚杆必须具有较大的变形能力避免锚杆遭受破坏。

（3）悬吊理论不考虑锚杆对围岩的加固作用，所以当锚杆锚固到上部稳定的岩层或自然平衡拱上时，使用该理论设计锚杆参数时更安全。

3.2组合拱（压缩拱）理论

机理：在破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置锚杆群，只要铺杆间距足够小，各个错杆形成的压应力圆锥体将相互交错，就能在岩体中形成一个均匀的压缩带，即承压拱，这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。在承压拱内的岩石径向及切向均受压，处于三向应力状态，其围岩强度得到提高，支撑能力也相应加大。

适用条件：软岩、拱形巷道中得到较为广泛的应用。

3.3巷道围岩松动圈支护理论

支护设计。

（1）小松动圈（厚度小于400mm），锚杆支护作用不明显，只需进行喷射混凝土支护。

（2）中松动圈（厚度在400-1500mm之间），支护比较容易，采用悬吊理论设计锚杆参数，悬吊点在松动圈之外。

（3）大松动圈（厚度大于1500mm），锚杆的作用是给松动圈内破裂围岩提供约束力，使其恢复到接近原岩的强度并具有可缩性，采用加固拱理论设计锚杆支护参数。

评价：适用于岩石巷道和拱形巷道。

3.4最大水平应力理论

机理：矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力，水平应力具有明显的方向性。在最大水平应力作用下，顶底板岩层易于发生剪切破坏，出现错动与松动而膨胀造成围岩变形，锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动。

适用条件：巷道布置方向的选择。

4.煤巷锚杆支护主要参数设计

悬吊理论概述。

悬吊理论认为，锚杆支护的作用在于将破坏区范围内岩层悬吊于稳定岩层（体）上，有三种情况：

（1）顶板一定范围内有稳定岩层时，将破坏区载荷悬吊于稳定岩层。

（2）角锚杆将破坏区载荷悬吊于巷道两帮上部岩体，锚杆发挥兜吊作用。

（3）锚杆将破坏区载荷悬吊于巷道冒落拱上。

4.1平顶巷道有层状稳定岩层情况锚杆参数计算

层状稳定岩层稳定性可参照《 3錨杆支护煤巷顶板稳定性分类》①锚杆长度：L=l1+l2=l3式中：l2—锚杆有效长度； l1—锚杆锚杆外露长度，取决于锚杆托盘厚度、螺母厚度；l3—锚杆锚固长度，一般取0.5～1.0m，应由拉拔试验确定。

锚杆有效长度l2的确定方法：锚杆的有效长度应该大于等于被悬吊岩层的厚度。

4.2冒落拱悬吊情况锚杆参数计算

冒落拱的高度计算过程。

巷道开挖后，会沿巷道周边形成一封闭的冒落拱，在压力作用下破碎塌落，冒落拱向外扩大；根据极限平衡原理，当巷道两帮塌落到与巷道两帮成时，形成修正普氏拱。

②锚杆间排距。

根据每根锚杆悬吊载荷大小确定锚杆间排距，即锚杆的承载力要大于等于锚杆悬吊岩石的载荷。

4.3接长锚杆巷道支护设计实例

顶板使用接长锚杆防止巷道冒顶。

（1）由于超锚杆延伸率大大高于锚索，允许顶板离层量高达300-600mm，可以与顶板围岩协调变形，避免了因锚索（允许顶板离层量小于150mm）被各各击破引起的冒顶。

（2）超长锚杆直接锚固在顶板易垮漏体之外的稳定岩层上，避免锚杆因长度过短锚固失效。

（3）超长锚杆可在顶板类散体形成倒梯形锚固体，其楔形挤紧作用可以有效防止巷道顶板松散跨漏体的冒落。 [科]

【参考文献】

[1]程伟，和德江，张晋京.高瓦斯压力煤层中相邻巷道支护研究[J].煤炭科学技术，2005（07）.

[2]李垚.高应力软岩巷道支护技术研究[J].山西煤炭，2011（05）.

[3]郑钢镖，康天合，白士邦，邢国富，蒋新维，郗宏.大断面煤巷锚杆支护设计及应用[J].煤炭科技，2009（04）.

预应力锚杆在基坑支护中的应用 第7篇

1 工程概况

某建筑工程, 基坑面积为20830㎡, 设有一层地下室, 基础工程选择预应力管桩复合式基础, 基础深度在4~8.5m, 周边长大概为709m, 基坑边坡岩土分别是杂填土、粉质粘土、残积粘性土, 透水性较差, 基坑侧壁重要系数为1.00, 支护方案选择预应力锚杆支护。

2 预应力锚杆概述

预应力锚杆是借助于拉力作用对土体产生支撑作用的一种施工技术, 在结构上, 预应力锚杆主要可以分为三个部分, 其中锚头部分是指锚杆外端部分, 用来对锚杆拉力进行锁定。自由端部分市指锚固段和锚头之间的杆体部分, 用来传递拉力, 与锚头部分共同作用对锚固段产生预应力。锚固段是指锚杆最终与土体接触的杆体部分, 用来将拉力传递到土体上。预应力锚杆所产生的拉力和预应力主要依赖于杆体、锚固段的本身强度以及土层与锚固段之间的黏结强度。在安装锚杆之后, 通过对杆体进行拉力施加使得整个锚杆处于受力状态中这样就会产生一定的压应力, 从而通过锚杆和锚固段对岩土产生一定的作用力, 改变整个岩土受力状态, 从而使岩土得到根本上的加固作用。具体来说预应力锚杆在应用中主要有以下几个特点:一是对岩土产生受力作用的原理主要是通过预应力杆体的拉力作用对岩层介质进行锁紧, 然后对岩土周围提供主动支护抗力, 这样能够让岩土层处在三轴应力状态当中, 在作用力的影响下岩土层之间的紧固程度能够得到明显提升;二是预应力锚杆的应用能够对边坡产生一定的固定作用。通过锚杆给予滑面上的作用力来提升滑面抗剪强度, 使得边坡在施工过程中不会发生较大位移, 保证了基坑施工的准确性和安全性;三是预应力锚杆的应用能够起到地层稳定的作用。一杆锚杆所产生的应力是比较小的, 但将锚杆按照一定的规则进行排列之后, 其对地层产生的作用力也是很大的, 能够对地层进行压缩, 从而起到稳固地层的作用, 保证基坑开挖的安全;四是施工工序与其他锚杆相比, 预应力锚杆的施工工序更加复杂, 对使用技术和施工质量的要求也更高。

在预应力锚杆的支护设计上, 由于其施工工序更加复杂, 设计也要坚持一定的原则来进行设计, 这样才能将预应力锚杆的支护作用充分发挥出来, 在设计上主要应该遵守以下几项原则:一是自由端设置问题。自由段是为了能够使预应力钢筋和锚固段之间在规定范围内不会产生握裹力, 影响预应力锚杆的拉力, 这样在给预应力锚杆施加拉力士就可以对预应力钢筋进行自由拉伸。而自由段的设置也是要根据锚杆弹性变形的程度来进行计算的, 将自由段长度控制在弹性变形范围之内, 这样才符合预应力锚杆设计要求;二是注浆问题。预应力锚杆是依靠受力和力量传递来实现支护和加固作用的, 如果土体和锚杆之间出现缝隙, 那么会直接影响锚杆到土体之间力的传递, 造成锚杆上的预应力从缝隙中大量损失, 从而使预应力锚杆失去支护作用, 因而在设计时一定要注意注浆饱满, 将土体和锚杆体之间的缝隙全部密封, 这样才能实现力的传递;三是深基坑维护问题。深基坑降水是深基坑维护中的重要环节, 适度降水能够降低工程造价成本, 但同时长期的降水也会对预应力锚杆结构产生较大影响, 因而在设计时需要将降水问题也考虑到设计当中。

3 预应力锚杆施工的技术要点

3.1 钻孔

在本次工程中钻孔工艺主要是选择压水钻进成孔法, 这种钻孔工艺能够有效减少施工中水土流失的出现, 避免水土流失造成塌孔。同时为了防止塌孔的出现, 保持钻孔的直线形状, 需要在砂层外围加设护壁套管, 这样能够有效防止流沙进入到钻孔当中, 而对于套管的选择上也可以多使用岩芯材质的钢管来作为套管。再者, 在钻孔施工过程中, 需要用水不断进行冲洗, 以保证钻孔的成型。而且还要将孔口位置的水高度控制好, 一般来说水头的压力需要控制在0.3MPa之内, 才能保证基本的孔口水位和高度。在深度的控制上原则上应该比支护设计当中的长度多出半米到一米的距离, 这样有充足的空间进行注浆操作, 保证锚杆的底部不会出现沉渣影响后期作用力的传递。最后, 在完成钻孔施工之后, 施工人员需要用水枪将钻孔当中的木屑冲洗掉, 然后对成孔质量进行验收, 等待下一步锚杆的安装和注浆。

3.2 制作安全锚杆

首先在锚杆的制作方面, 需要选择符合施工要求的材料和钢绞线, 对于本次工程施工来说选择的是15.2强度等级的预应力钢绞线, 锚杆设计的总长度控制在二十米左右, 其中自由段的设置在上文已经提到, 根据锚杆弹性变形范围来确定其自由段长度为六米左右, 锚固段的长度则大概控制在十二米左右。在确定锚杆材料、长度之后按照规定的尺寸进行制作, 要求每根锚杆的尺寸都要相同, 误差要控制在0.5cm之内, 因而对于锚杆制作要求还是比较高的。且在制作过程中要注意防锈操作, 在自由段需要涂上防锈黄油, 外面包裹上塑料布来起到保护作用;其次在安装锚杆时需要先对钻孔进行清理, 然后将锚杆安插到钻孔当中, 插入深度维持在设计深度上, 并且将注浆管和锚杆一起插入到钻孔当中, 预留在外部的张拉长度应该控制在一米以上, 注浆管到孔底之间的距离应该控制在5cm以上10cm以下, 保证注浆时底部有足够的空间来控制注浆操作。

3.3 灌浆

在完成锚杆体安装之后就需要对钻孔内进行注浆操作, 本次工程中所使用的是二次高压注浆方法, 材料为纯水泥, 强度控制在30MPa以上, 在注浆前需要将水泥浆搅拌均匀, 将其中的杂质过滤掉之后进行第一次注浆。第一次注浆应该从孔底到孔口溢满为止, 然后等待浆面受到重力作用下沉之后再进行补浆操作, 坚持设计当中的注浆饱满原则。等到第一次注浆的水泥结石强度在5.0MPa以上之后进行第二次注浆, 第二次注浆主要是在地面出现冒浆之后停止注浆操作, 浆液与第一次注浆所用的相同, 都是纯水泥浆, 注浆的压力维持在3.0MPa左右, 并且要控制好水泥用量, 在注浆完成之后等待水泥浆凝固。

3.4 张拉锁定

在注浆操作完成之后, 需要先对锚固体和台座强度进行检验, 确定强度达到15MPa以上之后再进行张拉操作, 使用千斤顶对预应力钢绞线进行张拉, 以使钢绞线获得张拉应力。在施工时应该注意张拉的方向应该和锚杆轴线方向上是相同的, 这样给予钢绞线的张拉应力才能够传递到预应力锚杆上, 并且施工人员需要提前确定好设计人员所涉及的拉力值, 然后进行正式张拉, 在张拉到一定程度之后对荷载进行锁定, 完成整个预应力锚杆的施工过程。

4 结语

预应力锚杆的作用是加固深基坑, 它的优点是占地面积小、安全、施工进度快, 能够避免侧向的位移。在施工过程中要将锚杆置入非常好的土层, 选择恰当的锚杆倾角和合适长度, 不能出现群锚效应。并且还要仔细研究预应力锚杆体系的作用, 锚杆加固的作用和计算方法。因为预应力锚杆在进行张拉索时预应力会下降, 因此必须对预应力锚杆的张拉和锁定工艺进行改善, 避免预应力下降损害到建筑结构;因此锚杆设计一般是根据现在的经验制定, 因此要对锚杆在土层中的试验进行重视, 施工过程中严格监测锚杆, 确保锚杆更好的发挥作用。预应力锚杆是目前比较先进的一种基坑支护技术, 在施工过程中必须要把握好预应力锚杆施工的各项条件、施工现场条件和施工技术等, 严格按照预应力锚杆的施工流程和操作来进行施工, 这样才能让预应力锚杆发挥出原有的支护作用来, 从而不断提升基坑施工的经济效益。

参考文献

[1]郭清顺.深基坑预应力锚杆支护施工技术应用探讨[J].中国科技博览, 2015 (46) .

[2]王辉.基于能量原理的预应力锚杆复合土钉支护体系的应力分析[J].铁道建筑, 2015 (07) .

预应力锚杆支护论文 第8篇

1 工程概况

北京某研发楼工程, 主体结构为框架剪力墙结构, 地上4层, 地下2层, 基础为筏板基础, 埋深11.2 m~13.35 m, 建筑面积约45 800 m2。本场地表层土为人工填土层, 其下为新近沉积土层及一般第四纪沉积土层。拟建场区的地层自上而下情况如下:

表层为人工填土层:粘质粉土砂质粉土填土 (1) 层:黄褐色 (暗) , 松散~中密, 湿~很湿, 含少量砖渣、白灰渣、植物根、螺壳、角砾。本层厚度1.10 m~4.80 m。

新近沉积土层:粘质粉土砂质粉土 (2) 层:褐黄色, 中密~密实, 稍湿~湿, 含氧化铁、云母、树根、有机质, 属中高~中压缩性土层, 本层厚度0.40 m~2.10 m;粘质粉土砂质粉土 (3) 层:灰色, 密实, 湿~稍湿, 含氧化铁、云母、有机质, 局部夹粉砂透镜体, 属中高~中低压缩性土层;本层厚度0.20 m~9.90 m;粉质粘土重粉质粘土 (4) 层:灰色, 很湿, 可塑局部硬塑, 含氧化铁、云母、有机质, 属中高~中压缩性土层, 本层厚度0.80 m~6.20 m。

第四纪沉积层:粉质粘土重粉质粘土 (5) 层:褐黄色, 很湿~湿, 可塑局部硬塑, 含氧化铁、云母、姜石, 属中高~中压缩性土层;粉质粘土重粉质粘土 (6) 层:褐黄色, 很湿, 可塑局部硬塑, 含氧化铁、云母、姜石, 属中高~中压缩性土层;粉质粘土粘质粉土 (7) 层:褐黄色, 很湿, 可塑局部硬塑, 含氧化铁、云母、姜石, 属中~中低压缩性土层;粉质粘土重粉质粘土 (8) 层:褐黄色, 很湿, 可塑局部硬塑, 含氧化铁、云母、姜石, 属中~中低压缩性土层。

依据水文勘察报告, 在勘察深度范围存在两层地下水, 地下水类型分别为上层滞水和潜水。上层滞水水位埋深为2.19 m~4.60 m, 潜水水位埋深为7.10 m~8.10 m。降水施工采用管井井点降水, 管井为400无砂混凝土管, 井深25.0 m, 井点间距8.0 m。

2 基坑支护设计

根据地质条件和基坑深度较大, 周边环境及地质条件较复杂的具体情况, 本工程基坑采用支护施工。基坑安全等级为二级, 通过对多种支护方案的优化, 最终确定基坑支护方案采用土钉墙和预应力锚杆复合土钉墙支护。1) 基坑深度为11.2 m部位, 采用土钉墙支护。土钉墙坡度1∶0.7, 布置8排土钉, 土钉支护设计参数见表1。土钉孔径110, 灌注M20纯水泥浆。面层为80 mm厚C20喷射混凝土, 钢筋网为双向6@250×250, 加强钢筋为Φ16 HRB335@1 500。2) 基坑深度为13.35 m部位, 采用预应力锚杆复合土钉墙支护。土钉墙坡度1∶0.7, 设置8排土钉和1排预应力锚杆, 其中第4排为预应力锚杆, 土钉支护设计参数见表2。土钉孔径110, 锚杆孔径150, 均灌注M20纯水泥浆。支护面层为80 mm厚C20喷射混凝土, 钢筋网为双向6@250×250, 加强钢筋为Φ16 HRB335@1 500。复合土钉支护剖面见图1。3) 预应力锚杆复合土钉墙支护稳定性验算, 采用稳定性分析方法对每步施工工况进行计算, 土层物理力学参数如表3所示, 坡顶荷载按20 k N/m, 距坑边2 m, 作用宽度6 m。预应力锚杆设计荷载200 k N, 锁定荷载100 k N, 计算中不考虑锚杆的预应力, 按土钉对待, 计算获得的不同工况稳定安全系数如表4所示。

3 预应力锚杆复合土钉墙施工

3.1 土钉墙施工工艺流程与施工方法

土钉墙施工随土方开挖进行, 基坑边坡开挖采用分层分段开挖。土方分层开挖深度由土钉竖向间距确定, 分段开挖长度为20 m~30 m。施工流程:抄平放线→开挖工作面→修坡→土钉钻孔→插筋→注浆→绑扎钢筋网→土钉与加强筋焊接、加垫块→喷射面层混凝土→养护→第二步支护重复上述流程→设置护顶、护脚。土钉成孔采用人工洛阳铲成孔, 成孔后及时插放钢筋, 并注浆;置筋前在钢筋上每隔2.0 m焊一定位支架, 以保证钢筋在孔中的位置, 注浆采用注浆泵孔底常压注浆, 水灰比为0.5左右。土钉支护面层C20喷射混凝土, 采用干式锚喷机喷射, 两遍成活;喷射混凝土配合比为:水泥∶水∶砂∶石=1∶0.6∶2∶2, 添加速凝剂3%~5%。

3.2 预应力锚杆施工工艺流程与施工方法

预应力锚杆施工流程如下:抄平放线→成孔、锚索加工→下锚索→注浆→养护、面层施工→张拉锁定。锚杆成孔采用立轴式地质钻机配螺旋钻具等工艺成孔;拉杆在现场制作, 每2.0 m绑一个支架, 将锚杆自由段套入注入油脂的套管中, 套管管段用工程胶布固定;采用BW200泥浆泵孔底压力注浆, 一次注浆待孔口溢浆, 即可停止注浆, 在滞水层与潜水层采用二次注浆, 注浆压力宜控制在2.5 MPa;面层养护达到15 MPa且锚固体强度大于15.0 MPa (约5 d) , 并达到设计强度70%后方可在面层上进行张拉锁定。锚杆正式张拉前, 抽取5%做试验。锚杆张拉使用液压电动张拉机, 锚杆张拉至设计值, 观察10 min后于设计值锁定。

4 预应力锚杆复合土钉支护现场监测

4.1 监测方案

本工程基坑支护监测包括预应力锚杆复合土钉支护坑边水平位移监测、锚杆水平位移监测、锚杆拉力监测、土钉支护坑边水平位移监测。坑边水平位移监测点布置在基坑坡顶, 每隔20 m设置一个观测点, 采用视准线法进行边坡水平位移监测, 坑顶水平位移报警值为60 mm;锚杆水平位移监测点设置在已张拉锚具上, 采用极坐标法使用Leica TCA1800全站仪进行观测。锚杆拉力采用MSJ-201型振弦式应变计进行锚杆轴力量测, 共设3个测点。

现场量测随着基坑开挖与支护施工分步进行, 分步开挖深度由土钉竖向间距确定。土方开挖前设置坑边水平位移观测基准点, 第一步土方开挖后, 在基坑四周复合土钉墙顶设置观测点, 监测频率为基坑开挖期间开挖深度小于5 m, 1次/2 d;开挖深度超过5 m到见槽底14 d内, 1次/1 d;14 d~28 d, 1次/2 d;28 d以后, 1次/3 d;经数据分析确认达到基本稳定后1次/月。

4.2 监测结果

基坑变形检测点沿基坑周边布置, 间距20 m, 选取位于基坑中部的测试点的现场量测数据进行分析:1) 水平位移分布。基坑开挖前设置测试水平位移基准点, 第一步支护完成后, 在支护顶部设置观测点, 进行水平位移初始值的量测, 以后随基坑的开挖情况进行量测, 每开挖一步后进行一次测量, 两步之间进行一次测量, 水平位移的分布曲线见图2。2) 锚杆拉力分布。锚杆张拉到设计锁定荷载后进行锚固, 测试锚杆拉力初始值, 以后每开挖一步和按计划监测频率进行量测, 锚杆拉力测试结果见图3。

5 结语

1) 本工程基坑支护采用土钉墙和预应力锚杆复合土钉支护方案, 是一个成功的实用案例。实施过程中监测数据都在规范允许范围内, 该方案既经济实用, 又保证基坑支护安全。2) 坑顶水平位移随基坑开挖深度增加逐步增大, 前期增幅明显, 基坑开挖一定深度后渐趋稳定。3) 预应力锚杆复合土钉支护中, 锚杆是主动受力体, 对约束基坑壁水平位移起较大作用。4) 随着基坑挖深增大, 锚杆拉力增大明显, 到一定深度后拉力基本稳定。5) 若场地允许, 土钉墙设计坡度较小, 可以有效控制坑壁的水平位移。

摘要：结合北京某研发楼工程, 介绍了预应力锚杆复合土钉基坑支护结构的方案设计及施工方法, 通过基坑支护监测, 分析了基坑坑壁水平位移和锚杆拉力的分布情况, 指出采用土钉墙和预应力锚杆复合土钉支护可提高基坑的安全性。

关键词：基坑支护,复合土钉墙,预应力锚杆,水平位移

参考文献

[1]李亮辉, 曹笑肇.复合土钉墙在复杂地层条件下的应用[J].岩土工程学报, 2008, 30 (sup) :608-611.

[2]魏焕卫, 贾强, 孙剑平, 等.深基坑复合土钉墙的变形控制设计和施工[J].建筑技术, 2009, 40 (2) :147-150.

[3]贾金青, 张明聚.深基坑土钉支护现场测试分析研究[J].岩土力学, 2003, 24 (6) :413-416.

预应力锚杆支护论文 第9篇

关键词：深基坑,预应力锚杆,柔性支护,基坑监测

1 工程概况

太古汇广场项目是香港太古地产在广州开发的第一个大型综合性商业项目, 位于天河路与天河东路交汇处西北角, 基坑总面积达4.2万m2, 平均开挖深度约23.5 m, 局部 (电梯井) 27.0 m, 土方总量逾80万m3, 是目前广州在建项目中面积最大、挖深第二的深基坑 (数据资料截至2007年11月) 。由于地处闹市区, 周边环境对基坑支护结构 (地下连续墙) 施工约束较多, 其中距离天河东路、天河路和地铁三号线石牌桥站地下主体结构分别仅有约29 m、8 m, 35 m, 且周边地下管线众多。为此要求严格控制基坑的位移, 根据《广州地区建筑基坑支护技术规定》 (GJB02-98) , 本基坑支护等级为一级。

2 预应力锚杆柔性支护工程的实践

由于周边环境的约束, 本基坑支护形式分两种:A区 (基坑东侧) 为地下连续墙+预应力锚杆, B区 (基坑西侧) 为地下连续墙+反压土体放坡+预应力锚杆 (局部冠梁处) 。环绕本基坑的地下连续墙 (墙体将成为地下室的外模, 总长837.62 m) 施工已于预应力锚杆施工前全部完成, 并通过验收。

2007年5月15日至20日, 基坑东侧土方开挖面已从第二排锚杆 (相对标高为-5.2 m, 以下标高均为相对标高) 整体降至第三排锚杆 (标高为-9.6 m) 施工平台, 准备进行第三排锚杆施工。5月21日上午第三方监测单位对基坑东面J024、J025连续墙测斜监测点进行了数据采集, 监测数据相比5月18日发生突变, 最大累计变形值从1.65 mm、2.26 mm突变至36.08 mm、28.98 mm (J024、J025监测点数据变化如上图) , 已超过设计警戒 (行动) 值, 位移方向朝基坑内, 变形最大部位为连续墙顶。同时亦表明连续墙开始产生明显的朝基坑内侧向变形的部位位于约-17 m处。

同时东面基坑顶硬化路面及围墙均出现了宽约1 mm～2 mm的裂纹, J024、J025附近其他基坑监测项目如P29、P30、P31、P32连续墙顶水平位移监测点变化 (详见下图) 与连续墙测斜变化所显示的支护结构向基坑内位移的趋势基本吻合。

与此同时在J024、J025测斜管所在连续墙槽段附近安装有锚力计的138#、162#锚杆 (第一排锚杆, -1.2 m标高) 、392#锚杆 (第二排锚杆, -5.4 m标高) 锚力监测显示锚力值没有明显上升或提升幅度很小 (远小于设计轴力值) , 情况十分异常。

经综合分析, 初步得出了以下结论和采取的处理措施:

(1) 基坑东面地连墙侧向位移已发生突变并达到设计警戒 (行动) 值, 但该处预应力锚杆锚力却未有显著提升, 可确定基坑变形为无功变形, 情况比较严重;

(2) 初步判定基坑无功变形的原因是锚杆锚固体松 (滑) 动或锚具质量不合格引起了锚头松动的可能性较大;

(3) 要求立即启动应急预案, 对变形较大位置进行回填土反压和加密监测 (1次/4小时, 如发生突变等情况, 加密至1次/1小时) ;密切关注天河东路路面是否有出现明显裂痕, 以了解路面下的岩土是否存在整体被拉动的可能性;

(4) 要求独立第三方检测单位立即对基坑位移变形发生突变部位的锚杆进行检测。检测的目的在于前述部位的锚杆锚固力是否尚满足设计要求, 判断是否已出现锚杆被拉破坏的情况;

2.1 锚杆检测

对选定的东面基坑变形较大位置15根锚杆的检测, 均在锚杆工作的状态下进行。被检锚杆满足验收规范要求, 且锚头稳定, 无滑移现象。

2.2 处理措施

通过对基坑突变位置锚杆锚力监测与检测, 发现工程锚杆实际抗拔力与设计有一定的差距, 锚杆确认张拉锁定后预应力损失较大, 损失率平均在30%～40%。鉴于此要求设计单位按照差值在基坑支护结构发生突变部位的第一排锚杆下增补一排锚杆予以补偿。增补锚杆适当增加锚杆的长度和倾角, 且对锚杆入岩和总长实施双控, 保证锚杆的入岩 (稳定中风化) 累计长度, 并随机选取了三根增补锚杆安装锚力计, 以监测增补锚杆应力损失变化以及控制基坑变形的效果。监测数据表明随着新增锚杆投入工作, 基坑位移监测值略微回弹并趋于稳定, 锚杆内应力达到锁定值。另外, 鉴于本工程当初设定的监测标准偏紧, 经设计单位详细考虑对基坑监测标准进行了重新修订。

3 结论

经过对基坑支护结构发生突变位置锚杆的检测及监测数据的分析, 判定此次引起基坑支护结构位移突变, 而相邻位置预应力锚杆锚力却未明显提升的主要原因是:

1) 由于第一、二排预应力锚杆处在地连墙施工期间扰动十分剧烈 (在-10 m以上区间屡次出现塌方) 、周边主干道开挖频繁的交通要道 (铺设电信、通信、排污管道等) 、地铁地下主体结构施工回填的杂填土层中, 导致出现在某些地层中可轻松施钻, 清孔、压力注浆时, 经常发生不返水 (浆) 、浆液串孔, 甚至基坑顶排水沟、硬化地面裂缝冒出, 注浆压力 (特别是第二次注浆) 达到设计要求比较困难的情况, 为保证锚杆的施工质量带来极大影响。为此项目监理部要求施工单位采取的措施有:

①要求将原置于锚孔的封浆袋向前推移5 m～6 m, 至自由段与锚固段的交接处, 以增加锚孔内压力, 同时增加压力注浆时间及注浆量;

②要求若在成孔过程中遇见不返浆的情况下, 不盲目继续进行成孔、下锚等后续作业, 应及时对不返浆的部位实施注浆, 固结周围土体, 再进行施钻;并应查明是否在成孔路径上存在空洞、废弃管线、渠箱等。一方面可避免卡钻、掉钻杆等影响施工进度的情形发生, 另一方面尽可能使注浆压力值达到设计要求, 保证锚固段注浆质量;

③应高度重视注浆前的清孔工作, 采取气压及清水清孔相结合的方式, 保证注浆后“锚杆-水泥浆-周围土体”的握裹效果, 确保杆体与注浆体、注浆体与周围岩土的抗剪强度;

④未尽可能避免出现锚孔坍塌、掉块、涌砂和缩径的情况, 要求对锚杆“清孔下锚注浆”等工序实施连续作业, 若发现锚杆杆体安装完毕但迟迟未清孔、注浆的, 一律要求将锚杆拔出, 重新成孔;

⑤根椐锚杆张拉锁定后的锚力损失的监测情况, 锚杆预应力钢绞线的松弛与锚固段岩土体徐变相互作用所产生的锚杆内应力的损失可通过超张拉或一定条件下的二次张拉予以实现;

从本次基坑位移的情况来看, 虽然第一、二排锚杆在基坑位移发生突变前后能够满足确认张拉、验收试验及检测的要求, 但在控制基坑变形方面作用未能发挥及时最大限度控制基坑变形的作用。

2) 基坑施工宜实施动态管理, 及时调整设计参数

由于地连墙施工后的地质情况与最初设计时的情况有较大差别 (特别是浅层岩土) , 且锚杆施工期间正值广州地区雨季, 地下水位抬升使全风化、强风化等岩土被长时间浸泡, 特别是在岩土交界面容易发生蠕变的粘土等土层, 摩阻力的下降, 且锚杆锚固段入岩长度比设计时缩短, 自由段相对变长, 锚固力下降。因此应充分考虑外部因素对锚杆受荷所产生的影响。本基坑及时对增补锚杆实施总长、入岩长度双控制, 并采取了在增补锚杆施工中以每10条抽取岩样判别, 适时调整调整锚杆的长度等措施, 满足了基坑安全及施工进度需要。

参考文献

[1]《深基坑预应力锚杆柔性支护发的理论及实践》中国建筑工业出版社.

预应力锚杆支护论文 第10篇

目前, 高强度锚杆支护已成为煤矿巷道首选的、主要的支护方式, 在一般条件下取得良好的支护效果, 但对于复杂困难巷道, 锚杆使用密度很大, 围岩变形仍然十分剧烈, 支护效果并不理想。通过跟踪大量巷道冒顶事故及顶板严重离层变形的工程现象, 发现围岩变形强烈甚至导致冒顶的原因是锚杆支护系统的刚度和强度过低造成的。提高巷道锚杆预应力, 可以有效控制巷道围岩变形量, 极大地提高巷道的稳定性。

康红普等根据现有锚杆支护存在的锚杆预应力小, 预应力扩散效果差, 支护刚度低, 致使锚杆主动支护作用不能充分发挥, 不能有效控制围岩离层与破坏等缺点, 针对高地应力等复杂困难巷道条件提出高预应力锚杆支护作用机理:

(1) 预应力锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形与破坏, 尽量使围岩处于受压状态, 抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现, 最大限度地保持锚固区围岩的完整性, 提高锚固区围岩的整体强度和稳定性。

(2) 锚杆预应力及其扩散对支护效果起着决定性作用。根据巷道围岩条件确定合理的预应力, 并使预应力实现有效扩散是支护设计的关键。单根锚杆预应力的作用范围很有限, 锚杆托板、钢带和金属网等构件能够将预应力扩散到离锚杆更远的围岩中, 在预应力支护系统中发挥极其重要的作用。

(3) 预应力锚杆支护系统存在临界支护刚度, 即锚固区不产生明显离层和拉应力区所需要支护系统提供的刚度。支护刚度的关键影响因素是锚杆预应力, 因此, 存在锚杆临界预应力值, 当锚杆预应力达到一定数值后, 可以有效控制围岩变形与离层, 而且锚杆受力变化不大。

2 工程地质条件

枣泉煤矿11201工作面回风巷处于碎石井背斜轴西翼, 巷道位于二煤煤层中, 二煤煤厚4.74-9.42m, 平均厚7.88m。煤层倾角8°, 巷道沿煤层底板掘进, 设计为矩形断面, 掘进宽度4800mm, 掘进高度3850mm。该回风巷位于西翼首采区首采面, 靠近碎石井背斜轴部, 在掘进到1300m左右时, 巷道压力明显增大, 煤炮声频繁, 上帮围岩破碎, 巷道顶板及上帮变形较大, 多处发生锚杆、锚索断裂现象, 严重影响掘进速度, 两个半月共掘进160m, 平均日进尺在2m左右, 且巷道安全无法保证, 已经采用架棚维护。实践证明原有支护方案已经不能满足高地应力巷道支护, 为此, 针对高地应力巷道进行了高预应力锚杆支护技术井下试验。

3 高预应力锚杆支护试验

3.1 锚杆支护设计

针对巷道高地应力特点, 结合数值模拟结果, 确定支护方案为:顶锚杆采用直径22mm长度2.4m的500号左旋无纵筋专用螺纹钢锚杆, 极限拉断力266kN, 屈服力为190kN, 延伸率22%;帮锚杆采用直径20mm长度2.0m的500号左旋。

无纵筋专用螺纹钢锚杆, 极限拉断力200kN, 屈服力为160kN, 延伸率22%。树脂加长锚固, 预紧力矩设计为400N.m。顶部采用宽280mm、厚3mm的W钢带, 帮部采用宽280mm、长450mm、厚5mm的W型钢护板等组合支护构件。锚索采用φ17.8mm长7.3m的预应力钢绞线, 锚索托板采用30030016钢板制作的拱型托板, 锚索预紧力达到180kN。锚杆间排距由原来的800800mm增大到10001000mm。具体支护参数见图1。

3.2 支护效果对比

3.2.1 原支护方案与新支护方案对比

从井下现场来看, 支护效果比原来支护有明显改善, 原有锚杆支护段顶板下沉量在950mm左右, 两帮移近量在770mm左右。高预应力锚杆支护顶板下沉量在280mm左右, 两帮移近量在100mm左右, 分别比原锚杆支护巷道降低70%和87%左右, 巷道围岩变形降低幅度非常显著。顶板和上帮由原来的随掘随冒和片帮严重变为现在的顶板及上帮很平整。掘进速度由原来的日进尺2m左右提高到日进尺10-12m, 掘进速度提高了5-6倍, 且避免了前掘后修的现象。

3.2.2 高预应力与低预应力支护效果对比

采用新支护方案后, 开始200m由于没有购进专用的预紧工具, 预紧力矩仍停留在120N.m左右, 结果巷道变形仍然很大, 顶板下沉量在740mm左右, 两帮移近量为330mm左右。通过钻孔窥视 (见图2、图3) 可以看到:顶板2.4m范围内煤体裂隙已经非常发育, 煤体破碎严重。导致锚杆锚固段失效, 锚杆失去作用, 随顶板整体下沉。

采用专用的预紧工具后, 预紧力矩达到400N.m, 巷道变形得到有效控制, 顶板下沉量减小到280mm左右, 两帮移近量减小到100mm左右。顶板煤体保持完整, 裂隙发育不明显。

3.3 高预应力锚杆支护效果分析

根据枣泉煤矿高应力巷道井下试验情况, 高预应力锚杆支护技术的支护效果主要表现为:通过大幅度提高锚杆预紧力及支护系统的刚度和强度, 可有效控制围岩离层、滑动、裂纹扩展以及新裂纹的产生等扩容变形, 显著减小围岩离层、变形、破坏范围与松动区的大小, 保持围岩的完整性与稳定性。

4 结论

高预应力锚杆支护技术在枣泉煤矿高地应力巷道中得到成功应用, 巷道围岩变形降低70%左右, 巷道支护状况发生了本质的改变。采用高预应力、高强度和高刚度的主动锚杆支护, 使锚杆支护真正实现了主动、及时支护, 充分发挥了锚杆的支护能力。大幅度提高锚杆支护系统的刚度与强度可有效减小围岩变形与破坏范围, 高预应力锚杆支护技术为复杂困难巷道提供了有效的支护方式。

参考文献

[1]康红普.煤巷锚杆支护成套技术研究与实践[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (21) :3959-3964.

[2]康红普, 姜铁明, 高富强.预应力在锚杆支护中的作用[J].煤炭学报, 2007, 32 (7) :673-678.

[3]刘泉声, 张华.对煤矿深部岩巷围岩稳定与支护几个关键问题的认识[J].岩石力学与工程学报, 2003, 22 (增1) :2195-2200.

巷道锚杆支护施工技术 第11篇

【关键字】锚杆支护；施工；技术

锚杆支护施工的主要工序，有钻凿锚杆孔和安装紧固锚杆。前者的主要设备是锚杆钻机，后者则主要使用搅拌和紧固锚杆使用的工具。

1、锚杆钻机选型

它是锚杆支护的主设备，其种类较多，按其使用的动力可分为液压、气动和电动；按其工作原理分为冲击式、旋转式和复合式。

按钻机的整体结构可分为单体式、钻车式和综合式。因其各矿巷道断面大小、推进方法、机械化水平等各不相同，在选择锚杆钻机时要从实际出发，遵循以下原则要求：（1）锚杆钻机所使用的动力要和巷道掘进机械使用的动力一致，动力应单一。（2）机型尽可能小、重量要轻、搬运方便。（3）钻机质量要优良，操作方便、灵活，工作安全可靠，效率较高。（4）尽量要一机多用，可以钻工作面的炮眼，又可以钻锚杆孔。（5）锚杆钻机应与掘进施工机械配套。（6）针对煤巷锚杆支护，单体型锚杆钻机机型应小、重量要轻、搬运方便，并可与耙斗机配套使用，要作为优先选择的系列。对机械程度要求不高的煤矿，也可以利用掘进所用的电动或风动钻机钻凿锚杆孔。

2、QYM30A型液压锚杆钻机

这种钻机是煤、半煤岩巷道钻凿顶板锚杆孔的专用设备。

2.1适用范围

围岩抗压强度小于或等于80MPa，f小于或等于8；巷道断面形状：矩形、斜顶矩形、梯形，巷道高度：1.8m～3.2m。

2.2主要技术特征

（1）钻机。

额定压力：10MPa；

额定转矩：40N·m；

额定转速：430r/min；

最大推力：6000N；

一次推进行程：1000mm；

最小外形尺寸：1050（1500）mm×200mm×360mm；

质量：47—48kg。

（2）液压泵站。

额定压力：13MPa；

额定流量：15L/min；

电机：YB112M 4型，4kW（380/660V）；

外形尺寸：840mm×490mm×540mm；

油箱容积：45L；

工作介质：N68普通液压油、N68机械油；

质量：175kg（含油）。

2.3主要結构及工作原理

QYM30A型液压锚杆机采用全液压传动，由钻机和专用配套动力源液压泵站组成。泵站输出的压力油经两根进、回油软管送至钻机，软管用快速接头连接。压力油通过组合阀分配到液压马达和推进液压缸，实现钻孔所需的各种动作程序。湿式钻孔用水由工作面的水管引至钻机，同时通过组合阀控制水路的开关。

（1）钻机：由液压马达、推进液压缸、组合阀、操纵架等部件组成。钻机的回转机构液压马达为径向柱塞式低速大扭矩液压马达。为适应各种高度巷道的使用要求，推进液压缸有单级和双级伸缩型式结构。组合阀的功能主要有控制液压马达的开启、系统卸载、液压缸升降和调节推进力的大小。组合阀由两个滑阀和一个减压阀组成。操纵架是钻机开眼前的扶持机构和钻孔中对组合阀的操纵机构。

（2）液压泵站：由隔爆电动机、齿轮泵、溢流阀、压力表、油箱、机架等部分组成。

（3）电器设备：泵站的隔爆电动机需要与隔爆型磁力启动器配套使用。

2.4钻机的使用和施工应注意的问题

（1）施工程序。一是把钻机搬运至工作地点，泵站置于后面巷道的任意一帮，将引自泵站的出油管和回油管通过快速接头与钻机对接好，再把工作面的水管与钻机接通。二是检查油箱的油位，要高于最低油面线，接通电源，启动电动机，检查其转向，满足规定后，关闭电源。三是调整泵站最高输出油压力，其调整程序为：暂时断开泵站出油管与钻机对接的快速接头，启动电动机，调节溢流阀，使压力表所示的压力值在13MPa以上。关闭电源，重新将出油管上的快速接头对接好。四是竖起钻机，插上短钻杆，一人握持操纵架，一人辅助扶稳钻机后，左手向内转动旋转套，启动液压马达，右手向外转动旋转套，打开水路，液压缸升起开始推进钻杆进行钻孔。钻杆至行程终点时，左手向内转动旋转套，液压缸系统卸载，马达停转，换上长钻杆，重复以上动作完成一个锚杆孔的钻进。拔出长钻杆，插上搅拌连接头，升起液压缸，启动液压马达，进行锚固剂搅拌，完成黏结型锚杆的安装。左手向内转动旋转套，液压缸系统卸载。把钻机挪位，进行下一个钻孔循环。五是一次钻孔工作结束，关闭电源，拆掉钻机上的主油管和水管，把钻机冲洗干净后撤出工作面，放在安全地点。

（2）维护与保养。一是钻机、泵站、油管在运输和停放时都要进行保护，不得碰、撞、砸。炮掘工作面爆破时要用钢板把钻机和泵站覆盖，避免炮崩损坏。二是不可随意拆卸紧固件，快速接头拆开后一定要用防护套罩封好，避免脏物对液压系统产生污染。三是油箱加油，要通过空气滤清器的滤网。

3、打锚杆眼与安装锚杆

3.1打锚杆眼

在打眼之前，要严格按中、腰线检查巷道断面规格，不能满足设计要求的要先进行处理。在打眼前先根据从外到里、先顶后帮的顺序要求检查顶、帮，找掉活矸、岩，在确认安全后才能进行作业。锚杆眼位置应准确，眼位误差不可超过100mm，眼向误差要小于15°。锚杆眼深度要与锚杆长度匹配，打眼时要在钻杆上做好标志，按锚杆长度打锚杆眼。打眼要按从外向里、先顶后帮的顺序进行。

3.2树脂锚杆安装

安装前要把眼孔内的积水、岩粉用压风吹净。吹扫时，操作人员应站在孔口背风一侧，眼孔方向不得有人，之后将树脂锚固剂送入眼底。再把锚杆插入锚杆眼内，使锚杆顶住树脂锚固剂，外端头套紧螺母，用专用套筒的锚杆安装机卡住螺母。开动锚杆安装机，使锚杆安装机带动杆体旋转把锚杆旋入树脂锚固剂内，直至锚杆达到设计深度，便可撤去锚杆安装机。搅拌旋转时间不可小于35s，然后卸下螺帽，上好托盘，拧上螺母。

3.3锚固力检测操作

预应力锚杆支护论文 第12篇

烟台开发区东银财富广场基坑支护工程位于烟台市开发区长江路北侧, 东北两侧为已建商业区及居民住宅楼, 西侧紧邻开发区检察院。本项目总用地面积18 523.6m2, 总建筑面积100 891m2, 共包括1栋35层写字楼、4层裙房及整体2层地下车库。拟建建筑基础垫层底绝对标高主楼为-4.7m, 群楼为-4.1m。场地平整后, 地表绝对标高4.5m, 主楼侧基坑深度为9.2m, 群楼侧基坑深度为8.6m, 支护总长度约412.3m (见图1) 。

2 工程地质概况

2.1 工程地质条件

根据钻探揭露的地层情况, 场区地层自上而下依次为: (1) 杂填土, (2) 粉砂, (3) 淤泥质粉质黏土, (4) 粉土, (5) 粉质黏土, (6) 细砂, (7) 卵石, (8) 强风化云母片岩, (9) 中风化云母片岩。其中, (1) 素填土~ (5) 粉质黏土层在场区普遍分布; (6) 细砂及 (7) 卵石层在场区部分钻孔钻探深度范围内揭露;场区下伏基岩在拟建场区主楼钻孔揭露 (见表1) 。

2.2 地下水概况

根据勘察资料并结合周边工程地质资料, 本场区地下水类型为第四系孔隙潜水及深层承压水, 潜水主要赋存于第 (2) 层粉砂中, 深层承压水主要赋存在第 (6) 层细砂及第 (7) 层卵石中。

根据勘察报告, 孔隙潜水初见水位埋深介于0.5~3.1m, 稳定水位埋深介于1.1~2.5m, 在工程结束后, 测得钻孔水位埋深介于1.1~2.5m, 稳定水位标高介于2.67~3.58m。为测得下面第 (6) 层细砂及第 (7) 层卵石中的承压水头, 对上面采用下套管止水措施, 测得承压水承压水头约1.5~2.0m。在工程结束后, 统一量测场区地下稳定水位, 测得稳定水位埋深介于1.1~2.5m, 稳定水位标高介于2.67~3.58m之间。

3 基坑边界条件

1) 东侧:基坑东侧有3栋多层住宅楼, 其中一栋6层住宅楼距离地下室外墙仅有11.2m。

2) 南侧:基坑南侧为绿化带及长江路, 地下室外墙距离长江路路边约34m。

3) 西侧:基坑西南侧为开发区检察院, 距离地下室外墙约15.7m, 西北侧为一栋住宅楼, 距离地下室外墙约17m。

4 基坑支护方案选择

该工程位于城市中心地段, 四周紧邻居民住宅楼、商铺及城市主干道, 且周边城市管网较多, 施工场区空间狭小, 基坑开挖后对周边环境影响较大, 因此应选用支护结构变形小、安全性高的基坑支护形式, 经多种方案对比后, 决定采用排桩锚杆支护结构 (见图2) 。

根据地质勘察报告显示, 场区内地层主要以淤泥质土为主, 且厚度较大, 最大厚度约12.0m, 锚杆施工主要在淤泥质土层中进行。因此, 保证锚杆在淤泥质土层中的拉拔力是本支护工程的关键。

5 锚杆设计与施工

5.1 锚杆设计

锚杆采用高强度预应力钢绞线锚索。钢绞线强度为1860MPa, 直径φ15.2mm。注浆采用二次注浆法, 材料为P.O42.5R普通硅酸盐水泥, 首次注入纯水泥浆, 水灰比为0.45, 注浆压力<0.5MPa, 二次注入纯水泥浆, 水灰比为0.55, 注浆压力控制在2.5~5.0MPa, 两次注浆间隔时间控制在10~20h范围内 (见表2) 。

5.2 锚杆施工

5.2.1 钻孔

锚杆的钻孔工艺, 直接影响土层锚杆的承载能力、施工效率和整个支护工程的成本。因此, 正确选择钻孔技术, 对保证锚杆的质量和降低工程成本至关重要。根据施工现场及场地地层情况以及设计要求采用套管钻进作业的施工工艺。成孔达到规定的技术要求后, 提出钻头, 对孔内进行注浆, 再插入钢绞线, 提出套管。

5.2.2 钻孔质量要求

1) 钻机就位后, 要按设计及规范要求校正孔位的直线延伸和倾角的偏差。

2) 孔壁要求直线不弯斜, 以便安放钢绞线和注浆。

3) 钻孔容许偏差:水平允许偏差50mm, 垂直允许偏差20mm, 倾角允许偏差0.5°。

5.2.3 安放钢绞线

为将钢绞线安放在钻孔的中心, 并保证钢绞线有足够的水泥浆保护层, 在钢绞线的表面应设置定位支架, 其间距为2m左右, 外径小于钻孔直径10mm。对中支架和隔离支架的支撑高度均不得小于20mm。锚杆二次注浆管采用高压铝塑管, 制作时长度与钢绞线相同, 并将底部封闭, 锚固段部分打上花眼, 与钢绞线一同下入孔内。

5.2.4 注浆

注浆是锚杆施工中的一个重要工序, 必须认真进行, 并将有关数据记录下来。注浆的作用:形成锚固体, 防止钢绞线腐蚀, 填充土层中的孔隙。

1) 注浆材料及配合比

注浆的浆液为纯水泥浆。水泥采用42.5R普硅水泥。水泥浆应有足够的流动性以便泵送, 如要提高其早期强度, 可加减水剂和早强剂。

2) 注浆方法

注浆方法包括一次注浆和二次注浆。第一次注浆压力为0.5MPa, 第二次注浆时间与第一次间隔10~20h, 压力控制在2.5~5.0MPa, 稳压2min, 浆液冲破第一次注浆体, 向锚固体与土体接触面之间扩散, 使锚固体直径扩大, 增加径向压应力。由于挤压作用, 使锚固体周围的土体受到压缩, 孔隙比减小, 含水量减少, 提高了土体ÁÂÃ的内磨擦角。因此, 二次注浆法可显著提高土层锚杆的承载力。

5.2.5 张拉锚固

1) 锚杆注浆养护7~8d后, 待锚固体强度达到设计强度的70%~80%, 在承载力确认以后, 即可进行预应力张拉, 锚杆正式张拉之前, 应对锚杆预张拉, 张拉所用设备与预应力结构相同, 预应力值按设计要求执行;

2) 张拉宜采用隔二拉一;

3) 锚杆正式张拉前, 应取设计拉力的10%~20%, 并对锚杆预张拉1~2次;

4) 锚杆正式张拉宜分级加载, 每级加载后应稳载3min, 并记录伸长值;

5) 逐级加载直至设计锚固力值的80%, 最后一级荷载应稳载5min, 并记录伸长值;

6) 当钢绞线预应力没有明衰减时, 可锁定钢绞线。

6 结语

在排桩锚杆工艺的基坑支护工程中, 锚杆对基坑支护的成败是起到决定性作用的, 根据相关规范要求及以往的支护经验, 锚杆的设计应尽量避免在软弱土层中, 尤其是淤泥质土层中。根据本工程特点, 场区施工作业空间狭小, 淤泥质土层较厚, 如采用内支撑等支护结构, 造价高, 工期长, 挖土难度大, 因此, 本支护工程大胆采用在淤泥质土层中设计预应力锚索的排桩锚杆支护结构, 选用套管跟进的锚杆施工工艺及二次注浆的锚杆注浆工艺, 并通过现场良好的施工控制操作, 圆满的完成了本基坑支护工程。通过对支护结构的水平位移及沉降观测结果来看, 基坑内位移最大35mm, 基坑外部地表最大沉降24mm, 全部符合国家及地方相关规范要求。该基坑支护工程锚杆在淤泥质土层中的成功实施, 不但为建设单位节省了工程造价和工期, 也为下一步类似地层的基坑支护工程提供了经验。

摘要：根据工程实例, 介绍了排桩锚杆支护体系预应力锚索在较厚淤泥质土层中的设计和施工, 以及基坑开挖完毕后的整体支护效果。

关键词：支护体系,预应力锚索,淤泥质土层

参考文献

【1】JGJ120—2012建筑基坑支护技术规程[S].

【2】GB50300—2013建筑工程施工质量验收统一标准[S].

【3】GB50007—2011建筑地基基础设计规范[S].

【4】GB50202—2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].