❶ 鋼筋砂漿錨桿
灌漿錨桿是在錨桿和孔壁之間灌入水泥砂漿或化學漿液,藉以把錨桿桿體與孔壁岩石膠結成整體,使錨桿起到加固圍岩的作用。目前我國大都採用灌注水泥砂漿的砂漿錨桿。也開始應用灌化學漿液的樹脂錨桿。錨桿大都採用鋼筋製成。
一、常用的砂漿錨桿類型
1.普通鋼筋砂漿錨桿
這種錨桿採用普通圓鋼製成,無錨鎖結構,不能施加預拉力,且需待砂漿凝固後才能起作用。
2.螺紋鋼筋砂漿錨桿
一般採用直徑 18~25mm的螺紋鋼筋製成。
3.楔縫式砂漿錨桿
在錨桿頭部的楔縫中插入楔子,通過岩石的反力及岩石同錨頭材料的摩阻力獲取錨固力。主要應用於施工期間或使用年限較短的洞室中加固危岩,防止塌落。其特點是施工快,但錨固力較小,且會隨時間的增長而降低。
二、灌漿方法與砂漿材料
1.風動灌漿
風動灌漿採用壓縮空氣做動力的灌漿器,將砂漿壓入鑽孔內,罐壁能承受 6kg/cm2的壓力。風動灌漿所用砂漿配合比可為:水泥∶砂∶水=1∶(1~1.5)∶(0.42~0.45)這種灌漿法適用於先灌後錨的砂漿錨桿的灌漿。如圖12-11 所示。
圖12-11 風動灌漿
2.真空壓力灌漿
這種灌漿方法適用於楔縫式砂漿錨桿,採用先錨後灌時的灌漿。所需機具為:真空泵,灰漿泵和灰漿攪拌機。採用這種灌漿法,鑽孔時要先用直徑為 68~70mm 的大型鑽頭開孔,一邊安裝封閉塞、灌漿管和抽氣管。砂漿的配合比控制在 1∶0.7∶(0.42~0.47)(水泥∶砂∶水)。水泥砂漿應隨用隨配。如圖12-12 所示。
圖12-12 真空壓力灌漿
3.注漿盒密封注漿
緩慢注漿,當排氣管滴出漿液時即可隨注漿慢慢往外拔出排氣管,拆下密封盒,裝上墊板盒螺母。如圖12-13 所示。
圖12 13 注漿盒密封注漿
4.簡易灌漿法
這是將砂漿裝入玻璃管內或兩個鑽有孔的半圓形鐵皮內,一起放入鑽孔中,然後打入錨桿,砂漿在受擠壓時脹裂玻璃管或從鐵皮的空中擠出,從而把錨桿與孔壁膠結成整體。
三、砂漿錨桿的一般安裝方法
砂漿錨桿安裝的工藝流程如圖12-14 所示:
錨桿施工機械主要是鑽孔機械、安裝機械、灌漿機械等,應根據具體的岩層條件和錨桿種類選擇合適的施工機具。地下工程的斷面較小、錨桿較短時,一般使用氣腿式鑿岩機鑽孔,錨索孔一般採用旋轉式專用錨索鑽機。錨桿的安裝,不同的錨桿有不同的安裝方式和機具,如風鑽、電鑽、風動扳手、錨桿鑽機等。
樹脂或快硬水泥錨桿的推進,一般用手持式風動錨桿鑽機。錨桿孔深度大時,需使用專用錨桿打眼安裝機。
錨桿可以採用 1 6 Mn或 5#螺紋鋼筋,也可以使用3#圓鋼。水泥應新鮮無結塊,砂子應過篩,保證其粒徑小於3mm。
圖12-14 砂漿錨桿安裝的工藝流程
四、錨桿施工要求
(1)錨桿應均勻布置,在岩面上排成矩形或菱形,錨桿間距不宜大於錨桿長度的1/2,以有利於相鄰錨桿共同作用。
(2)錨桿的方向,原則上應盡可能與層面垂直布置,或使其與岩面形成較大的角度;對於傾斜的成層岩層,錨桿應與層面斜交布置,以便充分發揮錨桿的作用。
(3)錨桿眼深必須與作業規程要求和所使用的錨桿相一致。
(4)錨桿眼必須用壓氣吹凈掃干孔底的岩粉、碎渣和積水,保證錨桿的錨固質量。
(5)錨桿直徑應與錨固力的要求相適應。錨固力應與圍岩類別相匹配。
(6)保證錨桿有足夠的錨固力。
❷ 錨桿的製作與安放
1.錨桿桿體的製作
錨桿材料的確定取決於錨固工程對象、錨桿承載力、錨桿長度、數量及現場提供的施加應力及鎖定的設備。錨桿材料可用普通鋼筋、精軋螺紋鋼筋和高強鋼絲、鋼絞線。
在施工方面,短錨桿的制備、安放就位和施加預應力都是較簡單的,而長錨桿處理起來就比較困難,因此,製作長錨桿最好使用鋼絲或多股鋼絞線。特別是使用鋼絞線,柔性好,便於運輸,可以插入鑽孔達數十米,即使在較小的操作平台上,不管鑽孔的方向如何,都可採用這種錨桿。
(1)棒條錨桿的製作
棒條錨桿的製作,一般按錨桿要求的長度切割鋼筋,並在桿體外端加工成螺紋以便安放螺母,在桿體上每隔2~3m安放隔離件,以使桿體在孔內居中,保證有足夠的保護層。國內生產的精軋螺紋鋼筋,屈服強度達750MPa,可用套筒連接鋼筋及鎖定預應力,使用方便。目前國內生產的Φ32和Φ25兩種規格的精軋螺紋鋼筋,是製作極限拉力值小於600kN的棒條錨桿的理想材料。
預應力錨桿的自由段(張拉段)除塗刷防腐塗料外,還應套上塑料管或包裹塑料布,使之與水泥漿體分隔開。
(2)多股鋼絞線錨桿的製作
國內常用的錨桿鋼絞線為7Φ4和7Φ5兩種,其主要力學性能見表5-2。
多股鋼絞線製作的錨桿構造如圖5-14和圖5-15所示。圖5-14為臨時性預應力錨桿(索)的構造,其錨固段的鋼絞線呈波浪形,是通過夾緊環與擴張環(隔離環)的交替設置而成的。一經常使用的隔離環的構造如圖5-16所示,它同時具有兩種功能,既能使鋼絞線分離,使之周邊有足夠的水泥漿粘附,又能保證所需的保護層厚度不小於20mm。隔離環的間距為1.0~1.5m。圖5-15為永久性預應力錨桿(索)的構造,它與臨時性預應力錨桿(索)的主要區別是用塑料波形管對錨固段進行封閉,波形管與桿體間用灰漿或樹脂充填,並藉助波形管粗糙的外表面使它與周圍的灰漿有可靠的粘結。這樣,即使在桿體施荷以後,波形管外表面的灰漿體出現橫向裂縫,也不會再有危險,因為它被完好的波形管保護著。國內目前使用的永久性預應力錨桿(索)採用波形管的仍不多。
表5-2 鋼絞線的主要力學性能(N/mm2)
圖5-14 臨時性多股鋼絞線製作的錨桿的構造
圖5-15 永久性多股鋼絞線製作的錨桿的構造
由法國土層錨桿公司發明的,已廣泛應用的IRP錨固方法,雖然也是一種多股鋼絞線錨桿,但在構造上卻有自己的特色。它主要靠把錨桿自由段與錨固段分離開來的密封袋和帶環圈的套管(圖5-17),通過對錨固段進行高壓灌漿處理(必要時可重復進行),從而實現錨固。
圖5-16 隔離環的構造
圖5-17 帶有密封袋和帶環圈套管裝置的錨桿構造
這種密封袋在對岩層進行灌漿時可以取代鑽孔中的橡膠或皮革密封圈。無紡布密封袋長2.0m,採用滑動方法套在錨桿錨固段上端,袋的兩端緊固在桿體上,當桿體插入鑽孔並拔出護壁套管後,向密封袋中低壓注入灰漿,密封袋將膨脹並擠壓鑽孔壁,從而把錨固段分開。
圖5-18 開有小孔的注漿套管(空洞用橡膠環圈覆蓋)
帶環圈的套管是一根直徑較大的塑料管,其側壁每隔1.0m就開有小孔,孔的外部用橡膠環圈蓋住(圖5-18),從而使灰漿能從該管流入鑽孔內,但不能反向流動,一根小直徑的注漿鋼管通入套管,注漿鋼管上有限定注漿區段的兩個密封圈,當其位於必要深度的橡膠環圈處,在壓力作用下即可向鑽孔內注入灰漿。
(3)多根鋼絲錨桿的製作
用鋼絲組成大型錨索不僅費時而且需要佔用較大的加工場地。首先將鋼絲校直並切割成要求的長度,然後藉助帶孔的金屬分線板將鋼絲按層次布置好,並在每隔0.5~1.0m處接合在一起。製作過程中,最重要的是鋼絲就位,因為放置的鋼絲若在全長上不是相互平行的,就不能利用鋼絲的截面,而且會降低鋼絲的強度。
在原捷克斯洛伐克使用的承載力為1MN的錨桿(由直徑為7mm的24根鋼絲組成)就是分兩層布置的(圖5-19)。內層由8根直徑為7mm的鋼絲組成,鋼絲繞在內徑為12mm的螺旋圈上,每個圈的徑向間距為5~6mm,圍繞每層再纏上直徑為2.2mm的鋼絲,繞在內層上的鋼絲可作為兩層鋼絲間的隔離物,並和中心螺旋線一起確保灰漿滲入鋼索內。外層纏繞16根鋼絲。
圖5-19 錨頭和用由直徑為7mm的24根鋼絲組成的錨桿
2.錨桿桿體的安放
在一般情況下錨桿桿體與灌漿管同時插入鑽孔底部,尤其對於土層錨桿,要求鑽孔完後立即插入桿體,插入時將錨桿有支架一面向下方,若鑽孔使用套管,則在插入桿體灌漿後再將套管拔出。若是用風鑽鑽出的小口徑錨桿孔,則要求灌漿後再插入桿體。
錨桿插入時要求順直,並應除銹,如採用的桿體為兩根以上,應按需要的長度將錨桿點焊成束,間隔2~3m點焊一點。桿體長度不夠設計長度則要求焊接,焊接可採用對焊或幫焊。幫焊時可採用T-55電焊條。幫焊長度按鋼筋混凝土工程施工及驗收規范GBJ-65鋼筋焊接技術要求,例如採用兩根幫條四條焊縫,幫條長度不小於4d(d為錨桿鋼筋直徑),焊縫高度一般不小於7~8mm,焊縫寬度不小於16mm。
❸ 隧道施工中都會用到哪些錨桿,都是什麼類型的,在什麼位置,起什麼作
瞄桿主要起支護作用,保證施工安全