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　　1概述

 

　　砂漿錨桿作為地下工程支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，在國(guó)外已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史。我國(guó)施工從60年代開始推廣使用，取代了原始的支護(hù)方法，玉蒙鐵路隧洞工程開挖支護(hù)就采用了砂漿錨桿支護(hù)技術(shù)。

 

　　砂漿錨桿主要利用錨桿的抗拉強(qiáng)度，借助錨桿與砂漿之間粘結(jié)力和砂漿與孔辟之間的粘結(jié)力，把圍巖連接成一個(gè)整體而起到加固圍巖或把預(yù)計(jì)坍落巖體錨入不坍落巖體的一種支護(hù)技術(shù)，它有如下使用特點(diǎn)：

 

　　1.1適用范圍廣。由于砂漿錨桿可適用于f=3～4的軟弱巖層和f=12的堅(jiān)硬巖層中，只在較大斷層處不宜單靠錨桿而應(yīng)和其它方法配合使用；砂漿錨桿錨入深度可達(dá)4～6m以上，因而可用于較大跨度的地下工程施工中；可以做為巖石支撐用，也可在軟弱巖層預(yù)先加固巖層用。根據(jù)不同情況，采用了砂漿錨桿單獨(dú)支護(hù)和錨桿與網(wǎng)噴相結(jié)合的方法進(jìn)行。對(duì)不良地質(zhì)段也采用了超前錨桿的開挖方法，均取得了良好的效果。

 

　　1.2根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，砂漿錨桿的錨固力較大，一般直徑25mm的砂漿錨桿錨固力為3d可大于13t，7d可大于15t，而且在一定條件下，隨深度和齡期的增加而增長(zhǎng)，而且可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整孔徑、錨桿直徑、砂漿標(biāo)號(hào)和凝結(jié)時(shí)間等。

 

　　1.3由于錨桿被砂漿包裹，避免了錨桿的銹蝕，從而提高了錨桿的耐久性，與噴砼或掛網(wǎng)噴砼相結(jié)合可作為地下工程永久支護(hù)，砂漿錨桿亦可施加預(yù)應(yīng)力。

 

　　1.4根據(jù)以上分析，導(dǎo)流洞工程選用了直徑為25mm的螺紋鋼筋砂漿錨桿（深3～4米）的支護(hù)方法。

 

 

　　砂漿錨桿主要靠錨桿與砂漿間和砂漿與孔壁間的粘力把預(yù)計(jì)坍落巖體錨固（懸吊）于頂部穩(wěn)定巖體內(nèi)，因而為地下工程開挖支護(hù)圍巖而使用的砂漿錨桿其計(jì)算公式應(yīng)滿足下列四個(gè)條件：

 

　?。?）NK=FaδT，錨桿破壞；（2）NK=πdh1τ1，錨桿與砂漿間接觸層破壞；（3）NK=πDh1τ2砂漿間接觸層破壞；（4）NK=Rυ-Pυ，巖體本身破壞。

 

　　巖石分子間粘結(jié)力Rυ=πRc√R2+h32，式中，h3=K1h1。破壞巖體自重P1=1/3k1h1πr2γ，R為破壞圓錐半徑。坍落巖體重量P2=Fh2γ。錨桿破壞時(shí)巖體總重量Pυ=P1+P2。

 

　　式中：N—每根錨桿的設(shè)計(jì)承載力N=Fh2γ（kg）；F—每根錨桿的支承面積（m2）；γ—巖石單位體積重量（kg/m3）；K—安全系數(shù)，一般取1.5；Fa—錨桿最小截面面積（cm2）；δt—錨桿抗拉屈服強(qiáng)度（Mpa）；D—鉆孔直徑（cm）；d—錨桿直徑（cm）；h1—錨桿錨入穩(wěn)定巖體的實(shí)際深度（cm）；h2—計(jì)算坍落拱高h(yuǎn)2=B/2f（cm）；B—開挖跨度（m）；f—普式巖石堅(jiān)固系數(shù)，如頂板為園形則應(yīng)乘以起拱系數(shù)0.7；τ1—錨桿與砂漿間粘結(jié)力（MPa）；τ2—砂漿與孔壁間粘結(jié)力（MPa）；C—巖石分子間內(nèi)聚力，對(duì)于C值一般取值見表1，本工程取值為0.03MPa；K1—和錨固深度有關(guān)的坍落園錐體深度系數(shù)如表2，本工程取0.50；r—巖石破壞園錐半徑，在破壞角為45°時(shí)R=K1h1（m）=h3。

　　巖石 抗壓/MPa 抗剪/MPa 抗拉/MPa 內(nèi)聚力/MPa

 

　　花崗巖 156.91 12.40 4.39 0.0304

 

　　砂巖 162.59 11.17 4.72 0.053

 

　　石灰?guī)r 86.10 9.04 5.08 0.023

 

　　表2坍落園錐體深度系數(shù)

 

　　錨固深度h1 100 150 200 250 300 350 400

 

　　K1 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40

 

　　r（cm） 70 98 120 137 150 157 160

 

　　砂漿錨桿各項(xiàng)參數(shù)的選擇：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際條件和手段，決定選用直徑為22～25mmr螺紋鋼作為錨桿使用。偏于安全。

 

　　砂漿錨桿的布置：據(jù)一般資料介紹，每根砂漿錨桿承擔(dān)面積以F=0.5～1.2m2為宜，在巖石較好的情況下可取F=1.2～1.5m2，布置成矩形或梅花形。砂漿錨桿的鉆孔方向：在水平隧洞中，宜在垂直洞縱軸線方向上呈放射狀排列；在傾斜隧洞中，宜選擇傾角θ=1/2a～1/3a。

 

　　錨桿的鉆進(jìn)方向，應(yīng)盡量垂直巖層節(jié)理方向，最重要的是應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整孔位、孔向、孔距及每根錨桿應(yīng)承擔(dān)的面積等。

 

　　邊墻錨桿主要承受剪切力，為便于施工，鉆孔方向略向下傾斜，一般控制在10°～15°。

 

 

　　3.1砂漿配合比的選擇原理

 

　　錨桿和孔壁之間連接，主要是靠砂漿來(lái)完成的。砂漿在錨桿受力過程中起主導(dǎo)作用，因而制備合格的砂漿是砂漿錨桿施工中的重要環(huán)節(jié)。砂漿應(yīng)根據(jù)不同的施工方法和強(qiáng)度要求進(jìn)行配制。它應(yīng)具有便于施工、強(qiáng)度高、早強(qiáng)、微膨脹等特性。砂漿錨桿施工方法有先填法和后填法，先填法需要流動(dòng)性較大的砂漿。適用于邊墻下斜向孔施工，有的工地洞頂也用袋裝砂漿先填入孔內(nèi)再插錨桿；后填法又分噴進(jìn)式和壓漿（注入）式。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，錨桿與砂漿間粘結(jié)力和砂漿與孔壁粘結(jié)力，粘結(jié)力和砂漿強(qiáng)度成正比，由另外的試驗(yàn)得知，粘結(jié)力與按全長(zhǎng)計(jì)算的錨入深度成反比，因?yàn)檎辰Y(jié)力是由錨固力被相應(yīng)的錨入深度接觸面積相除得來(lái)的，所以在一定錨固深度范圍內(nèi)，其受力圖形是略呈矩形分布，超過一定深度，其錨固力就不是隨深度的加大而直線上升，而是深度增加得多，錨固力增加得少，甚至錨固力不再增加，故按錨入深度平均計(jì)算的粘結(jié)力，就相應(yīng)的有所減少。錨入深度60cm時(shí)的粘結(jié)力，約等于錨入深度30cm時(shí)的65%。如果錨桿與砂漿間粘結(jié)力偏小，錨桿施工我們可以選擇先注漿后插錨桿的方法。

 

　　普通砂漿制備分兩種情況：1、人工水泥卷注孔：水灰比控制在0.30～0.35，水泥與砂子比例1：1～1：1.2。2、注入式方法；所有砂漿水灰比控制在0.5～0.55，水泥與砂子比例1：1～1：1.2，坍落度10～14cm。水泥為525#水泥、砂子為4mm篩子篩過的砂。

 

　　摻加早強(qiáng)劑砂漿錨桿制備：為提高早期強(qiáng)度，便于進(jìn)行洞挖爆破施工，我們?cè)谏皾{中摻加了1.2%的DII6早強(qiáng)劑和氯化鈣促凝劑。這樣在距離大于20m時(shí)，開挖和錨桿施工可平行作業(yè)，兩工序距離為10m內(nèi)時(shí)，摻加3%的氯化鈣時(shí)，16h后可以放炮。

 

　　3.2砂漿錨桿施工

 

　　鉆孔：采用臺(tái)車和手風(fēng)鉆進(jìn)行砂漿錨桿鉆孔，孔位根據(jù)要求布置，控制好鉆孔方向?？讖綖?8mm和40mm兩種，鉆完孔后將孔內(nèi)巖粉沖洗干凈。

 

　　錨桿安裝：錨桿使用直徑25mm的螺紋鋼筋，砂漿注滿孔以后用臺(tái)車進(jìn)行安裝，錨桿均深入到孔底。

 

　　4結(jié)語(yǔ)

 

　　具有經(jīng)濟(jì)、施工方便、耐久的砂漿錨桿已被廣泛的應(yīng)用于地下工程支護(hù)中。除注入等施工方法外，摻加早強(qiáng)、膨脹劑的孔內(nèi)噴漿法，可獲得強(qiáng)度高、密實(shí)、早強(qiáng)、結(jié)合緊密的砂漿粘結(jié)層。砂漿錨桿和噴混凝土、掛網(wǎng)結(jié)合起來(lái)是地下工程臨時(shí)和永久支護(hù)的較好形式之一。對(duì)于其安全性關(guān)鍵是要即時(shí)支護(hù)。恰甫其海導(dǎo)流洞開挖過程中采用不同形式的支護(hù)方法，打超前錨桿，進(jìn)行錨噴和網(wǎng)噴施工相結(jié)合的方法，成功通過了斷層和破碎帶。方案和措施是切實(shí)可行的，從經(jīng)濟(jì)角度，還可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。