10锁脚锚管施工工艺工法

1、锁脚锚管施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0310-2011第五工程有限公司石炜炜1. 前言1.1工艺工法概况浅埋软弱地层修建大断面隧道，为减少基底弱化而引起的上台阶初期支护下 沉和下台阶开挖初期支护的悬空引起下沉，设置锁脚锚管是控制沉降有效措施。 尤其在地层软弱、地层含水量较大、拱脚积水的条件下，锁脚锚管的增设对控制 拱顶和地面下沉效果非常明显。1.2工艺原理锁脚锚管的作用原理是通过钻孔、注浆将锚管压入岩层中，借助注浆泵的压 力使浆液渗入、扩散到岩层孔隙或裂隙中，以改善岩体物理力学性能，外露端与 钢架紧密相连后能有效的限制岩层及初期支护松弛变形。对于松散破碎围岩具有一定孔隙或裂隙受扰

2、动和爆破的围岩，选用渗入性注 浆。在注浆压力作用下，浆液克服流动的各种阻力，渗入围岩的各种孔隙和裂隙 中，达到岩层加固的目的。对于致密的土质地层，选用劈裂、压密注浆。在较高的浆液压力作用下，裂 隙被挤开，使浆液得以渗入，形成脉状水泥浆脉、浆液分布形成钢管为主干的树 枝，凝固的浆液挟持网被压密的土体，起到固结的作用。2. 工艺工法特点2.1安装方便，不需现场加工垫板、螺母，材料只需钢管（巾42/巾50）。2.2注浆后可使锚固范围内的岩体得到进一步加固；2.3操作简单，易于掌握。3. 适用范围适用于隧道内地质较差、围岩存在松弛变形隐患、钢架基础承载力较弱地段 的锚固支护、控制围岩及初支收敛变形。4

3、. 主要引用标准4.1客运专线铁路隧道工程施工技术指南（TZ204）4.2客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准（铁建设【2005】160号）4.3锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086）4.4铁路隧道喷锚构筑法技术规范（TB10108）5. 施工方法石质隧道锚管采用风动凿岩 机成孔，黄土隧道采用 ZM-12T 型煤电钻钻成孔，在上台阶或中 台阶脚趾上1米左右，紧贴钢架 两侧，向下倾斜3050o打眼孔。 成孔后采用高压风清理眼孔，插 入或敲入锚管，注浆完毕后，再 将锁脚锚管与钢架可靠连接。6. 工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程各项工前准备-钻机就位一钻孔一清孔一插入锚管一注浆一连接钢

4、架、锚管验收。6.2操作要点施工准备1使施工现场达到三通，即电源、水源、道路通。2清除孤石、危石以及容易掉落石块，清理锚管孔口岩面。3准备好锚管的各部件，准备好钻孔及配套设备。4确定砂浆施工配合比。5准备好各种质检记录表，按照各项目竣工文件以及其他相关文件要求。锚管制作图1锁脚锚管实物照片材料采用锁脚注浆锚管，杆身必须调直无缺损并除去杆上油污、铁锈、杂质。 杆体直径要均匀、一致。进场材料必须按规定进行抽样检测，合格后方能使用。 头部作成锥形，杆身间隔15cm钻直径为6mm孔（参照超前小导管加工方法）。图2锁脚注浆锚管施工工艺流程图孔位确定在架立好的钢架两侧23cm,连接钢板上1m左右选择适当位

5、置。两点基本 上在同一水平面上。不得过于靠近钢架，防止钻孔过程中钻杆影响钢架。钻机就位在启动凿岩机前，首先应当检查压气管路、冲洗水管路是否接通、接牢，检查润滑系统是否有足够润滑油。凿岩系统应保持润滑良好，润滑油应选30号或20号机油，一般使用注油器，每班应定次定量添注；在开关风时要认真清理被 开关风管头，以免风管头摆动伤人。同时各风管节头的连接以及各风管在不用时 要保证绑扎好。钻眼人员到达掌子面时，应首先检查工作面是否处于安全状态，如支护有无 表观变形、裂纹；拱部、两帮岩面有无松动现象或岩层面与层面间有无夹薄泥层 现象，在风钻水喷洒后是否软化剥落、掉块、坍方，若存在应在开钻前及时处理； 钻眼时

6、，风钻支架应放在妥当位置，以免支架弹出伤人。钻孔角度定位根据对不同角度的沉降观测数据分析，水平向下打入3050°效果比较好。钻孔根据所规定的孔位、孔径、长度与倾斜钻孔，钻机采用YT28气腿式风枪，钻头采用70mm梅花形合金钢钻头。开孔时，应调节凿岩机的控制手柄阀，使 凿钻轻冲击运转，调整气腿调压阀，使气腿推力处于弱推力状态。当形成孔窝后, 可逐渐使凿岩机处于中运转状态，然后再逐渐增大气腿的轴推力，当炮孔凿入 100mm左右，可使凿岩机处于全运转和注水及吹洗的工作状态，气腿的轴推力 调整到最优推力。对钻机先供风供水，开始钻进，钻进应以多回转、少冲击的原 则进行，以免钻渣堵塞水孔。针对不

7、同岩性的围岩，应根据排粉情况分别调整冲击功、转杆速度和轴推力， 力求获得较高的凿岩速度。如钻凿中硬岩，冲击功要小些，转杆速度可高些，推 力不宜过大。而对于坚硬岩石，冲击功要大。在允许误差范围内，选择岩层面较好位置（错开岩层节理）进行开孔；转钎 速度低，轴推力要大，采用多回转，少冲击，使孔壁完整性较好；减少钻孔时用 水量；钻孔时做到准、直、平，防止发生错台；岩层较差时采用高压风清孔；清 孔完毕时，及时插入锚管。清孔成孔后用巾18弯头钢管直至孔底通入高压风清孔， 将孔内壁及根部残留废土 清除干净。切忌人员正对眼口，以免孔内杂物伤害人员。孔位检查钻孔后，孔内石粉必须用高压水或高压风冲洗干净。 杆孔深

8、度大于锚管设计 长度10cm,锚管插入孔内的长度不得短于设计长度的 95%。孔深检查采用卷尺 量测，孔径采用比锚管直径大10mm的 PVC管检测。待自检合格后，填写检查记 录表格，报现场监理工程师检查合格后，方能插入锚管。插入锚管采用人工插入带锥头的锚管；当插入比较困难时，将锚管退出后采用风钻洗 孔清空后重新插入，或用风钻直接送入。锚管钢筋保护层在采用水泥砂浆时不小 于8mm,其强度等级不应低于 M20。注浆作业1注浆材料采用水泥砂浆，水泥选用 32.5R以上的普通硅酸盐水泥，质量应 满足硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的各项指标 （GB175）标准；拌合水应符合 铁路混凝土及砌体工程施工规范（TB

9、1210）的各项规定。2注浆用水泥砂浆配合比应 根据设计文件进行配置，砂浆具 有早强性、可流动性、膨胀密实 性功能，属于富水泥砂浆。3砂浆拌制采用丫I32S-4型拌和机，随拌随用，拌合时间不 少于3分钟，注浆过程中注意防 止容器内浆液产生沉淀。选用HFS3疲惟业工艺用V-5D注浆机，注浆时缓慢匀速注入，以减少浆液中气泡的产生以及冲孔现象。当均匀浆液从孔口流出时，持续1 0余秒，可以结束注浆。4注浆参数 注浆压力选择，采用一次升压法注浆，注浆压力要控制在0.5MpaI.OMpa之间；单孔浆液理论计算：Q= n LRk 2 n式中，Q为单孔浆液压入量，n3; Rk=0.6L0, L0 为钢管中对中

10、距离，m l为注浆段长度，m n为围岩孔隙率各类围岩条件下孔隙率参考值： 砂土 40% 粘土 20%断层破碎带5%入为损失系数，取1.11.5。参照秦东隧道施工设 计图纸以及相关设计文件。连接处理钢管插入时，注意尾部应与钢架面平齐。由于锚管与钢架接触面过小，焊接 有效面积小的原因，采用20螺纹管加工成“u”型，并与钢架、锚管有效焊接。7. 劳动力组织表1锚管施工人员配备表（单口每班）工种或职务人数工区长1技术主管1专兼职安全员1质检员1锚管加工、运输2钻孔、清孔4注浆3锚管安装2工种或职务人数电工1空压机司机18设备机具配置隧道单口施工，设备机具配置应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置,

11、配套的生产能力应为均衡施工能力的 1.21.5倍。表2 施工主要机械设备配置表（单口每班）机械设备名称数量注浆泵1台空压机1台风钻2台通风机1台切割机1台9质量控制9.1易出现的质量问题表3易出现的质量问题序号现象主要原因影响1眼孔不直钻孔时，凿岩机下端位移动锚管不易安装到孔底2孔位过深或过浅钻孔 孔径过大或过小未按设计要求施工降低锚固能力3眼孔内有碎屑清空风力不足安装锚管、注浆均困难4注浆时砂浆下滴砂浆过稀成孔口堵塞不良孔内砂浆不饱满，降低锚 固能力5压力表读数不在控制 范围内注浆压力不够或不稳腔内砂浆不饱满，锚管容 易锈蚀6角度过大或过小钻机摆放位置影响沉降量9.2保证措施施工中各工序完成

12、后按铁路隧道施工规范（TB1204及铁路隧道工 程质量检验验评标准（TB10417进行验收，合格后方可进入下道工序，凡不合格 者必须进行返工，使其达到质量标准和设计要求。922钻眼孔位应作标记，以避免与钢架间距误差过大或过小，降低锁脚稳定 效果。钻孔直径应大于锚管直径25mm为使锚管周围都有一定厚度的砂浆与孔壁粘 结，以保证达到所需要的抗拔力。灌浆前应将孔眼吹净，使砂浆与孔壁黏结良好。灌浆饱满与否是保证锚 管质量的关键，注浆是从孔底向孔外，当孔口有砂浆溢出时，即表示孔内砂浆饱满。锚管安装位置居中，使砂浆均匀包裹杆体四周，在孔口可用止浆塞封固， 既可固定锚管位置，也可防止大量浆液外溢。10. 安

13、全措施10.1主要安全风险分析对所有人员进行岗前培训。严格用电制度，施工用电有专人负责；注浆机后面 不得站人，防止注浆管破裂时，造成人员伤害。10.2保证措施施工人员到达工作地点时，应检查工作面是否处于安全状态，并详细检 查支护是否牢固、如有松动石块或裂缝，应及时予以清除或支护。施工期间，应对 支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停止风、水、 料的输送。对锚管支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，应采 取补救措施。当险情危急时，应将人员撤出危险区。11. 环保措施11.1设固定的垃圾桶、垃圾坑盛放

14、垃圾，定期清理运至指定的垃圾处理场。11.2生产、生活污水经沉淀池沉淀经检验达标后排放。11.3及时清理、清扫施工现场，尤其是洒落的扬尘。保持场地清洁，避免 不洁物质与大气降水接触，污染水体。12. 应用实例12.1工程简介秦东隧道是郑西铁路客运专线 ZXZQ1（标段的主要工程，位于陕西省潼关县 境内。隧道起讫里程为DK333+312- DK340+996全长7684m设计为座双线大跨 黄土隧道。隧道正洞内围岩主要为砂质黄土，在远望沟附近穿越粉质黏土地层，隧道洞身最大埋深200m最小埋深为-0.6m （远望沟沟心段）。隧道通过区为黄 河U级阶地和I级黄土台塬区，其中黄河U级阶地表层为第四系上更

15、新统风积的 砂质黄土所覆盖，下伏上更新统冲积砂质黄土；I级黄土台塬区，表层为第四系上更新统风积的砂质黄土，厚2045m下伏第四系中、下更新统风积的砂质黄 土，中间夹有数层粉质黏土层，总厚150200m底部为冰湖积粉质黏土及砂层。12.2施工情况2005年9月25日在进口召开秦东隧道开工典礼，2005年10月28日秦东隧 道2#斜井开始施工，2006年3月12日秦东隧道出口开始进入正洞施工， 全面拉 开了秦东隧道施工的序幕。2007年8月16日8时16分，秦东隧道3#斜井西安 方向正洞与出口胜利贯通，经过对其贯通误差的测定，横向偏差为11mrK 100mm（允许偏差），高程差为5mm： 50 （mr） 2008年4月10日19时29分，秦东隧 道进口和1#斜井郑州方向正洞胜利贯通，经过对其贯通误差的测定，横向偏差 为2mm： 100m（允许偏差），高程差为3mm： 50 （mr）标志着秦东隧道全线胜利 贯通。在近三年的施工中曾连续三个月突破百米成洞，并创闯下了月单口91米成洞的黄土隧道之最，单工作面最大月开挖105米,多口连续三