隧道、边坡高性能复合锚杆支护施工工法.doc

隧道、边坡高性能复合锚杆支护施工工法 GGG（中企）D1-2017 中交路桥建设有限公司 中交路桥南方工程有限公司 李玲玉 闫永杰 李永峰 黄灿 王锋 1、前言 岩土支护工程中普遍采用的是普通钢锚杆，在复杂的岩土介质环境中，钢材容易受到岩土介质的 侵蚀发生腐蚀，国内外有不少普通钢锚杆因锈蚀失效的报道；而普通钢锚杆密度较大，运输成本较高 和安装工序繁琐，且对其采取的防腐处理措施不能完全解决锚杆杆材的锈蚀问题，仅在短期内延缓锚 固体系杆材的腐蚀。针对传统锚杆施工存在的问题提出采用隧道、边坡高性能复合锚杆支护施工工法， 解决了复杂的岩土介质环境中锚杆易腐蚀的难题，提高锚固材料使用年限并提升施工效率；通过在三 个项目施工应用总结，形成此工法。 工法依托的“隧道、边坡高性能复合锚固材料应用研究”于 2017年 2月通过中国公路学会组织 的科技成果专家鉴定，鉴定结论为：“该成果总体达到国际先进水平”；研发的“边坡锚杆拉拔试验 反力装置”和“用于边坡锚杆拉拔试验的千斤顶固定结构”获实用新型专利授权。本工法 2017年 7 月获批为 2015-2016年度中国交建工法。 2、工法特点 2.0.1 采用隧道、边坡高性能复合锚杆支护施工工法，锚杆制作简单、施工方便、锚固反应快， 锚固质量易保证，并能够大大延长锚固支护工程的使用年限。 2.0.2 本工法采用的 GFRP锚杆最大的优越性就是其具有抗腐蚀的特性，GFRP锚杆能有效解决普 通锚杆作为永久支护的易腐蚀性问题。 2.0.3 玻璃纤维锚杆具有轻质的优良特性，主要体现在比重低，其比重仅占普通钢材的比重的 1/4～1/5倍，将对其运输成本，现场的加工安装产生有利的影响；玻璃纤维锚杆抗拉强度高，比普 通钢锚杆的抗拉强度高 40%以上，是一种新型的轻质高强材料。 2.0.4 采用本工法锚固体系轴向变形协调能力优于普通锚杆锚固体系，但径向变形协调能力低于 钢锚杆锚固体系，锚固体系是轴向拉伸杆件，主要受到轴向拉力，故沿轴向的热膨胀系数对锚固体系 的影响要明显大于径向，综合玻璃纤维锚杆与水泥砂浆的变形协调能力要优于钢筋与水泥砂浆的变形 能力。 2.0.5 本工法与传统施工方法相比，可以节省 10%-20%的材料成本，并能减少人力投入，降低单 位运输费用；锚杆抗腐蚀性好，可作为永久支护，经济效益好。采用本工法施工周期短，单位能耗低， 节能环保，施工现场文明整洁。 3、适用范围 本工法广泛适用于岩土工程锚固支护施工中，对复杂的高腐蚀环境应用效果更为明显。 4、工艺原理 本工法依据锚固体系破坏机理，锚固体系是一种充分发挥围岩自身承载力的一种经济有效的支护 形式，其受力特点是通过预先对锚杆施加张力抑制裂缝的形成和内应力的衰减，进而提高围岩的自身 承载力。锚固体系工作机理是锚杆杆体、注浆体和岩土体三种介质相互作用共同承受荷载，锚固体系 极限承载力的大小与三种介质的物理力学性质有重要关系。锚固体系荷载传递路径为：锚杆杆体→注 浆体→围岩体，从荷载传递路径可以看出，玻璃纤维锚杆锚固力影响因素主要有：锚杆杆体强度、锚 杆杆体与注浆体界面抗剪强度、注浆体与岩土体界面抗剪强度和岩土体内部的抗剪强度等。 5、施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程图 工艺流程图如图 5.1-1所示： 机械、设备材料进场 搭设施工平台、清理坡面 钻孔位置、角度、 孔径倾角确认 钻机就位 套管跟进钻孔 安装 GFRP 锚杆 注浆 GFRP 锚杆准备 下一孔施工 配置浆液 张拉锁定 测力计 量测 补偿张拉 锚头防护处理 结束 图 5.1-1边坡高性能复合锚杆施工工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1 施工准备 施工准备工作包括施工计划的制定，锚杆孔的测量定位，机械、材料的准备及施工平台的搭设， 张拉机具等机械设备的选定，电力供应以及给排水条件等。 （1）计划制定：在锚杆施工之前，首先要根据设计文件的要求和调查试验资料，制定切实可行 的施工计划。 （2）施工平台的搭设：由于受坏境的限制，锚杆加固工程中需搭设刚性施工平台。一般的施工 平台承载力能达到 5kN/㎡，宽度不小于 1.5m。 （3）锚杆钻机：根据锚固地层的类别、锚杆孔径、锚杆深度以及施工场地条件等来选择钻孔设 备。岩层中采用气动潜孔钻冲击成孔；在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用 跟管钻进技术。 5.2.2 锚具的进场验收 （1）外观检验：从每批中抽取 10%的锚具且不少于 10套，检查其外观和尺寸。如有一套表面有 裂纹或超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差，另取双倍数量的锚具重做检查；如仍有一套不 符合要求，足套检查，合格者方可使用。 （2）硬度检验：从每批中抽取 5%的锚具且不少于 5套，对其中有硬度要求的零件做硬度试验 （多孔夹片式锚具的夹片，每套至少抽取