CN115163149B - 基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，包括以下步骤：锚杆制作→钻孔→钻孔加固→锚杆安装→锚杆压弯→成孔注浆→锚杆张拉→封锚。本发明通过间隔设置的束缚环和隔离环将注浆管、若干钢筋绞丝和若干补浆管绑扎成束组成锚杆，通过施压弯曲若干钢筋绞丝紧贴成孔内壁，增大锚杆与孔壁之间的摩擦阻力，注浆时对锚杆进行强摩擦阻力约束，减少锚杆上浮高度，同时弯曲的若干钢筋绞丝交错填充在注浆液中，硬化时增强与围岩之间的抗剪强度。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程支护技术领域，具体涉及基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺。
背景技术
在隧道工程中，锚杆支护是非常重要的组成部分。锚杆支护作为主动支护，既允许围岩的适当变形又提高了岩体的承载能力，使围岩的稳定性得到充分发挥，在围岩中设置锚杆有助于改变围岩的物理力学性质。
现有技术中，隧道内根据设计支护点位置机械钻孔，成孔内安装锚杆，锚杆与成孔之间呈间隙安装，方便锚杆快速安装，且便于在锚杆与成孔的间隙内注浆填充，但间隙式安装的锚杆有助于减少安装摩擦力，但注浆施工过程中，锚杆与围岩孔壁之间的间隙造成侧摩擦阻力不足，容易造成锚杆随注浆上浮，且随着锚杆支护长度的增加，侧摩擦阻力不足而造成的锚杆上浮更为明显，上浮的锚杆约束注浆料效果较差，垂直于锚杆轴向的注浆料与围岩孔壁之间的抗剪阻力较小，影响锚杆支护质量。
发明内容
本发明的目的在于提供基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，用于解决间隙式安装的锚杆因侧摩擦力阻力不足造成注浆上浮的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、锚杆制作：通过间隔设置的束缚环和隔离环将注浆管、若干钢筋绞丝和若干补浆管绑扎成束组成锚杆，若干钢筋绞丝的两端均分别焊接固定承载钢板和锚具，注浆管和若干补浆管的两端分别贯穿承载钢板和锚具；
步骤二、钻孔：在基层上设计支护点位置标记定位孔，钻杆的下端到达对定位孔深度1-2m位置停止钻孔；
步骤三、钻孔加固：向钻孔深度内插入输料管，并通过高压泵向钻孔内高压旋喷混凝土浆液料形成加固部；
步骤四、锚杆安装：加固部硬化后，再次通过钻杆向下钻孔，成孔深度适应设计锚杆安装长度，锚杆安装前在成孔内插入钢套管，并向钢套管内插入锚杆，锚杆底端到达成孔深度后，抽出成孔内的钢套管；
步骤五、锚杆压弯：通过锚杆台车对锚具进行对接，并向锚具施加液压推力，施压弯曲的若干钢筋绞丝紧贴成孔内壁；
步骤六、成孔注浆：采用二次注浆方式向成孔内灌入混凝土浆料，第一次注浆是由注浆管在0.4-2MPa常压下输送混凝土浆料，且输送过程中匀速抽出注浆管，第二次注浆是由若干补浆管在4-6MPa高压下输送混凝土浆料，待孔口返浆停止注浆；
步骤七、锚杆张拉：注浆硬化强度达到设计值后，通过锚杆台车对锚具施加液压拉力，对若干钢筋绞丝自由段张拉处理6-8min；
步骤八、封锚：张拉完成后，对锚具和若干钢筋绞丝自由段进行浇筑垫层和筏板防护。
作为本发明进一步的方案：步骤一中注浆管沿锚杆的中心轴向设置，且若干钢筋绞丝和若干补浆管均布设置在注浆管的外侧，所述若干钢筋绞丝与隔离环之间插设连接，所述若干补浆管卡扣设置在隔离环的边缘上。
作为本发明进一步的方案：所述注浆管贯穿承载钢板且伸出30-50mm，注浆管的伸出端侧壁上开设有若干喷浆孔，且注浆管的伸出管口端插设安装堵头。
作为本发明进一步的方案：所述注浆管为镀锌钢管，若干补浆管为HDPE塑料软管。
作为本发明进一步的方案：步骤六中第一次注浆和第二次注浆均采用水灰比为0.45-0.5的水泥净浆，且第二次注浆距第一次注浆时间为5-6h。
作为本发明进一步的方案：步骤八中垫层和筏板之间喷涂设有防水涂层，防水涂层为PCR改性乳化沥青底油层。
作为本发明进一步的方案：步骤八中筏板内预埋设有钢管套和下止水钢板，钢管套和下止水钢板分别套设防护若干钢筋绞丝自由段。
作为本发明进一步的方案：步骤八中筏板上开设浇筑槽，浇筑槽的内壁上紧贴设置预制凹形钢板，所述预制凹形钢板上通过上止水钢板支撑定位锚具。
作为本发明进一步的方案：所述锚具定位安装完成后，浇筑槽内用于填充注入混凝土浆料。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过间隔设置的束缚环和隔离环将注浆管、若干钢筋绞丝和若干补浆管绑扎成束组成锚杆，通过施压弯曲若干钢筋绞丝紧贴成孔内壁，增大锚杆与孔壁之间的摩擦阻力，注浆时对锚杆进行强摩擦阻力约束，减少锚杆上浮高度，同时弯曲的若干钢筋绞丝交错填充在注浆液中，硬化时增强与围岩之间的抗剪强度；
(2)本发明采用二次注浆方式向成孔内灌入混凝土浆料，第一次常压注浆保证了成孔内浆料充盈，第二次高压补浆是从孔底进行反浆填充，可以将成孔内空气挤出并冲破第一次注浆料排出，采用二次注浆施工可以保证锚杆注浆体密实，提高锚杆和围岩之间的抗剪强度，以及提高锚杆锚固力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例中的方法流程图；
图2是本发明实施例中的钻孔断面示意图；
图3是本发明实施例中的锚杆安装断面示意图；
图4是本发明实施例中的锚杆绑扎结构示意图；
图5是本发明实施例中的隔离环上安装钢筋绞丝和补浆管示意图；
图6是本发明实施例中的承载钢板上安装钢筋绞丝和补浆管示意图。
图中：1、基层；2、钻杆；3、加固部；4、锚杆；40、注浆管；41、补浆管；42、钢筋绞丝；43、隔离环；44、束缚环；45、承载钢板；46、堵头；5、垫层；6、筏板；7、浇筑槽；8、预制凹形钢板；9、上止水钢板；10、下止水钢板；11、锚具；12、钢管套；13、防水涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3所示，本发明为基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、锚杆4制作：通过间隔设置的束缚环44和隔离环43将注浆管40、若干钢筋绞丝42和若干补浆管41绑扎成束组成锚杆4，绑扎成束组合的锚杆4预制作方便，通过若干钢筋绞丝42增强锚杆4的锚固支护强度，通过注浆管40和若干补浆管41可以完成二次注浆锚固围岩，若干钢筋绞丝42的两端均分别焊接固定承载钢板45和锚具11，注浆管40和若干补浆管41的两端分别贯穿承载钢板45和锚具11；
本技术方案中，参阅图4-6所示，步骤一中注浆管40沿锚杆4的中心轴向设置，且若干钢筋绞丝42和若干补浆管41均布设置在注浆管40的外侧，若干钢筋绞丝42与隔离环43之间插设连接，若干补浆管41卡扣设置在隔离环43的边缘上，注浆管40、若干钢筋绞丝42和若干补浆管41绑扎布局合理，不影响二次注浆施工。
注浆管40贯穿承载钢板45且伸出30-50mm，注浆管40的伸出端侧壁上开设有若干喷浆孔，且注浆管40的伸出管口端插设安装堵头46，使得注浆管40便于沿垂直锚杆4轴向方向上喷出浆料，注浆均匀。
注浆管40为镀锌钢管，镀锌钢管便于在注浆过程中抽离锚杆4，若干补浆管41为HDPE塑料软管，HDPE塑料软管便于绑扎进行第二次注浆使用。
步骤二、钻孔：在基层1上设计支护点位置标记定位孔，钻杆2的下端到达对定位孔深度1-2m位置停止钻孔；
步骤三、钻孔加固：向钻孔深度内插入输料管，并通过高压泵向钻孔内高压旋喷混凝土浆液料形成加固部3；
本技术方案中，通过高压旋喷形成加固部3的施工为现有技术，本发明不再叙述，在支护点基层1下方1m处设置加固部3为长锚杆4起到加强锚固作用。
步骤四、锚杆4安装：加固部3硬化后，再次通过钻杆2向下钻孔，成孔深度适应设计锚杆4安装长度，锚杆4安装前在成孔内插入钢套管，并向钢套管内插入锚杆4，锚杆4底端到达成孔深度后，抽出成孔内的钢套管；
本技术方案中，锚杆4安装前通过钢套管预先插入成孔内，因绑扎成束的锚杆4自身柔性较大，避免与成孔的孔壁之间摩擦阻碍锚杆4安装到位。
步骤五、锚杆4压弯：通过锚杆4台车对锚具11进行对接，并向锚具11施加液压推力，施压弯曲的若干钢筋绞丝42紧贴成孔内壁；
本技术方案中，通过施压弯曲若干钢筋绞丝42紧贴成孔内壁，增大锚杆4与孔壁之间的摩擦阻力，注浆时对锚杆4进行强摩擦阻力约束，减少锚杆4上浮高度；同时弯曲的若干钢筋绞丝42交错填充在注浆液中，硬化时增强与围岩之间的抗剪强度。
步骤六、成孔注浆：采用二次注浆方式向成孔内灌入混凝土浆料，第一次注浆是由注浆管40在0.4-2MPa常压下输送混凝土浆料，且输送过程中匀速抽出注浆管40；第二次注浆是由若干补浆管41在4-6MPa高压下输送混凝土浆料，待孔口返浆停止注浆；
本技术方案中，第一次注浆和第二次注浆均采用水灰比为0.45的水泥净浆，且第二次注浆距第一次注浆时间为5h，第一次常压注浆保证了成孔内浆料充盈，第二次高压补浆是从孔底进行反浆填充，可以将成孔内空气挤出并冲破第一次注浆料排出，采用二次注浆施工可以保证锚杆4注浆体密实，提高锚杆4和围岩之间的抗剪强度，以及提高锚杆4锚固力。
步骤七、锚杆4张拉：注浆硬化强度达到设计值后，通过锚杆4台车对锚具11施加液压拉力，对若干钢筋绞丝42自由段张拉处理6-8min；
本技术方案中，锚杆4与围岩注浆锚固后形成一体的锚固构件，张拉锚杆4产生预应力，使得被施加预应力张拉锚固构件承受拉应力，而锚固构件的内部的若干钢筋绞丝42预先消除产生的拉应力，可以提升锚固构件的抗载荷能力，避免锚固构件开裂破坏。
步骤八、封锚：张拉完成后，对锚具11和若干钢筋绞丝42自由段进行浇筑垫层5和筏板6防护。
本技术方案中，浇筑垫层5和筏板6施工为现有技术，本发明不再叙述，主要起到对锚杆4和基层1结合面位置处防渗水防护作用。
步骤八中垫层5和筏板6之间喷涂设有防水涂层13，防水涂层13为PCR改性乳化沥青底油层，通过在垫层5和筏板6之间的结合面位置进行防水涂层13处理，有助于增强防水施工效果。
步骤八中筏板6内预埋设有钢管套12和下止水钢板10，钢管套12和下止水钢板10分别套设防护若干钢筋绞丝42自由段，若干钢筋绞丝42自由段因自身具有柔性，通过设置的钢管套12对若干筋绞丝自由段浇筑防护作用，设置的下止水钢板10加强钢管套12下套端的防渗水作用。
步骤八中筏板6上开设浇筑槽7，浇筑槽7的内壁上紧贴设置预制凹形钢板8，预制凹形钢板8上通过上止水钢板9支撑定位锚具11，便于支撑定位安装锚具11，锚具11定位安装完成后，浇筑槽7内用于填充注入混凝土浆料，预制凹形钢板8便于定型浇筑槽7的轮廓，且预制凹形钢板8与锚具11之间设置上止水钢板9，起到对锚杆4封帽端高效防水施工作用。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、锚杆(4)制作：通过间隔设置的束缚环(44)和隔离环(43)将注浆管(40)、若干钢筋绞丝(42)和若干补浆管(41)绑扎成束组成锚杆(4)，若干钢筋绞丝(42)的两端均分别焊接固定承载钢板(45)和锚具(11)，注浆管(40)和若干补浆管(41)的两端分别贯穿承载钢板(45)和锚具(11)；
步骤二、钻孔：在基层(1)上设计支护点位置标记定位孔，钻杆(2)的下端到达对定位孔深度1-2m位置停止钻孔；
步骤三、钻孔加固：向钻孔深度内插入输料管，并通过高压泵向钻孔内高压旋喷混凝土浆液料形成加固部(3)；
步骤四、锚杆(4)安装：加固部(3)硬化后，再次通过钻杆(2)向下钻孔，成孔深度适应设计锚杆(4)安装长度，锚杆(4)安装前在成孔内插入钢套管，并向钢套管内插入锚杆(4)，锚杆(4)底端到达成孔深度后，抽出成孔内的钢套管；
步骤五、锚杆(4)压弯：通过锚杆(4)台车对锚具(11)进行对接，并向锚具(11)施加液压推力，施压弯曲的若干钢筋绞丝(42)紧贴成孔内壁；
步骤六、成孔注浆：采用二次注浆方式向成孔内灌入混凝土浆料，第一次注浆是由注浆管(40)在0.4-2MPa常压下输送混凝土浆料，且输送过程中匀速抽出注浆管(40)，第二次注浆是由若干补浆管(41)在4-6MPa高压下输送混凝土浆料，待孔口返浆停止注浆；
步骤七、锚杆(4)张拉：注浆硬化强度达到设计值后，通过锚杆(4)台车对锚具(11)施加液压拉力，对若干钢筋绞丝(42)自由段张拉处理6-8min；
步骤八、封锚：张拉完成后，对锚具(11)和若干钢筋绞丝(42)自由段进行浇筑垫层(5)和筏板(6)防护。
2.根据权利要求1所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，步骤一中注浆管(40)沿锚杆(4)的中心轴向设置，且若干钢筋绞丝(42)和若干补浆管(41)均布设置在注浆管(40)的外侧，所述若干钢筋绞丝(42)与隔离环(43)之间插设连接，所述若干补浆管(41)卡扣设置在隔离环(43)的边缘上。
3.根据权利要求2所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，所述注浆管(40)贯穿承载钢板(45)且伸出30-50mm，注浆管(40)的伸出端侧壁上开设有若干喷浆孔，且注浆管(40)的伸出管口端插设安装堵头(46)。
4.根据权利要求3所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，所述注浆管(40)为镀锌钢管，若干补浆管(41)为HDPE塑料软管。
5.根据权利要求1所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，步骤六中第一次注浆和第二次注浆均采用水灰比为0.45-0.5的水泥净浆，且第二次注浆距第一次注浆时间为5-6h。
6.根据权利要求1所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，步骤八中垫层(5)和筏板(6)之间喷涂设有防水涂层(13)，防水涂层(13)为PCR改性乳化沥青底油层。
7.根据权利要求1所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，步骤八中筏板(6)内预埋设有钢管套(12)和下止水钢板(10)，钢管套(12)和下止水钢板(10)分别套设防护若干钢筋绞丝(42)自由段。
8.根据权利要求1所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，步骤八中筏板(6)上开设浇筑槽(7)，浇筑槽(7)的内壁上紧贴设置预制凹形钢板(8)，所述预制凹形钢板(8)上通过上止水钢板(9)支撑定位锚具(11)。
9.根据权利要求8所述的基于隧道工程的抗浮锚杆施工工艺，其特征在于，所述锚具(11)定位安装完成后，浇筑槽(7)内用于填充注入混凝土浆料。
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