喷射混凝土与锚杆、钢筋网联合支护称为喷锚支护。它是隧洞等地下工程及岩土边坡支护的一种有效形式,也常用于混凝土和钢筋混凝土的加固工程,尤其是在新老混凝土的结合技术中,应用更为普遍。
目前,国内外对喷锚支护的作用机理和计算分析,尚未完善和统一。支护结构形式的选择,多采用工程类比或现场试验相结合的方法。根据工程实践的总结,下面提出一些常用支护形式供参考。
围岩喷锚支护常采用的形式:
(1)当围岩具有中等稳定性,节理裂隙一般发育,易引起小块掉落时,可采用7~15cm厚喷混凝土加锚杆支护。
(2)当围岩为节理裂隙发育的破碎岩层或其他稳定性较差的岩层时,可采用10~20cm厚混凝土加锚杆和钢筋网支护。
(3)当围岩为严重的构造软弱带、大断层,易风化解体剥落的松软岩层或其他不稳定岩层时,宜采用大于20cm厚的喷混凝土、钢筋网、钢拱架联合支护。
混凝土喷锚支护多采用喷混凝土加锚杆和钢筋网支护形式。
下面重点介绍锚杆结构和施工。
1.锚杆类型
锚杆是将不稳定的围岩与稳固的围岩(或新老混凝土)串联起来,使其成一整体,起到加固作用。目前常用的锚杆一般由单根钢筋、高强钢丝束、钢管或钢丝绳等制成,有楔缝式锚杆和砂浆锚杆两种基本形式。楔缝式锚杆是通过冲击使锚头胀开嵌入稳定岩体或混凝土内,依靠摩擦和挤压孔壁的反力起到锚固作用,多用于临时支护。砂浆锚杆是靠水泥砂浆的粘结力将穿过松动岩层的锚杆锚固在稳定岩层上,或将新浇混凝土锚固在老混凝土上。由于砂浆锚杆锚固力大,还能防止锚杆锈蚀,使用年限长,施工又简单,所以应用更普遍,而且多用作永久支护。
砂浆锚杆类型很多,如张力锚杆中的楔缝式锚杆和胀壳式锚杆,通过压注砂浆后,都可成为砂浆锚杆。此外还有:螺纹或竹节钢筋砂浆锚杆;中空螺纹或竹节钢筋砂浆锚杆;波浪形钢筋(直径较小)砂浆锚杆;钢丝绳砂浆锚索;钢管砂浆锚杆等(图1-30)。
图1-30 砂浆锚杆的类型
(a)胀壳形锚杆;(b)螺纹或竹节钢筋砂浆锚杆;(c)中空螺纹或竹节砂浆锚杆;(d)波浪形钢筋砂浆锚杆;(e)钢丝绳砂浆锚索;(f)钢管砂浆锚杆
1—锥形螺帽;2—胀圈;3—突头;4—锚杆;5—垫板;6—螺帽
2.锚杆布置
锚杆应根据围岩的裂缝、断层构造等地质条件进行布置。通常要求所确定的锚杆深度和间距应能保证被支护的围岩形成一个承载拱。锚杆长度应超出围岩的松动软弱带,超出长度约为松动软弱带厚度的1/4。混凝土中的锚杆长度按锚固要求长度确定。(www.xing528.com)
岩层锚杆布置应遵守下列规定:①锚杆应尽量与岩体结构面垂直;当结构面不明显时,可与围岩周边轮廓垂直布置;②在岩面上,锚杆宜成梅花形排列;③锚杆间距不宜大于杆体长度的1/2。混凝土中的锚杆布置根据锚固结构受力性质由设计确定。
在采用锚杆、钢筋网、喷混凝土联合支护时,在布置上除考虑地质条件外,还应注意锚杆与钢筋网连接时的配合作用。
3.楔缝式锚杆施工
楔缝式锚杆直径一般为25mm,一端有螺纹和螺帽;另一端锚头部分有一条楔缝,长150~200mm,宽3~5mm;一块钢楔子,长140~180mm,宽20~25mm,楔面夹角为6°~8°。楔块揳入缝,使锚头张开,将锚杆固定于岩层或混凝土内(图1-31)。
图1-31 楔缝式锚杆及其安装情况(mm)
(a)楔缝式锚杆构造;(b)楔缝式锚杆安装情况
1—楔块;2—锚杆;3—垫板;4—螺帽
楔缝式锚杆的施工程序是:先在设计孔位上钻眼,将楔块放入锚杆楔缝内,把带楔块的锚杆插入钻孔,至楔块与孔底接触,再在锚杆另一端施加冲击力,使楔块挤入缝槽内迫使锚头张开,揳紧在岩层或混凝土中。最后安上垫板或横梁,拧紧螺帽。
4.砂浆锚杆施工
砂浆锚杆安装时,可以先压注砂浆,后安装锚杆;也可以先安装锚杆,后压注砂浆。一般施工工序见图1-32。
图1-32 砂浆锚杆施工程序框图
(1)钻孔。钻孔所用钻头一般较杆径大10mm左右,以保证最佳的砂浆厚度。钻孔达到设计深度时,如遇软弱岩层或夹层,应适当增加钻孔深度。
(2)清孔。锚杆安装前,应将钻孔用水或气冲洗,除去残留在孔中的积水、杂物,并检查孔深是否符合设计要求。
(3)注浆。注浆时,必须将注浆管插至孔底,靠砂浆的注入压力将注浆管徐徐压出,以确保孔内注浆饱满密实。压注砂浆是锚杆安装中的重要工序,一般都采用压浆罐进行压注。
(4)安装锚杆。当先注浆后安插锚杆时,锚杆应缓慢插入,以免砂浆过量挤出,造成孔内砂浆不密实,影响锚固力。锚杆插至孔底后,应立即在孔中揳紧,24h后才能拆除楔块。
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