锚喷支护作业指导书锚杆、喷射砼、挂钢筋网、钢架支撑以及它们间的任意组合型式,统称为锚喷支护一.工艺原理锚喷支护就是当隧道周围围岩承载能力不足,需提高围岩自身承载能力时,采取联合支护形式,形成长期稳定的支护结构体系锚喷支护的最大优点:及时性、与围岩密贴性、早强、柔性锚喷支护就是应用新奥法原理,即:运用各种手段(开挖方法、支护及地层预处理等)控制围岩变形,最大限度地保护和调动围岩的承载能力二.施工工艺及操作要点⒈砂浆锚杆施工⑴原材料备制锚杆材料:锚杆材料宜采用20MnSi钢筋,钢筋直径Ф22mm,按设计要求规定的材质、规格备料,并进行调直、除锈、除油,以保证砂浆锚杆的施工质量和施工的顺利进行半成品、成品锚杆根据进场的批次,每批次随机抽样3%进行检验水泥:普通水泥砂浆选用普通硅酸盐水泥,在自稳时间短的围岩条件下,宜用早强水泥砂浆锚杆同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥,散装水泥每500t为一批,袋装水泥每200t为一批,当不足上述数量时,也按一批计每批抽样不少于一次砂:宜采用清洁、坚硬的机制砂,粒径不宜大于2.5mm,使用前过筛配合比:普通水泥砂浆的配合比:水泥∶砂宜为1∶1~1∶2(重量比),水灰比宜为0.38~0.45。
砂浆强度不低于M20砂浆备制:砂浆应拌合均匀,随拌随用一次拌合的砂浆应在初凝前用完,并严防石块杂物混入,主要为了保证砂浆本身的质量及砂浆与锚杆体、砂浆与孔壁的粘结强度,也就是为了保证锚杆的锚固力和锚固效果⑵锚杆孔的施工孔位布置:孔位应根据设计要求和围岩情况布孔并标记,偏差不得大于15cm;锚杆孔径:砂浆锚杆的锚杆孔径应大于锚杆体直径15mm;钻孔方向:锚杆孔应保持与隧道衬砌法线方向垂直当隧道内岩层结构面出露明显时,锚杆孔宜与岩层主要结构面垂直;钻孔深度:砂浆锚杆孔深误差不应大于±5cm;锚杆孔应保持直线;灌浆前清孔:钻孔内若残存有积水、岩粉、碎屑或其它杂物,会影响灌浆质量和防碍锚杆体插入,也影响锚杆效果因此,锚杆安装前,必须采用人工或高压风、水清除孔内积水和岩粉、碎屑等杂物⑶锚杆安装砂浆:砂浆锚杆孔内的砂浆采用灌浆管和注浆管进行注浆注浆开始中途停止超过30min时,应用水润滑灌浆罐及其管路注浆孔口压力不得大于0.4MPa,注浆时应堵塞孔口注浆管应插至距孔底5~10cm处,随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出,并用手将水泥纸堵住孔口锚杆安装:锚杆头就位孔口后,将堵塞孔口水泥纸掀开,随即迅速将杆体插入并安装到位。
若孔口无水泥砂浆溢出,说明注入砂浆不足,应将杆体拔出重新灌注后再安装锚杆;锚杆杆体插入孔内的长度不宜小于设计规定锚杆安设时,不得随意敲击钻孔注浆的饱满程度,是确保安装质量的关键,工艺要求注浆管插至距孔底5~10cm,并随砂浆的注入而缓慢匀速拔出,就是为了避免拔管过快而造成孔内砂浆脱节砂浆不足时应重注砂浆这都是为了保证锚杆全长为足够饱满的砂浆所握裹,保证其锚固效果普通砂浆锚杆安装后不久,随意敲击杆体将影响砂浆与锚杆杆体、砂浆与孔壁的粘结强度,降低锚杆的锚固力普通砂浆三天所能达到的强度为28天强度的40%左右,因此,规定三天内不得悬挂重物,不但是为了保证锚固质量,也是为了防止发生安全事故⑷需注意事项砂浆锚杆作业是先注浆,后放锚杆具体操作是:先将水注入牛角泵内,水占泵体积的2/3,并倒入少量砂浆,初压水和稀浆湿润管路,然后再将已调好的砂浆倒入泵内,将注浆管插至锚孔眼底,将泵盖压紧密封,一切就绪后,慢慢打开风阀开始注浆,在气压推动下,水在前,砂浆在后,水湿润泵体和管路,引导砂浆进入锚孔中随着砂浆不断压入眼底,注浆管跟着慢慢退出眼孔,直至砂浆注满眼孔后,立即把锚杆插入眼孔接着用推和锤击的方法,把锚杆插入眼底,然后用木楔堵塞眼口,防止砂浆流失。
压注砂浆时,必须密切注意压力表,发现压力过高,须立即停风,排除堵塞;注浆管不准对人放置,注浆管在未打开风阀前,不准搬动,关闭密封盖,以防高压喷出物射击伤人掺速凝剂砂浆时,一次拌制砂浆数量不应多于三个孔,以免时间过长使砂浆在泵管中凝结当受喷面有可能松动、脱落时,宜先喷1层混凝土,再进行锚杆施工锚杆必须安装垫板,垫板的尺寸宜为150mm×150mm×6mm,垫板应与喷混凝土密贴锚注完成后,及时清洗机具⒉挂钢筋网施工钢筋网宜采用Ф6~12mm的Q235钢筋焊接成网片,网片的网格尺寸宜选取150mm×150mm~300mm×300mm网格尺寸允许偏差为±10mm;每批检查一次,随机抽样5片钢筋网固结在锚杆端头上钢筋须调直除锈,按规定长度下料、绑扎、焊接,按顺序堆放在工作面上使用钢筋冷拉调直以后,钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀钢筋网紧贴初喷砼表面,钢筋网搭接长度应为1~2个网格,允许偏差为±50mm在有钢筋的工作面上复喷砼,其喷射作业与无钢筋情况要求不同,前者要求将钢筋背后喷护密实,钢筋表面不残留回弹物,以使钢筋有较大的握着力,有钢筋,如果对着直喷,反而加大回弹量,因此在钢筋网外喷护,喷头应保持一个角度,既能使钢筋背后密实充填,又可使回弹减少。
喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时,应及时清除钢筋网表面保护层厚度不小于2cm,不允许将锚杆、钢筋头外露钢筋网的铺设应设在第一次喷射砼和锚杆施工后进行钢筋网应随喷射砼面的起伏进行铺设钢筋网现场绑扎,因利用单根钢筋挠度大,当有格栅拱时,应与格栅拱联接牢固⒊格栅钢架施工⑴根据开挖轮廓在钢结构加工间按1:1大样放出格栅内外弧轮廓线第一榀格栅加工完成后放在平整地面上进行试拼装检查,由现场技术人员检查各部尺寸及焊接质量符合设计及规范要求后再批量加工⑵格栅运送过程中,加强保护,防止变形,影响格栅安装质量⑶格栅架立①根据拱脚两侧同步点(带标高),定出两侧拱脚设计标高及控制钢架倾斜度误差②相邻节格栅之间用螺栓连接牢固③根据激光导向仪控制钢架架立的中线、净空以及复核安设标高确定无误后,用联接筋及定位锚杆将钢架定位⒋喷射砼施工用压缩空气将掺有速凝剂的砼拌合料通过砼喷射机高速喷射到开挖成型的隧道岩面上迅速凝固而起到支护作用⑴机具设备砼喷射机、空气压缩机、搅拌机、上料机具、供水设施⑵原料和配合比①原材料水泥优先采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,必要时可采用特种水泥砂一般用坚硬耐久的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5,含水率以5—7%为宜,含泥量不应大于3%。
石子采用坚固耐久的碎石或卵石喷射混凝土中的石子粒径不宜大于16mm,喷射钢纤维混凝土中的石子粒径不宜大于10mm,并宜采用连续粒级,含泥量不应大于1%水宜采用饮用水水中不应含有影响水泥正常凝固与硬化的有害杂质湿喷混凝土应采用液体速凝剂,其掺量不宜大于水泥用量的5%,喷射时应注意作业人员的人身防护速凝剂应根据水泥品种、水灰比等,通过试验不同掺量的混凝土试验选择最佳掺量使用前应做速凝效果试验,要求初凝不应大于5min,终凝不应大于10min喷射混凝土亦可按需要掺入其它外加剂,其掺量应通过试验确定②配合比的选定喷射混凝土的配合比设计应根据材料性能、混凝土的技术条件和设计要求进行,并应符合下列规定:骨灰比宜为1:4~1:5;水灰比宜为0.40~0.50;含砂率宜为45%~60%;喷射混凝土采用强制式搅拌机,其拌合时间不得小于1.5min⑶喷射砼施工喷射砼可分为干喷、、湿喷三种方式根据实际施工,一般采用湿喷法施工①湿喷法施工A.施工准备a.场地布置:考虑到隧道净空小,洞内场地狭窄的条件,搅拌机一般布置在洞外,这样会使洞内不受搅拌机作业引起的粉尘影响,而且可与其它工序平行作业,互不干扰b.备料:施工需要的原材料(水泥、速凝剂、砂、石)必须在施工前准备好,砂石料均仔细过筛。
c.检查机具设备和风、水、电等管线路,并试运转,保证作业区内具有良好的通风和照明条件d.喷射砼前,认真检查隧道开挖断面尺寸,欠挖应予以凿除,对浮石及拱脚的虚碴等及时处理e.设置控制喷射混凝土厚度的标志B.喷射砼施工a.喷射作业应分段、分片、分层,由下而上顺序进行,每段长度不宜大于6m当岩面有较大凹洼时,应先填平b.分层喷射时,一次喷射厚度可根据喷射部位和设计厚度确定c.应紧跟开挖工作面及时喷射混凝土,在喷射结束后4h内不得进行下一循环的爆破作业d.混合料应随拌随喷,不掺速凝剂的干混合料,存放时间不应大于2h;掺有速凝剂的干混合料,存放时间不应大于20min混凝土在运输、存放过程中不得淋雨、浸水及混入杂物混凝土拌合料的停放时间不大于30mine.速凝剂掺量应准确,添加均匀,不得随意增加或减少f.喷嘴应与岩面垂直,同时应保持适当的距离和喷射压力g.分层喷射时,后层混凝土应在前层混凝土终凝1h后,先用风、水清洗喷层表面后再喷射h.喷射后应进行养护和保护C.施工作业及要点a.混合料备制时,各种材料要按配合比准确称量,且搅拌必须均匀b.机具就位后,做好喷射前的检查,在未上料前喷射机应先进行试运转,开启高压风和高压水,检查喷嘴风压、水压是否正常。
c.要点:为保证砼与岩面粘结牢固,在喷射砼前,要用高压水或高压风将附着在岩面的粉尘、碎屑冲冼干净;喷射机的工作风压,应根据具体情况控制在一个适宜的压力状态,一般为0.1~0.15Mpa;喷射时,喷射手应严格控制水灰比,使喷层表面平整光滑、无干斑或滑移与流淌现象;喷嘴的方向应尽量与受喷岩面垂直,喷嘴与受喷面距离保持在1.5~2.0m范围内;喷嘴的移动轨迹应因地制宜,一般采用先下后上,先墙后拱,如岩面凹凸不平时应将凹处喷平,再按正常顺序喷射;有钢筋时,宜使喷嘴靠近钢筋,有格栅时,与围岩之间必须以喷射砼充满密实,喷射砼应将格栅覆盖,并由两侧拱脚向上喷射D.喷射砼工艺参数a.工作风压、水压:0.1~0.15MPab.喷射角度:垂直于受喷岩面c.一次喷射厚度一般拱部为3~4cm,边墙5~7cm;掺速凝剂后,一次喷射厚度拱部为5~6cm,边墙7~10cmd.喷射距离:1.5~2.0m②干喷法施工A.场地布置考虑到隧道净空小,洞内场地狭窄的条件,搅拌机一般布置在洞外,通过运输车运入洞内,然后给料于喷射机;同时应设晴雨棚,以控制砂石的含水率B.施工准备喷射砼前,应认真检查开挖断面尺寸,欠挖者应予以凿除,修整断面,清理浮石及拱脚的虚碴等。
检查机具设备和风、水、电等管线路,并试运转,保证作业区内具有良好的通风和照明条件设置控制喷射混凝土厚度的标志C.喷射砼作业a.混合料的备制混合时,各种材料应按配合比准确称量采用强制式密封搅拌,时间不少于90sb.机具就位机具安装在围岩稳定地段,保证输送线路通畅未上料前,先进行砼喷射机试运转:开启高压风及高压水,如喷嘴风压正常喷出的风水呈雾状,如喷嘴风压不足,可能出料口堵塞,如喷嘴不出风,则可能输料管堵塞有故障及时排除,待喷射机运转正常后才能进行喷射作业c.喷射砼作业要点:喷前应用高压风或高压水清洗岩面,将附着在岩面上的粉尘、碎屑冲洗干净,以保证砼岩面粘结牢固若用高压水清洗会引起岩面软化时,只能用高压风清扫岩面杂物(视地质情况而定);速凝剂掺量应准确,添加均匀,不得随意增加或减少;喷射机工作压风一般控制在0.2~0.4Mpa;喷射手严格控制水灰比,使喷层表面平整光滑,无干斑或滑移流淌现象;喷嘴的方向应与受喷岩面垂直,喷嘴与喷岩面距离保持在1.5~2.0m范围;喷嘴移动轨迹应因地制宜,横条、竖条、圆圈等应交替使用,移动速度要慢,让砼“堆”起来,有了一定厚度再移开,然后逐块。