引孔植入式带支盘岩石锚杆施工技术研究

引孔植入式带支盘岩石锚杆施工技术研究

王建平

杭州通达集团有限公司杭州310019

摘要：引孔植入式带支盘岩石锚杆施工技术根据设计间距采用岩石扩挤设备在已成孔内扩挤岩土体形成支盘扩挤孔，锚杆外包土工布袋，土工布袋根据设计扩挤孔位置及尺寸设置扩大扩挤支盘，该设置方法提高了锚杆单位长度上的锚固力，解决了锚杆抗拔力不足的问题，相对缩短锚杆长度和岩层钻孔深度，易化钻进和锚固施工作业，具有较好的技术经济效益和社会效益，具有广泛的推广应用价值。

关键词：引孔植入；支盘；锚杆

Keywords：Holeinsertion；Supportingplate；Anchorrod

1前言

锚杆支护具有成本低、支护效果好、占用施工净空少等优点，但锚杆也有其缺点和适用性：如普通锚杆抗拔力不足、延伸率很低、施工时稳定性差，岩层钻进锚固困难等。对此，研发了“引孔植入式带支盘岩石锚杆施工技术”，经过实践证明该技术节约了大量钢筋，加快施工进度且边坡没有出现安全问题，施工效果明显。

2工艺原理

先在岩土层内钻孔，上部存在软土易塌孔时，采用小护筒辅助，施工时先采用钻机成孔，然后采用岩石扩孔设备根据设计间距在已成孔内扩大孔径，形成支盘孔腔。锚杆可采用钢棒或热轧带肋钢筋，底部设置略小于钻孔直径的底盘，外包土工布袋[1]，土工布袋根据设计孔道扩大位置及尺寸做相应扩大，在底盘及扩挤支盘处钢筋上焊接后伸展连接钢片，先在孔内灌注一定的锚固材料，再将锚杆植入孔内，后扩挤钢片伸展后，向布袋内灌注钢筋锚固料，灌浆后，利用钢筋锚固剂的膨胀性和锚固性，提高锚杆单位长度上的锚固力及锚杆的承载力，由此，可以相对缩短锚杆长度和岩层钻孔深度[2]。锚杆如下图1。

图1引孔植入式带支盘岩石锚杆

3施工工艺流程

本技术关键施工步骤图如图2所示：

图2引孔植入式带支盘岩石锚杆施工过程图

4操作要点

4.1施工前准备

材料必须堆放整齐，平整下料、注浆及钻孔场地等，进行水泥浆、混凝土配合比试验；钢筋、锚具材料性能试验，清理岩层表面浮土、松动岩石和植被等[3]，之后方可进行施工。

4.2孔位布置

测出锚杆孔位并标记。

4.3钻设孔道

采用水钻成孔，用湿式方式钻进孔形，在采用岩石扩孔器形成支盘孔腔[4]。锚杆孔道钻设如图3所示。

图3钻设孔道

4.4首次填充锚固剂

钢筋锚固剂采用设计强度等级的普通硅酸盐水泥。当岩层中存在裂隙，浆液流失较为严重时设置土工布袋，土工布袋改为选择性添加，并采用可以部分透浆的土工布袋[5]。土工布袋如图4所示。

图4土工布袋

4.5锚杆植入

锚固剂注入后，下压焊接底盘和支盘钢筋骨架的锚杆至底，再适当上拔，使支盘钢筋完全张开。

4.6再次填充锚固剂

在第一次注浆的浆体强度达到1MPa时，向孔道内再次填塞钢筋锚固剂并挤密，排出锚杆下压时可能产生的气泡，浆体配比与第一次注浆的浆体相同[6]。钻孔孔内注浆如图5所示。

图5注浆

4.7浇筑混凝土支护结构

裁剪多余土工布袋，在锚杆露出岩层段外套设套管，根据设计要求浇筑混凝土支护结构。

4.8张拉锚杆

混凝土支护结构土强度达到设计强度75%之后方可进行张拉施工。

4.9锚具锚固并浇筑封头

每根锚杆张拉到位后，按照预应力高强钢筋锚杆锁定荷载要求及时进行锁定，再在锚杆上设置垫板和锚头按图纸要求进行封锚。封锚后的锚固端如图6所示。

图6封锚后的锚固端

5施工过程质量控制

（1）为了保证套管的位置和垂直，在沿高度每段挡墙模板支好后，要调正套管，用钢筋横拉，将套管固定成排，然后用两根架杆与模板外支架拉结，以保证浇灌时不被挤压。

（2）钻孔时，保持机身稳定，保证锚孔垂直，成孔过程中有专人做记录，记录土体特征、成孔质量、事故处理等内容，并及时与设计认定土质加以对比，便于及时修订设计参数。

（3）张拉千斤顶在使用前必须送当地技术监督部门或有资质的检测机构进行检验标定。

（4）预应力高强钢筋锚杆要按设计要求加工，锚固段扩张环间距不大于650mm，自由段对中支架间距不大于3000mm；自由段必须涂强力防腐涂料并套聚乙烯塑料管，管头封闭固定于自由段顶部，防止灌注挡墙时浆液进入套管。

（5）当混凝土支护结构施工至顶部下一定标高，且锚固体强度大于20MPa并达到设计强度80%以上时，按设计要求进行预应力高强钢筋锚杆张拉。

（6）按设计要求将预应力高强钢筋锚杆张拉锁定并检验合格后，将预应力高强钢筋锚杆间混凝土表面凿毛、清洗，将锚具锚固并浇筑封头。

（7）在施工段对应坡顶上部有构筑物时，施工过程中应对构筑物进行变形监测（沉降和位移），若变形超过允许值，应及时采取补救措施，保证构筑物的稳定和安全。

6资源节约

本技术坚持“资源节约，环境友好”的理念，积极倡导、研究和推广应用节能减排的新理念、新技术、新工艺，有效保证了施工质量，在保证质量、符合稳定性要求的情况，采用本技术使得成孔浅，显著减少钻孔成本和锚固长度和锚固剂用量，解决了锚杆抗拔力不足的问题，工期短、耗材低，可显著节约资源。

7效益分析

7.1技术效益

本技术采用岩石扩挤设备根据设计间距在已成孔内扩挤岩土体形成支盘扩挤孔，锚杆外包土工布袋，土工布袋根据设计扩挤孔位置及尺寸设置扩大扩挤支盘，该设置方法提高了锚杆单位长度上的锚固力，解决了锚杆抗拔力不足的问题，相对缩短锚杆长度和岩层钻孔深度，具有较高的技术效益。

7.2经济效益

本技术提高了锚杆单位长度上的锚固力，缩短了锚杆长度，节约锚杆材料用量，减小钻孔深度，加快了施工速度，在实际工程应用实践中既节约了材料成本又缩短了施工工期，具有较高的经济效益。

7.3社会效益

本技术施工过程中的垃圾、弃渣、排水等方便处理，泥浆溢出量少，施工对周围已有建筑的影响小，污染小，达到综合治理的目的。

8结论

引孔植入式带支盘岩石锚杆施工技术经过实际工程应用得到如下结论：

（1）本技术在岩土体内钻设孔道，且在底部及设计位置扩大孔径，形成支盘孔腔，填充钢筋锚固剂后，配合锚杆上的底盘和支盘钢筋骨架，可提高锚杆与周围岩土体的粘结强度，增大锚固力，减小锚杆长度，经济实用。

（2）锚固体外包裹采用无纺土工布制成的土工布袋，对钢筋锚固剂起到约束作用，锚杆外包的锚固体成型质量可靠。

（3）钢筋锚固剂分两次填充至孔道内，可保证孔道填充密实，第一次填充后下压锚杆不会引起浆液溢出，不造成浪费，且锚杆下压容易；第二次填充压实后，使锚杆下压产生的气泡溢出，并保证锚固体密实，在有地下水的情况下，支盘仍可完全嵌入至岩土体内，传力可靠，有效提高锚杆承载能力。

（4）采用可活动支盘钢筋骨架，用压簧控制支盘钢筋与锚杆夹角，锚杆下压至底后，钢筋骨架在支盘位置自动弹开，适当上提后，可完全张开，支盘钢抵靠在托板或底盘上，提高了锚杆的抗拔性能。

参考文献：

[1]孙海涛，王林，陈惠民，等.一种引孔植入式带支盘抗浮岩石锚杆及施工方法：，CN104234050A[P].2014.

[2]岳志辉.石家庄城市地下空间开发及利用适宜性灰色综合评价[D].河北工业大学，2013.

[3]李云华.云南龙马水电站压力分散型锚索施工[J].云南水力发电，2006，22（4）：71-75.

[4]凌四.压力分散型预应力锚索的施工与质量控制[J].公路，2006（3）：210-213.

[5]王志超，敦亚芳，李中元，等.双管三翼高压旋喷扩大头装配式锚索施工技术[J].新材料新装饰，2014（13）.

[6]敖文章.巨石公寓基坑支护施工技术[J].建筑技术，2004，35（5）：364-364.