水泥药卷张拉锚杆施工工法之马矢奏春创作
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日 中国水利水电第十四工程局
二○○七年五月十日
审查：和孙文 校核： 杨元红、徐萍
编制：黄岗、杨天吉、董发俊、李武诚
目 录
1．前言1 2．工法特点1 3．适用范围1 4．工艺原理1
5．施工工艺流程及操纵要点2 施工工艺流程2 操纵要点3 准备工作3 丈量放样3 钻孔3
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
钻孔清洗3 钻孔检查与验收3 装置水泥药卷4 安插杆体4
装置托板、垫圈和螺帽4 张拉锁定4 竣工检查与验收5 6．资料与设备5 原资料5 杆体及附件5 水泥药卷5 6.2 设备5 7．质量控制5 总则5 7.2 资料6 设备6 锚杆孔6 装水泥药卷6 锚杆张拉6 锁定7 8．平安措施7 9．环保措施7 10效益分析8 10.1 经济效益8 10.2 社会效益8 11．应用实例8
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
11.1 实例18 工程概况8 施工情况8
工程监测与结果评价9 11.2 实例29 工程概况9 施工情况9
工程监测与结果评价9 实例39 工程概况9 施工情况9
工程监测与结果评价9
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
水泥药卷张拉锚杆施工工法
中国水利水电第十四工程局 黄岗 杨天吉 董发俊 李武诚
1．前言
在地下各类地下洞室的开挖支护施工中，一般遵循“新奥法”原则，将“新奥法”各要素有机结合，充分利用围岩自身承载能力，锚杆支护在开挖支护施工中发挥十分重要的作用，地下洞室规模大，地质结构复杂，如何包管地下洞室在开挖施工中围岩及时得到支护抗力，是开挖支护施工的技术难点。传统的普通锚杆支护，有不克不及快速提供围岩支护抗力的特性。
中国水利水电第十四工程局在所承建的大型地下工程施工中不竭总结及改善洞室开挖支护技术，在龙滩、小湾、三峡、彭水等大型水电站导流洞、地下厂房、主变室和尾水隧洞等地下工程中均成功采取技术先进、工艺成熟的水泥药卷张拉锚杆施工工艺，洞室围岩及时得到了支护抗力，加快了施工进度，确保了洞室围岩稳定和平安，具有技术先进性，并有明显的社会效益和经济效益。
2．工法特点
2.1水泥药卷张拉锚杆是采取水泥基药卷作为锚杆锚固剂，使其具有快速实施支护，充分利用围岩身承载能力。
水泥药卷张拉锚杆与传统的灌浆张拉锚杆相比，水泥药卷张拉锚杆具有注浆丰满、水泥浆不容易外流、施工器具少、程序简单、施工快捷、占用工期短、环境污染少的特点。
3．适用范围
适用于地下洞室的喷锚支护，目前，已广泛应用于各类地下洞室和边坡支护工程。
4．工艺原理
采取药卷喷枪分别将快硬水泥药卷与缓凝水泥药卷注射入孔口内，然后拔出锚杆杆体，孔口找平,开始装置托板、垫圈和紧固螺帽，在快硬水泥药卷达到张拉强度后和缓凝水泥初凝前，张拉和锁定锚杆。其工艺原理的核心部分为：快硬水泥终凝时间短，结石强度提高快,能及时实现预应力锚杆张拉，从而及时提供围岩支护抗力；缓凝水泥初凝时间较长，快硬水泥与缓凝水泥一起注入孔内，注浆一次成型，整个施工操
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
纵简单、方便、快捷。
5．施工工艺流程及操纵要点
水泥药卷张拉锚杆施工工艺流程见图5.1。
图5.1 水泥药卷张拉锚杆施工工艺流程图
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
竣工检查与验收 监测与维护 张拉锁定 装置托板、垫圈和螺帽 孔口找平 装缓凝水泥药卷 安插锚杆 装快硬水泥药卷 钻孔清洗 钻孔 丈量放样 施工准备 钻孔检查与验收 水泥药卷张拉锚杆及其配件加工、运输 创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
准备工作
收集和研究相关技术资料，事先检查其断面是否欠挖，欠挖事先处理。基面杂物、附着泥土和松动岩块清理干净；施工风、水电、照明就绪，施工通道和场地平整，满足施工要求。
丈量放样
1)丈量人员根据设计图纸进行放样；
2）放出支护区域的起止桩号和基准高程，要求桩号每间隔5m做一个标识表记标帜，根据需要，部分洞段桩号可适当加密；
3）按图示支护参数进行锚杆孔位放样，并用红油漆做好标识。
钻孔
1）锚杆钻孔采取三臂凿岩台车、锚杆台车等钻孔。钻孔角度根据洞室的结构形式和锚杆所处的部位可分为：900、450、00、<00等几种方向。当锚杆轴线与岩石层面夹角过小时，钻孔角度须根据监理工程师指示局部调整。根据规范要求，结合钻孔设备的实际技术参数，钻孔孔径选用φ42～55mm。
2）钻孔施工时钻头要对准岩壁上锚杆孔孔位标识下钻，最大偏差不得大于150mm，开孔应用小功率缓慢钻进，钻进约50cm后，校正钻孔方向，全功率钻进。为了准确地控制钻孔的角度，钻孔施工时由当班技术员用地质罗盘配合操纵手一起控制钻杆的方向，钻孔与锚杆预定方位的允许角偏差控制在1～３°。钻孔深度可根据钻杆的长度控制。当孔深与钻杆的长度成几何倍数时，由钻杆的根数控制孔深，当不成几何倍数时，则在钻杆上标好长度记号以控制钻孔深度，要求钻孔深度不小于杆体有效长度，并比锚杆体有效长度深50mm~200mm。
钻孔清洗
工作区锚杆孔全部钻完后，用压力水枪对所有钻孔依次进行冲洗。工作面较大时，可一边钻孔一边洗孔。当孔内不再有浊水流出时，结束冲洗，然后用压力风枪将孔内积水吹出孔外。
钻孔检查与验收
钻孔清洗完毕，进行孔位编号，并对各孔的实际孔径、孔深、孔位、孔向和孔洁净度进行班组自检，填好自检记录表。自检合格后报队级质检员复检（二检），复检合格后报质量部终检（三检），合格后报请监理工程师验收，监理工程师验收合格后
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
用干净的水泥纸或其他物品将孔口盖好。
5.2.6装置水泥药卷
装置快硬水泥药卷前，装置人员先用杆体试探钻孔的深度，并做出标识表记标帜。根据设计锚固段长度（），将φ32PVC注浆管每50cm做一道标识表记标帜，管头50cm处做一个挡头比孔径小10mm，以防药卷吹出，拔出孔中距孔底50cm处。用体积法算出药卷用量，但根据现场试验经验，由于岩孔内有裂隙，且是风送，药卷超细粉粒雾化损失较大，需乘以损失系数1.4。如：深孔内锚段理论36支，实际需50-55支，张拉段实际需125-140支缓凝M药卷，具体操纵如下，将快硬K3药卷按70-90s浸泡后取出放入风枪，扭动扳机，延续10s再关，管路长时断续连扣三次，每打10支锚固剂将浆管外拔50cm，便于药卷被风反吹出，打完快硬K药卷后浆管外退至距孔底处，再打缓凝药卷，以免M药卷混吹入锚固段影响锚固力，缓凝M药卷侵泡完后可凉1-2分钟，这样不容易折断在管内造成堵塞，其余操纵同快硬K水泥药卷一样。
安插杆体
缓凝水泥装完后，即开始安插锚杆体。锚杆装置采取人工或机械装置，在施工作业平台上用人工或用锚杆台车、三臂凿岩台车将杆体缓慢推至设计位置。为了防止浆液流失，孔口应封孔呵护。杆体送至设计位置时，停止推送。
装置托板、垫圈和螺帽
当杆体装置结束后，进行锚杆附件（托板、螺帽等）的装置。由于设计要求锚杆的外露长度为，而且岩面的平整度缺乏，施工中必须进行孔口找平及做一个小型的垫墩（根据托板的规格尺寸确定为：20×20×8cm。）。施工中由于受锚固段黏结资料性能的限制，要求垫墩必须在张拉时段内达到一定的强度，否则将在锚杆张拉时被破坏从而失去作用，致使锚杆无法进行正常张拉。垫墩采取现场制作，在垫墩施工中采取与锚固段相同的速凝水泥药卷作为垫墩的制作资料。在垫墩施工中为防止垫墩资料将杆体外露段锚固死，致使张拉时无法达到预期效果，施工中采取了涂锂基脂及外套胶管套将杆体外露段进行呵护8cm长度，使之与垫墩资料隔离。垫墩制作完成后，马上进行托板装置，以包管在垫墩初凝前调整装置好托板。托板的装置要必须平整，并与杆体轴线包管垂直，以确保杆体张拉时的受力方向。托板装好后进行螺帽装置，装置螺帽时不必加力，以防止将杆体拉出，螺帽只要能固定托板即可。
张拉锁定
锚杆的张拉锁定应在快硬水泥终凝且水泥结石强度≥ 20MPa，和缓凝水泥初凝前进行。根据水泥药卷初、终凝时间，张拉时段控制在4h～8h之间。张拉方式有两种：一种是用扭力扳手加载；另一种是用液压千斤顶加载。本工程张拉锚杆施工采取扭力扳手加
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
载，液压千斤顶只用于监测锚杆张拉；张拉时分级分别为设计荷载的25%，50%，75%，115%。每次张拉到位稳定5min 后在继续加载，并做好记录，当扭力扳手发出达到张拉报警后即可达到预定张拉吨位，最后一级荷载加完后稳定20min，无异常情况后锁定。在张拉过程中，要求对每一级张拉结束后的杆体拉伸值进行记录。为包管张拉设备的准确度，张拉用的预置式扭力扳手每张拉50根锚杆后须进行率定，对使用一段时间后发生的误差进行校定。张拉锁定后每6小时丈量一次应变值，另外可以同预锚应力计监测数据对比，即时掌握锁定应力变更情况。
竣工检查与验收
水泥药卷张拉锚杆施工结束后，应将锚杆施工各阶段—造孔、注浆、装置、张拉和监测等的记录加以整理、分析和评定，并及时报请监理工程师进行工程验收。
6．资料与设备
杆体及附件
张拉锚杆为Ⅱ级20MnSi、25MnSi螺纹钢筋，其性能尺度符合国家尺度，有出厂证明，现场材质试验检验陈述，使用前将概况油脂、漆污锈皮清除干净，锚杆钢筋须经调直；按设计要求一端进行车丝，与杆体配套的紧固器材（托板、垫圈、螺帽，在监测锚杆时增设传感器）从专业厂家购买，有出厂证明，现场试验检验陈述，强度刚度满足要求。
水泥药卷
水泥药卷从专业厂家购买。采取优质的速凝型水泥药卷和缓凝型水泥药卷。水泥药卷初、终凝时间和抗压强度满足要求。
6.2 设备
水泥药卷张拉锚杆施工主要设备：丈量设备（全站仪、罗盘）、钻孔设备（三臂凿岩台车、锚杆台车）、气压式锚卷喷射枪、千斤顶、扭矩扳手、压力传感器。
7．质量控制
总则
(1)、施工前，作业厂队和施工班组必须收集并认真研究相关图纸、文件，严格依照设
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
计图纸和规范规定组织施工。
(2)、各分项工程的验收严格执行“三检制”。首先由作业班组自检，并按要求填好分项工程验收表；自检合格后报队级质检员复检（二检）；复检合格后报请三检，三检合格后由质量部报请监理工程师终检。
⑶、加强质量宣传教育，树立职工“百年大计，质量第一”的质量意识，力创“精品工程”。
资料
⑴、所有资料（水泥药卷、水泥药卷张拉锚杆、紧固和张拉部件等）除必须有出厂合格证外，还要进行进场抽检，重要资料（如锚杆）须按有关规范或监理指示做验收试验，未经检查批准的任何资料，不得用于施工。
⑵、水泥药卷的贮存应严防受潮，不得使用过期或受潮结块的水泥药卷。 ⑶、水泥药卷张拉钢筋应顺直，概况不得有污物、铁锈或其它有害物质，并严格按设计尺寸下料。验收合格的锚杆体应妥善呵护，以免腐蚀和机械损伤。
设备
锚杆张拉前，张拉设备须进行率定，扭力板手每张拉50根率定一次，平时应注意调养和维护。
锚杆孔
⑴、钻孔的深度与方位应严格控制，孔深允许偏差50mm~200mm；钻孔与锚杆预定方位的允许角偏差为1°～3°。
⑵、装水泥药卷前，钻孔内的石屑与岩粉须清理干净，并将孔内的积水排净。钻孔验收合格而不克不及及时装置水泥药卷和锚杆时，应用干净的纸团或木楔将孔呵护好以防粉尘或其它杂物污染孔内。
装水泥药卷
为了包管锚杆孔内水泥药卷充填密实，快硬水泥药卷一定要确保装置到位，缓凝水泥药卷要装至孔口泛浆为止。
锚杆张拉
张拉的时机要掌握好，根据速、缓凝水泥药卷的特性，张拉时段最好是在锚杆装置完毕后6～12小时内进行。张拉时要认真检查各张拉附件的位置是否准确可靠，承压垫座是否与锚杆轴线垂直。张拉过程中认真量测和记录锚杆的应力及锚头的位移情况，出现问题，及时处理。
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
锁定
用液压千斤加载时，张拉完毕应确保将螺帽拧紧锁定，需要时加盖锁紧螺帽。
8．平安措施
加强平安管理，树立职工的平安意识，并派专人进行平安巡视检查。 注意松石、危石伤人，施工前及时处理。
设备停放部位要平安平稳，支腿须着落在坚实稳固的地面上。
洞内或晚间作业时要有良好的通风与照明，并定期检查洞内有害气体浓度。 认真检查电源线路和设备的电器部件，包管用电平安。 张拉锚杆时，锚杆正前方和下方严禁站人。
9．环保措施
9.1 在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境呵护的法律、法规和规章，加强对施工工程资料、设备、废水、生发生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好文明施工，加强对职工的环保、水保教育，提高职工的环保、水保意识，杜绝人为破坏环境的行为做好施工区环境呵护和水土坚持工作。
9.2 在工程施工过程中，加强施工机械的净化，减少污染源(如掺柴油添加剂，配备催化剂附属箱等)，配置对有害气体的监测装置，禁止不符合国家废气排放尺度的机械进入工区。加强对施工中有毒、有害、易燃、易爆物品的平安管理，防止管理不善而导致环境事故的发生
9.3 进场施工机械和进场资料停放、堆存要集中整齐，施工车辆在施工完后都将必须清洗干净后，方可停放在指定停车场。建筑资料堆放有序，并挂资料名称、规格、型号等标记牌。
9.4 施工废水、废油和生活废水经污水处理池（站），经处理后达到《污水综合排放尺度》（GB8978-1996）一级尺度及地方环保部分的有关规定再排放，包管下游生产、生活用水不受污染。生活污水按招标文件的有关规定处理合格后排放。
9.5 做好施工发生的弃渣和其它工程资料运输过程中的防散落与沿途污染措施，弃渣和工程废弃物拉至指定地点堆放和治理。
9.6 洞室作业需设置有效的通风排烟设施，包管空气流通，洒水除尘，防止或减少粉
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
尘对空气的污染，作业人员配备需要的防尘劳保用品，大型钻孔设备配备除尘装置，使钻进时不起尘。
10效益分析
10.1 经济效益
水泥药卷张拉锚杆与传统的灌浆张拉锚杆相比，施工器具和施工工艺简单,加快了锚喷支护施工进度，确保了洞室稳定和平安，实现了地下洞室快速施工。以龙滩水电站地下引水发电系统为例，采取水泥药卷张拉锚杆使整个地下引水发系统开挖工期提前了22天，在洞室开挖中未发生洞室塌方，取得了良好的经济效益。
10.2 社会效益
1、在隧道工程及地下锚喷支护施工中，水泥药卷锚杆减少了传统水泥灌浆锚杆浆液外流，有利于文明施工。
2、实现了地下洞室锚喷支护快速施工，充分利用了围岩自身承载能力，确保了洞室和施工平安，提前了工期，具有较好的社会效益。
11．应用实例
11.1 实例1
龙滩水电站地下引水发电系统（主厂房、尾水调压井、尾水隧洞出口段等洞室）。
工程概况
龙滩水电站地下厂房位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上，共安插9台机组，单机容量为700MW，总装机容量6300MW。龙滩水电站左岸地下引水发电系统由引水系统、厂房系统及尾水系统三大系统组成。其主要洞室开挖尺寸庞大，开挖支护工程量巨大，总开挖工程量达300万m3；其中三大洞室开挖尺寸分别为：主厂房39（）×，尾水调压井67（76、95） ××， 3条尾水隧洞开挖直径为~，
施工情况
龙滩水电站地下厂房、调压井和尾水隧洞出口段开挖采取钻爆法施工，分层开挖分层支护方法,锚杆施工采取了水泥锚杆药卷张拉施工工艺方法。工程于2001年11开工，2004年7月开挖支护结束，主要工程量：预应力锚杆：Φ32，L=，入岩和Φ32，L=，入岩，共计9872根。
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
工程监测与结果评价
采取水泥药卷张拉锚杆工法进行施工，对围岩及时施加了支护抗力，减小了围岩变形，实现了快速平安施工，确保了洞室稳定平安。 据监测资料分析：锚杆应力一般在300MPa以内，主厂房顶拱最大位移值，均小于理论计算值，目前地下厂房首台机组已经投产发电，锚杆和洞室工况运行良好。
11.2 实例2
小湾水电站地下工程（主、副厂房工程）
11.2.1工程概况
小湾水电站地下厂房系统安插在双曲拱坝右岸山体内，主厂房开挖尺寸298.4×30.6×（长×宽×高）。由于主副厂房开挖跨度较大，采取系统锚杆、喷C25纤维混凝土支护。主厂房开挖共分十层，由上往下依次开挖支护。
11.2.2施工情况
小湾水电站地下主、副厂房锚杆锚杆施工采取了水泥锚杆药卷张拉施工工艺方法，小湾水电站地下主副厂房开挖支护于2004年12月开工，2006年7月结束。主要工程量：Φ32，L=9m，Φ32，L=6m，Φ32，L=，共计使用药卷张拉锚杆6455根。
11.2.3工程监测与结果评价
主副厂房工程顶拱最大变形，锚杆应力和洞室围岩变形小于理论计算值，开挖支护结束18个月后，锚杆和洞室工况运行良好。
实例3 工程概况
三峡地下电站位于微新岩体中，岩石坚硬，完整性较好，岩石主要为前震旦系闪云斜长花岗岩和闪长岩包裹体，主厂房开挖尺寸311.3×31.6×（长×宽×高）。设计上，采取系统锚杆、喷C30钢纤维混凝土15～20cm厚支护。
施工情况
三峡地下厂房采取水泥药卷张拉锚杆施工工法，主要使用部位为地下电站主厂房，锚杆参数分别为Φ32，L=12m，入岩 和Φ32，L=，入岩两种。共计张拉锚杆8650根。
工程监测与结果评价
三峡电站地下厂房工程顶拱最大变形9mm，锚杆应力一般在50~150MPa之间，岩石位移小于理论计算值，锚杆应力和洞室围岩变形小于理论计算值，锚杆和洞室工况运行良好。
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容