三、小浪底工程中几种先进的锚喷支护技术
1.锚杆支护
(1)小浪底工程使用的锚杆类型、
小浪底工程使用的锚杆类型主要有:砂浆锚杆、树脂张拉锚杆、水泥卷锚杆、胀壳锚杆、水胀锚杆、lBO-自钻锚杆、500kN双层保护预应力锚杆、双层保护预应力锚索等。
①砂浆锚杆(略)
②树脂张拉锚杆
树脂张拉锚杆是由中速树脂锚固剂作为锚固段,填充段填充缓凝型水泥卷或超慢树脂卷或注水泥砂浆,锚固段与填充段用橡胶挡圈隔开。上述工作完成后,用钻机将锚杆插入孔底,再连续旋转30秒,待锚固剂固化后张拉。
③水泥卷锚杆
水泥卷张拉锚杆用早强型水泥卷作为内锚固段,缓凝型水泥卷作为填充段;普通水泥卷锚杆全长均用缓凝型水泥卷填充,可以代替砂浆锚杆。
④胀壳锚杆(略)
⑤水胀锚杆
水胀锚杆由一凹形断面的薄壁钢管组成,两端头封严,一端有进水小孔。把凹形钢管放人钻孔内,通过进水小孔向钢管内充人高压水使凹形钢管
膨胀,在膨胀过程中,水胀锚杆与不规则钻孔内壁完全贴合,沿整个锚杆全长产生摩擦力和机械自锁力,从而达到加固岩体的作用。
⑥lBO-自钻锚杆
1BO-自钻锚杆是国际专利产品,由钻头、钻杆、连接套管、垫板和螺母组成。钻杆外部成螺纹状,可较好用于清除钻孔内的岩屑。钻头、钻杆和连接套管中心设有孔,可作为灌浆或排气管用。钻杆单根长度为2m、3m、4m,可用连接套管组成各种长度。lBO的钻杆外径有Φ25mm、Φ32mm和Φ38mm等,各种部件可相互通用,保证了1BO系统的广泛应用。钻头和连接套管有带或不带单向阀门两种形式,如果lBO钻头和连接套管配备了单向阀门,可以在任何时间重新灌浆,不需要另外增设灌浆管。
在软弱破碎的岩体中使用IBO自钻锚杆较好,钻孔后可直接通过钻杆和钻头中心的孔进行灌浆。如果安装顶拱的钻孔,则在孔口部位加一个短的PVC管作为灌浆塞,钻杆中心的孔作为排气孔,用泡沫胶封堵孔口作为止浆塞。
⑦500kN双层保护预应力锚杆
500kN双层保护预应力锚杆主要应用于厂房岩壁梁。由内锚固段、自由段和外锚头组成。内锚固段是在 32mm螺纹钢外部套一根外径为56mm的HDPE波纹管;自由段则在波纹管外部再套一个外径为60.2mm的光滑管,能够使锚杆和孔壁不发生黏结,波纹管内灌浆在车间内完成。锚杆送人钻孔后注浆,浆液强度达到30MPa后张拉锁定。
⑧双层保护预应力锚索
双层保护预应力锚索有两种形式,一种是有黏结的锚索,另一种是无黏结的锚索。有黏结的锚索先向内锚固端灌砂浆达到设计强度后,进行锚索张拉,再用水泥砂浆灌注自由端也叫全黏结锚索。无黏结预应力锚索的钢铰线周围带有胶套,中间有防腐油剂,铜铰线可以在胶套中自由滑移。在施工时内锚头和铜铰线周围的水泥砂浆是一次灌入的,砂浆凝固后再张拉。小浪底工程在国内首次大规模地使用这种无黏结的预应力锚索,在地下厂房顶拱和进出口高边坡加固等3处共使用这种锚索1000根以上。
(2)锚杆支护质量控制
①原材料质量控制
用于锚杆的国产钢筋符合中国标准GBl499Ⅱ级钢要求,进口钢筋符合美国ASTM M400级标准。
② 可行性试验
对承包商建议使用的每种类型的锚杆选择10根在与将要使用岩石条件相同的部位进行可行性试验,试验锚杆分别安装成水平至与水平成300范围内的不同方向。用液压千斤顶进行张拉,并用百分表观测锚杆的变形。 若连续10根锚杆加载超过了控制荷载,则认为锚杆合格,可以在现场使用。
③ 现场质量控制
按技术规范腰求,对锚杆安装质量进行控制,主要是检查拉拔力和饱满度。