XX铁路ALTJ-4标段隧道工程
编号：
锚杆施工作业指导书
单位： 编制： 审核： 批准：
2016年1月1日发布 2016年1月1日实施
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XX铁路隧道工程 锚杆施工作业指导书
隧道锚杆作为初期支护的一个组成部分，和二衬一起构成了隧道永久支护体系。为规范锚杆施工工艺，控制锚杆施工质量，特编制隧道锚杆施工作业指导书。隧道锚杆类型主要包括药卷锚杆、中空注浆锚杆、组合中空锚杆、水胀式锚杆、自进式中空注浆锚杆、涨壳式预应力中空锚杆。
1 适用范围
适用于中铁XX局集团有限公司XX铁路ALTJ-4标段所有隧道工程。 2 作业准备
2.1 锚杆施工前的准备
（1）检查锚杆类型，规格，质量及其性能是否与设计相符。 （2）根据锚杆类型，规格及围岩情况准备钻孔机具。 2.2劳动力安排
每工班劳力安排：空压机操作员1人，钢筋工2人，钻孔10人，注浆操作5人，电工1人。具体人员数量根据现场实际需要配置。
2.3机具配备
型材切割机1台、注浆泵1台、煤电钻（或风枪）12台（备用 2台），空压机1台，不同类型锚杆需要的设备不相同。
3 技术要求
所有进场锚杆应严格按照规定检验频次抽检，针对不同锚杆施工工艺，必须配置相应的施工设备和检测仪器。
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4 施工工艺流程及操作要点 4.1.药卷锚杆
锚杆：20MnSiφ22螺纹钢筋，锚固剂为ZW型。 4.1.1 锚杆钻孔
石质隧道锚杆采用YT28型风动凿岩机成孔，黄土隧道采用ZM-12T型煤电钻钻成孔。煤电钻施工既可解决土质隧道遇水软化围岩的问题，又可解决在土质隧道施工中采用常规的冲击钻不易排碴、成孔困难的难题，可以提高在黄土隧道的成孔速度和安全性。
锚杆钻孔利用开挖台阶搭设简易台架施钻，按照设计间距布孔；钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷砼表面；锚杆孔比杆径大15㎜，深度误差不得大于±50mm；成孔后采用高压风清孔。
4.1.2锚杆安装和检验
ZW型锚固材料有普通型和早强型两种,本工程拟用早强型锚固材料。 （1）ZW锚固材料浸水：锚固卷浸水前上端扎3～5个小孔（孔径1mm）。浸水后通过滤纸进入锚固卷中的水占据了锚固卷中的小空间，原微小空间的空气被挤排出，直到小孔不冒泡即浸水结束。这时水灰比约为0.34～0.35最理想范围，可马上取出安装使用，浸水时间约为1～1.5min，浸水过少，水泥水化不完全，影响锚固力。浸水过多、水泥浆易流动，充实不足也影响锚固力。
（2）锚杆体的安装方法：将打好的眼孔用高压风吹净，将浸好水的几个锚固卷装入眼内，用炮棍送至眼底，将锚杆插入，其位置应尽量居中，端部外露长度为5～15cm。
锚杆的锚头制成Y字型，锚端头最大宽度与水泥包直径相等，将锚杆的锚
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头安放在锚固卷底部，用TJ-9型风动搅拌机（电钻改装也可）带动锚杆快速旋转，边旋转边徐徐推进，锚头在旋转与推进中强烈搅拌浸水后的锚固卷，使水泥浆获良好的和易性，水泥浆如沿孔壁下滑，孔口用纸堵塞，施工过程中要求迅速，不要时间过长。
（3）锚杆抗拔检验
为了检验锚杆安装质量，须对锚杆进行抗拔检验，进行此项工作时，注意以下事项：
安装拉力计时，其作用线与锚杆同心，并固定牢靠。 加载匀速、缓慢，拉拔至设计吨位即停止，不做破坏试验。
施工准备 锚杆加工 钻孔 YT28风钻 检查 检查 清孔 高压风 送锚固卷 浸药包 推进锚杆、搅拌药包 TJ-9型风动搅拌机 锚杆拉拔试验 锚固剂达到强度 结束 图1 药卷锚杆施工工艺框图
4.2中空注浆锚杆
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4.2.1 中空注浆锚杆特点
中空注浆锚杆将锚杆和注浆管的功能合二为一。注浆时它是注浆管，注完浆后无需将它拨出即成为一根锚杆。相对于传统的锚固工艺，它具有如下特点：wT中空注浆锚杆施工方法非常简单，它将传统的先灌浆后锚固工艺改为先锚固后注浆，注浆时压力可达数十公斤，不但可以充填满锚孔，而且在裂隙发育的地区，浆液还在注浆压力的作用下渗透进裂隙，达到改良围岩结构的目的。
中空注浆锚杆构造：注浆加固锚杆由锚头、全螺纹中空杆体、止浆塞、垫板、螺母构成。
4.2.2施工工艺
YT-28风钻钻孔、清孔 WTD25锚杆插入锚孔 锚杆尾端安装止浆塞、垫板、螺母 连接锚杆尾端和注浆泵 注浆 图2 中空注浆锚杆施工流程图
（1）钻进采用普通凿岩机钻芋L并清手L。
（2）插入锚杆，将安装好锚头的中空注浆锚杆插入孔，锚头上的倒刺立即将锚杆挂住。
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（3）安装止浆塞、垫板、螺母。
（4）连接注浆机 通过，陕速注浆接头将锚杆尾端和所选注浆机联接。 （5）注浆 开动注浆机注浆，待注浆饱满且压力达到设计值时关机。注浆压力可根据设计参数和注浆机性能确定，灰沙比参考值为：1：0—1：1，水灰比参考值为0.45—0.5。
注浆泵：选用万通WT-1601型注浆泵。
表1 锚杆技术参数
型号 直径/壁厚（mm） 材料强度（Mpa） 锚固力（KN/m） 重量（kg/m） 螺纹方向 标准长度（m） WTD25 25/5 500 50 2.5 左旋 2.0 2.5 3.0 3.5 4.3 中空组合锚杆
中空组合式锚杆是在普通中空注浆基础上发展起来的组合式锚杆，它充分考虑到普通中空注浆锚杆和其它类型组合式锚杆的优缺点，解决了中空锚杆的排气和注浆问题，具有优良的应用效果。
图3 LHZ22组合中空锚杆系统
4.3.1中空组合锚杆结构
锚头：锚头上的倒刺可将锚杆定位于钻好的孔内，并保证杆体良好居中。 螺纹钢杆体：总成中最重要的构件，在锚固和支护中起主要作用。
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锚杆体：总成中最重要的构件，在锚固和支护中起主要作用。 止浆塞：在注浆过程中保持注浆压力，使浆液充分填充进围岩缝隙。 垫板：承受更大的围岩应力。 螺母：将围岩应力集中到垫板上。
联接套：将锚杆杆体和螺纹杆杆体连接起来。 4.3.2中空组合式锚杆的特点：
LHZ系列中空组合式锚杆集中了中空注浆锚杆及组合式锚杆的优点并有显著提高，具有如下特点：
（1）彻底解决了向上注浆问题，运用范围广泛；
（2）锚杆的两部分由中空注浆锚杆体和22螺纹钢精加工组成，无需现场加工螺纹，连接方便，方便现场施工操作；
（3）充分利用组合部分的中空锚杆体，增大注浆通径，注浆锚固效果极好，无注浆盲区；
（4）用等材质中空锚杆体组合连接，没有强度薄弱区域，充分发挥中空锚杆全长等强的特点；解决了自进（钻）式锚杆的注浆排气难题。
4.3.3施工工艺：
系列中空组合式锚杆施工方法与LH系列普通中空注浆锚杆的施工基本相同。
（1）钻进，成孔；
（2）插入锚杆：将安装好锚头、组合式连接套、排气管的LHZ系列中空组合式锚杆体插入钻孔；
（3）安装止浆塞、垫板、螺母
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（4）连接注浆机：通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆机连接； （5）注浆：待排气管口有水泥砂浆渗出，即可停止注浆； 4.4 自进式锚杆
自进式锚杆由中空钢管杆体配钻头、连接套筒、垫板、螺母组成。杆体外表全长具有标准螺纹，可以任意切割和用连接套筒接长。它适用于易坍孔的破碎岩层，锚固深度大，锚固力强。钻孔机械按孔深可选用手持凿岩机或支架式凿岩机，杆体用特制钎尾套与凿岩机连接。自钻式锚杆主要用在围岩破碎不成孔地段，代替中空锚杆及砂浆锚杆作系统支护。也在支护发生变形后为加强支护时采用。
图4 自进式锚杆示意图
4.4.1 自进式锚杆结构
合金钻头：由优质合金经精密工艺制作而成，具有很强的硬度和韧性，穿透力可使锚杆钻入多类围岩
锚杆体：总成中最重要的构件，在钻进和锚固中起主要作用。 连接套：在锚杆需加长时起连接作用。 垫板：能承受更大的围岩应力。 螺母：能将围岩应力集中到垫板上。
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钻进G32锚杆 注浆 锚固形成固结壳开挖 每环超前锚杆与下一环搭接长度为不小于 立钢架 实用标准方案
4.4.2 钻孔
（1） 钻孔前检查锚杆是否中空，钻头水孔是否有异物堵塞，若有应清理干净，保证杆体与钻头通畅。
（2） 连接钻头钻杆，连接钻机和钻杆。由于在破碎岩层中钻进，钻头的水孔易堵塞，因此在钻进过程中，应放慢钻进速度，多回转，少冲击，若在钻孔中有水孔堵塞现象.应后撤钻杆50cm，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢钻进，直至设计深度。
（3） 钻到设计深度后，要用水或高压风洗孔，检查钻头水孔是否畅通，确认畅通后将钻机连接套从锚杆上卸下。
（4） 若锚杆需加长时，用钻杆连接套连接已施作锚杆和另一根锚杆，继续钻进，直到要求深度。
自进式注浆锚杆施工工艺流程图
（5） 钻孔完成后，用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm 左右，同时安装锚杆垫板及螺母，但此时不宜上紧。
4.4.3 锚杆注浆
（1）采用采用专用锚杆注浆机注浆，注浆前先检查注浆机及其零件是否齐备和正常，严格按操作程序作业。
（2）检查水泥、砂的粒径、配合比等是否符合规定，浆液严格按设计配合比配制。
（3）用水或风再次检查锚孔是否畅通，孔口返水或风即可。迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。
（4）开动注浆泵，整个注浆过程要连续灌注，不得停顿。观察当浆液从止
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浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。若注浆过程中出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆管及泵，此时若压力表显示有压力，应反转电机1~2 秒卸压，方可卸下各接头。
（5）当完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装到另一根锚杆，继续注浆；注浆开始或中途停止超过30min 时应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路，以免堵孔。
（6）注浆过程中，要及时清洗接头，以保证注浆过程的连续性，完成整个注浆后，应及时清洗及保养泵。
（7）在注浆水泥浆体强度达10.0MPa 后方可上紧螺母及垫板 4.5 涨壳式预应力注浆锚杆 4.5.1锚杆结构
由钢质涨壳锚头、中空注浆锚杆体、止浆塞、垫板、螺母组成。 4.5.2 涨壳式锚杆特点：
安装方便,保证预应力施加能及时进行。
主动张拉,预应力可达50KN,并可实现适当的超张拉。利用常规工具，单人即可实现张拉操作。
涨壳式预应力注浆锚杆
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4.5.3施工工艺
（1）预应力,锚头安装及预应力施加 ①钻孔成形并彻底清孔;
②将安装有涨壳锚头的杆体直接接入成孔底部;
③用力预紧杆体,保证锚头顶端与孔底部紧贴并左旋锚杆体直至旋紧后,再安装止浆塞、垫板、螺母
④连接常规张拉工具(例如锚杆拉力),实施预应力张拉及规定值。 （2）注浆
①将注浆机推入现场,接好注浆管及电源; ②按设计配合比搅拌好浆液,并将其倒入注浆机中;
③开动注浆机,浆液注入锚孔中,直到锚杆尾端流出浆液且注浆压力达到设计值为止;
④取下浆接头,进行下一根锚杆浆,直到所有锚杆浆完毕; ⑤清洗设备 4.6 水胀式锚杆
水胀式锚杆是一种由外径大于锚孔直径的无缝钢管加工成小于锚孔直径的双层凹型管状杆体,它由端套、挡圈、注液端、托盘等配件组成。其施工程序为:钻孔→将杆体装上托盘,送入孔底→注液器与注液嘴连接→注入高压水(压力15～20 MPa)→杆体与围岩密贴→完成。
水胀式锚杆在高压水作用下,锚杆管壁随锚孔形状膨胀,产生永久变形,使其对围岩产生挤压,获得锚固力,从而起到加固作用。水胀式锚杆有三种作用:第一是托锚作用,在加压膨胀过程中,杆体沿轴线收缩1～4 mm ,使托盘对锚孔附近
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围岩产生挤压力;第二是锚杆对围岩的轴向变形的限制作用,它随着围岩变形增加而增强;第三是沿锚杆全长对锚孔围岩挤压产生的径向压力作用,径向压力随着水压力增大而增大,当水压为25 MPa 时,锚固力可达20 kN/ m ,而且比较稳定。
5 质量控制及检验、
5.1锚杆安装允许偏差应符合下列规定 ① 锚杆孔的孔径应符合设计要求。 ② 锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。 ③ 锚杆孔距允许偏差为±15cm。
④ 锚杆插入长度不得小于设计长度的95%。
锚杆孔的方向应符合设计要求，锚杆垫板应与基面密贴。 锚杆应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。 5.2质量控制
5.2.1必须进行岗前培训，让操作者了解注意施作程序及标准。 5.2.2开工前必须认真进行交底。
5.2.3必须绘制锚杆布置图，严格控制其位置。
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5.2.4严格控制砂浆的水灰比。 5.2.5控制注浆压力和进浆量。 6 安全要求和措施、
（1）施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。
（2）暂停施工时，应将支护直抵开挖面。 （3）锚杆简易台架应安置应稳妥。
（4）作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停止风、水、料的输送。
（5）对锚杆支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，应采取补救措施。当险情危急时，应将人员撤出危险区。
（6）若已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的1.5倍。
锚杆注浆注意事项：
（1）注浆工人必须带防护工具。
（2）认真检查机具设备及线路，避免漏电伤人。 （3）机械司机严格按操作规程操作。 （4）注浆工人与注浆泵司机必须协调好。 （5）注浆完毕必须先关闭阀门，再关注浆器。 （6）注浆口不允许对人。
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