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机械涨壳式预应力中空注浆锚杆施工技术

调压室顶拱机械涨壳式预应力中空注浆锚杆施工技术蒲进（中国水利水电第五工程局有限公司）摘要本文介绍了锦屏二级水电站调压室顶拱机械涨壳式预应力中空注浆锚杆施工全过程，包含扭力扳手的率定，机械涨壳式中空预应力锚杆的生产试验和施工。

该中空预应力锚杆可为开挖后的围岩尽早提供主动支护力，提高围岩的稳定性，围岩快速自稳效果明显，保证了施工安全。

关键词锦屏二级水电站调压室机械涨壳式预应力中空注浆锚杆施工技术1 工程概况锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，是雅砻江干流上的重要梯级电站。

锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，截弯取直，获得额定水头288m。

电站总装机容量4800MW，单机容量600MW。

锦屏二级水电站4条引水隧洞末端各设有一座上游调压室。

调压室由原来招标文件的阻抗式加扩大上室型式改变为了差动式结构，调压室顶部也由原来的穹形改变为城门型，闸门井兼作升管，为“一洞一室两机”布置型式。

每座调压室主要由阻抗孔、调压室竖井、事故闸门布置有关的闸墩、闸门检修和启闭平台、闸门后通气孔、调压室底部分岔段等组成。

锦屏二级水电站调压室顶拱为渐变的城门型。

调压室顶拱全长49.50m，调压室顶拱高程1711.50m，底板高程1696.25m，高15.25m，宽22.532～30m。

工程区岩性为微风化T2y5-2花斑状大理岩，断层不发育，裂隙较发育。

调压室围岩较完整，局部较破碎，以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主，部分为Ⅳ类。

调压室上覆岩体厚度为123～166m，地下水埋藏较深，在调压室底中下部，虽岩溶总体育微弱，但由于T2y5-2属强富水地层，岩溶裂隙水发育，施工中会遭遇股状涌水、线状流水及渗滴水。

2 调压室支护形式概述调压室顶拱支护参数：顶拱采用φ28，T=120ｋN，L=6m和φ32，T=120ｋN，L=8m两种机械涨壳式预应力中空注浆锚杆交错布置，间排距1.5m，挂φ8，＠15cm×15cm钢筋网，喷C25混凝土、δ=15cm；边墙和端墙采用φ28，L=6m和φ32，L=9m普通砂浆锚杆交错布置，间排距1.5m，挂φ8，＠15cm×15cm钢筋网，喷C25混凝土、δ=15cm。

02岩土锚杆(索)的类型、工作特性及适用条件-12-20

围岩处于三维压缩状态
1－杆体和托板作用在岩石上的力；－杆体和托板作用在岩石上的力； 2－岩石；3－托板；4－挡环－岩石；－托板；－
岩石移动使锚杆进一步锁紧岩石
锚杆锚固力随时间而增长的曲线 1－黑色页岩；2－锰矿体；－黑色页岩；－锰矿体； 3－绿泥岩－缝管锚杆的锚固力与拔出量的关系 1－砂岩；2－锰矿体；3－绿泥岩－砂岩；－锰矿体；－
10、纤维增强塑料锚杆、
纤维增强塑料是一种以合成树脂为粘结复合纤维为增强材料制成的复合材料。剂、复合纤维为增强材料制成的复合材料。其相对密度为1.8～其相对密度为～2.1 抗拉强度高达 600～700 Mpa ～纤维增强锚杆的优点：纤维增强锚杆的优点：防腐蚀，耐久性好；防腐蚀，耐久性好；绝缘，防静电；绝缘，防静电；抗拉和粘结强度高；抗拉和粘结强度高；重量轻，同等规格的杆体约为钢材的；重量轻，同等规格的杆体约为钢材的1/4；易于切割
（1）叶尼塞河）叶尼塞河sayane-shushensh Hps消力池底消力池底板的预应力锚固
消力池表面粘结锚固的最终的结构型式质量检验：消力池表面粘结锚固的最终的结构型式质量检验：锚杆拉力值为1021kN，一年后测定的拉力损失为％锚杆拉力值为，一年后测定的拉力损失为20％使用几年后，使用几年后，洪水未对消力池表面产生任何影响
天津百货大楼软土基坑工程 (-13.5 m)最大最大位移量仅 5 cm(1994)
6、扩体型锚杆、
锚杆荷载传递方式的比较 (a)摩擦型 (b)摩擦－支承复合型摩擦－摩擦型摩擦
（1）底端扩体型锚杆）
爆炸成型的底端扩体锚杆
用旋转叶片形成的扩体锚杆固定地层砂固定长度：～固定长度：6～10m 极限承载力 900～1400 kN ～比Φ=12cm的圆柱体锚固体承载的圆柱体锚固体承载力提高2～倍力提高～3倍。

预应力中空注浆(涨壳)锚杆企业标准

杭州图强工程材料有限公司企业标准Q/HTJ001.3-2005涨壳式中空注浆锚杆2005年2月1日发布2005年2月1日实施杭州图强工程材料有限公司发布目录1.范围 (3)2.引用标准 (3)3.术语、结构与型式、产品表示方法、型号编制规则 (3)3.1.术语 (3)3.2 结构与型式 (4)3.3 表示方法（定义） (5)3.4 型号编制方法 (5)4 涨壳式中空注浆锚杆的系列产品型号、技术规格和力学性能 (6)4.1 涨壳式中空注浆锚杆系列产品型号、锚杆体型号、规格和性能 (6)4.2配件型号规格 (7)5.普通中空注浆锚杆体及配件技术要求 (8)5.0 一般规定 (8)5.1中空锚杆体、联接套、螺母、垫板、止浆塞、塑料排气管 (8)5.2 涨壳锚固头 (8)6试验方法 (9)6．1中空锚杆体、联接套、螺母、垫板、止浆塞、塑料排气管 (9)6．2 涨壳锚固件 (9)7. 检验规则 (9)7.1一般规定 (9)7.2 出厂检验 (9)7.3交货检验 (9)7.4型式试验 (9)8．标志、标签、包装 (9)8.1标志 (9)8.2标签 (9)8.3包装 (10)附件EX型涨壳（胀壳）锚固件极限拉力试验规程 (11)一．试验目的和适应范围 (11)二．试验方法 (11)三. 试验设备 (13)四．试验步骤： (13)五．试验合格规定 (13)杭州图强工程材料有限公司企业标准涨壳式中空注浆锚杆Q/HTJ001.3-20051.范围本标准规定了涨壳式中空注浆注浆锚杆的要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、储存。

本标准适用于用金属材料制作的涨壳式中空注浆锚杆。

2.引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 222—84 钢的化学分析用式样取样法及成品化学成分允许偏差GB 223.1—81 钢铁及合金化学分析方法GB/T 223.71—1997 钢铁及合金化学分析方法管式炉内燃烧后重量法测定碳含量GB/T 223.74—1997 钢铁及合金化学分析方法非化合碳含量的测定GB /T228—2002 金属材料室温拉伸试验方法GB/T 699—1999 优质碳素结构钢GB11352—89 一般工程用铸造碳钢GB 669—88 优质碳素结构钢技术条件GB 711—88 优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带GB/T 8162—1999 结构用无缝钢管GB 11115—89 低密度聚乙烯树脂GB 11116—89 高密度聚乙烯树脂Q/HTJ001.1-2005 中空注浆锚杆3.术语、结构与型式、产品表示方法、型号编制规则3.1.术语3.1.1涨壳式中空注浆锚杆，见图1所示。

预应力中空注浆(涨壳)锚杆企业标准.

杭州图强工程材料有限公司企业标准Q/HTJ001.3-2005涨壳式中空注浆锚杆2005年2月1日发布2005年2月1日实施杭州图强工程材料有限公司发布目录1.范围 (3)2.引用标准 (3)3.术语、结构与型式、产品表示方法、型号编制规则 (3)3.1.术语 (3)3.2 结构与型式 (4)3.3 表示方法（定义） (5)3.4 型号编制方法 (5)4 涨壳式中空注浆锚杆的系列产品型号、技术规格和力学性能 (6)4.1 涨壳式中空注浆锚杆系列产品型号、锚杆体型号、规格和性能 (6)4.2配件型号规格 (7)5.普通中空注浆锚杆体及配件技术要求 (8)5.0 一般规定 (8)5.1中空锚杆体、联接套、螺母、垫板、止浆塞、塑料排气管 (8)5.2 涨壳锚固头 (8)6试验方法 (9)6．1中空锚杆体、联接套、螺母、垫板、止浆塞、塑料排气管 (9)6．2 涨壳锚固件 (9)7. 检验规则 (9)7.1一般规定 (9)7.2 出厂检验 (9)7.3交货检验 (9)7.4型式试验 (9)8．标志、标签、包装 (9)8.1标志 (9)8.2标签 (9)8.3包装 (10)附件EX型涨壳（胀壳）锚固件极限拉力试验规程 (11)一．试验目的和适应范围 (11)二．试验方法 (11)三. 试验设备 (13)四．试验步骤： (13)五．试验合格规定 (13)杭州图强工程材料有限公司企业标准涨壳式中空注浆锚杆Q/HTJ001.3-20051.范围本标准规定了涨壳式中空注浆注浆锚杆的要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、储存。

本标准适用于用金属材料制作的涨壳式中空注浆锚杆。

2.引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 222—84 钢的化学分析用式样取样法及成品化学成分允许偏差GB 223.1—81 钢铁及合金化学分析方法GB/T 223.71—1997 钢铁及合金化学分析方法管式炉内燃烧后重量法测定碳含量GB/T 223.74—1997 钢铁及合金化学分析方法非化合碳含量的测定GB /T228—2002 金属材料室温拉伸试验方法GB/T 699—1999 优质碳素结构钢GB11352—89 一般工程用铸造碳钢GB 669—88 优质碳素结构钢技术条件GB 711—88 优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带GB/T 8162—1999 结构用无缝钢管GB 11115—89 低密度聚乙烯树脂GB 11116—89 高密度聚乙烯树脂Q/HTJ001.1-2005 中空注浆锚杆3.术语、结构与型式、产品表示方法、型号编制规则3.1.术语3.1.1涨壳式中空注浆锚杆，见图1所示。

注浆锚杆标准

Q/HSX中空注浆锚杆淮北四兴工贸有限责任公司机电修配分公司发布前言为了规范我公司中空注浆锚杆的性能、质量要求，参照有关标准，特制定本标准。

本标准由淮北四兴工贸有限责任公司提出。

本标准起草单位：淮北四兴工贸有限责任公司。

本标准主要起草人：刘兰勇、陈贵平、潘逸、蒋文建、李雷、安文哲。

本标准由淮北四兴工贸有限责任公司负责解释。

本标准于2009年6月10日首次发布。

中空注浆锚杆1、范围本标准规定了中空注浆锚杆的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存。

本标准适用于无缝钢管经机械加工生产的用于桥隧工程、边坡防护、煤矿巷道等锚固工程所使用的中空注浆锚杆及其附件。

2、规范性引用文件下列文建所包含的条文通过在本标准中引用而成为本标准的条义，凡是注日期的引用文件，其随后所有修改单（不包括勘误内容）和修订版均不适用于本标准。

然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否采用这些文件的最新标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

MT 146.1-2002 树脂锚杆锚固剂MT 146.2-2002 树脂锚杆金属杆体及其附件CECS22：2005 《岩土锚杆（索）技术规程》GB/T 228－2002 金属材料室温拉伸试验方法GB/T 8162－2008 结构用无缝钢管GB/T 17395－2008 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T 6170－2000 I型六角螺母A和B级GB/T 3098.2－2000 紧固件机械性能螺母粗牙螺纹GB/T 2102－2006 钢管的验收、包装、标志和质量证明书GB/T 10111－2008 利用随机数骰子进行随机抽样的方法GB/T15239－1994 孤立批计数抽样检验程序及抽样表GB/T2829－2002 周期检验计数抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验）MT 558.2-2005 煤矿井下用塑料管材第2部分：聚氯乙烯管材MT 113-1995煤矿井下用聚合物制品阻燃性抗静电性通用试验方法和判定规则3、定义本标准采用以下定义：中空注浆锚杆杆体由无缝钢管冷轧制成，是一种将钻进、注浆、锚固功能合而为一的锚杆。

锚杆挡土墙.ppt

A 夹具抗拉
与软岩间界面粘结强度
分别计算
P DL
式中，P为锚杆的极限承载力；τ为地层与注浆体界面上的粘结强度；D为钻孔直径；L为锚固段长度。
永久性锚杆?
锚杆的承载力锚固体与岩土间界面粘结强度
建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002
式中La——锚固段长度(m)； D——锚固体直径(m)； frb——地层与锚固体粘结强度特征值(kPa)，应通过试验确定，当无试验资料时可按表7.2.3-1和表7.2.3-2取值； ε1——锚固体与地层粘结工作条件系数，对永久性锚杆取1.00对临时性锚杆取1.33。
磨擦型锚杆
• 缝管锚杆 • 水胀锚杆 • —— 适用于软弱破碎、塑性流变围岩及
受爆破震动影响的初期支护
中空锚杆
• 普通中空锚杆
• 自钻式中空锚杆
• 胀壳型中空锚杆
•
——适用于严重破碎成孔困难的
复杂地层
砂浆锚杆
压力型锚索简介
压力分散型锚杆示意图如图所示。压力型锚杆杆体采用
全长自由滑动的无粘结预应力钢绞线，钢绞线底端连接
• 岩质边坡：
ehk

Ehk 0.9H
• 土质边坡：
ehk

Ehk 0.875H
岩质边坡土压力分布图
土质边坡土压土压力分布例子
力分布图
（单位:m）
锚杆承载力计算
锚杆的承载力锚固体与岩土界面粘结强度
在目前的单根锚杆设计中, 一般假设粘结应力沿锚固段全长均匀分布，极限承载力的计算式如下:
集中型锚固段的长度
锚杆的承载力锚固体与岩土间界面粘结强度
岩土锚杆技术规程CECS 22-2005
岩土锚杆技术规程CECS 22-2005

中空注浆锚杆与普通砂浆锚杆加固效果的比较

图 46普通砂浆锚杆与中空注浆锚杆浆液扩散示意 J(H;46D^N&-L ,R&LN%*$’’@%\’N)#("H,R",’8)**@H’,$&N#
析不同锚杆的锚固效果%
Q,*&)"# L,**,MH’,$&N# Q,*&
6
表 $M普通砂浆锚杆与中空注浆锚杆比较
7FBNI$M=KOPFETCKSBIDJIISSKEOFNN. -EKQDILBKNDFSLVKNNKJ -EKQDILBKND
%$\\,’&("H%&)HN
6
(M模拟计算结果分析 (&$ M 塑性区范围
支护效果对塑性区范围的影响采用塑性单元的
工业建筑64531 年第 01 卷第 33 期
666
表 (M岩石力学参数
7FBNI( M 9IGVFSTGFNPFEFOIDIECKUEKG]C
计算参数
弹性模量 )’fYa)
特点
普通砂浆锚杆
中空注浆锚杆
结构施加预应力地层的适应性灌浆质量改良周围岩体
力学机制
耐久性
不设垫板和螺母! 有时仅设置垫板"但无带丝扣的螺母$% 无法施加托板力% 软弱破碎岩层及成孔困难的地层无法施工% 注浆不饱满"灌浆质量不能保证" 锚固效果差% 无法通过压力注浆改良周围岩体%
!"#$%&’()*+,"%&’$-&(," .,*/01!2,/33!4531
666
3*止退锚头# 4*定位螺母# 7*紧固螺母# 0*碗形垫板# <*扩体胀壳式止浆塞%

中空注浆锚杆

中空注浆锚杆一、GM系列自进式中空注浆锚杆1.GM自进式锚杆的结构在各类地下工程中普遍存在着软弱围岩、断层破碎带、高地应力大变形等复杂地质条件，给岩锚施工带来了极大的困难，特别是在坍孔严重需要特长锚杆的情况下，普通的锚杆无能为力。

GM自进式锚杆将钻孔、注浆及锚固等功能一体化，在隧道超前支护，径向支护及各类边坡处理，高地应力大变形等病害的整治工程中均能很好地改良围岩，达到理想的支护效果。

1)球形螺母：能将围岩应力集中传递到垫板上。

2)拱形垫板：能承受更大的围岩应力。

3)止浆塞：使注浆保持一定压力以充分填充围岩空隙。

(未示)4)锚杆体：全长国际标准波形连接螺纹，便于安装钻头、联结套、紧固螺母：并能任意切割和连接加长。

5)锚杆联结套：使锚杆能边钻进边加长至设计的深度。

6)钻头：具较强穿透力，使锚杆能穿过各类岩石。

2.特点与世界上所有自进类型锚杆一样，G¨自进式锚杆采用良好的厚壁无缝钢管材料、完美快捷的表面螺纹成形工艺以及做工精良的配件，真正实现了自进式锚杆钻孔、注浆、锚固等功能的统一。

1)锚杆前有穿透力强的钻头，在一般凿岩石机械的作用下，可以轻易穿透各类岩石。

2)锚杆具有连续的国际标准波形螺纹，可以作为钻杆配合钻头完成钻孑L成锚孑L。

3)作为钻杆的锚杆体无需拔出，其中空可作为注浆通道，从里至外进行注浆。

4)高效能的止浆塞使注浆能保持较强的注浆压力，充分地充填空隙，固定破碎岩体，高强度的垫板、螺母可以将深层围岩应力均匀地传递到周壁围岩上，达到围岩与锚杆互为支护的目的。

5)采用机械切削工艺加工的高强度联结套，使自进式锚杆具有边钻进边加长的特性，使其可适用于较狭小的施工空间，实现了特长锚杆加固围岩的设计思想。

6)由于该锚杆三位一体的功能使得它在各类围岩条件下施工时，不需套管护壁、预注浆等特殊手法也能形成锚孑L并保证锚固与注浆效果。

3.技术参数注：1)螺纹方向：可根据施工需要改变；2)标准长度；可以根据现场要求确定尺寸；型号GM25 GM32 GM38 GM51 直径/壁厚25/5.5 32/7.00 38/7.00 51/8.0抗拉强度600 600 600 600 重量 2.5 3.6 4.9 7.8齿高 1.5螺距12.7螺纹方向左旋标准长度 2.0 3.0 3.5 4.0 4.5长度误差±2.5%最大钻进深度12米以上4.施工工艺GH自进式锚杆，采用左旋国际标准波形螺纹联结，施工极其简便、快捷。