锚杆施工技术

锚杆施工技术

刘新元

四川省能投矿业投资开发有限公司

摘要：锚杆技护技术在我国工程建设领域已得到广泛应用，对边坡及基坑加固、隧道（巷道）径向及超前支护、软弱围岩变形处理等提供了有效保障。但锚杆种类较多，施工工艺各有特点。本文对现今工程施工中常用的几种锚杆的施工技术进行了具体介绍，对施工中易出现的问题进行了阐述，希望对提高锚杆的施工质量具有指导作用。

关键词：围岩、锚固、预应力

在工程建设特别是围岩支护中，锚杆已得到广泛应用。通过施工锚杆，对软弱、松动、不稳定的岩土体进行加固处理，防止洞壁、坡体滑移、塌落，增强围岩的稳定性。

一、锚杆分类

锚杆种类较多，根据锚杆体材质不同，可分为：木锚杆、金属锚杆、玻纤锚杆等；根据锚头、锚固材料不同，可分为药卷锚杆、树脂锚杆、水泥砂浆锚杆等；根据对锚杆体是否施加预应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆；根据成孔方式不同，可分为普通锚杆和自进式锚杆等。木锚杆又可分为普通木锚杆和压缩木锚杆，金属锚杆体又可采用普通炭素钢、合金钢制作而成。

二、锚杆施工技术

木锚杆，由于成本低，过去常用于矿山生产过程中的巷道径向支护；随着锚固技术的发展和安全技术要求的提高，目前已很少采用，对其施工技术本文不再阐述。

（一）树脂、药卷锚杆

1、锚杆结构

树脂锚杆是用树脂作为粘结剂进行锚固的方式，由于树脂成本高，所以多用端头锚固，但也可以实现全长锚固。快硬膨胀水泥锚杆，俗称“药卷”锚杆，是采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥加入外加剂而成，具有速凝、早强、减水、膨胀等特点，用以锚固锚杆，一般都是做成水泥药卷使用。

2、施工工艺

(1)按设计要求定好眼位，做出标记。锚杆眼尽量与岩层层理、裂隙面垂直；在井下施工条件不具备时，应与巷道周边垂直。

(2)用风动凿岩机、潜孔钻、煤电钻、液压钻等钻孔设备钻孔至设计孔深。

(3)钻眼后，用高压风或水将眼中的岩粉清除干净；煤层或软岩中的锚杆眼，煤电钻不许来回拉钻杆，以免扩大眼径。

(4)安装前要检查锚杆眼的方向、位置及平直度是否符合设计要求，锚固剂、杆体是否合格。如果有一项不符合要求，不得进行安装。

(5)锚杆搅拌组合工具，可采用煤电钻或单体风动锚杆机，将带螺母的连接头或六方套筒连接头拧紧在杆尾螺纹上，并与搅拌工具连接好。

(6)将水泥药卷按产品说明书标定时间进行浸泡，然后将树脂锚固剂或浸泡好的水泥药卷用杆体送到眼底，用搅拌组合工具进行搅拌，搅拌时间应根据树脂锚固剂或水泥药卷的技术特征而定。

(7)取下煤电钻或搅拌器。采用螺母连接头时，要等锚固剂固化后才准取下；采用六方套筒连接头时，可马上卸下。

(8)在锚固剂规定的锚固时间后安装托板，尾部螺母必须用机械或力矩扳手拧紧，确保托板与岩面贴紧，严防松动。

（二）中空注浆锚杆

1、锚杆结构

根据是否自行钻进和施加预应力，又分为普通中空注将锚杆、自进式锚杆和预应力中空注浆锚杆。

普通中空注浆锚杆由全长波形螺纹中空锚杆体、锚头、止浆塞、垫板、螺母等组成（图1）。

自进式中空注浆锚杆由全长波形螺纹中空锚杆体、钻头、联接套、止浆塞、垫板、螺母等组成（图2）。

图2自进式中空注浆锚杆实物图

2、施工工艺

（1）成孔：对于普通中空注浆锚杆，采用普通凿岩机钻孔至设计孔深并清孔；而对于自进式中空注浆锚杆，采用台车或普通凿岩机将安装好钻头的锚杆钻进至设计深度（锚杆如需加长，可用联接套进行连接，然后再通过钻机钻进），并用高压风或高压水清洗钻孔中的岩屑。

（2）安装：将安装好锚头的中空注浆锚杆插入锚孔，并将止浆塞、垫板、螺母依次安装在锚杆尾端；对于自进式锚杆，在卸下钻机后，将止浆塞安装在锚孔内离孔口25cm处，根据设计需要，安装垫板和螺母。特殊情况下如注浆压力较大或围岩太破碎，也可用锚固剂封孔。

（3）注浆：将快速注浆接头与锚杆尾端和所选注浆机连接，开动机器注浆。如需要进行压力注浆以改良围岩结构，只需待压力表上指针上升至设计压力即可。

此种锚杆的施工方法较简单，但注浆液必须搅拌均匀，不得有干水泥块存在，灰砂比参考值为1∶0-1∶1，水灰比参考值为0.45：1-0.5：1。注浆时，止浆塞的安装易造成锚孔内空气排放不畅，此时应在止浆塞周边安装排气管，待浆液流出时亦表明注浆饱满，可停止注浆。

（三）涨壳式预应力锚杆

1、锚杆结构

涨壳式预应锚杆由中空杆体、预应力锚头、居中环、套管、止浆塞、垫板、螺母等组成，根据注浆需要，可在杆体上每间隔0.5m钻一个Ф6的排浆孔并呈螺旋状分布（图3）。

图3涨壳式预应力锚杆结构示意图

2、施工工艺

涨壳式预应力锚杆的施工包括成孔与清孔、锚杆安装、注浆、立锚墩、张拉等环节。施工中应注意：清孔要干净以便于锚杆的安装；自由段橡胶管两端要用细铁丝扎紧，以防浆液渗漏而将杆体包裹；注浆前先用凿岩机连接锚杆体并启动旋转杆体以打开锚头上两片倒楔并挂牢锚杆体；浆液要搅拌均匀，便于流动和扩散。

对于硬岩，为快速控制应力变形，在注浆前可先张拉，待围岩稳定后再注浆锚固，并进行二次张拉。

（四）锚索

1、锚索结构

锚索结构一般由内锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。内锚头即预应力锚固段，是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基，按其结构形式分为机械式和胶结式两大类。外锚头即外锚固段，是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位；锚索体，是连结内外锚头的构件，通过对锚索体的张拉来提供预应力，它是由高强度钢筋、钢绞线或螺纹钢筋构成（图4）。

图4预应力锚索结构示意图

2、施工工艺

预应力锚索施工包括钻孔、锚索制作、安装、注浆、立锚墩、张拉、封孔注浆及外部保护等环节。钻孔设备采用潜孔冲击式钻机，钻孔深度要超出锚索设计长度0.5m左右，钻孔结束后以高压风吹干净孔内粉尘，塞好孔口等待安装。锚索制作时，内锚固段采用波纹形状，内穿对中隔离支架，间距60--100cm；张拉段每米扎一道紧固环，并用塑料管穿套，内涂黄油；锚索端头要套上导向帽。锚索安装前，要核对锚索编号是否与孔号一致；下倾锚索的安装较简单，而上倾和水平锚索的安装需注意以下四点：检查定位止浆环和限浆环的位置，若有损坏，按技术要求更换；检查排气管的位置和畅通情况；锚索送入孔内，当定位止浆环到达孔口时，停止推送，安装注浆管和单向阀门；锚索到位后，再检查一遍排气管是否畅通，若不畅通，必须拔出锚索，在排除故障后重新送索。注浆采用排气注浆法施工，对上倾和水平锚索孔注浆时，当排气管不再排气，且有稀水泥浆从排气管压出时，说明注浆已满；对于下倾锚索孔注浆，采用砂浆位置指示器来控制注浆位置。立锚墩时，为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔即可。锚索张拉前需对张拉设备进行标定，使用中不得调换；若锚索是由少数钢绞线组成，可采用整体分级张拉的程序；若锚索是由多根钢绞线组成，可采用先单根张拉，三天后再整体补偿张拉的程序。补偿张拉后，立即进行封孔注浆和外部保护。

三、锚杆施工中存在的问题及处理

（一）成孔中存在的问题

除自进式锚杆外，其它各类锚杆的施工都需要先成孔后安装，在破碎围岩地带因坍孔而造成锚杆安装困难，降低了锚杆的施工质量。为解决此问题，对于大孔径、超深的锚孔，可采用跟管钻进及注浆固壁的钻孔施工工艺；而对于小孔径及浅孔，可采用自进式锚杆替代。

（二）注浆中存在的问题

影响注浆质量的因素有坍孔、憋气、裂隙发育程度等。对于坍孔，一是在成孔后要清理干净孔内岩屑，二是尽量采用中空锚杆替代螺纹钢筋，并在杆体上每间隔0.5m钻一个Ф6的排浆孔且呈螺旋状分布；对于憋气现象和裂隙不发育的围岩，可在封闭的孔口安装小排气管，在浆液从排气管返出后再用水泥浆封闭实行有压注浆。

四、结束语

随着新材料的开发利用和施工技术的进步，锚杆家族中必将不断增加新的成员。但无论对于何种锚杆，其加固挤压作用、悬吊作用和组合梁作用等作用机理不会改变。只有充分发挥这三大作用，锚杆在隧道、高边坡、基坑的喷锚施工和隧道变形处理施工中，对于改善和加固围岩才能发挥积极作用。