锚杆和喷射混凝土支护施工工艺.docx

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锚杆和喷射混凝土支护施工工艺

锚杆和喷射混凝土支护施工工艺

一、工艺概述

1、在隧道钻爆法施工中，喷射混凝土和锚杆普遍应用于初期支护和临时支护中，施工时，应根据围岩特点、断面大小和使用条件等选择喷射混凝土、锚杆等单一或组合的支护形式。

2、喷射混凝土施工方法有干喷法、潮喷法和湿喷法。

干喷法是把水泥、骨料按比例拌匀，进入喷射机后压缩空气将物料通过喷嘴形成料束，高速推送到受喷工作面上，拌合水经喷头的水环加入；潮喷法时预先在混合料中加适量的水，在进入喷射机时掺入速凝剂、补充足量的水，用压缩空气将物料通过软管和喷嘴形成的料束高速推送到受喷机前将水加入拌合料并拌合，通过高压风将拌合料喷到受喷面上。

湿喷法与干（潮）喷比较有明显的优点；

1）干（潮）拌的混凝土质量不易控制，特别时是水胶比带有随意性；湿喷的混凝土按生产工艺生产后运至湿喷机进行喷射，其配合比完全处于受控状态，从而保证了喷混凝土的质量。

2）干（潮）喷回弹量达40%～50%,而湿喷回弹量为15%左右，所以湿喷的生产效率高。

3）潮喷喷嘴旁粉尘为60mg/m3，干喷喷嘴旁粉尘浓度更高，而湿喷喷嘴旁粉尘较潮喷喷嘴旁粉尘小的多得。

4）干喷机结构简单，体积小，清洗方便，但结合板磨损大；湿喷机构造较复杂，体积大，需要动力设备的牵引，结合板磨损小。

二、作业内容

1、施工机械和材料准备；2、清理基岩表面；3、拌制喷射混凝土料；4、初喷；5、安放锚杆；6、复喷。

三、质量检验标准

1、原材料及成品、半成品质量检验

a、喷射混凝土

1）选用普通硅酸盐水泥；细骨料选用细度模数大于2.5的坚硬耐久洁净的中砂或粗砂，使用时含水率控制在5%～7%；粗骨料选用粒径5～12mm连续级配、坚硬耐久的碎石或卵石，级配优或良；化验合格的拌合用水；外加剂的初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。

2）喷射混凝土的配合比通过室内试验和现场试验选定。

应优先采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5MPa，有抗冻抗渗要求时不小于42.5MPa；灰骨比1：

4～1：

5，水胶比0.40～0.50，砂率为45%～60%；喷射混凝土拌合物坍落度8～13cm。

配合比及拌制的均匀性每班检查不少于两次。

速凝剂的掺量通过现场试验确定，在保证喷层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量。

b、喷射钢纤维混凝土中的钢纤维必须满足下列规定

1）钢纤维的品种、规格、性能必须符合施工图要求；

2）钢纤维抗拉强度不得小于600MPa；

3）钢纤维必须能承受一次弯折90°不断裂；

4）钢纤维长度和直径允许偏差为施工图标示的±10%；

5）、钢纤维不得有明显的锈蚀、油渍和其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。

c、锚杆

1）锚杆所使用的钢筋必须符合设计及验标的相关规定。

2）半成品、成品锚杆的类型、规格、性能等必须符合施工图和验标标准的规定。

2、喷射混凝土和锚杆安装质量符合检验标准

a、喷射混凝土

1）厚度和表面平整度

①平均厚度大于设计要求厚度；

②检查点数的80%及以上大于设计要求厚度；

③最小厚度不小于设计要求厚度的2/3；

④表面平整度的允许偏差为100mm。

2）强度

①喷射混凝土的早期强度（1d）强度必须符合设计要求；

②喷射混凝土的强度必须符合设计要求。

用于检查喷射混凝土强度的试件，必须采用大板切割法制取。

3）喷射混凝土原材料每盘称量的允许偏差必须符合下表规定。

序号

材料名称

允许偏差

1

水泥

±2%

2

粗、细骨料

±3%

3

水、外加剂

±2%

4

钢（合成）纤维

±2%

b、锚杆质量检验标准

1）锚杆安装数量必须符合设计要求；

2）砂浆的强度等级、配合比必须符合设计要求；

3）锚杆孔内灌筑砂浆饱满密实；

4）锚杆安装允许偏差必须符合下列规定

①锚杆孔的孔径应符合设计要求；

②锚杆孔的深度必须大于锚杆长度的10cm；

③锚杆孔距允许偏差为±10cm；

④锚杆插入深度不得小于设计要求长度的95%，并且必须位于孔的中心。

四、施工准备

1、检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，确保作业区内有良好的通风及照明；

2、清除松动岩块和墙脚岩渣、堆积物，并向料斗加水冲洗受喷面（当岩面受水容易潮解、泥化时，只能用高压风清扫）；必须从顶部工作面往下清洁；

3、检查开挖断面净空尺寸；

4、进行超欠挖处理；

5、设置控制喷射混凝土厚度的标志；

6、岩面如有渗漏水必须予妥善处理。

五、施工机械及工艺装备

目前国内铁路客运专线使用喷锚施工的主要机械见下表。

铁路客运专线喷锚施工的主要机械

序号

名称

主要技术规格

数量

备注

1

多功能作业台架

1

用于锚杆钻孔、安装锚杆作业

2

装载机

2

3

风钻

5

锚杆钻孔

4

锚杆注浆机

2

5

风镐

10

6

搅拌站

1

生产喷射混凝土拌合料

7

湿喷机

10～20m3/h

4

风动灌式或泵送式

为提高机械化水平，减少劳动强度，可以采用混凝土喷射机械手，或混凝土喷射三联机。

以下是PS型混凝土喷射机械手的技术性能：

1、PS型混凝土喷射机械手作业参数

（1）最大/最小喷射高度11/5m

（2）最大/最小喷射宽度15/4mm

（3）回转平台回转速度2～3r/min

（4）纵向移动速度0.04～0.15m/s

2、PS型混凝土喷射机械手主要技术参数

（1）大臂俯仰角135°

（2）小臂摆动角180°

（3）喷头俯仰角度180°

（4）喷头旋转角度360°

（5）回转平台回转角度220±10°

（6）纵向移动距离2.5m

（7）小臂调节长度1.5m

（8）喷头划圆直径200～250mm

（9）液压系统压力16MPa

（10）喷射能力5.5～6.5m3/h

（11）整机重量（不包括底盘）2.5t

（12）装运外形尺寸7.5m×2.5m×3.3m

（13）电机功率<14KW

（14）汽车发动机功率99KW

（15）操作方式手动、有线遥控、自动

六、工艺及质量控制流程

（一）喷射混凝土施工

隧道内主要的喷射混凝土形式为喷混凝土、喷钢纤维混凝土、喷耐腐蚀混凝土等。

喷射混凝土采用湿喷工艺，施工工艺流程见图1。

（二）锚杆施工

锚杆施工工艺流程见图2。

七、工艺步序及说明

（一）喷射混凝土施工

1、前期准备

喷混凝土前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，如有欠挖及时处理后再喷；在不良地质地段，设专人随时观察围岩变化情况，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。

施工机具布置在无危石的安全地带。

喷射前设置控制喷混凝土厚度的标志。

检查水、电、风管路。

检查施工机械设备运行情况。

2、湿喷面处理

喷射前用高压水冲洗受喷面，当受喷面遇水以泥化时，用高压风吹净

图1湿喷混凝土施工工艺流程图

岩面。

3、拌制和运输

喷射混凝土的拌和料应随用随拌。

采用自动计量搅拌站严格按照施工配合比配料，采用强制式搅拌机分次投料，搅拌时间不少于2min。

拌合料在运输过程中必须保持混凝土的均匀性，不漏浆、不失水、不分层、不离析。

运输及存放时间，当不掺加速凝剂时不得超过2h，掺加速凝剂时不宜超过20min。

如喷射前混凝土发生离析或坍落度过低，应进行二次拌制，二次拌制过程中可添加适量减水剂，严禁加水。

开始

布孔

钻孔

清孔

锚杆种类

插入杆体

安装止浆塞

浆液配置

注浆

灌筑砂浆

插入杆体

加垫板上螺帽固定杆体

锚杆施作合格

不合格处理

结束

否

是

中空锚杆

砂浆锚杆

图2锚杆施工工艺流程图

4、喷射作业

1）初次喷射混凝土应在开挖后及时进行，喷射混凝土厚度约50mm。

挂钢筋网时，初喷混凝土厚度不小于4cm。

在前次喷射混凝土达到初凝后方能喷射下一层混凝土。

2）喷射作业分段、分片、分层，由下而上顺序进行，有较大凹洼处，先喷射填平。

速凝剂掺量准确，添加均匀。

3）嘴与岩面垂直，距受喷面1.5～2.0m，垂直受喷面做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30cm，以保证混凝土喷射密实。

开挖后及时初喷，出渣后及时复喷。

4）施工中经常检查出料弯头、输料管和管路接头，处理故障时断电、停风，发现堵管时立即停风关机。

5、注意事项

1）严格执行喷射机操作规程：

连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。

2）掌握好风压，减少回弹，喷射混凝土的回弹率控制不大于15%。

3）喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。

4）喷射混凝土完成时间距下次爆破时间的间隔不得小于4h。

5）当围岩有出水点时，设置泄水孔，边排水边排混凝土。

同时增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向出水点逼近，然后在出水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。

（二）锚杆施工

1、布孔

按照设计数量用红油漆在基岩面进行布孔。

2、钻孔和安设锚杆

开挖出喷后，必须尽快利用人工手持风钻在简易台架上进行钻孔，当钻孔结束后，开始安装锚杆。

杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，锚杆杆体露出岩面长度不大于喷层厚度，然后复喷至设计要求厚度。

有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔再安装锚杆。

3、注浆

用注浆机开始向锚杆孔内注浆，砂浆饱满密实，砂浆内添加适量的微膨胀剂；锚杆垫板与孔口混凝土密帖。

随时检查锚杆头的变形情况，紧固垫板螺帽。

八、作业组织

锚喷支护施工工艺劳动力组织见下表。

普工

喷射工

修理工

安全

电工

运输司机

班长

合计

锚喷支护施工

20

4

1

1

1

5

1

33

九、生产效率及材料消耗

根据施工图和现场围岩级别及岩性等情况确定各种材料消耗。

十、施工安全及环境保护

一、施工安全

1、施工作业前必须认真检查和处理支护作业区的危石，施工机具应布置在安全地带；

2、施工用作业台架应牢固可靠，并应设置安全栏杆；

3、必须定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全；

4、施工中应经常检查输料管、接头的磨损情况，当有磨损、击穿或松脱等现象时应及时处理；

5、施工中检修机械或设备故障时，必须在断电、停风条件下进行，检修完毕向机械设备送电送风前必须事先通知有关人员；

6、当采用加大风压处理堵管事故时，应先关机将输料管顺直，紧接喷嘴，喷嘴前方不准站人，疏通管路的工作风压不得超过0.5MPa；

7、非施工人员不得进入正进行喷射的作业区，施工中喷嘴前严禁站人；

8、喷射作业区应有良好的通风措施，作业区的粉尘浓度不得大于10mg/m3。

作业人员应戴防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具，作业人员应避免直接接触碱性液体速凝剂，不慎接触后应立即用清水冲洗。

（二）环境保护

1、开始施工前，必须进行环境因素识别，确定重要环境因素，制定相应的管理方案；

2、临时工程及场地布置应采取措施保护自然环境；

3、隧道弃渣场坡面应按设计进行复垦或绿化，渣顶整平满足施工图要求，坡脚进行防护，防止水土流失；

4、施工场地布置时，在水源保护地区内不得取土、弃土、破坏植被等，不得设置搅拌站、洗车台、充电房等，并不得堆放任何含有害物质的材料或废弃物；

5、施工废水、生活污水和生活垃圾不得随意的丢弃，并在生活区、生产区及洞门口设置污水处理池，生活污水或生产及洞内废水必须经过污水处理池处理后排放到或倒置指定地点。