预应力锚杆支护技术与工程应用
第4章 预应力锚杆支护施工技术
4.1 施工技术
近年来，随着生产技术的提高和先进设备的运用，锚杆施工技术是一种常见的、成熟的施工技术，在工程中已得到广泛的应用。
4.2 预应力锚杆施工步骤及工艺
（1）预应力锚杆施工工艺流程
1）自由段带套管的预应力锚杆施工工艺流程见图4-1。 基面清理 注浆 张拉锁定 封孔 造孔 清洗 安插锚杆 锚杆附件安装 测量放线 锚杆制作 图4-1 自由段带套管的预应力锚杆施工工艺流程框图
2）自由段无套管的预应力锚杆施工工艺流程见图4-2。
测量放线 锚杆制作 基面清理 造孔 清洗 安插锚杆 锚固段第一次注浆 锚杆附件安装 张拉锁定 封孔 自由段第二次注浆
图4-2 自由段无套管的预应力锚杆施工工艺流程框图
（2）施工工艺及措施 1）锚杆施工准备
锚杆钻孔前，对边坡或洞壁进行安全处理，及时清除松动石块和碎石。同时准备施工材料和钻孔、注浆机具设备；敷设通风和供水管路。边坡锚杆施工根据现场情况利用马道或搭设脚手架。
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脚手架分层高度一般不超过2m，钢管支架立柱应置于坚硬稳定的岩石上，立柱间排距1.0m×1.5m，双排或单排。在钻孔位置铺设马道板，马道板两端用铅丝绑扎牢固，形成钻孔和灌注施工平台。搭设管扣要牢固和稳定；钢架与壁面之间楔紧，相邻钢架之间应连接牢靠，以确保施工安全。
2）钻孔与清孔
预应力锚杆均采用“先插杆后注浆”工艺，钻孔孔径大于锚杆直径25mm以上。钻孔点有明显标志，开孔的位置在任何方向的偏差均小于100mm。锚杆孔的孔轴方向和锚孔深度严格按施工图纸的要求执行，孔深偏差值不大于50mm。钻孔完成后用风、水联合清洗，将孔内松散岩粉粒和积水清除干净，在锚杆安装前对钻孔进行检查以确定是否需要重新清洗。钻孔结束，对每一钻孔的孔径、孔向、孔深及孔底清洁度进行认真检查记录，孔深的检查以锚杆就位后其外露段的丝扣长度可以安装垫板、螺帽等部件为适度。
3）锚杆杆体加工
锚杆杆体加工原则上统一在钢筋加工厂进行。
下料：根据锚杆设计长度、垫板、螺帽厚度、外锚头长度以及张拉设备的工作长度等，确定适当的下料长度进行下料。
锚杆头丝扣加工：下料完毕，根据设计图纸要求进行锚杆头丝扣加工。加工好的锚杆妥善堆放，并对锚杆体丝扣部位予以保护。
附件组装：根据设计图纸要求，将隔离架、防腐套管、注浆管、排气导管及止浆器等附件一一组装就位。对于自由段有套管的预应力锚杆，还需对套管用环氧树脂进行密封。各部件与杆体结合牢靠，保证在杆体安装时不会脱落和损坏。
堆放：组装完毕的预应力锚杆体，统一编号并分区堆放，妥善保管，不得破坏隔离架、防腐套管、注浆管、排气导管及其它附件，不得损伤杆体上的丝扣。
4）孔口找平、插杆
预应力锚杆孔口采用早强砂浆作平整处理，其强度需保证能承受锚杆张拉的最大荷载。锚杆放入锚孔前先清除钻孔内的石屑和岩粉，检查注浆管、排气导管是否畅通，止浆器是否完好。检查完毕将锚杆体缓缓插入孔内。
5）垫板、螺帽安装
对于自由段有套管的预应力锚杆，插杆结束就安装垫板和螺帽。对于自由段无套管的预应力锚杆，在锚固段灌浆结束后再安装垫板和螺帽。
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6）注浆
当使用自由段带套管的预应力锚杆时，在锚固段和自由段长度内采取同步灌浆。 当使用自由段无套管的预应力锚杆时，需二次注浆。第一次注浆时，必须保证锚固段长度内灌满，但浆液不得流入自由段，锚杆张拉锚固后，对自由段进行第二次灌浆。
永久性预应力锚杆采用封孔灌浆，使有用浆体灌满自由段长度顶部的孔隙。 灌浆后，浆体强度未达到设计要求前，预应力锚杆不得受到扰动。 7）张拉
锚杆张拉应进行原位试验，通过试验确定合理的张拉工艺，验证张拉指标，避免强行张拉。可采用穿心式千斤顶、拉伸机、扭力扳手等机具进行张拉，张拉前对张拉设备进行率定，所有张拉机具定期进行校验。张拉过程中保持锚杆轴向受力，必要时应在托板和螺帽之间设置球面垫圈。
预应力锚杆正式张拉前，取20%设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密。预应力锚杆正式张拉，张拉至设计荷载的105%～110%，再按规定值进行锁定。预应力锚杆锁定后48h内，若发现预应力损失大于锚杆设计值的10%时，进行补偿张拉。张拉力的大小满足设计要求。对于间距较小的锚杆群，注意锚杆张拉时的相互影响。
张拉锚杆拧紧螺帽的扭矩不小于100Nm。托板安装后，定期检查其紧固情况，如有松动，及时处理。
4.3 质量控制及检测
（1）锚杆材质检验：每批锚杆材料均附有生产厂的质量证明书，按施工图纸规定的材质标准和规范要求抽检数量检验锚杆性能。
（2）注浆密实度试验检查：选取与现场锚杆的锚杆直径和长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管（或钢管），采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7天后剖管检查其密实度。锚杆注浆密实度最低不得低于75%。
（3）按设计和规范要求的抽验范围和数量，对锚杆孔的钻孔规格(孔径、深度和倾斜度)进行抽查并作好记录，不合格的孔位必须重新布设。按作业分区100根为一组(不足100根按一组计)，根据现场实际情况随机抽查，抽查比例不得低于锚杆总数的
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3%(每组不少于3根)。当抽查合格率大于90%时，认为抽查作业分区锚杆合格，对于检测到的不合格的锚杆应重新布设；当合格率小于90%时，将抽查比例增大至6%，如合格率仍小于90%时，应全部检测，并对不合格的进行重新布设。
（4）锚杆长度检测采用无损检测法，抽检数量每作业区不小于3%，杆体孔内长度大于设计长度的95% 为合格。
（5）拉拔力试验：边坡和地下洞室的支护描杆，按作业分区在每300根锚杆中抽查三根进行拉拔力试验。在砂浆锚杆养护28天或预应力锚杆头固定后，安装张拉设备逐级加载张拉至拔出锚杆或将锚杆拉断为止，拉力方向应与锚杆轴线一致。喷锚支护中抽检的锚杆，当拉拔力达到规定值时，应立即停止加载，结束试验。
4.4 安全措施
（1）在锚杆作业中，发生的事故多因围岩或混凝土剥落、坍塌所造成。而围岩、喷射混凝土剥落或坍塌，则是由于清浮石不彻底、凿孔机械的振动、喷射混凝土与受喷面粘结不良等原因所造成。为了锚杆施工的安全，应加强观察，及早发现危险征兆，及时采取相应的安全技术措施。
（2）指定专人定期进行锚杆拉拔力试验，防止因锚杆滑落而造成不安全事故。 （3）在注浆作业开始前或结束后，应认真检查、清洗机械管道和接头，检查后还应经过试运转方可正式作业，以防止发生剧烈振动、管道堵塞等现象。当发生注浆管路或接头堵塞时，需在消除压力之后，方可进行拆卸和维修。各种机械电力设备、安全防护装置和用品，应按规定进行定期检查、试验和日常检查，不符合安全技术要求者严禁使用。
（4）所有作业人员，必须按规定佩戴防护用品、穿戴防护用具（胶皮手套、口罩、眼镜、防护罩等）。人人遵章守纪听从统一指挥；同时加强安全保卫，禁止闲杂人员及外人进入施工工地。
4.5 预应力锚杆的现场试验及监测
（1）锚杆现场试验
1）通过室内试验筛选2～3组满足设计要求的砂浆配合比进行生产性试验。 2）注浆密实度试验：选取与现场锚杆的直径、长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管（或钢管），采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7天后剖管检查其密实度。不同类型和不同长度的锚
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