DL/T 5181-2003 水电水利工程锚喷支护施工规范.pdf
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1、水电水利工程锚喷支护施工规范 !“# $ %端头锚固型锚杆 )*+,-. 9). )*+,-.2/ )1 ,2)/ 采用黏结材料或机械装置将锚杆里端锚固的锚杆。 %缝管锚杆.026 7 6#水胀式锚杆8)6水泥裹砂喷射混凝土3+ .=采用锚喷支扩的工程, 应按 AB C D#44 及 EA ?% 的有关规定做好开挖 施工。 ?“#“$采用锚喷支护的工程, 应做好地质调查, 合理进行围岩分类, 根据围岩 自身稳定状况, 选择合理的支护时间, 及时进行支护。 ?“#“!锚喷支护所采用的原材料和支护参数应满足设计要求。对于临时性 的锚喷支护, 如果设计未对其原材料和支护参数提出要求, 可根据地下工程
2、的 规模、 地质条件和施工方法等方面的情况由工程建设有关各方协商确定。 ?“#“?在锚喷支护施工中, 工程建设有关各方必须密切配合, 根据围岩条件 的变化情况, 及时调整支护方案和施工措施, 做到安全可靠、 经济合理。 ?“#“D采用锚喷支护的工程, 应做好监控设计和施工期的监测, 对施工后的 工程应进行稳定性监测, 并将监测结果及时反馈给设计、 施工等有关单位, 以 $#!; ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 便及时对支护的
3、设计参数和施工参数进行必要的修改。锚喷支扩监控量测方 法见附录 !。 “#$#%锚喷支扩施工的新技术、 新工艺、 新材料、 新设备, 应经过试验和工程 建设有关各方的认可, 在工程施工中积极采用。 ,!加剩余的水!拌和 !&;,。坍落度控制为 !6%,。 7“! “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ !锚杆施工 !“#一般规定 !“#“#从锚固型式和受力状态两个不同的角度对锚杆进行了分类, 以规范锚 杆的名称。 !“#“$对于有可
4、能滑动的结构面, 锚杆方向与滑动面的倾向相反, 有利于保 持围岩的稳定。 规定钻头直径最小值, 是为了保证锚杆杆体周围包裹一定厚度的黏结材 料作为保护层 (对于 “先注浆后插杆” 程序而言) 和便于将注浆管插入锚杆孔 (对于 “先插杆后注浆” 程序而言) 。 清除孔内的岩粉和积水, 是为了保证黏结材料与孔壁之间更好地结合。 !“#“%在!类、 37 1-/:; .7 3 . !+2+,张拉锚杆孔口用早强砂浆做平整处理, 一是为了避免托板与岩面之间 局部接触而降低托板的承载能力; 二是如果采用千斤顶进行张拉, 为千斤顶的 支腿提供平整的支承面。 !+2+3张拉过程中如果锚杆不是轴向受力, 则反映
5、出来的张拉力不是锚杆的 轴向拉力, 无法控制锚杆达到设计张拉力。球面垫圈的作用, 是保证在托板与 锚杆杆体之间的垂直度有偏差时垫圈也能与托板紧密接触, 从而保证锚杆轴 向受力和螺帽可靠地锁定预应力。 张拉锚杆虽然没有设计张拉力的要求, 但为了使托板与岩面靠紧从而使 锚杆具有支护作用, 操作人员应采用扳手尽力拧紧螺帽。只要扳手有足够长 度, 操作人员尽力, 达到 *-, 应配备高压管及注水器。 .(.管式锚杆及自钻式注浆锚杆 .(.(:管式锚杆用于软弱、 破碎的围岩, 既能起到超前支护围岩的作用, 又可 通过其杆体向围岩注浆、 固结围岩。由于锚杆孔塌孔严重, 所以管式锚杆一般 是采用冲击式风动工
6、具打入锚孔内。为减小阻力, 应将杆体前端加工成不大 于 ).?的尖角。当需要在孔口处安装托板时, 需将杆体的外露端加工一段管螺 纹, 以便拧螺帽固定托板。采用套管跟进法进行钻孔, 需采用配置特殊钻头的 钻机, 这种钻头在承受钻杆压力和钻杆旋转离心力作用下直径扩大, 以使套管 能够跟进。 用于管棚支护的管式锚杆的仰角宜小于 /“?, 以便加大其对顶拱的支护长 度。要求其外露端支承在钢拱架上, 目的是提高其对顶部围岩的承载能力。 .(.(/自钻式注浆锚杆是一种集造孔、 注浆功能为一体的新型锚杆, 适用于 地质条件差、 易于塌孔的地段。这种锚杆的杆体前端具有造孔功能, 造孔完成 后杆体不再拔出, 直
7、接利用杆体的空腔注浆, 浆液自孔底向孔口充满全孔。采 用这种锚杆可避免因塌孔而导致的锚杆安装困难。 $-$/ ? $(/-$ ? $13 ? 1$ 骨料最大粒径 00 1$232$2$1$1$ 输料管内径 00 $3=($3$1$3 ? (3($ 压缩空气耗量 05= 0A 12 ? 1$. ? 44 ? 13 %8-9“: 的压力, 管壁要经受混合料的反复磨损。为了保证施工安全并满足正常施工 的要求, 对输料管的技术性能做了相应的规定。 38$83混合料通过喷头时的压力约为 %829“:, 为使水环喷出的水能穿透混 合料料流, 使水与混合料均匀混合, 要求供水压力必须超过 %8$9“:。供水
8、设 施一般为高位水池、 水泵或加压水箱。 38$84当喷射机喂料口高度较大, 或者混合料含水较多、 速凝剂需要在喷射 机入口处掺入时, 宜采用皮带机上料。皮带机倾角不能过大, 以避免混合料分 离。 38$86在大断面洞室和险段的喷混凝土施工中, 机械手有着明显的优越性, 应尽可能采用。 38,混合料的配合比、 拌制和运输 38,82本标准所规定的配合比, 是经过多年实践验证的, 而且是普遍采用的。 按规定的配合比拌制混合料, 可保证喷射混凝土的强度, 减少回弹, 降低粉尘。 由于不同品种速凝剂的速凝效果不同; 即使同一品种的速凝剂, 对不同厂 77,2 ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
9、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 家生产的同一规格的水泥, 也有不同的速凝效果。如果速凝剂或其他外加剂 掺量不当, 不仅会影响速凝效果, 而且会影响混凝土的早期强度和后期强度。 因此, 规定速凝剂和其他外加剂的使用, 应根据产品说明书中提供的掺量范 围, 通过试验确定其最佳掺量。 目前用于喷射混凝土的外掺料主要是粉煤灰和硅粉。使用外掺料的目的 主要是减少水泥用量、 降低成本。在不影响喷射混凝土强度的前提下, 其掺量 有一个最佳范围。因此, 必须通过试验确定其最佳掺量
10、。 !“#“$, !“#“#规定原材料称量的允许偏差和混合料的搅拌时间, 是为了保证 喷射混凝土的均匀性。 !“#“%为了减少施工粉尘, 可采用湿砂拌制混合料。由于拌成的混合料是潮 湿的, 因此也称之为 “潮喷法” 。实践证明, 砂料的含水量小于 &时, 减尘效 果不明显。但若砂料含水量大于 (), 水泥易黏附于喷射机内壁, 影响机械 的正常工作, 或在喷射过程中频繁出现堵管等故障。 水泥与水及速凝剂拌和后, 很快就开始凝结, 因此, 混合料停放时间不宜 过长。采用含水量为 & * ()的湿砂料拌制的混合料, 在加入速凝剂之后 应很快就喷射出去, 所以要求速凝剂在喷射机的上料皮带上或在输料管内
11、掺 入。 不掺速凝剂的混合料, 存放时间超过 $+ 也会出现初凝, 因此要求存放时 间不应超过 $+。 !“#“,湿喷混凝土混合料加入速凝剂后必须立即喷射, 避免水泥的水化作用 提前发生。因此, 要求速凝剂应在喷头或输料管的适当部位加入。湿喷混凝 土经常采用液态速凝剂, 配制液态速凝剂的用水量必须在拌制混合料时扣除。 !“#“&无论是干混合料还是湿混合料, 在喷射之前都不允许进入多余的水, 以避免干混合料中水泥提前水化、 湿混合料水灰比的加大而影响混凝土的质 量。 !“%喷射前的准备工作 !“%“(为了保证安全文明施工, 按计划顺利地进行喷射混凝土作业, 必须在 喷射混凝土施工前, 清理好场地
12、, 拆除作业面障碍物。开挖面的浮石既威胁施 工安全, 若被喷混凝土覆盖也影响支护质量, 必须清除。清除墙脚的石渣和堆 积物, 是为了使喷混凝土能够喷到墙脚, 防止边墙喷层出现 “失脚” 现象。 用高压风水冲洗受喷面, 可将岩面的岩粉、 碎浮石冲洗掉, 保证喷射混凝 ,%#( ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 土与受喷面黏结牢固。 受喷面的污染可能表现为局部油污、 局部烟熏 (内燃设备排烟或其他烟 熏) 或砂浆 (混凝土) 污染
13、等。这些污染都会影响喷混凝土与受喷面的黏结, 应 采取凿除、 打毛或化学的方法进行处理。 !“#“$受喷面渗水、 漏水, 直接影响喷射混凝土施工质量。所以, 必须在喷射 作业前做好治水工作。尤其是在地下水水头较高的部位, 更要重视治水工作。 治水的方法很多, 应因地制宜采取措施, 但治水的原则是将渗水、 漏水集中、 导 出, 不使其被喷混凝土层覆盖后 “击穿” 混凝土。 !“%喷射作业 !“%“&喷射机的正确使用是保证喷射混凝土施工质量的关键。因此, 喷射机 操作人员必须经过培训、 持证上岗, 在操作过程中严格执行操作规程, 保证喷 射机正常、 稳定地进行工作。 完成喷射作业或因故中断喷射作业
14、时, 应清除喷射机和输料管内的积料, 是为了方便喷射机的再次使用或安全地处理故障。 !“%“$喷头的良好工作状态, 主要包括水环出水孔的畅通和喷头各部件之间 的良好密封。 实践证明, 喷射作业时, 当喷头与受喷面保持垂直, 距离 “() * &“$) 的 情况下, 粗骨料易嵌入塑性砂浆层中, 喷射冲击力适宜, 一次喷射厚度大, 回弹 率低, 粉尘浓度小。 干法喷射作业的水灰比, 是由喷射手根据经验在喷头部位控制的, 主要是 凭经验目测。当喷射混凝土表面平整, 呈湿润光泽, 无干斑或滑移流淌现象, 这时的水灰比是合适的, 一般在 “# * “#%。 !+%“,喷射作业分段、 分片依次进行, 便于
15、施工管理, 有利于保证喷射支护的 质量。喷射顺序自下而上, 可避免松散的回弹物料污染待喷面, 并且由于下部 喷层对上部喷层的支托作用, 有利于避免喷混凝土的脱落。 实践经验表明, 只有当壁面上形成 &) 左右的塑性层后, 粗骨料才能嵌 入。为减少回弹损失, 一次喷射厚度不宜过小。但也不能过大, 一次喷射厚度 过大容易造成 “离层” 而影响混凝土的黏结力与凝聚力, 甚至因自重过大而脱 落。 当喷射混凝土设计厚度超过本标准规定的一次喷射厚度时, 则应分层进 行喷射。若前一层喷射混凝土未达到终凝就进行后一层喷射, 会扰动前一层 (#,& ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
16、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 混凝土结构, 并可能导致前一层混凝土与受喷面之间脱空甚至脱落。因此, 要 求后一层喷射应在前一层喷射混凝土终凝后进行。 工程实践表明, 喷射混凝土终凝后 !“, 在其紧跟的开挖工作面放炮, 喷射 混凝土的凝聚力及其与壁面的黏结力足以抵抗爆破的振动影响, 不会导致混 凝土开裂、 脱空或脱落。 #$%$!喷射混凝土表面的平整度对水工隧洞十分重要, 壁面平整则糙率小, 过流能力大。 #$%$%影响喷射混凝土回弹率的因素包括原材料质量、 水灰比、 喷射速度、 喷
17、 射距离和角度、 喷射手技术熟练程度等。而回弹率的高低直接影响喷射混凝 土质量、 材料消耗量和施工效率。施工实践表明, 只要正确地按有关规定施 工, 搞好施工质量管理, 就能够达到规定的回弹率指标。 #$%$&在低温条件下进行喷射混凝土作业, 混凝上凝结时间延长, 强度增长 缓慢, 使一次喷射混凝土的厚度减少, 回弹率增大。为控制以上问题, 要求作 业区气温和混合料的温度不应低于 %(; 要求结合现场实际条件通过试验来 决定速凝剂掺量。 喷射混凝土允许受冻的最低强度, 原标准规定为 )*+,-, 本标准采用的 是国标 ./ %*0& 1 2*) 规定的标准。 #$%$#喷射混凝土因砂率较高、
18、水泥用量较大并掺有速凝剂, 因而收缩变形 要比现浇混凝土大。因此, 在喷射混凝土施工后, 应按规定进行喷水养护。 #$&水泥裹砂喷射混凝土 #$&$)水泥裹砂喷射混凝土是日本于 2* 世纪 #* 年代中期开发的一项喷射 混凝土技术。我国从 2* 世纪 0* 年代初开始应用该项技术, 已在水工隧洞施 工中有较多的应用。水泥裹砂喷射混凝土的工艺流程见图 2。 图 2 水泥裹砂喷射混凝土工艺流程 水泥裹砂喷射混凝土所用原材料分为两部分: 一部分用于拌制水泥裹砂 #!3) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
19、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 砂浆; 另一部分用于拌制干混合料。喷射作业时, 水泥裹砂砂浆由砂浆泵输送 至混合管, 同时干混合料由干喷机输送至混合管, 二者汇合后经喷头喷出。 喷射作业时, 砂浆泵输送的水泥裹砂砂浆与干喷机输送的干混合料的重 量基本相同。选用干喷机的生产能力一般为 !“!# $ % &“!# $, 相应要求砂浆泵 的生产能力达到 “! # $。 水泥裹砂喷射混凝土是通过调整砂浆泵的输送量来控制喷出料的稠度。 当干喷机输送干混合料的量发生变化时, 砂浆泵输送砂浆的量亦须相应变化, 从而保证喷出的混凝土有适宜的稠度。因此, 要求砂浆泵的出
20、力在其额定的 输送能力下必须是任意可调的。当采用电动螺杆泵、 挤压泵或单缸泵时, 其动 力装置应为无级调速电动机, 以便通过调整电动机的转速来控制砂浆泵的输 送量。 单缸砂浆泵靠柱塞的往复运动输送砂浆, 因此砂浆的输送过程是间断的, 其间隔时间可通过砂浆泵柱塞每分钟的往返次数计算。 ()*)+在确定水泥裹砂喷射混凝土的配合比时, 首先确定总配合比, 然后分 别确定裹砂砂浆和干混合料的配合比。 总配合比的确定可采用普通混凝土配合比设计的 “绝对体积法” 。混凝土 的含气量可取 !, % &,。首先根据喷层的强度要求确定水灰比, 再根据砂子 的粗细在 &, % (-,范围内确定砂率, 再确定单位体
21、积用水量 (混凝土拌和 物的坍落度可取 !-“ % &-“) 。水灰比、 砂率和单位体积用水量确定后, 便 可计算出混凝土的总配合比。 裹砂砂浆的含砂量是根据砂浆泵的输送性能并通过试验确定的, 应尽量 取大值, 以充分发挥裹砂法的优点。干混合料通常含有 .-,的水泥, 其作用 是减轻混合料对输料管的磨损。当砂石表面含水较多时, 会使混合料中的水 泥变成稀浆, 此时则不宜向混合料中加入水泥, 而将全部水泥用于拌制裹砂砂 浆。当砂浆内的含砂量和含水泥量确定后, 裹砂砂浆及干混合料的配合比也 就相应确定了。 ()*)!裹砂砂浆的造壳用水量由造壳水灰比确定。裹砂砂浆的水泥重量 (包 括掺合料) 乘以造
22、壳水灰比, 即为造壳用水量。造壳用水量减去砂浆内的砂子 表面含水量 (当砂子吸水未达饱和状态时, 表面含水量为负值) 即为一次搅拌 用水量。 裹砂砂浆的拌制程序有 “三段法” 和 “两段法” 两种。 “三段法” 是先将砂和 /!. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 一次搅拌用水加入搅拌机进行搅拌, 使砂表面充分湿润; 再将水泥 (包括掺合 料) 加入搅拌机进行搅拌 (这一过程称为 “造壳” ) ; 造壳搅拌完成后, 将二次搅
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