科学之友
FnendofScienceAfflateurs2010年05月
公路隧道锚杆施工及超声波无损检测
王慧峰
(山西省高速公路管理局,山西太原030006)
摘要:在公路建设投资失幅度增加、隧道工程建设步伐不断加快的新形势下,锚杆锚固技术凭借其工艺简便、造价经济、能合理调动围岩的自身强度和自稳能力等特点在公路隧道施工中被普遍采用,与此同时。如何能确保锚杆施工质量,就显得非常突出和迫切。在此.笔者着重就水泥砂浆锚杆的施工及检测作一论述。
关键词:公路隧道;锚杆施工;超声波;检测
文献标识码:A中图分类号:U456文章编号:1000-8136(2010)14—0045-02
随着我国改革开放不断深化、国民经济实力的日益增强,昔日在山岭重丘地区修建高等级公路“尽量绕着走”的做法,已逐步被公路隧道代替。
孔位允许偏差:孔位应根据设计要求和围岩情况作出标记,孔位允许偏差为±15
mill.50
mm。钻孔方向:宜沿隧道周边径向
钻孔,但钻孔不宜平行于岩层层面。砂浆锚杆钻孔深度误差不宜大于±50mm。砂浆锚杆孔径应大于杆体直径15
mill。
1锚杆施-般规定
隧道丁:程坑道开挖后,应尽快安设锚杆;一般宜先喷射混凝
土,再钻孔安设锚杆;锚杆的孔位、孔径及布置形式应符合设计要求;锚杆杆体露出岩面长度,不应大于喷层的厚度;应确保隧
4水泥砂浆锚杆施工要点
(1)砂浆标号不低于C20;砂浆配合比一般为水泥:砂:水=1:(1~15):(o.45~0.5o水灰比宜为0.45~0.50,砂的粒径不宜小于3mm。
(2)杆体材料宜用20MnSi钢筋。亦可采用A3钢筋;直径14mm一22Inlm为宜,长度2m。3.5m,为增加锚固力,杆体内端町以劈口叉开。
(3)钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直。孔钻好后用高压水将孔眼冲洗干净(若是向下钻孔,须用高压风吹净水),并用
塞子塞紧孔口,以防止石渣或泥土掉入钻孔内。
(4)锚杆应按设计要求的尺寸截取,外端不用垫板的锚杆应
遭』二程辅助稳定措施中的锚杆施工质量符合设计要求。2水泥砂浆锚杆施工前的准备工作
检查锚杆的规格、品种、各部件质量及技术性能是否符合设计要求;锚杆杆体应调平直、除锈和除油;应优先使用普通硅酸盐水泥;宜采用清洁、坚硬的中细砂,粒径不宜大于3toni,使用前要过筛。
3锚杆孔的施工要求
做一次拱顶下沉及周边收敛测量,及时分析量测数据指导施工。3.4充填塌腔
4小结
隧道塌方后。由于制定了合理可行的技术方案,并通过建设人员精心组织、科学管理、快捷实施,最后仅用了15d便顺利穿越塌方体,对隧道丁期目标的顺利实现起到了积极的作用。
为了避免今后钻爆施1二扰动嗣岩后,塌腔E方落石冲击隧
道支护,穿越塌方段后,通过预埋的中50钢管向塌腔内用高压风吹填了轻质材料粉煤灰,把塌腔填充密实。
TheTunnelPassesThroughtheFaultZoneConstructionTechnique
Summary
MaYuguang
Abstract:TheTaijiabaotatunnelexportlightholeK110+935placestampsurfacepresentsthefaultzone,theadjacentformationmainlyaddstheerushodstonebandfortheputty.thedecencyisserious,isunabletosealup,cavesinmassively,andrightflankthewakrvolumeisbig,afterwardthelandslide,collapsedcavityhighly8m,longitudinallength12m,waterleakagecurrentcapacityapproximately0.OlmTs-O.02m2/s.Surfacepm—
cessinguses书108thebigtubeawningcenteringeneryptionpump
over
toerect
through
to
coordination击50ductulelink
collapsesthedepletionregion,巾50theduetulenotethickfiquidreinforcement,thesteelthereinforcement,tocollapsethecavityplacereservationpipeline,laterperiodandSOon
80on
pulverizedcoalashconstructiontechniquesand
on
light
qualitystoppings,the
SUccegs
adoptedthelandslidesection.Thisarticlehas
madetheintroduction
thecorrelationtechnique.
Keywords:Baotatunnel-landslideproeessin器ductulereinforcement;bigmbeawning
—.45,.
王慧峰:公路隧道锚杆施工及超声波无损检测
先弯制弯头。
(5)水泥砂浆应拌和均匀,并调整其和易性,随拌随用’;一次拌和的砂浆应在初凝前用完。
(6)注浆作业应遵守以下规定:①先注浆后插杆体时,注浆管应先插到钻孔底;开始注浆后,均匀地将注浆管往外抽出,并始终保持注浆管13埋在砂浆内,以免浆中出现空洞。②注浆开始或中途停止超过30min时,应用水润滑注浆灌及其管路。注浆孔口的压力不得大于o.4MPa。③注浆时应先堵塞孔口,注浆管应插至距孔底5
am。10
中的锚杆,相当于一根在阻尼介质中上端自由、下端弹性连接的弹性杆。当在锚杆顶部激发应力波后,应力波的一部分将沿着锚杆传播到锚杆末端,并反射回锚杆顶部,另一部分则向锚杆周围的砂浆及岩石中传播。现场检测时,用砂轮或锉刀将锚杆顶端磨平,涂上耦合剂,将加速度传感器置于锚杆顶端,当在锚杆顶部激发应力波后,应力波的一部分将沿着锚杆传播到锚杆末端,并反、射回锚杆顶部,另一部分则向锚杆周嗣的砂浆及岩石中传播。通过接收、存贮,应用波动进行分析反射波的初至、振幅、相位等参数,可以较精确地确定锚杆长度及锚固质量,从而达到无损检测的目的。
锚杆锚同质量波形分析及评价标准见表l。
表1
质量等级
锚杆锚固质量波形分析及评价标准波形特征
波形规则,呈单峰形态。只有
优
较微弱的底部反射波或没有密实,密实度≥90%
锚固状态
cm处,随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出,
随即迅速将杆体插入,若孔口无水泥砂浆溢出,应将杆体拔出重新注浆。④注浆体积应略多于需要体积,将注浆管全部抽出后迅速插入杆体,锚杆杆体宜对中插入,并可锤击或通过套筒用风钻冲击,使杆体强行插入钻孔。⑤杆体插入孔内的长度即实际黏结长度不得短于设计长度的95%,注浆是否饱满,可根据孔13是否有砂浆挤出来判断。⑥杆体到位后要用木楔或小石子在孔171卡住,防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的700/o时,不得随意碰撞、敲击以及悬挂重物。
(7)如采用早强水泥砂浆,在注浆作业中停止30min时,应测定坍落度,其值小于10mm时不得使用。
底部反射波
波形规则。呈单峰或不对称
良好
的双峰形态,有底部反射波和局部有较弱的反射波波形欠规则,呈不对称的双
一般
峰形态.有底部反射波或局部有较强的反射波
波形不规则,呈多峰形态。底
差
部有较强的反射波或局部反多处不密实或空浆。密实射波提前(锚杆欠长),或有度<75%多处较强的反射波。
局部不密实或空浆,密实度75%一80%之间局部欠密实,密实度80一90%之间
5锚杆锚固质量检测
锚杆属隐蔽工程,质量检测难度较大,传统的锚杆锚同质量的检测手段,主要有两种:①对锚杆荷载变化进行长期或短期观测,可采用按机械、液压、振动、电气和光弹原理制作的各种不同类型的测力计。但这些测力计一般需要预埋,受电磁场干扰大,在潮湿、温差大的条件下灵敏度大大降低,更不能适应在偏载和爆破震动、坍落岩石的冲击下长期正常.I:作。②对于未预埋测力计的锚杆则丰要依靠对锚杆的抗拔力测试。其张拉荷载是靠张拉千斤顶的活塞面积和油泵压力换算的。这种方法属于一种破坏性检测,检测过程对隧道围岩产生较强扰动,降低了锚杆对围岩的加同作用,因此仅限于个别抽检,并且抗拔力并不能完全反映锚杆的锚固状态。
近年来,随着对岩石动力学的深入研究和在岩土T程中的应用开展,使得采用超声波无损检测及时确定锚杆锚固质量的方法逐步替代了传统方法。其原理是根据一维杆件的弹性波反射理论,采有应力波反射法进行测试的。实际中,所采用的锚杆直径d一般都在35mm以下,而其长度L通常都在3m以上,即L>d。则锚杆完全可以作为一维杆件处理。在检测时,嵌入岩石
6结束语
锚杆设计的主要目的是希望通过锚杆将破碎或不稳定岩体(块)与牢同稳定的岩体连接在一起以提高整体的稳定性。锚杆的施工质量,直接关系到洞室围岩和边坡的稳定。锚杆不同部段的功能和所发挥作用是不同的。要想锚杆能正常发挥作用,应该保证锚杆的同定段、被锚固段都能均匀而有效地跟岩体锚周在一起。因此,加强锚杆施工过程的上艺控制及试验检测,确保隧道j【程的整体施』质量水平创优,是公路隧道建设者的一项重要工作,必须得到充分重视,以保证施工计划的顺利完成。
HighwayTunnelAnchorRodConstructionandUltrasoIlic
Non-destructiveInspection
WangHuifeng
Wave
Abstract:Investsinthehighwayconstructionincreaseshrsescale,thetunnelingconstructionprocessspeedsupunceasinglyunderthenewsima-tion.theanchorrodanchortechnologyrelies
on
oil
thecrafttobesimple,theconstruction
cost
economy,calltransfercharacteristicsreasonablyand
80
adjacentformation
OWTI
intensityandfromsteadyabilityisusedgenerallyinthehighwaytunnelconstruction,at
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i朔tnle
time,howcall
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thecement
mortar
anchorrod’sconstruction
andtheexamination.
Keywords:highwaytunnel;anchorrodconstruction;ultrasonicwave;examination
..46—.
公路隧道锚杆施工及超声波无损检测
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
王慧峰
山西省高速公路管理局,山西,太原,030006科学之友
FRIEND OF SCIENCE AMATEURS2010(14)
本文读者也读过(9条)
1. 龙正聪. 朱自强. 何现启. 王检. 鲁光银. 黄华林. LONG Zhengcong. ZHU Ziqiang. HE Xianqi. WANG Jian. LU Guangying . HUANG Hualing 全长锚杆的无损检测研究[期刊论文]-中南公路工程2006,31(1)2. 田振刚. TIAN Zhengang 锚杆无损检测在隧道建设中的应用[期刊论文]-公路交通技术2009(5)3. 赖云惠. Lai Yunhui 对锚杆施工质量无损检测技术探讨[期刊论文]-路基工程2009(3)4. 李旭阳. 周文. 何国伦 浅析盾构法隧道的防水与堵漏[期刊论文]-矿业安全与环保2001,28(3)
5. 杨铠. 付黎龙. 唐卫华. 钟放平 某软弱围岩浅埋偏压连拱隧道的施工方法[期刊论文]-公路与汽运2008(4)6. 许明. 张永兴 锚杆低应变动测的数值研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报2003,22(9)
7. 卢文臣. 赵晓豹. 郭军辉. LU Wen-chen. ZHAO Xiao-bao. GUO Jun-hui 老山隧道的防水重点和薄弱环节及工程对策[期刊论文]-防灾减灾工程学报2008,28(1)
8. 陈新瑜. 唐亦川. 文建军 破碎围岩条件下隧道开挖支护方法改进方案探讨[期刊论文]-长安大学学报(地球科学版) 2003,25(3)
9. 李文涛 提高软弱围岩隧道锚杆施工质量[期刊论文]-西部探矿工程2005,17(1)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kxzy201014022.aspx
科学之友
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公路隧道锚杆施工及超声波无损检测
王慧峰
(山西省高速公路管理局,山西太原030006)
摘要:在公路建设投资失幅度增加、隧道工程建设步伐不断加快的新形势下,锚杆锚固技术凭借其工艺简便、造价经济、能合理调动围岩的自身强度和自稳能力等特点在公路隧道施工中被普遍采用,与此同时。如何能确保锚杆施工质量,就显得非常突出和迫切。在此.笔者着重就水泥砂浆锚杆的施工及检测作一论述。
关键词:公路隧道;锚杆施工;超声波;检测
文献标识码:A中图分类号:U456文章编号:1000-8136(2010)14—0045-02
随着我国改革开放不断深化、国民经济实力的日益增强,昔日在山岭重丘地区修建高等级公路“尽量绕着走”的做法,已逐步被公路隧道代替。
孔位允许偏差:孔位应根据设计要求和围岩情况作出标记,孔位允许偏差为±15
mill.50
mm。钻孔方向:宜沿隧道周边径向
钻孔,但钻孔不宜平行于岩层层面。砂浆锚杆钻孔深度误差不宜大于±50mm。砂浆锚杆孔径应大于杆体直径15
mill。
1锚杆施-般规定
隧道丁:程坑道开挖后,应尽快安设锚杆;一般宜先喷射混凝
土,再钻孔安设锚杆;锚杆的孔位、孔径及布置形式应符合设计要求;锚杆杆体露出岩面长度,不应大于喷层的厚度;应确保隧
4水泥砂浆锚杆施工要点
(1)砂浆标号不低于C20;砂浆配合比一般为水泥:砂:水=1:(1~15):(o.45~0.5o水灰比宜为0.45~0.50,砂的粒径不宜小于3mm。
(2)杆体材料宜用20MnSi钢筋。亦可采用A3钢筋;直径14mm一22Inlm为宜,长度2m。3.5m,为增加锚固力,杆体内端町以劈口叉开。
(3)钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直。孔钻好后用高压水将孔眼冲洗干净(若是向下钻孔,须用高压风吹净水),并用
塞子塞紧孔口,以防止石渣或泥土掉入钻孔内。
(4)锚杆应按设计要求的尺寸截取,外端不用垫板的锚杆应
遭』二程辅助稳定措施中的锚杆施工质量符合设计要求。2水泥砂浆锚杆施工前的准备工作
检查锚杆的规格、品种、各部件质量及技术性能是否符合设计要求;锚杆杆体应调平直、除锈和除油;应优先使用普通硅酸盐水泥;宜采用清洁、坚硬的中细砂,粒径不宜大于3toni,使用前要过筛。
3锚杆孔的施工要求
做一次拱顶下沉及周边收敛测量,及时分析量测数据指导施工。3.4充填塌腔
4小结
隧道塌方后。由于制定了合理可行的技术方案,并通过建设人员精心组织、科学管理、快捷实施,最后仅用了15d便顺利穿越塌方体,对隧道丁期目标的顺利实现起到了积极的作用。
为了避免今后钻爆施1二扰动嗣岩后,塌腔E方落石冲击隧
道支护,穿越塌方段后,通过预埋的中50钢管向塌腔内用高压风吹填了轻质材料粉煤灰,把塌腔填充密实。
TheTunnelPassesThroughtheFaultZoneConstructionTechnique
Summary
MaYuguang
Abstract:TheTaijiabaotatunnelexportlightholeK110+935placestampsurfacepresentsthefaultzone,theadjacentformationmainlyaddstheerushodstonebandfortheputty.thedecencyisserious,isunabletosealup,cavesinmassively,andrightflankthewakrvolumeisbig,afterwardthelandslide,collapsedcavityhighly8m,longitudinallength12m,waterleakagecurrentcapacityapproximately0.OlmTs-O.02m2/s.Surfacepm—
cessinguses书108thebigtubeawningcenteringeneryptionpump
over
toerect
through
to
coordination击50ductulelink
collapsesthedepletionregion,巾50theduetulenotethickfiquidreinforcement,thesteelthereinforcement,tocollapsethecavityplacereservationpipeline,laterperiodandSOon
80on
pulverizedcoalashconstructiontechniquesand
on
light
qualitystoppings,the
SUccegs
adoptedthelandslidesection.Thisarticlehas
madetheintroduction
thecorrelationtechnique.
Keywords:Baotatunnel-landslideproeessin器ductulereinforcement;bigmbeawning
—.45,.
王慧峰:公路隧道锚杆施工及超声波无损检测
先弯制弯头。
(5)水泥砂浆应拌和均匀,并调整其和易性,随拌随用’;一次拌和的砂浆应在初凝前用完。
(6)注浆作业应遵守以下规定:①先注浆后插杆体时,注浆管应先插到钻孔底;开始注浆后,均匀地将注浆管往外抽出,并始终保持注浆管13埋在砂浆内,以免浆中出现空洞。②注浆开始或中途停止超过30min时,应用水润滑注浆灌及其管路。注浆孔口的压力不得大于o.4MPa。③注浆时应先堵塞孔口,注浆管应插至距孔底5
am。10
中的锚杆,相当于一根在阻尼介质中上端自由、下端弹性连接的弹性杆。当在锚杆顶部激发应力波后,应力波的一部分将沿着锚杆传播到锚杆末端,并反射回锚杆顶部,另一部分则向锚杆周围的砂浆及岩石中传播。现场检测时,用砂轮或锉刀将锚杆顶端磨平,涂上耦合剂,将加速度传感器置于锚杆顶端,当在锚杆顶部激发应力波后,应力波的一部分将沿着锚杆传播到锚杆末端,并反、射回锚杆顶部,另一部分则向锚杆周嗣的砂浆及岩石中传播。通过接收、存贮,应用波动进行分析反射波的初至、振幅、相位等参数,可以较精确地确定锚杆长度及锚固质量,从而达到无损检测的目的。
锚杆锚同质量波形分析及评价标准见表l。
表1
质量等级
锚杆锚固质量波形分析及评价标准波形特征
波形规则,呈单峰形态。只有
优
较微弱的底部反射波或没有密实,密实度≥90%
锚固状态
cm处,随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出,
随即迅速将杆体插入,若孔口无水泥砂浆溢出,应将杆体拔出重新注浆。④注浆体积应略多于需要体积,将注浆管全部抽出后迅速插入杆体,锚杆杆体宜对中插入,并可锤击或通过套筒用风钻冲击,使杆体强行插入钻孔。⑤杆体插入孔内的长度即实际黏结长度不得短于设计长度的95%,注浆是否饱满,可根据孔13是否有砂浆挤出来判断。⑥杆体到位后要用木楔或小石子在孔171卡住,防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的700/o时,不得随意碰撞、敲击以及悬挂重物。
(7)如采用早强水泥砂浆,在注浆作业中停止30min时,应测定坍落度,其值小于10mm时不得使用。
底部反射波
波形规则。呈单峰或不对称
良好
的双峰形态,有底部反射波和局部有较弱的反射波波形欠规则,呈不对称的双
一般
峰形态.有底部反射波或局部有较强的反射波
波形不规则,呈多峰形态。底
差
部有较强的反射波或局部反多处不密实或空浆。密实射波提前(锚杆欠长),或有度<75%多处较强的反射波。
局部不密实或空浆,密实度75%一80%之间局部欠密实,密实度80一90%之间
5锚杆锚固质量检测
锚杆属隐蔽工程,质量检测难度较大,传统的锚杆锚同质量的检测手段,主要有两种:①对锚杆荷载变化进行长期或短期观测,可采用按机械、液压、振动、电气和光弹原理制作的各种不同类型的测力计。但这些测力计一般需要预埋,受电磁场干扰大,在潮湿、温差大的条件下灵敏度大大降低,更不能适应在偏载和爆破震动、坍落岩石的冲击下长期正常.I:作。②对于未预埋测力计的锚杆则丰要依靠对锚杆的抗拔力测试。其张拉荷载是靠张拉千斤顶的活塞面积和油泵压力换算的。这种方法属于一种破坏性检测,检测过程对隧道围岩产生较强扰动,降低了锚杆对围岩的加同作用,因此仅限于个别抽检,并且抗拔力并不能完全反映锚杆的锚固状态。
近年来,随着对岩石动力学的深入研究和在岩土T程中的应用开展,使得采用超声波无损检测及时确定锚杆锚固质量的方法逐步替代了传统方法。其原理是根据一维杆件的弹性波反射理论,采有应力波反射法进行测试的。实际中,所采用的锚杆直径d一般都在35mm以下,而其长度L通常都在3m以上,即L>d。则锚杆完全可以作为一维杆件处理。在检测时,嵌入岩石
6结束语
锚杆设计的主要目的是希望通过锚杆将破碎或不稳定岩体(块)与牢同稳定的岩体连接在一起以提高整体的稳定性。锚杆的施工质量,直接关系到洞室围岩和边坡的稳定。锚杆不同部段的功能和所发挥作用是不同的。要想锚杆能正常发挥作用,应该保证锚杆的同定段、被锚固段都能均匀而有效地跟岩体锚周在一起。因此,加强锚杆施工过程的上艺控制及试验检测,确保隧道j【程的整体施』质量水平创优,是公路隧道建设者的一项重要工作,必须得到充分重视,以保证施工计划的顺利完成。
HighwayTunnelAnchorRodConstructionandUltrasoIlic
Non-destructiveInspection
WangHuifeng
Wave
Abstract:Investsinthehighwayconstructionincreaseshrsescale,thetunnelingconstructionprocessspeedsupunceasinglyunderthenewsima-tion.theanchorrodanchortechnologyrelies
on
oil
thecrafttobesimple,theconstruction
cost
economy,calltransfercharacteristicsreasonablyand
80
adjacentformation
OWTI
intensityandfromsteadyabilityisusedgenerallyinthehighwaytunnelconstruction,at
the
i朔tnle
time,howcall
on
guaran—
tee
thattheanchorrodconstructionquality,appe。arsisprominentandisurgent.Here,theauthoremphatically
nlflkLes蛐elaboration
thecement
mortar
anchorrod’sconstruction
andtheexamination.
Keywords:highwaytunnel;anchorrodconstruction;ultrasonicwave;examination
..46—.
公路隧道锚杆施工及超声波无损检测
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
王慧峰
山西省高速公路管理局,山西,太原,030006科学之友
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