涨壳式预应力中空锚杆在锦屏引水隧洞的应用

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1、涨壳式预应力中空锚杆在锦屏引水隧洞的应用【摘　　要】锦屏4#引水隧洞已经进入高岩爆区，系统支护锚杆全部全用涨壳式预应力中空锚杆，取得了良好的效果。本文对涨壳式预应力中空锚杆施工工艺及技术要点作了详细论述，阐明涨壳式预应力中空锚杆在隧洞支护中的重要意义。　　【关键词】涨壳式预应力中空锚杆；施工工艺及技术要点；重要意义　　1、工程概况　　锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，通过长约16.67km的引水隧洞，截弯取直，获得水头约310m。4#引水隧洞沿线上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约为2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。现在已经开挖至里程引

2、（4）10+900，已经入强岩爆区，埋深2000m左右。　　为了使系统支护起到真正的作用，华东水利水电设计院结合现场施工情况，将原设计的普通砂浆锚杆变更为涨壳式预应力中空锚杆，涨壳式预应力锚杆可以通过改变预紧力，减小或消除拱顶及侧墙的拉应力区，弥补岩体抗拉强度低的弱点，支护形成的承载结构特性和锚杆的预拉力（初锚力）对岩层的稳定性起到了更为关键的作用。　　2、工艺原理　　涨壳式预应力锚杆的锚头端通过旋转涨开与岩层锚固，以锚头与岩层的摩擦力形成抗拉拔力，采用扭力扳手施加预应力，承受岩层压力，维护岩层稳定。　　2.1支护机理　　涨壳式预应力锚杆可在岩层内部通过涨壳产生着力点，能有效抵抗深部围岩

3、传递的压力，在注浆时中空注浆锚杆是一根注浆管，注浆完毕后即能起到一根高强锚杆或锚索的作用，因而能有效抑制围岩变形。注浆作为改善围岩性质的重要技术，能在原位提高破碎岩体的力学性能，并显著提高破碎岩体的完整性，破碎岩体注浆并进行锚杆支护后，可为锚杆内着力点和拱形压缩带的形成创造可靠条件。而涨壳式预应力中空注浆锚杆可以克服锚固力低的缺陷，采用注浆与预应力锚杆两种不同性能支护的组合结构对岩层进行联合支护，能发挥两种支护形式的各自特点。　　3、施工工艺　　3.1锚杆造孔　　采用353E和DT1130三臂台车进行锚杆孔的施工，锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求（1m×1m），其孔位偏差不大于100m

4、m，为规范锚杆孔位置，采用测量班放基准线的方法。即按锚杆间距，每隔6米放一环锚杆孔位基准线。其锚杆的孔轴方向尽可能垂直于开挖面。涨壳式预应力锚杆均采用“先安装锚杆后注浆”　施工工艺，上倾孔钻孔直径应大于锚杆直径25mm以上，下倾孔钻孔直径应大于锚杆直径40mm以上。锚杆孔深必须达到施工图纸的规定（4.5m），孔深偏差值不大于50mm。用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。　　3.2锚杆安装　　安装前检查孔深，清除钻孔内的石屑与岩粉，安装好锚头涨壳，锚头涨壳以反转式旋转安装至锚杆锚头。锚杆外漏以锚杆就位后其外漏段的丝扣长度可以安装锚垫板、螺帽等部件为适度。根据设计要

5、求锚杆外漏长度不得大于10cm。　　3.3锚杆涨壳涨开　　采用YT28凿岩钻机通过纤维套连接锚杆体，然后高速旋转杆体，通过涨壳与岩层的摩擦力，使其涨开，锚固岩层。在涨壳涨开过程中，直至钻机旋转不动锚杆体为止，证明涨壳已经涨开。如遇个别涨壳无法涨开，应检查涨壳是否损坏或孔道是否有塌腔，进行及时更换涨壳或重新施工钻孔。　　3.4预应力施加　　3.4.1涨壳式预应力中空锚杆孔口处，如有不平整岩面，应先采用早强砂浆找平处理，砂浆强度必须保证能承受锚杆张拉的最大荷载。然后安装螺母和锚垫板。螺母先用普通扳手对其旋转拧紧，使其牢固。　　3.4.2张拉前对扭力扳手进行率定。根据率定结果进行一元线性回归分

6、析，得出一元线性相关方程，并根据一元线性相关方程计算达到T=80KN的初始预应力所对应的扭矩值。采用扭力扳手进行张拉，通过连接套筒，旋转锚杆螺母，使锚杆张拉伸长。张拉过程中保持锚杆轴向受力，必要时在锚垫板和螺帽之间设置球面垫圈。　　3.4.3涨壳式预应力中空锚杆正式张拉前，先将扭力扳手设定到相应的扭矩值。张拉前检查套筒和螺母是否连接完好，防止偏心受力。涨壳式预应力锚杆正式张拉，张拉至设计荷载的100%时，扭力扳手会发出“咔嚓”的响声，证明也张拉指设计值。涨壳式预应力锚杆锁定后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。张拉力的大小必须满足设计要求。张拉锚【摘　　要】

7、锦屏4#引水隧洞已经进入高岩爆区，系统支护锚杆全部全用涨壳式预应力中空锚杆，取得了良好的效果。本文对涨壳式预应力中空锚杆施工工艺及技术要点作了详细论述，阐明涨壳式预应力中空锚杆在隧洞支护中的重要意义。　　【关键词】涨壳式预应力中空锚杆；施工工艺及技术要点；重要意义　　1、工程概况　　锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，通过长约16.67km的引水隧洞，截弯取直，获得水头约310m。4#引水隧洞沿线上覆岩体一