预应力锚杆注浆成型施工方法与流程

本发明属于水利水电工程建设技术领域，尤其属于大型混凝土构筑物支护技术领域，具体涉及预应力锚杆注浆成型施工技术。

背景技术：

在大型混凝土构筑物的建造过程中，通常需要进行支护锚固施工，如大型地下洞室的开挖支护。支护锚固施工在使用自由段无套管的预应力锚杆时，现有技术方法通常采用二次注浆工艺。第一次注浆时，必须保证锚固段长度内注浆灌满，但浆液不得流入自由段，预应力锚杆张拉锚固后，再对自由段进行第二次灌浆。

二次注浆施工中，为精确控制锚固段的锚固长度及注浆饱满度，需对锚固段安装注浆管、回浆管、止浆环等措施进行施工。根据《水电工程预应力锚固设计规范》dl/t5176的要求，预应力锚杆体中的内锚固段水泥胶结材料的抗压强度等级不应低于m35。根据现场试验。m35砂浆强度需在7天左右才能达到设计强度80％左右，即锚固段注浆后7天才能进行张拉。

根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》gb50086-2001的要求，预应力锚杆张拉锁定后48内需对预应力进行检查，若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值的10％时，应进行补偿张拉，待检查合格后在进行自由段灌浆。届时锚杆孔已被垫板封堵，需提前完成自由段注浆管、回浆管的预埋。

因此，采用二次注浆施工，整个预应力锚杆施工期约7天+48小时约9天左右；二次注浆工艺的工序多，工期长，且二次注浆产生的废弃浆液污染环境，浪费原料，不利于环境保护。

技术实现要素：

本发明根据现有技术的不足公开了一种预应力锚杆一次注浆成型的施工方法。本发明要解决的问题是提供一种预应力锚杆注浆成型施工方法，本发明方法能够加快预应力锚杆包括自由段无套管施工进度，同时避免了二次注浆废弃浆液对环境的影响。

本发明通过以下技术方案实现：

预应力锚杆注浆成型施工方法，包括以下步骤：测量放点，造孔，锚孔清理，锚孔检验，速凝锚固剂和缓凝砂浆制备，注浆，安插锚杆，安装托板、垫圈及螺帽，张拉锁定；

所述速凝锚固剂和缓凝砂浆制备是：首先进行缓凝砂浆拌制，再进行速凝锚固剂拌制，拌制时间限制在5min内；

所述注浆是：速凝锚固剂和缓凝砂浆制备完成后，立即将标记有刻度的注浆管插入孔内至孔底后回抽5cm；注浆分两段采用一台注浆机一次性连续注浆完成，首先注入速凝锚固剂，后立即注缓凝砂浆；注浆时利用注浆压力将注浆管缓慢推出，待推至事先于注浆管上做好的标记时停止注浆；

所述安插锚杆是：缓凝砂浆注装完成后进行锚杆安插，锚杆安插前对丝口采用缠绕胶带进行防护；锚杆缓慢、匀速地安插至孔底，完成后用锚固卷封堵锚孔防止浆液流出。

所述安装托板、垫圈及螺帽是在锚杆安插完成后开始安装锚杆托板、垫圈和螺帽；要求托板、垫圈和螺帽与锚杆轴线垂直。

所述安装锚杆托板、垫圈和螺帽后，在速凝锚固剂终凝后，且缓凝砂浆初凝前进行锚杆的张拉。预应力筋正式张拉前，取20％的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密；预应力筋正式张拉时，应张拉至设计荷载的105％～110％，再按规定值进行锁定；预应力筋锁定后48h内，预应力损失大于锚杆拉力设计值的10％时，进行补偿张拉。

本发明方法注浆时，将制备的速凝锚固剂全部放入注浆机注浆孔口，锚固剂完全遮盖注浆孔口防止空气进入，待速凝锚固剂全部进入注浆管后，立即将事先拌制的缓凝砂浆放入注浆槽中开始注缓凝锚砂浆，缓凝砂浆将速凝锚固剂全部压入孔内。

所述测量放点采用全站仪精确定出孔位，并用红油漆做出标识。

所述造孔采用多臂钻钻孔，控制孔位偏差小于200mm，孔深不小于锚杆有效长度，并不大于设计孔深200mm，制钻孔角度偏差小于3°。

所述锚孔清理是在钻孔完成后用高压风水抢冲洗，直至不再有浊水流出后结束冲洗，并用高压风枪将水吹出孔外。

本发明预应力锚杆一次注浆成型施工方法，有效地加快了预应力锚杆施工进度，节约施工时间，同时避免了二次注浆废弃浆液对环境的影响；本发明工艺改变了成型施工过程，减少施工过程中材料及其配套设备的使用，工艺更快捷、成本更低。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

现有常规的“二次注浆施工”工艺从锚杆一次注浆后需7天左右才能进行张拉，且需再等待48h后才能进行二次注浆，完成全部预应力锚杆注浆成型施工通常需要9天左右。本发明采用一次注浆方式，工艺更快捷、方便，能够大大加快施工进度；本发明只需在锚杆安装后5h至8h就可完成锚杆张拉，完成全部预应力锚杆注浆成型施工通常需要54小时左右。

现有常规的“二次注浆施工”工艺在自由段、锚段段均需埋设注浆管及回浆管，并需在锚固段与自由段之间设置止水环，所有材料均不可重复利用。本发明采用一次注浆施工只需将注浆管插入锚杆孔底部直接注浆即可并随注浆缓慢推出，且注浆管可重复利用，工艺更快捷、成本更低。

附图说明

图1是本发明施工方法流程框图；

图2是本发明锚杆注浆成型示意图；

图3是现有二次注浆成型示意图。

图中，1是锚孔，2是锚杆，3是锚孔垫板，4是半球形垫圈，5是螺母，6是对中支架，7是缓凝砂浆，8是速凝锚固剂，9是锚固回浆管，10是锚固段注浆管，11是止浆环，12是自由段注浆管，13是自由段回浆管，14是m35砂浆，a是自由段，b是锚固段。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

如图1和2所示，本发明预应力锚杆注浆成型施工方法，包括以下步骤：

(1)测量放点，采用全站仪精确定出孔位，并用红油漆做出标识。

(2)造孔，采用多臂钻钻孔，控制孔位偏差小于200mm，孔深不小于杆体有效长度，并不大于设计孔深200mm，地质罗盘控制钻孔角度偏差小于3°。

(3)锚孔清理，钻孔完成后用高压风水抢冲洗，直至不再有浊水流出后结束冲洗，再用高压风枪将水吹出孔外。

(4)锚孔检验，锚孔清理完毕后，进行孔位编号。并对各孔的孔位、孔径、孔向、孔深、孔洁净度做好记录。

(5)称量、拌和，经试验确定速凝锚固剂、缓凝砂浆的配合比，锚固段速凝锚固剂采用较低的水灰比可以使锚固剂达到较高的稠度，以便在注浆时可将速凝锚固剂集中堆放于注浆管口，保证速凝剂能全部进入注浆管内，且不与缓凝锚固剂混合。为确保拌合质量，所有速凝锚固剂、缓凝砂浆需采用小型机械设备分别单独定量进行拌合。

(6)注浆，注浆前需进行注浆机试运行，并用水润滑管道。注浆管插入孔内部分宜采用硬质pe管，并在出浆口位置加粗至孔径大小，便于在浆液压力下往外推送注浆管，同时在注浆管上做好刻度标尺，便于控制注浆量。

注浆管插入锚杆孔后将注浆管插入孔底后回抽5cm。注浆分两段进行，注完速凝锚固剂后立即注缓凝砂浆。注浆采用一台注浆机一次性连续注浆。首先将拌制好的速凝锚固剂全部放入注浆机注浆孔口，锚固剂完全遮盖注浆孔口防止空气进入，待速凝锚固剂全部进入注浆管后，立即将事先拌制的缓凝砂浆放入注浆槽中开始注缓凝锚砂浆，缓凝砂浆将速凝锚固剂全部压入孔内，注浆时利用注浆压力将注浆管缓慢推出，待推至事先于注浆管上做好的标记时停止注浆。

(8)安插锚杆，缓凝砂浆注装完成后进行锚杆安插，锚杆安插前为防止锚杆安插过程中由于丝口损坏或者污染造成螺帽无法正常安装，对丝口缠绕胶带进行防护。

锚杆安插利用机械配合人工进行，安插锚杆前工人了解每一个孔的孔向，以便一次性顺利插入。锚杆缓慢、匀速的安插完成之后用事先准备的锚固卷封堵锚孔防止浆液流出。

(8)安装托板、垫圈及螺帽，锚杆安插完成后，开始安装锚杆托板、垫圈和螺帽，调整托板位置使之和锚杆轴线垂直。当岩面采用垫圈也难以调平螺母和托板平行时，用榔头对局部岩面进行清理，并在垫板安装区域内涂抹速凝锚固剂找平。

(9)张拉锁定，在速凝锚固剂终凝后，且缓凝砂浆初凝前进行锚杆的张拉。预应力筋正式张拉前，应取20％的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密。预应力筋正式张拉时，应张拉至设计荷载的105％～110％，再按规定值进行锁定。预应力筋锁定后48h内，若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值的10％时，应当进行补偿张拉。

下面以某水电站预应力锚杆施工为例说明本发明锚杆注浆成型施工方法。

预应力锚杆直径φ32，l＝9m，t＝12t，锚固段b长350mm，自由段a长550mm。锚固施工步骤如下：

1)通过实验确定速凝锚固剂和缓凝砂浆的配合比，并确定速凝锚固剂和缓凝砂浆的初凝和终凝时间。

经试验测定：速凝锚固剂初凝时间为39min，终凝时间为57min，5h后抗压强度达到23.4mpa，28天龄期抗压强度达到45mpa,符合质量标准。缓凝砂浆初凝时间为11h31min，终凝时间为17h28min。7天龄期抗压强度达到37.2mpa，28天龄期抗压强度达到54mpa，符合质量标准。

2)通过换算计算出单根预应力锚杆对各种材料的需求量，并采用称量工具做好材料的计量工作。

3)速凝锚固剂初凝时间较短，且稠度较高，应在缓凝砂浆拌制完成之后再进行速凝锚固剂拌制，拌制时间限制在5min内；

4)注浆管插入锚杆孔之前需用浆液将注浆管内的水压迫排出，待水排出后将注浆管插入孔底后回抽5cm。注浆分两段进行，注完速凝锚固剂后立即注缓凝砂浆。注浆采用一台注浆机一次性连续注浆。

首先将拌制的速凝锚固剂全部放入注浆机注浆孔口，锚固剂完全遮盖注浆孔口防止空气进入，待速凝锚固剂全部进入注浆管后，立即将事先拌制的缓凝砂浆放入注浆槽中开始注缓凝锚砂浆，缓凝砂浆将速凝锚固剂全部压入孔内，注浆时利用注浆压力将注浆管缓慢推出，待推至事先于注浆管上做好的标记时停止注浆。

5)缓凝砂浆注装完成，立即缓慢、匀速的安插预应力锚杆，并用事先准备的锚固卷封堵锚孔防止浆液流出。

当锚杆固结体的强度达到预定强度的80％且超过20mpa后，才能进行锚杆的张拉锁定，本例所用的速凝锚固剂在5h之后强度达到23.4mpa，缓凝砂浆在11h31min后初凝，因此张拉时间定在注浆完成5～11个小时内。