管缝式锚杆与常规锚杆在破碎围岩中的应用对比
2016-01-28张平
张平
（陕西省石头河水库灌溉管理局引红济石公司 陕西太白 721600）
管缝式锚杆与常规锚杆在破碎围岩中的应用对比
张平
（陕西省石头河水库灌溉管理局引红济石公司 陕西太白 721600）
陕西引红济石工程施工至桩号1+809时，地下水突增，围岩破碎，传统的药卷式锚杆很难施工，为快速通过该段不良地质段，施工单位引进了管缝式摩擦锚杆，由于其对围岩的要求低，安装简便，使得工程能顺利进行。
管缝式；药卷式；锚杆；对比
引言
陕西引红济石调水工程是《陕西省水资源开发利用规划》和《渭河流域近期重点治理规划》中推荐优先实施的省内南水北调工程。工程位于陕西省太白县，穿越秦岭五里坡梁与太白盆地边缘，全长19.76km。由于太白盆地特殊的压扭运动，使得地质构造复杂，软弱围岩多，工程进度缓慢。
由中铁十五局承建的引红济石调水工程Ⅰ标段施工至桩号1+809时，地下水突增，围岩及其破碎，围岩在水的作用下剧烈变形，施工难度大大加大。
引红济石工程输水隧洞由于受调水量及坡比限制，成洞尺寸仅3×2.85m，断面狭小，混凝土二次衬砌只能等到隧洞贯通后倒退施工。为保证洞室掘进时的洞室稳定和安全，设计对隧洞的初期支护进行了系统设计，包括随机锚杆、系统锚杆等，初期的锚杆设计多为φ22的药卷式钢筋锚杆。由于卡钻，塌孔等现象，常规的药卷式锚杆很难按照图纸施工，出现锚杆装不进去，锚杆长度不够，锚固力降低等质量下降，再加之药卷式锚杆施工工艺相对复杂，孔内锚固剂达到一定的强度后方可进行临近掌子面的开挖，且放炮震动会影响锚固剂凝结，在围岩较破碎，要求锚杆随开挖掌子面跟进时，锚杆施工与掘进工作干扰较大，不利于提高进度。为了能安全快速地通过不良地质段，施工单位引进了管缝式摩擦锚杆，这种锚杆安装方便，对围岩地质状况要求不高，通过拉拔试验分析，各项力学指标均满足设计施工的需要，取得了理想的支护效果。
1 管缝式锚杆和常规锚杆应用对比
管缝式摩擦锚杆是一种全长摩擦锚固型锚杆，是由薄壁钢板卷成的中空有缝的杆体和托盘组成，杆体后端焊接一个挡环，托盘呈碟型，中间打一圆孔。杆体长按不同的锚固要求分1.7m，2.0m，2.4m，2.5m等不同的规格，管外经 4.4mm，壁厚 3mm，缝宽 10～15mm，托盘 130×130×4.5mm，基本的工作原理是利用外力将锚杆打入小于杆体外径的钻孔内，利用钢管的弹性对孔壁产生的径向压力使锚杆和孔壁产生摩擦，起到锚固的作用。
1.1 安装工艺对比
1.1.1 药卷式钢筋锚杆
定位并标记→材料准备→打孔→扫孔→药卷浸泡→药卷入孔→钢筋植入。
1.1.2 管缝式摩擦锚杆
定位并标记→材料准备→打孔→钢管打入→安装托盘。
从以上两种锚杆的施作工艺来看，传统的药卷式锚杆在施工中有扫孔、药卷浸泡及放入环节，此环节由于遇不良地质成孔难、药卷存放等问题质量难以保证，再就是当锚杆在隧洞顶部施工时操作难度较大。
1.2 优点
笔者对1+809～1+841不良地质段摩擦锚杆从施工安装，拉拔试验等方面进行了观察研究，并和传统的药卷式钢筋锚杆进行了对比，发现了管缝式摩擦锚杆的一些优点，主要表现在以下几个方面：
1.2.1 质量稳定
管缝式摩擦锚杆由锚杆生产企业批量加工生产，规格统一，质量稳定，而传统的钢筋锚杆在施工现场由工人根据施工图纸在线材上截取，当遇到塌孔等现象时，施工单位就有可能将钢筋截断后安装，还可能出现钢筋型号不对等现象，表面看这些锚杆和其他锚杆没有区别，而实际上已经改变了锚杆的设计意图，降低了锚杆的设计锚固力，出现了较为隐蔽的质量安全隐患。
1.2.2 安装方便
管缝式摩擦锚杆只需要用钻杆打一个比锚杆管壁外径稍小，长度比杆体短5mm左右的钻孔，只要钻杆能拔出，就在外力的作用下推入至托盘压紧岩面即可。而常规的药卷式钢筋锚杆必须先成孔，浸泡锚固剂药卷，清孔，装填药卷，送入杆体等多道工序，安装复杂，工序多，由于工人的操作熟练程度，经验，以及锚固剂本身的质量问题，锚杆的质量参差不齐，质量标准很难掌握。
1.2.3 对围岩的适应性强
管缝式锚杆不论那种围岩，只要能将钻头拔出，无论塌孔与否，都可以在外力的作用下打入，而传统的药卷式锚杆必须成孔，而且在遇到地下水丰富时药卷很难安装和凝固，遇到塌孔时安装不进去，必须重新造孔，有时施工单位为了方便，有可能将钢筋截断安装，质量没保证。
1.2.4 锚固力强
传统的药卷式锚杆的锚固力在50～70kN之间，而摩擦锚杆可以达到120～140kN。
1.3 缺点
以上是管缝式摩擦锚杆的优越之处，但其和传统的锚杆相比，也有自己的一些缺点，主要表现在以下几个方面：
（1）相对与普通锚杆，成本较高。拿2m的锚杆为例，普通的φ22钢筋锚杆90元左右，而2m的管缝式锚杆就得150元左右，相对成本较高。
（2）由于不能弯曲，所以管缝式摩擦锚杆不能用在钢拱架锁脚锚杆等需要锚杆末端弯曲的地方。
（3）做拉拔试验时必须在其托盘上焊接加长杆，否则拉拔仪的夹具无法夹持。
2 结论
总之，管缝式摩擦锚杆由于对围岩的适应性强，安装简便等优点应用越来越广，但在具体施工时采用那种锚杆，应视地质，成本，以及设计等综合考虑而定，况且在一个大型工程中使用一种锚杆也很难做到。
U455
A
1004-7344（2016）10-0126-01
2016-3-7
张平（1979-），男，助理工程师，大专，主要从事水利工程技术方面的工作。
