錨杆

錨杆

煤礦巷道支護的基本組成部分
錨杆作為地下工程和岩石邊坡的主要支護形式之一,對土木工程穩定性的維護起着重要作用,尤其是在節理裂隙岩體中,錨杆對岩體的加固作用十分明顯。
    中文名:錨杆 外文名:Bolt 作用:加固 學科:煤炭工程

簡介

①一個抗拉強度高于岩土體的杆體②杆體一端可以和岩土體緊密接觸形成摩擦(或粘結)阻力③杆體位于岩土體外部的另一端能夠形成對岩土體的徑向阻力

錨杆作為深入地層的受拉構件,它一端與工程構築物連接,另一端深入地層中,整根錨杆分為自由段和錨固段,自由段是指将錨杆頭處的拉力傳至錨固體的區域,其功能是對錨杆施加預應力;錨固段是指水泥漿體将預應力筋與土層粘結的區域,其功能是将錨固體與土層的粘結摩擦作用增大,增加錨固體的承壓作用,将自由段的拉力傳至土體深處。

運用

自1912年,德國謝列茲礦最先采用錨杆支護井下巷道以來,錨杆支護以其結構簡單,施工方便、成本低和對工程适應性強等特點,在土木工程(包括采礦工程)中得到了廣泛應用。如我國的世紀工程———三峽工程,其大壩施工中使用了大量錨杆(索)維護開挖的邊坡、岩壁。又如我國煤礦開采中,每年新掘的錨噴支護的井巷工程長達2000km。但是,錨杆支護作用理論的研究落後于其工程應用是不争的事實,使得現在錨杆支護設計中,還多采用技術要求低、成本低和管理容易的工程類比的經驗方法。

分類

錨杆根據其使用的材料可以分為:木錨杆,鋼錨杆,玻璃鋼錨杆等等。

按錨固方式分為:端錨固,加長錨固和全長錨固

以下列舉幾個稱謂的錨杆

(1)木錨杆。我國使用的木錨杆有兩種,即普通木錨杆和壓縮木錨杆。

(2)鋼筋或鋼絲繩砂漿錨杆。以水泥砂槳作為錨杆與圍岩的粘結劑。

(3)倒楔式金屬錨杆。這種錨杆曾經是使用最為廣泛的錨杆形式之一。由于它加工簡單,安裝方便,具有一定的錨固力,因此這種錨杆在一定範圍内至今還在使用。

(4)管縫式錨杆。是一種全長摩擦錨固式錨杆。這種錨杆具有安裝簡單、錨固可靠、初錨力大、長時錨固力随圍岩移動而增長等特點。

(5)樹脂錨杆。用樹脂作為錨杆的粘結劑,成本較高。

(6)快硬膨脹水泥錨杆。采用普通矽酸鹽水泥或礦渣矽酸鹽水泥加入外加劑而成,具有速凝、早強、減水、膨脹等特點

(7)雙快水泥錨杆。是由成品早強水泥和雙快水泥按一定比例混合而成的。具有快硬快凝、早強的特點。

作用

①錨杆懸吊作用:錨杆穿過軟弱、松動、不穩定的岩土體,錨固在深盡穩定的岩土體上,提供足夠的拉力,克服滑落岩土體的自重和下滑力,防止洞壁滑移、塌落。

②擠壓加固作用:錨杆受力後,在周圍一定範圍内形成壓縮區。将錨杆以适當的方式排列,使相鄰錨杆各自形成的壓縮區相互重疊形成壓縮帶。壓縮帶内的松動地層通過錨杆加固,整體性增強,承載能力提高。

③組合梁(拱)作用:錨杆插入地層内一定深度後,在錨固力作用下的地層間相互擠壓,層間摩阻力增大,内應力和撓度大為減小,相當于将簡單疊合的數層梁(拱)變成組合梁(拱)。組合梁(拱)的抗彎剛度和強度大為提高,從而增強了地層的承載能力。錨杆提供的錨固力愈大,作用愈明顯。

④錨杆長度:錨杆按照設計、能有效發揮其作用時所需的總長度。按懸吊作用計算時,是錨固長度、加固長度和外露長度之和。按組合梁(拱)作用計算時,是1.2倍組合梁(拱)的高度和外露長度之和。實際取值時,還應考慮開挖輪廓線不平整而增加的附加長度。

⑤錨固長度:錨杆錨入穩定地層中的長度,可按經驗選取或按計算選取。按經驗選取時,考慮錨固方式和錨杆直徑。按計算選取時,考慮砂漿與錨杆的粘結力和砂漿與孔壁的粘結力。

⑥加固長度:按沿錨杆方向所懸吊的危岩的高度,或圍岩荷載高度,也可用聲波等測試技術測量的松動圈厚度的方法來确定。

⑦錨杆拉撥試驗:檢驗錨杆施工質量、測定錨杆抗拔力的方法之一。在錨杆未被噴射混凝土覆蓋之前,用錨杆拉力計或扭力矩扳手直接進行測定。夾住錨杆後,緩慢均勻加壓,直至壓力表讀數達到與設計值相對應的數值為止,或使錨杆松動為止,一般不做破壞性試驗。在錨杆被噴射混凝土覆蓋後,用錨杆探測儀探明後,将錨杆刨出再進行測定。檢測數量按洞室每長30─50米或每300根錨杆取樣一組,每組不得少于3根,應在檢查點同一斷面内的一排錨杆中均勻選取。

種類

管縫式錨

管縫式錨杆是一種全長錨固,主動加固圍岩的新型錨杆,它立體部分是一根縱向開縫的高強度鋼管,當安裝于比管徑稍小的鑽孔時,可立即在全長範圍内對孔壁施加徑向壓力和阻止圍岩下滑的摩擦力,加上錨杆托盤托闆的承托力,從而使圍岩處于三向受力狀态。在爆破振動圍岩錨移等情況下,後期錨固力有明顯增大,當圍岩發生顯著位移時,錨杆并不失去其支護抗力,它比漲殼式錨杆有更好的特性。

管縫式錨杆主要性能和規格

1、主要技術性能

(1)初始錨固力: 3——7噸;

(2)管環拉脫荷載: 8——10噸;

(3)錨杆管抗拉斷能力:12——13噸;

(4)耐腐蝕性能比A3鋼高20——30%,利于長期使用。

2、規格

(1)外徑(毫米):Φ30,Φ33,Φ40,Φ43(±0.5)

(2)長度(毫米):1200、1500、1800、2000、2500

(還可以根據客戶的需要規格生産

(3)材質:16Mn,20 Mnsi;

管縫式錨杆現在煤礦使用比較少。

自旋錨杆

1 自旋錨杆概述自旋錨杆是螺旋錨杆的一種,如果合理使用就成為頂級錨杆。

螺旋錨杆是上世紀初期開發的軟土層錨杆之一,因為這種錨杆施工簡單快速被廣泛應用在一些野外工程或岩土體的輔助錨固上。在長期的研究實踐中,西安科技大學惠興田教授深入分析傳統螺旋錨杆并在1999年發明了一種新型的螺旋式錨杆→自旋錨杆。自旋錨杆揚棄傳統螺旋錨杆的大錨葉結構,采用中空連續小旋絲結構,采用不同的施工工藝就使得自旋錨杆的應用發生了根本性變化。從而派生出一系列功能的一個全能體系。以下是各種類别自旋錨杆簡述。

自攻旋進錨杆→在鑽孔中自攻旋進安裝不使用錨固劑就能達到70KN錨固力。

創新點:不使用錨固劑的全長錨固錨杆。

優點:成本低,施工速度快。

缺點:安裝要求鑽孔精确,各項參數配合恰當。施工中難以達到要求。

自攻擠壓旋進錨杆→在土層中無需鑽孔直接擠壓旋進安裝錨固力20KN/m。

創新點:不鑽眼,不注漿的全長錨固錨杆。

優點:擠壓強化土體結構使土體承載力大大提高,施工速度快,錨固及時;

缺點:鑽機扭矩要求大,适應性受限,個别情況下單位錨固力小。

自旋注漿錨杆→在鑽孔中安裝結束後利用自旋錨杆注漿就成為具有初錨力的自旋注漿錨杆。

創新點:具有初錨力且是全長錨固的注漿錨杆。

優點:具有一定初錨力,适應于各種松軟岩土體。

缺點:注漿程序占用時間,施工環境差,速度受限制。

自旋樹脂錨杆→在鑽孔中安裝的同時自旋錨杆将樹脂藥卷攪拌成為具有初錨力的自旋樹脂錨杆。

創新點:藥卷攪拌結束立即施加預應力的樹脂錨杆。

優點:錨固可靠,适應性廣

缺點:錨杆安裝需要專用鑽具

自鑽自錨固錨杆→在自旋錨杆中空内放入鑽杆使鑽眼安裝一次完成是具有初錨力的自鑽錨杆。

創新點:鑽眼安裝一次完成且具有初錨力的自鑽錨杆。

優點:有一定的初錨力,安裝快速,适應于任何岩土層。

缺點:安裝需要專用鑽具。

自旋噴漿錨杆→在土層中邊噴漿邊鑽進安裝錨注一次完成錨固力35KN/m。

創新點:鑽眼安裝和注漿一次完成的土層錨杆。

優點:适應于松散岩土體。

缺點:不能用于岩體破碎帶松散體。

2 .全能自旋錨杆圖解

自鑽、自旋、自錨固--任何地層都适應。

注漿、噴漿、旋噴漿--任何情況都有效

自旋錨杆:普通錨杆+自鑽錨杆+注漿錨杆+特種錨杆

3 .自旋錨杆體系

自攻旋進錨杆

1. 直接自攻旋進——自攻擠壓旋進錨杆錨杆上帶鑽頭,用鑽機直接帶動錨杆旋入土體中。錨杆在旋進過程中擠壓杆體周圍土體,使緊貼杆體周圍土體參數強化。

自攻擠壓旋進錨杆不同于自鑽錨杆,自鑽錨杆的錨固全憑後期錨固注漿,注漿對于向上的孔很難達到飽和注漿,錨固可靠性較差。自旋錨杆自身形成錨固力安裝結束就完成。任何角度都能夠保障錨固力相同。

自攻擠壓旋進錨杆适用條件:濕陷性黃土,淤泥,松散岩土。

2 .孔内自攻旋進——自攻旋進錨杆在預先鑽好的孔中先鑽孔,用鑽機帶動錨杆,在轉動過程中使錨杆旋絲刻入鑽孔壁内起到錨固作用。

自鑽旋進錨杆

鑽杆置于錨杆體内,邊鑽孔邊安裝錨杆。鑽安一次完成,有利于保障錨固可靠性,施工速度快。

适用條件:任何地層,特别适用于松軟破碎岩土體。

自旋注漿錨杆

預先鑽孔,将自旋錨杆旋入鑽孔内,安裝到位後利用杆體中空注漿,一部分漿液沿旋絲充滿旋絲空間,一部分漿液滲入岩體加固岩層,使得岩體旋體錨固同時岩體得到加固注漿。

适用條件:任何地層,特别适用于松軟破碎岩土體自旋噴漿錨杆。

在複雜土體層采用錨杆邊旋進邊注漿,這樣旋噴鑽進安裝結束注漿就完成。

自旋樹脂錨杆

在自旋錨杆前端放入樹脂錨固劑,在自旋錨杆安裝過程中樹脂被加壓并攪拌擠壓使得樹脂錨固劑充滿旋絲,錨固劑和旋絲共同起到錨固作用。

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