玻璃纤维锚杆技术

1、玻璃纤维注浆锚杆技术1 1、前言近年来，随着地下工程的大量建设，机械化施工程度不断提高，新技术、新工艺陆续被国内众多工程所采用。玻璃纤维注浆锚杆作为国内新引进的隧道“新意法”施工工法的配套技术已受到隧道工程界的广泛关注。玻璃纤维注浆锚杆的主要组成为玻璃纤维增强聚合物，材料的性能取决于纤维和聚合物的类型及横断面形状等，所以玻璃纤维材料的性能具有灵活多变的特点，能适合不同工程的特殊要求。玻璃纤维注浆锚杆具有以下特点：1 1 .可挖除。地下工程中采用玻璃纤维注浆锚杆预加固后的地段，开挖机械(盾构机、单臂掘进机、铳挖机等)可直接挖除通过，为实现隧道的机械化高效施工提供了可靠保证；2 2 .杆体全段锚固

2、，锚注结合。玻璃纤维锚杆配合分段注浆管注浆，不但为杆体全段提供锚周力，同时加固了杆周岩体；3 3.强度高、重量轻。高性能的玻璃纤维锚杆的抗拉强度可达到钢质锚杆的 1.51.5 倍；重量为同种规格钢质锚杆的 1/41/41/5;1/5;4 4 .安全性好。防静电、阻燃、高度抗腐蚀、耐酸碱、耐低温等优点；满足地下工程安全生产的要求。2 2、玻璃纤维锚杆的性能测试对玻璃纤维锚杆的玻璃纤维条片进行基本的材料力学试验。(1)(1)抗拉强度测试玻璃纤维条片具有较大的抗拉强度，试验参考了美国 ACI440.3R-04ACI440.3R-041313】中的相关试验方法。试验内容：考虑实际的工程需要，分别选取

3、8 8 种型号的玻璃纤维条片试件，长度 45cni45cni 进行拉伸试验：试验方法：取长度 45cm45cm 的玻璃纤维条片，在符合国家检测标准的万能材料试验机(CSS-WAW500DLk(CSS-WAW500DLk 进行，并且记录杆体破坏时的抗拉强度。试验结果见表 1 1。玻璃纤维条片抗拉试验结果表表1规格宽(mm)厚(mm(mm2极限荷载(KN)抗拉强度(MPa极限应变FL20X520510057.55752.50%FL30X530515084.55632.40%FL30X73072101185622.37%FL40X4404160895562.50%FL40X8408320177553

4、2.40%FL40X1040104002115282.30%(2)(2)剪切强度测试试验内容： 取以下 8 8 种型号的玻璃纤维条片试件， 长度 10cm10cm 试验方法： 取长度 10cm10cm 的玻璃纤维条片，在符合国家检测标准的万能材料试验机上进行剪切试验，记录条片破坏的剪切强度。试验中各玻璃纤维条片式件的剪切试验数据见表 2 2。玻璃纤维锚杆剪切试验结论表表2规格宽(mm厚(mmaWR(mm2极限荷载(KN)剪切强度(MPaFL20X520510010.5105FL30X530515015.75105FL30X730721022.6108FL40X440416016100FL40X

5、840832035109FL40X10401040045113(3)(3)扭矩测试许多注浆锚固工程对注浆管扭矩有一定的要求，利用剪切扭转试验台对玻璃纤维条片进行扭矩测试，测试的结果见表 3 3。玻璃纤维锚杆扭矩试验结论表表3规格扭矩(Nm规格扭矩(NmFL20X535FL40X437FL30X530FL40X1049FL30X734FL40X1555从试验结果我们可以得出，玻璃纤维锚杆是一种脆性材料。材料的线弹性关系明确，材料的抗拉强度高(与同面积的钢材抗拉强度相当)，抗剪和抗扭强度低。3 3、玻璃纤维注浆锚杆的构造玻璃纤维注浆锚杆主要由两个部分组成：第一部分为玻璃纤维属性的加强锚固构件。第部

6、分为注浆管路构件，注浆管内可套入止浆塞进行定向定域注浆。具体如下图所示：玻璃纤维条片溢浆孔固定连接件注浆管a三片件b两片件图1、玻璃纤维锚杆结构剖面图图2玻纤注浆管示意图图3玻纤注浆锚杆组合构造图4 4、玻璃纤维锚杆的应用范围玻璃纤维注浆锚杆主要应用在施工难度较大的机械化施工工程（如：城市地铁、过河隧道、超浅埋隧道等）中的土体锚固改良，易挖除性是玻璃纤维锚杆优越于钢质注浆管的主要特点之一，使之适用于 TBMTBM 盾构等机械化施工而不会损坏刀具。可以应用在以下几个方面：（1 1）配合隧道“新意法”施工，超前预支护加固隧道掌子面当隧道掘进过程中遇到大规模的不良地质段（如：溶洞、断层等）或下穿江河

7、、高楼等物体时，传统的方法是孔口前进式分段注浆或钻杆内水平后退注浆，然后施作管棚，最后分部开挖通过，根据工程难度不同，分部多少不一，有些工程分部达 8 8 部之多，施工进度慢，工作效两种工艺的对比如下孔口注浆加固不良地质段孔口注浆加固不良地质段台阶法开挖分部开挖bb作为隧道盾构机始发井的抗侧压无金属加固墙始发井经常建造得非常深（通常在 20402040 米以下），且开挖断面较大，背后土压及水压也很a玻璃纤维锚杆注浆加固a传统施工方法超前预加固土压力较大，则极易造成盾构方向偏移等拱部超前支护不良地质段玻璃纤维锚杆注浆加固拱部超前支护玻璃纤维锚杆注浆加固需要在始发井周围注浆加固，以形成抗侧压围护结

8、构，来保证隧道的安全。铳挖机或机械全段面开挖盾构机盾构机盾构机采用玻璃纤维锚杆工艺加固b始发井始发井采用玻璃纤维锚杆工艺加固始发井b7隧道 TBMTBM 超前小导洞工法的径向注浆加固是 TBMTBM、导洞结构的厚度。如下图所示成自稳拱，有效的遏制地层对盾构机的压力，控制地表下沉，提高工程施工的安全性。6不同注浆工艺盾构掘进时自稳拱形成位置及效果对比图国的一些周边国家也有很多隧道采用 TBMTBM 导洞扩挖施工的实例。其中通过小导洞对不良地质段a采用普通注浆方法加固始发井进行径向注浆，使隧道周围围岩得到改良，然后再进行全断面扩挖的施a采用普通注浆方法加固采用玻璃纤维锚杆工艺进行注浆加固，因为在注浆土体中嵌入玻璃纤维构件的锚固效应将TBMirTBMir 断面掘进或钻爆法扩挖的施工速度工法断面图如下图所示注浆锚固范围外轮廓线小导洞隧道全断面开挖轮廓线玻璃纤维注浆锚杆图8隧道TBM小导洞法辅助使用玻璃纤维锚杆工艺断面示意图5