锚杆锚固失效因素分析

第一篇：锚杆锚固失效因素分析

锚杆锚固失效因素分析: [论文关键词]锚杆 支护 锚固 锚固力 失效

[论文摘要]锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用。随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理。文章介绍了锚杆支护基理，并对锚杆锚固失效因素进行了分析。

随着矿井支护技术的发展，锚杆支护已经成为井下最为普遍，效果高，操作过程比较容易的一种支护方式，但是这种支护在实际过程中也面临着一些问题，如，不清楚是悬吊作用还是组合梁作用，锚杆长度和锚固长度不够，导致锚杆失效。一根锚杆失效而影响到周围锚杆，进而发生不良连锁反应，三径的不合理选择引起“手套反应”。锚杆承载过程中预应力损失导致锚杆失效。在作业过程中不合理的操作导致锚固失效。

1.锚杆支护的作用基理

锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用，随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理，经典的锚杆基理有悬.吊理论、组合梁(拱)理论。现代的支护理论则强调锚杆与围岩共同作用原理，它们共同变形，由于锚杆的刚度远大于周围围岩，从而在锚杆对围岩施加作用时，一方面改善围岩应力状态，另一方面通过对裂隙岩体施加挤压作用，从而提高围岩抗剪，抗压强度、极大地提高了围岩自身承载能力。

巷道开掘后，巷道围岩中应力状态，由原来的三向应力变成二向应力，顶板下位岩层受水平应力作用，岩层容易失稳破坏，锚杆的作用就是在失去一向应力的方向上，给岩层提供一个约束力，来提高岩石强度，使岩层形成能承载的支护结构，锚杆对岩体的加固作用比较复杂，主要体现在:

(1)锚杆与岩体组合在一起，提高了岩石的抗变形能力，增强了岩体的整体性。提高了岩体承载作用。

(2)由于锚杆的抗拉作用，当锚杆穿破碎岩石，深入稳定层中，对不稳定岩层起悬吊作用。

(3)由于锚杆抗剪作用对岩层离层产生一定阻碍作用，增强了岩层间摩擦力，阻止岩层相对位移，使各岩层形成组合梁作用。

2.锚杆失效因素分析

锚杆支护设计参数选定的不合理性、地质条件的变化、支护材质不合格、施工质量不达设计要求等都是造成锚杆失效的因素。因为支护参数计的合理性直接影响到锚杆支护的效果。所以本文只对锚杆支护设计参数选定的不合理性导致锚杆失效因素进行分析。

2.1锚杆支护参数设计不合理

锚杆支护参数设计包括:锚杆种类选择、锚杆几何参数、锚杆力学参数、锚杆密度(锚杆间、排距)、锚杆安装角度,钻孔直径、孔深、锚固方式和锚固长度、锚杆预紧扭矩等。

锚杆长度根据普通的梁的理论，梁越厚，单层的梁越牢固。那么，通过层与层之间完美粘接的，具有界面的，由多层组成复合梁的结论也是如此。实际中的顶板锚固是处在一个介于有着完善的粘合界面的梁和每一个分层都独立弯曲的梁之间的某个位置。然而，在某种情况下，通过利用较长的锚杆来增加梁的厚度也许不会建立产生任何效果，依据已发现的研究结果，它也许能决定全部的顶板控制。

造成这个状态的两个原因:1.假如梁的厚超出某一限制，它就不再是一个正常的习惯上的梁，而且普通梁的概念也不再适用。2.假如锚杆系统赖于长度的增加来提供载荷于顶板。那么，锚杆越长，锚杆中的伸长量也越大，接下来于顶板。那么，描杆越长，锚杆中的伸长量也越大，接下来，大的顶板的变形或分离便会产生，特别是在纹理发育的顶板中。

在锚杆的支护密度方面，岩层稳定程度、完整程度不同，支护密度也应该有所区别。因为，锚杆在施工时，锚杆的锚固力还是有差别的，形成锚杆单个作用，在不同锚固力的锚杆的作用下，会使顶板受到剪切而损坏，不能形成完整的支护体。在同等岩性的条件下，每根锚杆的支护半径不同，这就要求有合适的支护密度。如果锚杆密度过大，不但不会加强锚杆的支护效果，还会对顶板造成破坏。锚杆密度过小，则达不到应有的支护效果。

锚杆间排距确定的原则主要包括:巷道断面维持原设计不变，保证正常通风、运输;控制支护成本，在现有支护材料不变的前提下仅改变支护参数，确保支护稳定的基础上降低支护成本，提高经济效益;保持现施工方法不变，适当增加间排距，提高单进水平和工效;支护设计必须保证理论成熟、安全可靠、结构合理;先进行方案、设计可行性研究，经研究同意后方可进行试验，分段进行;建立可靠的锚杆监测监控系统，观测锚杆支护体系的稳定性，以便及时修改锚杆支护系统。

锚杆直径的选择要做到“三径匹配”，即锚杆直径、钻孔直径、钻头直径三者匹配。三径不匹配，锚杆的锚固长度、锚杆和围岩的结合程度就会偏离设计值，降低锚杆的承载力，当围岩来压时，锚杆易造成失效。

由此看出，锚杆支护设计不合理，很难保证锚杆的支护效果，同时，煤矿井下的地质条件是随时变化的，所以，在施工过程中要根据实际情况，及时地修定锚杆支护设计参数。

3.锚杆支护预应力导致锚杆失效的因素

（1）锚杆预应力小，预应力扩散效果差，支护刚度低，致使锚杆主动支护作用不能充分发挥，不能有效控制围岩离层与破坏锚杆螺纹加工精度低；

（2）不同程度地出现锚杆被拉断、剪断和弯曲断裂的现象，表明锚杆强度偏低锚杆受力状态不佳；

（3）锚杆虽然实现了加长与全长锚固预应力，不能实现全长预应力锚固，影响锚杆支护；

（4）组合构件强度、刚度被拉断、剪断、压穿等现象.但只有锚杆自由段施加、护表面积不够，出现被拉断、剪断、压穿等现象；

4.锚固失效因素分析

锚固剂又称作胶泥，由不饱和高分子聚脂树脂、固化剂、填充材料等配比组成，可分为油基锚固剂和水基锚固剂2种，有很多因素导致锚固失效。但本文只对油基树脂锚固剂和预应力锚杆在使用过程中造成锚固失效因素做分析。

锚固剂通常包装成圆柱状，内用聚脂薄膜分隔开来的两部分，只有充份搅拌后才能迅速固化，生成锚固力。

4.1 油基树脂锚固剂失效因素

（1）搅拌时间控制。树脂锚固剂充分搅拌均匀后进行化学反应，并通过逐渐固化，体积有微量收缩，伴随着放热现象，当开始固化瞬间，锚固剂不能受外力搅拌，否则会彻底破坏了锚固剂的力学性能，形成碎砾状固化颗粒，没有粘结力，造成锚固失效。

（2）水对锚固剂的影响。树脂锚固剂是一种不溶于水的化学物质，当锚固剂中混入水后，在固化过程中，水由重力作用从胶泥中渗出，固化体中形成很多人小不等的细小气孔，这种气孔减少了锚固剂抗拉强度，抗弯强度、弹性模量和粘结力，氏时间经水浸泡，锚固剂逐步老化，造成失效。因此井下巷适遇含水破碎带时不宜采川树脂锚杆支护。

4.2 预应力锚杆的锚固失效因素

预应力锚杆由杆体、托盘、螺纹圈组成，树脂锚杆用于巷道支护，除具有一般锚杆悬吊、加拱、围岩加固作用，主要作用是通过锚杆给围岩增加预应力。

（1）油脂对锚固剂影响，树脂锚固剂不溶于油脂，锚杆杆体表而由于制造过程中，被油脂污染，降低锚固剂的粘结强度，造成锚固失效。因此，应该严格控制杆体中油脂含量。

（2）合理的安排锚杆间距、排距、材质、直径对锚杆支护效果起着决定性作用。

（3）钻孔直径，钻孔大，搅拌锚固剂时从钻孔中流出，造成锚固剂固化疏松，减少粘结强度，减少锚固力。钻孔小，锚杆对锚固剂搅拌困难，难以推进药卷至钻孔底，甚至途中固化。

（4）“手套效应”锚固剂直径大于杆体直径，杆体插入药卷中，没能搅破外包膜而固化，药膜将孔壁与固化剂完全分开造成失效。

（5）安装后应从杆体尾部螺纹施加不小于100 N?m的预应力，保证顶板有足够承载能力，随着地质变化，螺母松弛，造成预应力损失，导致失效。因此定期紧固螺母保持设计预应力。

结论

由于锚杆支护受多种因素影响，为达到锚杆对周围岩体的有效支护目的，设计时不仅要考虑地质构造还要考虑外在因素影响，锚固设计中基本采用经验、半经验方法，锚杆与围岩体等的相互作用理论等，各种锚杆的应力传递规律，锚杆与其他构件的相互作用等方面依然存在大量的不确定，我们应参照实际成功的经验，综合评价，进一步夯实基础，以使锚杆锚固支护达到完美，实现安全终极目标。

第二篇：锚杆施工工艺

锚杆施工工艺

一、锚杆施工 1．锚杆施工流程

确定孔位→钻孔就位→调整角度→钻孔→清孔→安装锚索→一次注浆→二次补浆→施工锚索腰梁→张拉→锚头锁定→割除锚头多余钢铰线，对锚头进行保护。2．确定孔位

钻孔位置直接影响锚杆的安装质量和力学效果，因此，钻孔前应由技术人员（测量人员放线）按设计要求定出孔位，标注醒目的标志，不可由钻机机长目测定位。3．调整钻杆角度

钻孔就位后，由机长调整钻杆钻进角度，并经现场技术人员用量角仪检查合格后，才可正式开钻。另外，要特别注意检查钻杆左右倾斜度。因本工程第一道锚杆均为一桩一锚，水平间距才1米，钻孔过大的左右倾斜度会导致相邻两根锚杆锚固体的间距变小，出现应力集中，影响锚固效果，入射角允许偏差±2°。4．钻孔

因本工程地质较复杂，锚杆通过旋喷桩、粘土及砂土，通过旋喷桩、粘土层时容易堵管，而通过砂土时极容易塌孔。经比较，采用等同锚杆直径的套管跟进，压水钻进的方法钻孔，钻进时压力水从钻管流向孔底，在一定水头压力下，水流携带钻削下来的土屑排出孔外，钻进时要不断供水冲洗，包括接长钻管和暂时停机，而且要始终保持孔口水位，若发现不能压水进去，说明已堵管，应拔出钻管，把粘土塞取出，再继续钻进。待钻进至规定深度（钻孔深度大于锚杆长度0.5m），钻机继续旋转，并压水冲洗残留在孔中的土屑，直到流出的水不浑浊为止。此时应安插锚索，并立即注浆。5．锚索的制作与安装

（1）每根钢铰线的下料长度＝锚杆设计长度＋腰梁的宽度＋锚索张拉时端部最小长度（与选用的千斤顶有关）。

本工程为：下料长度＝锚杆设计长度＋1.1m。

（2）钢铰线自由段部分应满涂黄油，并套入塑料管，两端绑牢，以保证自由段的钢铰线能伸缩自由。

（3）捆扎钢铰线隔离架沿锚杆长度方向每隔1.5m设置一个。（4）锚索的安插

锚索加工完成，经检查合格后，安装前小心运至孔口。入孔前将4“镀锌管（作注浆管）平行并入一起，然后将锚索与注浆管同步送入孔内，直到孔口外端剩1.1m为止。如发现锚索安插人管内困难，说明钻管内有粘土堵管，不要再继续用力插入，使钢铰线与隔离架松散，而应把钻管拔出，清除出钻孔内的粘土，重新在厚位钻孔到位。6．注浆

（1）本工程采用边注浆边拔管的注浆方法，拔管比注浆迟后不小于5m。（2）采用425。普通硅酸盐水泥配制水泥浆，水灰比控制在0.4～0.45，注浆压力控制在0.4～0.6Mpa，直到孔口溢出浆。此时就把钻管全部拨出，注浆管不拔。（3）接着用水泥袋湿粘土加钢板封口，并严密堵实，以0.4～0.6Mpa稳压注浆5分钟，才拔出注浆管。

（4）注浆量要大于其理论计算量的1.2倍。本工程所有锚杆的注浆量均大于1.25倍。

7．锚索张拉与锁定

（1）张拉前首先处理好腰梁表面锚索孔口使其平整，避免张拉应力集中，加垫－200×200×8的钢板，用60KN的拉力进行预拉。

（2）张拉时，锚固体的强度应达到l5Mpa（以试块试压为依据）。

（3）考虑到设计要求张拉荷载要达到设计拉力，而锁定荷载为设计拉力的85%，因此张拉时的锚头处不放锁片，张拉荷载达设计拉力后，卸荷到0，再锚头安插锁片，才张拉到锁定荷载。

（4）张拉过程中，按照设计要求张拉荷载分级及观测时间进行，每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。当张拉等级达到设计拉力时，保持10分钟（砂土）至15分钟（粘性土，在观测时间内测读锚头位移）3次，每次测读位移值不大于1mm才算变位趋于稳定，否则继续观察其变位趋于稳定方可。（5）考虑到相邻锚杆的水平间距才1m，锚杆张拉对邻近锚杆有影响，因此本工程采用”跳张法"的张拉顺序进行张拉。

第三篇：锚杆合同

锚杆工程承发包合同

发包单位：（甲方）

承包单位：（乙方）

根据 和《中华人民共和国经济合同法》，以及有关规定，结合本工程的具体情况，双方

经充分协商，签订本合同，共同遵守。

第一条 工程名称：锚杆工程

建设地点： 工程

第二条 建设规模、面积（工程量）和承发包工程的范围及内容：

本工程包括：

1.锚杆条，总工程量为米。

2.锚杆施工依据设计方案和相应施工规范，工作内容包括：

第三条 本合同所承包工程的工期定为年月日开工，年月日竣工。上述工期以施工方

案工期为准。

在履约过程中，根据变更设计所影响的工期和甲方责任、不可抗力所延误的工期等因素，经甲、乙方签证认可后，进行调整，从而最后确定竣工日期，乙方应按此竣工日期竣工。

第四条 工程质量标准及保修条件、期限，按本条第（一、二）项执行：

（一）按照国家及省、市的有关规定执行，符合设计要求。

（二）按照国家《现行建筑施工规范大全》有关标准执行，工程保修至地下室施工到？

0.00时为止。

第五条 承包方式：

实行包工、包质量、包工期、包安全。锚杆按/米计价。工程总造价按上述承包范围和方式，计（概算）人民币：（￥），工程结算以实际发生工程量为准，单价不变。

第六条 甲方应负责完成下列工作：

1.在开工前 三 天完成“三通一平”（包括进场道路），接通水、电源和办理报建、临时场地、占用道路等的批准手续。同时向乙方提交施工（安装）图纸与说明书和有关的技术资料各份；水电安装图纸______份；地质勘探资料份；建筑（安装）许可证和报建审核意见书。

第七条 乙方应负责完成下列工作：

1.在开工前 三 天完成组织施工图会审、编制施工组织设计，并送交甲方，作为甲方检查监督执行施工计划的依据。

2.全面负责锚杆施工，保质保量按期完成任务。

3.完工后，提供有效的竣工资料两份。

第八条 乙方承包的任务，非经甲方同意，不得随意分包给第三方。

乙方必须严格按照施工图与说明书以及施工技术规范和操作规程进行施工，按规定做好试件和材料的试验，确保工程质量，按期完工。在工程质量上必须接受质量监督部门和甲方的监督，甲方发现其在主要形象上拖进度______天时，或在主要工程上存在重大质量问题时，经质监部门确认后，甲方应以书面通知乙方，乙方在______天内必须采取有效措施纠正。否则甲方有权采取措施直至终止合同，调换施工队伍。因此所造成的实际损失，由乙方负责。

乙方在施工过程中，发现施工图纸与说明书不符，重要结构或关键部位所需的材料规格、质量不符合设计要求，或设备有缺陷时，应立即以书面通知甲方。甲方应在 天内会同设计

单位进行处理，并办理技术签证。否则，乙方有权停工，除工期顺延外，因此所造成的窝工损失由甲方负责。

第九条 甲方 委托监理公司 为驻工地代表，对工程进度、工程质量进行监督，检查验收隐蔽工程、办理中间交工工程验收签证手续，督促乙方按规定搞好试件、材料试验和各项技术资料及报表整理，负责签证、解决应由甲方解决的问题，以及其它事宜。

第十条 工程结算方式及工程款支付办法：

第十一条 甲方因生产或使用需要，确需变更设计时，应书面通知乙方，并提供由原设计单位出具的变更设计的技术资料，按规定办理变更工程手续，签订补充协议或变更合同，造价按工程增减的规定进行调整和结算。

工程中途停建、缓建或由于设计变更以及设计错误造成的返工，甲方应采取措施弥补或减少损失，同时经有关部门审定后赔偿乙方因此而造成的停工、窝工、返工、倒运、人员和机械设备调迁，材料和构件积压的损失。

第十二条 工程交工验收

1.工程交工验收，应以施工图纸及说明书、图纸会审记录、有关变更增减的书面文件、国家颁发的施工及验收规范和质量检验标准为依据。

2.隐蔽工程在隐蔽前______天，由乙方通知甲方到场检查，甲方不按时到现场检查的，乙方可自行检查后隐蔽，并认真如实填写隐蔽记录，甲方应予承认。若事后甲方提出复查的，复查合格，所有费用和因此造成乙方的经济损失，由甲方承担，所耽误的时间应顺延工期；复查不合格，检查费用由甲方承担，乙方应负责无偿返修。若乙方未通知甲方到场检查，单方完成隐蔽工程的，甲方有权要求重新检查，不论检查结果是否合格，一切费用由乙方承担。

3.工程（包括单项工程）竣工前五天，由乙方通知甲方组织有关单位进行验收。验收工作在工程竣工后 天（单项工程七天）内进行，并应按期验收完毕。工程质量及工程内容符合要求的，双方在《竣工工程验收证明书》上签章，同时乙方将全部有效的技术档案资料向甲方移交。如工程质量不合格或工程内容尚未完成者，由乙方在商定的期限内进行翻修或补建后，再进行验收，直至达到符合标准和要求为止。并按最后验收合格的日期作为竣工日期，由此支付的一切费用均由乙方负责。甲方逾期组织验收的，除应向乙方偿付违约金外，如果验收合格的，按本款规定的验收日期作为竣工日期；验收不合格需翻修的，按实际逾期天数顺延工期。

工程（包括单项工程）未经验收，甲方提前使用或擅自动用，因此而发生的质量或其它问题，由甲方承担责任。

4.工程竣工后，应绘制竣工图。工程变更不大的，由乙方在原施工图上加上注明，提交甲方存档。工程变更较大的，由乙方另绘竣工图。

第十三条 违约责任

1.乙方逾期竣工，从逾期______天次日起，每逾期一天，按工程总造价（单项工程按该项工程造价）的万分之______向甲方偿付违约金。

4.甲方逾期组织验收交工工程（包括单项工程），乙方逾期提交竣工结算的，从逾期______天次日起，每逾期一天按工程总造价（单项工程按该单项工程造价）的万分之______向对方偿付违约。

5.一方逾期结清或退回工程尾款者，从逾期______天次日起，按应结清或退回数额，比照银行有关延期付款的规定，向对方偿付逾期违约金。

第十四条 遇人力不可抗拒的灾害损失，按本条第（二）项处理：

（一）报上级有关部门裁定。

（二）工期顺延。

第十五条 其它事项及补充条款

1.有关本工程的施工图纸与说明书和会审记录，以及图表、资料，双方进行的有关会议，洽谈记录，双方协商同意并经双方当事人签证的有关修改设计的变更文件等，都是据以施工和交工验收的技术资料，也是本合同的组成部分。

2.乙方应加强防火、防盗、治安、施工安全防护措施和加强对施工队伍的管理，遵守和执行安全、文明和深夜施工等的规定。否则，导致造成的损失和有关部门按规定给予的处罚或追究赔偿的经济损失均由乙方负担。

5.基坑开挖时，挡土桩间如有流砂或挡土桩位移超过规范偏差及漏水（包括#桩的补漏处理）等影响地下室施工的情况，由乙方负责处理，因此发生的一切费用，由乙方承担。本合同自签订之日起生效，到工程交工验收和结清工程款之日自然失效。本合同正本 二 份，双方各执 一 份；副本 四 份，双方各执 二 份；送建委、双方主管业务部门、经办银行、税务局、工商局及有关单位各一份。

第四篇：锚杆技术参数

麻花式圆钢树脂锚杆技术参数

一、锚杆及树脂锚固剂

规格:Φ18X2000mm圆钢树脂锚杆,采用反麻花端头锚固,带加强帽,搅拌时有固定螺母的剪切销子。技术要求:

1、通长等径D(mm)标准规定植:18,允差:±0.35;

2、杆体长度L(mm):标准规定值:2000,允差: ±10;

3、锚头长度L1(mm):标准规定值:≥15D,且≥350, 允差: ±5;

4、锚头宽度b(mm):钻孔直径23mm,允许误差±1.5 mm;

5、杆体尾部螺纹长度为100 mm,允许误差±5 mm;

6、尾部螺纹规格及等级为M18-8g;螺母规格及等级为M18-7H;

7、挡圈距锚头变形起点距离标准值为10mm,允许误差±2mm;挡圈直径为24mm;

8、挡圈厚度≥2 mm;杆体不直线度≤2 mm;左旋麻花旋转角度≥270º;

9、锚杆杆体屈服强度>235Mpa;抗拉强度>375Mpa;锚杆锚固力≥60KN;尾部螺纹抗拉强度≥60 Mpa;

10、铁盘技术尺寸要求:长X宽X厚=150X150X8 mm,厚度不小于8 mm,托盘孔径为Φ19 mm;

11、金属杆体原材料为Q235-B型热轧圆钢;

12、固定螺母的剪切销子抗剪切力矩达到80N.M即剪断,并达到锚杆设计强度;

13、树脂锚固剂型号:CK-2350型,其具体参数如下:  锚固剂直径为23 mm,允许偏差±0.5 mm; 锚固剂长度为50cm,允许偏差±10 mm; 树脂胶泥稠度;环境温度22±1ºC时, ≥16mm; 树脂锚固剂抗压强度:环境温度22±1ºC时, 端锚≥60Mpa  凝胶时间为8-40s;等待时间为10-60 s;

二、金属网片技术要求:

1、钢筋网片的钢筋材质为Q235型直径为Φ6.5mm的冷拔钢丝;

2、钢筋网片网格尺寸为100X100mm。焊接采用双面焊接(两点焊接);不得出现虚焊,假焊现象,焊点不得有焊瘤,夹渣等焊接缺陷;整片网片各节点均需可靠焊接,不符合率≤5%;

3、钢筋表面必须进行防锈处理;周边伸出的钢筋要求平直,整齐,不得有参差不齐等现象.三、

第五篇：锚杆施工方案

施工准备→基坑开挖→基础浇（砌）筑→锚杆制作→钻孔→锚杆安放与注浆锚固→柱和挡土板预制→肋柱安装→挡土板安装→墙后填料填筑与压实→竣工交验等。施工要求

（1）按照设计要求，在施工前作锚杆抗拔力验证试验。

（2）钻孔后应将孔内粉尘，石渣清理干净。孔轴应保持直线，孔位允许偏差为50mm，深度允许偏差为-10~+50mm。（3）锚杆应安装在孔位中心。

（4）锚杆未插入岩层部分，必须按设计要求作防锈处理。

（5）有水地段安装锚杆，应将孔内的水排出或采用早强速凝药包式锚杆。（6）宜先插入锚杆然后灌浆，灌浆应采用孔底注浆法，灌浆管应插至距孔底50~100mm，并随水泥砂浆的注入逐渐拔出，灌浆压强宜不小于0.2MPa。（7）砂浆锚杆安装后，不得敲击、摇动。普通砂浆锚杆在3天内，早强砂浆锚杆在12小时内，不得在杆体上悬挂重物。必须待砂浆达到设计强度的75%后方可安装肋柱、墙板。

（8）安装墙板时，应边安装墙板边进行墙背回填及墙背排水系统施工。