1.超前锚杆

在已开挖的掌子面上,向前方没有开挖的地层中施作锚杆进行支护,通过锚杆加固提高岩块之间的镶嵌能力,提高围岩的内摩擦角,使前方地层在没有开挖之前得到有效的加固,此种锚杆即为超前锚杆。

超前锚杆布置的原则：开孔位置应在设计边线外侧,一般为5～10cm。锚杆的轴线方向与开挖边线(隧洞轴线)夹角应为5°～30°。如围岩比较破碎,取较大角度,以便形成一定厚度的承载拱。超前锚杆的间距应不大于破碎岩块粒径的3倍,一般取10～30cm。由于在开挖边线外采用小间距的锚杆进行支护,使锚杆和岩块成为整体受力结构,即组合成承载板梁结构,承受围岩的坍塌变形应力,以达到开挖初期的围岩自稳,提供开挖后期的加强支护施工时间。

超前锚杆的设计参数可参照表5-3选择。

表5-3　超前锚杆设计参数表

注 1.外插角为锚杆与隧洞纵向开挖轮廓线间的夹角。
2.超前锚杆的长度应与掘进循环进尺一起考虑,并应根据实际施工能力适当选择。

超前锚杆支护一般应与系统锚杆、钢拱架、加强挂网喷混凝土支护联合使用,其具体布置见图5-6和图5-7。?

图5-6　多排超前锚杆支护布置图(www.daowen.com)

图5-7　单排超前锚杆支护布置图

多排超前锚杆适用于围岩较破碎地段,在隧洞同一横断面内应有两排以上超前锚杆,以加大围岩加固范围。单排超前锚杆应有不小于1m的搭接长度,在隧洞同一横断面,除搭接部分为双排锚杆,其余部位为单排锚杆。单排超前锚杆一般用于围岩破碎不严重的地段,与开挖边线夹角为5°～10°,起到加固周边围岩和锚杆棚的作用。

2.超前锚杆材料选择

超前锚杆材料一般常用Ⅱ级钢筋,也可用Ⅰ、Ⅲ级钢筋,钢筋直径可根据围岩情况和造孔机械选定,一般为φ22～36。超前锚杆长度根据围岩和循环进尺选定,一般不应小于循环进尺的2倍,即3～5m,以满足开挖循环后的支护和锚固长度的要求。如采用多排超前锚杆,可适当加大锚杆长度,或缩小锚杆的排间距。

3.超前锚杆钻孔

超前锚杆钻孔应采用钻爆开挖的钻孔机械,钻孔直径要求应和砂浆锚杆一致。开孔位置最好不与周边爆破孔重叠,以取得更好的支护效果。各钻孔的外插角应一致。在不易成孔的破碎围岩中施工时,可采用自钻式锚杆作超前锚杆。在松软的地层(如断层泥等)中可以不钻孔,将锚杆体前端制作成尖形,直接打入地层。

钻孔应保证圆、直,深度达到设计要求,钻孔完成后应对钻孔清洗,保证孔内无残存岩粉和污物。

4.锚杆注浆和安装

超前锚杆注浆和安装施工同砂浆锚杆,如要求其尽早起到支护作用,可在砂浆中加入早强剂。如采用自钻式锚杆应注入水泥浆,按自钻式锚杆施工方法进行施工。锚杆安装完成后不应马上进行爆破作业,应等强8h以上。