台湾规范隧道用岩栓讲解.docx
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台湾规范隧道用岩栓讲解
第02423章
隧道用岩栓
1.通則
1.1本章概要
說明隧道及地下工程結構支撐所使用之各種型式岩栓之材料、設備、施工及檢驗等相關規定,本章有關規定亦適用於隧道洞口邊坡、明挖隧道或豎井之岩栓。
1.2工作範圍
1.2.1SN岩栓
1.2.2樹脂岩栓
1.2.3開縫管岩栓
1.2.4膨脹管岩栓
1.2.5自鑽式岩栓
1.2.6玻璃纖維岩栓
1.2.7岩栓鋼護帶
1.3相關章節
1.3.1第01330章--資料送審
1.3.2第01450章--品質管理
1.3.3第02424章--隧道噴凝土
1.3.4第03050章--混凝土基本材料及施工方法
1.3.5第03210章--鋼筋
1.4相關準則
1.4.1若承包商採用之岩栓係屬專利品時,應按01篇相關規定辦理。
1.4.2中國國家標準(CNS)
(1)CNS560A2006鋼筋混凝土用鋼筋
(2)CNS3128B2126六角螺帽(精製及半精製公制組螺紋)
(3)CNS150B2010精製墊圈(用於六角螺釘及螺帽)
(4)CNS2473G3039SS400一般結構用軋鋼料
1.4.3美國材料試驗協會(ASTM)
(1)ASTMA36/A36M
(2)ASTMA307
(3)ASTMA615/A615M
(4)ASTMD695
(5)ASTMF432
(6)ASTMD2471
1.4.4美國國家標準協會(ANSI)
(1)ANSIB27.2
1.4.5日本工業規格協會
(1)JISG3101SS41
1.5定義
1.5.1SN岩栓:
鑽孔後,孔底灌注水泥砂漿,若為預力岩栓則裝入瞬結劑,再補灌水泥砂漿,插入岩栓,旋轉岩栓可刺破瞬結劑,讓砂漿及早硬化迅速固定岩栓。
1.5.2樹脂岩栓:
鑽孔後,將樹脂膠囊插入孔底,然後插入岩栓,刺破膠囊並攪拌,使樹脂充滿孔內,黏住整支岩栓。
1.5.3開縫管岩栓:
鑽孔孔徑稍微較岩栓直徑小一些,然後用鑽機將開縫管岩栓用力推入孔內,此種岩栓能立即產生支撐作用。
1.5.4膨脹管岩栓:
鑽孔後,將岩栓管插入孔內,用手提高壓水泵以預設水壓將孔內岩栓管膨張,使其與孔內岩壁不規則面產生摩擦力,岩栓管膨脹使岩栓長度縮短與端板緊壓岩面或噴凝土面。
1.5.5自鑽式岩栓:
岩栓本身可以接續,是鑽桿也是灌漿管,使鑽孔、灌漿、錨碇與固結一次作完,適用於鑽孔困難但又不致於堵塞灌漿孔的岩體,灌漿錨固可採用水泥系列材料或化學材料。
1.5.6玻璃纖維岩栓:
岩栓是由約[70%的玻璃纖維加在多元酯(Polyester)或環氧樹脂(EpoxyResin)][]製造而成,可以樹脂或水泥漿使其與岩體錨固。
1.5.7岩栓鋼護帶:
連結兩個以上之岩栓外露端以支撐岩栓間之岩盤;防止未支撐岩盤可能造成之危險。
1.6系統設計要求
減少岩體變形量,此變形量是因開挖所引發的應力重分配與鬆弛岩楔的自重而產生的。
1.7資料送審
承包商在各種型式岩栓使用前[30天][]應提出製造廠商試驗合格證明,詳述此種岩栓之圖樣、類型、排列、佈置、長度、配件、鑽孔、安裝、錨固、灌漿(含水泥砂漿配比、樹脂藥包、條型包裝水泥砂漿及瞬結劑等)、施工、試驗及其他有關細節,送請工程司核准。
1.7.1品質管理計畫書
1.7.2施工計畫
1.7.3施工製造圖
1.7.4工作圖
1.7.5廠商資料
1.7.6材料應提送樣品[2份][]。
1.8品質保證
1.8.1提送工程司認可之實驗機構檢驗合格,證明各項材料均符合規定。
1.8.2各種型式之岩栓必須經工地拉拔試驗合格後方可使用。
1.8.3承包商應提出錨固材料製造廠之品質保證證明及製造日期。
1.8.4工程司於施工中得要求抽樣辦理拉拔試驗,以保證施工品質。
1.9運送、儲存及處理
1.9.1岩栓及錨固所使用之材料之裝卸、運送及放置應注意安全,避免受到撞擊及依製造廠建議之儲存方式妥善儲存於乾燥防潮溼處,防止鏽蝕或變質。
1.9.2樹脂類錨固材料在儲存溫度[35℃][]以下時,應可儲存[1年][]
以上而不變質。
1.10現場環境
岩栓可於隧道頂拱、側壁及仰拱安裝,可以局部或系統化安裝,可與噴凝土共同作用形成岩拱產生承載力,亦可使用於開挖面作為臨時支撐。
1.11工作順序及進度
應於岩盤開挖後儘速裝設。
1.12業主指示
1.12.1岩栓應依設計圖規定之標準支撐系統安裝或視實際地質情況依工程司指示辦理。
1.12.2由計測或觀察結果認為有必要並經工程司認可,得增加岩栓以補強。
2.產品
2.1功能
以增加岩體剪力強度來改善岩質,若施預力或與噴凝土共同產生三度空間圍壓狀態,可形成岩拱增進岩體自持能力。
2.2材料
所有材料應符合下列規定或其同等品質。
2.2.1SN岩栓
(1)錨桿:
應符合[CNS560A2006SD420]或[ASTMA615/A615M之D25至D29]竹節鋼筋或直徑約為[25至29mm][]之螺紋節鋼筋製成。
(2)承板:
材質應符合[CNS2473G3039SS400]或[ASTMA36/A36M]、[JISG3101SS41]之規定。
(3)螺帽:
材質應符合[CNS3128B2126]或[ASTMA30702]之規定。
(4)墊圈:
材質應符合[CNS150B2010]或[ANSIB27.2]之規定。
(5)水泥、砂、水及附加劑:
材質應符合第03050章「混凝土基本材料及施工方法」之規定。
(6)瞬結劑:
材質應依規定之拉拔試驗證明合格,其氯化物之含量不得超過自重之[1%][]。
2.2.2樹脂岩栓
(1)錨桿:
由符合[CNS560A2006SD420]或[ASTMA615/A615M之D25至D29]竹節鋼筋或直徑約為[25至29㎜][]之螺紋節鋼筋製成。
(2)承板:
材質應符合[CNS2473G3039SS400]或[ASTMA36/A36M]、[JISG3101SS41]之規定。
(3)螺帽:
材質應符合[CNS3128B2126]或[ASTMA307]之規定。
(4)墊圈:
材質應符合[CNS150B2010]或[ANSIB27.2]之規定。
(5)樹脂錨固材料:
材質應依[ASTMD695]試驗,其抗壓強度應在[800kgf/cm2][]以上,並依規定施作拉拔試驗證明合格。
2.2.3開縫管岩栓
(1)錨桿:
由符合[CNS]或[ASTM]之圓形鋼管製成。
(2)承板:
材質應符合[CNS2473G3039SS400]或[ASTMA36/A36M]、[JISG3101SS41]與[ASTMF432]之規定。
2.2.4膨脹管岩栓
(1)錨桿:
由符合[CNS]或[ASTM]之圓形鋼管製成。
(2)承板:
材質應符合[CNS2473G3039SS400]或[ASTMA36/A36M]與[JISG3101SS41]之規定。
2.2.5自鑽式岩栓
(1)錨桿:
應符合[CNS560A2006SD420]或[ASTM]竹節鋼筋之圓形鋼管製成。
(2)承板:
材質應符合[CNS2473G3039SS400]或[ASTMA36/A36M]、[JISG3101SS41]之規定。
(3)螺帽:
材質應符合[CNS3128B2126]或[ASTMA307]之規定。
(4)墊圈:
材質應符合[CNS150B2010]或[ANSIB27.2]之規定。
(5)續接器:
材質應符合[CNS]或[ASTM]之規定。
(6)水泥、砂、水及附加劑:
材質應符合第03050章「混凝土基本材料及施工方法」之規定。
(7)樹脂錨固灌漿材料:
材質應依規定之拉拔試驗證明合格。
2.2.6玻璃纖維岩栓
(1)錨桿、承板、螺帽及墊圈:
皆由玻璃纖維製成,材質須符合[CNS]或[ASTM]之規定。
(2)水泥、砂、水及附加劑:
材質應符合第03050章「混凝土基本材料及施工方法」之規定。
(3)樹脂錨固灌漿材料:
材質應依規定之拉拔試驗證明合格。
2.2.7岩栓鋼護帶:
材質應符合CNS2473G3039SS400規定之軟鋼板或結構鋼。
2.3設備
2.3.1岩栓須以鑽機鑽孔,樹脂岩栓須利用鑽機攪拌樹脂藥包,鑽機轉速最大可達[500rpm][]與約[40kgf/m][]之旋轉扭矩。
2.3.2水泥砂漿須以壓漿機(MortarFeeder)灌填。
2.3.3開縫管岩栓裝設須使用衝擊式鑽機。
2.3.4膨脹管岩栓裝設須使用高壓泵提供至少[300kgf/cm2]之安裝水壓力。
2.3.5灌漿錨固依材料之不同,由承包商提供灌漿設備。
2.3.6拉拔試驗器由承包商提供,拉拔施力表應具有最大壓力[20t][]。
2.4備品
各種型式岩栓所需之材料應有充分之備用庫存量俾應付工程需要以免延誤工程進度。
2.5設計與製造
2.5.1錨桿
(1)除開縫管及膨脹管岩栓外,一般岩栓錨桿的一端應為尖型以便插入孔內,另一端附螺牙,螺牙滾壓成型或反牙製成,且應具平滑、潔淨及輾壓之螺紋,螺牙直徑應與岩栓之標稱直徑相同,每cm具有[3至4牙][],螺紋應為左旋,長度至少為[20cm][],若為鋼材則加工後以油脂塗敷,並以塑膠包紮保護,以免受損,自鑽式岩栓中間有接續器,其螺牙與螺紋之設計與製造亦雷同。
(2)開縫管岩栓:
為一全長皆有縫槽之圓形鋼管,一端應為尖型以便插入孔內,另一端銲有固定承板用之環形凸緣。
(3)膨脹管岩栓:
為一全長皆有凹槽之圓形鋼管,兩端以高強度軸套銲接封口而成,內軸套為尖型以便插入孔內,外軸套用來固定承板。
2.5.2承板:
承板應以平爐鋼或電爐鋼製成,配合岩栓的極限強度,使岩栓拉力平均傳至不規則噴凝土面或岩石面,使不致產生錨桿之彎曲應力,承板的尺度、型式與厚度應使岩盤不致被破壞與噴凝土不致被穿裂為原則。
2.5.3螺帽與墊圈:
螺帽與墊圈之設計應以岩栓的極限強度為依據,以平爐鋼或電爐鋼製成,螺帽應為高強度螺帽,其尺度與錨桿頭相同,墊圈須為硬鋼。
2.5.4水泥砂漿:
承包商得按岩栓製造廠家所建議並經工程司認可之配比在工地拌和水泥砂漿,一般而言,瞬結劑含量可約為水泥量之[2%][](重量比),水灰比[0.30~0.45][]。
2.5.5瞬結劑:
瞬結劑通常以玻璃管包裝,直徑約[25mm][],長約[500mm][],內裝[1,000c.c.][]急結液及粒徑[5~10mm][]之輕質粒料或採用條狀之類似品。
2.5.6樹脂藥包:
聚酯樹脂藥包內,設有容納定量硬化劑之夾層,樹脂藥包品質須經認可,包裝須能防潮且易於碎裂俾能完全攪和。
2.6工廠品質管理
2.6.1錨桿
(1)SN與樹脂岩栓:
其直徑[25mm][]鋼筋之破壞載重可達[16t][],其直徑[29mm][]鋼筋之破壞載重可達[20t][]。
(2)開縫管岩栓:
其岩栓孔徑[31~33mm][]者之破壞載重可達[7t][],其岩栓孔徑[35~38mm][]者之破壞載重可達[9t][],其岩栓孔徑[41~45mm][]者之破壞載重可達[14t][]。
(3)膨脹管岩栓:
其外徑[41mm][]壁厚[2mm][]之破壞載重可達[10t][],其外徑[54mm][]壁厚[3mm][]之破壞載重可達[20t][]。
(4)自鑽式岩栓:
其外徑[25mm][]內徑[14mm][]之破壞載重可達[20t][],其外徑[32mm]內徑[20mm]之破壞載重可達[28t][],其外徑[32mm][]內徑[15mm][]之破壞載重可達[36t][],其外徑[38mm][]內徑[14mm][]之破壞載重可達[5t][]。
(5)玻璃纖維岩栓:
其外徑[22mm][]實心錨桿之破壞載重可達[38t][],其外徑[22mm][]壁厚[10~12mm][]之破壞載重可達[31t][]。
(6)各類岩栓之抗拉強度應依設計圖說之規定辦理。
2.6.2水泥砂漿:
水泥砂漿應以一份水泥與一份砂及適當之水拌和而成,水灰比在[0.35~0.45][]之間,5cm3立方試體之三天齡期抗壓強度應達到[310kgf/cm2][]以上,其稠度應為灌注於朝上之垂直孔而不致發生垂流。
2.6.3樹脂藥包:
「快凝型」樹脂藥包之凝固時間(Curetime)為15分鐘,「慢凝型」樹脂藥包之凝固時間(Geltime)為30分鐘,依[ASTMD2471]辦理。
3.施工
3.1準備工作
3.1.1岩栓之鑽孔應如岩栓製造廠之建議,視地質情況選定並經工程司認可。
(1)SN岩栓若未規定尺度,則鑽孔孔徑以岩栓直徑之[1.5倍][]為原則或較岩栓錨桿直徑大[10mm至20mm][],但不大於瞬結劑管徑與岩栓直徑之和。
(2)樹脂岩栓的鑽孔孔徑須較岩栓直徑至少大[12mm][],不宜太大以確保樹脂最好的攪拌與固結。
(3)開縫管岩栓之鑽孔孔徑反而應較岩栓錨桿直徑小約[2至7mm][],依地質軟硬而定。
(4)膨脹管岩栓之鑽孔孔徑反而應較膨脹後岩栓錨桿直徑小約[2至10mm][],依地質軟硬而定。
(5)自鑽式岩栓之錨桿在鑽孔時就是鑽桿,得用續接器延伸錨桿長度。
(6)玻璃纖維岩栓則比照SN岩栓或樹脂岩栓辦理。
3.1.2岩栓鑽孔之長度應超過岩栓的長度至規定之深度,岩栓宜穿過不穩定岩層,並錨碇於良質岩盤,其鑽孔深度亦須配合辦理。
岩栓孔鑽至規定深度後,應以壓縮空氣或水噴洗清除孔內之浮土、岩屑、岩泥及碎片。
3.2安裝
3.2.1SN岩栓
(1)灌漿時將灌漿產品從孔底開始灌注直至孔內完全灌滿為止,灌漿產品填滿後應立即將岩栓推入孔內,不得有所延遲,水泥砂漿之稠度應使灌注於向上垂直孔時不致發生垂流。
(2)預力岩栓如需使用瞬結劑,須按工程司指示使用,灌漿時先將灌漿用軟管伸入孔底,由裡往外灌填一段長約[50cm][],隨即抽出軟管並迅速將瞬結劑(包裝於容器內)插至孔底,再由裡向外灌注砂漿,至確實灌滿為止,並即將岩栓插入孔內,用力穿破瞬結劑容器直至孔底,並快速轉動旋轉錨桿使瞬結劑與砂漿完全混合,且有砂漿溢出孔口,錨桿應儘量保持於孔中央避免偏心,安裝動作必須連續進行,不得停頓,並儘速完成。
3.2.2樹脂岩栓
(1)將岩栓插入鑽孔中檢試其是否可旋轉自如,若可旋轉自如則將所需之樹脂藥包塞入孔中,再將螺栓插入直至孔底並以鑽機將之旋轉約[30秒]使充分拌和。
(2)承包商應依製造廠商說明插入所需類型及數量之樹脂藥包,以確保岩栓放入後,孔內充分填滿樹脂,樹脂藥包不得超過其保持時間。
(3)若為預力岩栓,孔內最深端應裝「快凝型」樹脂藥包以錨碇岩栓,孔內其餘部分則以「慢凝型」樹脂填充,並在「快凝型」樹脂凝固後而「慢凝型」樹脂未凝固前即施預力。
3.2.3開縫管岩栓
(1)將鑽桿取下換上裝岩栓的套管(DriverTool),套管有長或短、公或母與螺牙或尖型等之區別,必須配合鑽機型式與施工空間選擇並經工程司認可。
(2)岩栓錨桿凸緣端裝配承板後以套管驅動,將錨桿尖端放入並推進孔內。
(3)當承板適度貼緊凸緣端與噴凝土面或岩面時,就不要繼續再衝擊岩栓以免受損。
3.2.4膨脹管岩栓
(1)先在岩栓錨桿外端之凸緣上套上承板送入鑽孔內。
(2)將高壓水管之軋頭(Chuck)與岩栓軸套連接,啟動由[5~7kgf/cm2][]壓力空氣所推動的高壓泵,將水由壓力至少[0.5kgf/cm2]
[]加壓至預定之安裝水壓力,該水壓力應為300kgf/cm2][]
或工程司指示值,但不得低於[280kgf/cm2][],並從軸套上之小孔注入岩栓錨桿內,將其脹大並與鑽孔壁密接。
(3)於岩栓錨桿膨脹之同時,岩栓錨桿兩端之軸套會內縮,將承板緊壓岩盤面。
(4)高壓泵於加壓至預定水壓力[300kgf/cm2]或[工程司指示值][]時,須能自動停止,一旦高壓泵自動停止後,即為岩栓安裝完成。
岩栓安裝完成後,岩栓錨桿內之高壓水應可由軸套上小孔自由排出。
若發生無法加壓至預定水壓力時,高壓泵及有關設施應檢查並經工程司認可後方得繼續使用。
3.2.5自鑽式岩栓:
岩栓錨桿就是鑽孔的鑽桿,以續接器延伸錨桿長度鑽至規定深度後灌水泥漿或水泥砂漿,錨桿是中空的,高壓沖水及灌漿漿液可以通過中空管徑,使浮土與岩屑清理乾淨,並使岩栓為水泥漿或水泥砂漿包裏錨碇在岩石或土壤中。
3.2.6玻璃纖維岩栓:
玻璃纖維岩栓可為實心的,類似SN岩栓或樹脂岩栓,使用水泥漿、水泥砂漿或樹脂藥包錨碇,亦可為中空的並可以續接器延伸長度類似自鑽式岩栓,使用水泥漿、樹脂藥包或樹脂灌漿錨碇,故其安裝方式可比照上述各相關型式岩栓辦理。
3.3施工方法
3.3.1除開縫管岩栓與膨脹管岩栓之安裝與施工作業一次完成外,凡使用水泥漿、水泥砂漿、樹脂藥包或樹脂灌漿錨碇之岩栓,於漿液或樹脂凝固硬化期間,錨桿不得攪動、轉動或施加載重,錨桿安裝[2小時][]後,方可裝置承板,承板應與錨桿直交且貼緊岩面,如承板未與錨桿直交或未能貼緊岩面,其縫隙應以速凝填料充填,填充料之抗壓強度應足以承受岩釘負載。
3.3.2非預力岩栓原則上在安裝後約[24小時][],應將螺帽和承板旋緊,或依工程司指示辦理。
3.3.3預力岩栓在安裝完成後[3至4小時][]以內,即應以氣動或手動扭力板手旋緊施預力,錨桿直徑25mm者至[6t][],直徑29mm者至[8t][],或至工程司指定之預力值,施預力時須通知工程司到場監視,扭力板手須於使用前送請有關單位校正,並附有證明,岩栓一旦經施拉預力後,不得為開炸或其他目的而將其預力解除。
3.3.4安裝失敗,裝妥後因其他因素而遭破壞,無法達到規定之預力與扭矩、或工程司認為不合規定時,該岩栓應予廢除,並依工程司指示之位置重新裝設。
3.3.5安裝完成或已施預力之岩栓,其曝露之錨桿頭應採必要之防護措施。
3.4示範及訓練
承包商須以熟練的技工及方法進行岩栓之安裝。
3.5檢驗
3.5.1工地拉拔試驗
施工前應依照工程司指示,於不同性質之岩盤內施作拉拔試驗,以確定岩盤中之錨碇力及錨碇之可靠性,岩栓拉力[10t][]時,所需之正確扭矩及每支岩栓達破壞拉力[15t][]應使用的錨固材料數量,施工中未經工程司在場見證之進一步試驗證明,不得改變上述扭矩及錨固材料數量,每種性質之岩盤至少應辦理兩支拉拔試驗,岩栓在岩盤中之錨碇力至少應達[15t][]或工程司指示值,若未達[15t][]即破壞者,由工程司研判其破壞原因後,再依工程司指示辦理。
3.5.2施工中抽驗
安裝完成之岩栓,工程司得於每100支任意指定[1支][]辦理抗拉試驗,但得視地質變化(例如膨脹管岩栓安裝時,水壓低於預定壓力值超過[10kgf/cm2][]與品質穩定度,酌量增加抽樣或調整試驗頻率,其試驗荷重(或相當的扭矩)應不得小於[10t][]或工程司指示值,若抽驗結果不合格時,由工程司再任意指定[2支][]作承載試驗,如[2支][]均合格,則除原抽驗不合格之岩栓需由承包商無償補設外,該批100支岩栓均視為合格,如[2支][]中有任何[1支][]不合格,則所代表之100支岩栓全部視為不合格,並依工程司指示辦理。
3.6現場品質管理
3.6.1施工中,若岩栓未達規定之扭矩或拉力即已破壞時,該岩栓不予接受,並應依工地工程司之指示補裝,補裝之岩栓應按原規定施工。
3.6.2曝露之錨桿頭若因承包商防護不周,致影響岩栓抽樣檢驗時,應依工程司指示處理。
3.7保護
於工程司指示辦理抽樣檢驗後,必要時應依工程司指示於曝露之錨桿頭上澆置[30cm][]正方形,厚為[20cm][]之混凝土、噴凝土或水泥砂漿封頭保護,或由承包商提出保護方式經工程司認可後施作與辦理。
4.計量與計價
4.1計量
4.1.1岩栓依設計圖說所示或工程司指示安裝並檢驗合格之各型及各類長度之岩栓以[支][]為單位計量。
4.1.2品質原已符合規定之支撐,若經由計測或觀察結果認為有必要增加岩栓以補強時,該增加安裝之岩栓,經檢驗合格後,按不同長度依實作數量以[支][]為單位計量。
4.1.3經工程司認可安裝之各類型岩栓,經檢驗合格後,其長度與設計圖所示不同時,按實作數量以[公尺][]為單位計量。
4.1.4岩栓封頭保護依據承包商所繪製並經工程司認可之工作圖計算所得之個數核計。
4.2計價
4.2.1按契約詳細價目表所列各類型與各種長度岩栓及[岩栓封頭]單價給付。
4.2.2各類型岩栓之契約單價皆包含鑽孔、岩栓之供給、安裝、灌漿、施工、滲水或湧水處理、施預力、抽驗等工作所需之人工、材料、機具、動力、工作架及其他為完成本項工作所需之一切費用。
4.2.3[岩栓封頭]之契約單價皆包含安裝及施工所需之人工、材料、機具、動力、工作架及其他零星費用。
工作項目
名稱計價單位
岩栓
[支][公尺]
岩栓封頭
[個][]
〈本章結束〉
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