噴錨支護施工技術概述

1、噴錨支護施工技術概述 本 章 內 容12345概述 圍巖分級噴錨支護設計 施工信息的反饋 圍巖穩(wěn)定性的分析定義：錨噴支護 ( Shotcreat and Bolting )是采用噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、錨桿噴射混凝土或錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土等在毛洞開挖后及時地對地層進行加固的結構。1. 概述1. 概述 l ）錨噴 支護的 優(yōu)點：( 1 錨噴支護 能大量 節(jié)省混凝土 、木料、 勞動力，加 快施 工進度， 并有利于施工 機械化 和改善勞 動條 件 等。 ( 2 錨噴支 護是一種 符合巖體 力學原理的積 極支護方 法 ，具 有良好的 物理力學性能。 ( 3 由于錨 噴支 護結構柔性 好， 它能

2、與圍巖變形 一致，從 而與之構 成一 個共同工作 的承 載體系。 種 類1）粘結型的錨桿：金屬砂漿錨桿，金屬樹脂錨桿等。 2）機械型的錨桿：楔縫式、脹殼式和滑楔式錨桿等。 3）錨桿的材料有：鋼桿的、木桿的、鋼絲的 4）錨桿的受力有：預應力錨桿、普通受力錨桿錨噴支護的適用條件及要求：錨噴支護應配合光面爆破等控制爆破技術，使開挖斷面輪廓平整、準確，便于錨噴成型，并減少回彈量，減輕爆破對圍巖的松動破壞，維持圍巖強度和自承能力。錨噴支護的使用是有一定條件的，在圍巖自立能力差、有涌水及大面積淋水處、地層松軟處就很難實現(xiàn)。此外，尚有理論和實踐中的一些問題需要進一步研究。1. 概述用錨桿作為主要支護構件時掘

3、進和支護的聯(lián)合循環(huán) 施作過程 錨噴支護的材料性能噴混凝土能在10min 內終凝，一般2h即具有強度，4d為28d強度的70%左右，28d抗壓強度可達2530MPa；抗拉強度為22.2MPa. 一般設計中,可采用噴混凝土標號為20號,抗壓強度為14MPa,抗拉強度為1.2MPa. 彈性模量為2.0104MPa 錨噴支護的材料性能-粘結力與類及以上圍巖的粘結力不低于0.8MPa, 類圍巖的粘結力不低于0.5MPa. 為了提高混凝土與鋼筋的粘結強度,不宜選用過粗的鋼筋來制作鋼筋網(wǎng),細一點為好;同時第一層噴混凝土表面或巖面與鋼筋之間的空隙也不宜過大. 設計時可視施工情況采用2.55MPa. 噴射混凝土

4、的收縮變形比普通混凝土大 錨噴支護加固作用一、錨桿的加固作用 二、噴混凝土的加固作用 一、錨桿的加固作用1）、聯(lián)結作用 當洞室圍巖被裂隙、斷層等切割，使局部巖塊不穩(wěn)定時，可用錨桿將它們聯(lián)結起來，并盡可能將錨桿打入穩(wěn)定巖體一定深度。 2）、組合梁或拱作用 依靠錨桿將一定厚度的巖層，尤其是成層的巖層組合在一起，增加了層理間的抗剪強度，提高巖層的抗彎性能，使圍巖得以穩(wěn)定。 3）、整體加固過用 用錨桿群可將節(jié)理裂隙較發(fā)育的圍巖錨固起來，通過有規(guī)律布置的錨桿群，將隧道四周一定深度的圍巖進行擠壓、粘結加固，組成一個承載環(huán)。 二、噴混凝土加固作用1）、局部穩(wěn)定原理 噴混凝土支護結構通過及時的封閉巖層表面的節(jié)

5、理、裂隙，只要支護住最先掉落的危石，封閉加固附近的巖體，則洞室就能穩(wěn)定。而噴混凝土層在危石自重力作用下，可能出現(xiàn)沖切破壞和撕開破壞。 2）、整體穩(wěn)定原理 噴混凝土層與圍巖體表面緊密粘結、咬合，它與巖體密貼組成“組合結構”或“整體結構物”共同工作。薄的噴層支護柔性大，變形能力強，使圍巖變形得到控制，應力得以調整，從而使圍巖體獲得穩(wěn)定。作為“整體結構物”一部分的噴層也同時受到因圍巖的變形引起的形變壓力。 2. 圍巖分級方法 圍巖的分類方法有多種，“巖石力學”里面已經(jīng)有所介紹。 這里介紹工程巖體分類標準（GB50218）。 根據(jù)巖石堅硬程度和巖體完整程度將圍巖分為6級(見下表)。2. 圍巖分級方法3

6、. 噴錨支護設計 錨桿噴混凝土(或加鋼筋網(wǎng))聯(lián)合加固的結構作用,實際上是錨桿加固和噴混凝土加固圍巖結構作用時的有機組合. 其受力狀況與圍巖的應力狀態(tài)密切相關,其影響因素比較復雜, 其受力分析和結構計算尚處于半經(jīng)驗半理論階段.噴錨設計原則：工程地質條件和巖體力學特征；依據(jù)不同的圍巖壓力的特點，對不同部位采用不同的支護參數(shù)，“拱是重點、拱墻有別”；體現(xiàn)噴錨支護靈活性的原則，對于圍巖局部和整體加固采取等強度支護原則，對不同部位采用不同的支護類型和參數(shù)；噴錨支護應遵循實測位移評價的原則。3. 噴錨支護設計1. 局部作用原理目前,錨噴支護的常用設計方法是按懸吊原理計算.錨桿所需截面積：錨桿的設計長度必須

7、滿足：1. 局部作用原理1）錨固長度Lm， 需同時滿足 2）加固長度hr 可按不穩(wěn)定巖層厚度或圍巖的荷載高度取。 3）外露長度Le考慮設置托板，鋼筋網(wǎng)等要求，可取5-15cm，但不應超過噴射混凝土的厚度，此外，拱腳處可取拱頂處錨桿長度的1.2倍 1. 局部作用原理被錨桿加固的不穩(wěn)定圍巖可視為錨桿組合拱。并認為錨桿組合拱內切向縫的剪力由錨桿承受，斜向剪力共同承受，徑向剪力由巖石承受。（教材圖15-4）錨桿的設計長度必須滿足：2. 整體作用原理錨桿的加固作用2. 整體作用原理2. 整體作用原理3. 噴射混凝土的計算和設計噴射混凝土支護厚度有最小噴層厚度和平均噴層厚度兩種指標 考慮到噴射混凝土收縮較

8、大，其厚度不應小于50mm。 為了發(fā)揮圍巖的自承作用，噴層最大設計厚度不宜超過250mm。 在含水地層中，為了保證噴層的抗?jié)B能力，其最小厚度不應小于80mm。3.噴射混凝土支護厚度的計算混凝土層要能夠有效地防止圍巖松動、離層和塌落。要求混凝土層有足夠的抗拉力，防止在節(jié)理面處出現(xiàn)沖切破壞；同時噴層和圍巖間應有足夠的粘結力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。3.噴射混凝土支護厚度的計算要求混凝土層有足夠的抗拉力，防止在節(jié)理面處出現(xiàn)沖切破壞（教材圖15-3）；同時噴層和圍巖間應有足夠的粘結力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象（按彈性地基梁理論計算）。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護設計設置鋼筋網(wǎng)能提高噴層的整體性，使其應力分布均勻，從

9、而較少混凝土的收縮和噴層裂縫。 在變形大而自穩(wěn)性差的軟弱圍巖的混凝土噴層中，應設置12層鋼筋網(wǎng)。在強度低的土砂地層中（尤其是粉砂層）中，可安設防剝落的網(wǎng)眼較密的鋼筋網(wǎng)。 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護設計鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的厚度不應小于 100 mm，也不宜大于250mm。鋼筋網(wǎng)保護層厚度不應小于20mm 鋼筋網(wǎng)按構造要求設計，鋼筋直徑一般為6-10mm，鋼筋間距宜為150-300mm 采用雙層鋼筋網(wǎng)時，第二層鋼筋網(wǎng)應在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設，在噴層厚度內所設的兩層鋼筋網(wǎng)的間距應盡量大些 1、隧道洞周收斂達2m 2、錨桿伸入軟弱層太短，僅2m 噴射混凝土的施工錨桿的布置系統(tǒng)錨桿布置原則 在隧道斷面

10、上，系統(tǒng)錨桿宜按垂直隧道周邊輪廓布置，當遇層狀巖層時，應增設與主結構面成最大角度的錨桿。在掩面上，錨桿宜成菱形排列。 根據(jù)工程經(jīng)驗，系統(tǒng)錨桿間距不宜大于錨桿長度的二分之一，在軟弱的、類圍巖中，錨桿間距不得大于1.25m,以為0.5-1.2m 錨桿的布置局部錨桿的布置原則 局部錨桿的主要作用是阻止部分不穩(wěn)定巖塊塌落或滑移,通過錨桿將巖塊固定在穩(wěn)定巖體上. 拱腰以上的局部錨桿布置方向應有利于錨桿受拉,拱腰以下及邊墻部分的局部錨桿宜逆著不穩(wěn)定巖塊滑動方向布置. 噴射混凝土的施工噴射作業(yè)應在劃定的區(qū)段內進行，區(qū)段長度小于6m。 噴射時自下而上，先墻后拱分部、分塊進行。 當巖面有較大坑洼時，應先噴凹處，

11、后找平。 一般拱部一次噴厚4-6cm，邊墻為6-8cm 噴射下一放炮時間，間隔不應小于4小時地利學者拉布西維茲等人于 20 世紀 60 年代初提出了“新奧地利隧道施工法” （New Austrian Tunnolling Method ) ，簡稱為“新奧法” ( NATM ）。新奧法也被稱為“歐洲隧道掘進法”或“收斂約束法” ( Convergenco con- finemont Method ）。 新奧法簡介它的要點就是：盡可能不擾動周邊圍巖，開挖之后及時進行一次支護，防止圍巖的進一步松動，然后視需要進行二次支護。所有的支護都是相當柔性的，能適應圍巖的變形，在施工過程中密切監(jiān)測圍巖的變形、應

12、力等情況，以便及時調整支護措施，控制變形。新奧法目前在設計埋論上還不很成熟，一般是先采用經(jīng)驗統(tǒng)計類比的方法（工程類比法）做預設計，再在施工過程中不新監(jiān)測圍巖的應力、應變狀況，按其發(fā)展規(guī)律來修改設計、調整支護措施。 新奧法簡介 不能將新奧法等同于錨噴支護。錨噴支護與新奧法是既有密切聯(lián)系又有原則區(qū)別的，正是由于發(fā)展了利用錨噴支護的快速有效的支護施工手段，才有可能使新奧法的基本原則得以實現(xiàn)若不按照新奧法的要求適時進行錨噴支護不把圍巖看成自承結構，不充分發(fā)揮圍巖的自承作用，即使大量采用錨噴支護，也不能認為是應用了新奧法。錨噴支護與新奧法 目前，新奧法錨噴支護的設計工作是在其理論基礎的指導下，參考已建工程的設計參數(shù)進行預設計后，再通過施工過程對圍巖的量測分析來完善設計。可見量測是新奧法錨噴支護的重要內容，它不僅是保證施工安全的需要，而且也是修改設計、指導施工的主要依據(jù)。因此，應通過各個試驗段的測試數(shù)據(jù)對各類圍巖的支護效果進行檢驗，為隧道修改設計和指導施工提供及時的信息反饋，最終確定和修正設計參數(shù)4 施工信息的反饋 新奧法支護變形監(jiān)控 4 施工信息的反饋 umi實測位移uci計算位移使J趨于最小，即可得到相應的參數(shù)。4 施工信息的反饋 在巖體中開挖和構筑結構物時，必將引起巖體自然環(huán)境應力場的改變。 圍巖的穩(wěn)定分析通常是指圍巖的局部