深基坑及硐室噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)及計(jì)算實(shí)例

噴錨支護(hù)概述圍巖分級(jí)噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)施工信息的反饋圍巖穩(wěn)定性的分析

概述噴錨支護(hù)為由噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)組成的噴錨聯(lián)合支護(hù)或噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，既可以用于加固局部巖體而作為臨時(shí)支護(hù)，也可以作為永久支護(hù)。噴錨支護(hù)施工及時(shí)、與圍巖密貼，共同變形，主要作用是加固圍巖。噴錨結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要采用工程類別法，必要時(shí)輔以監(jiān)控量測(cè)法和理論驗(yàn)算法。噴錨結(jié)構(gòu)的施工主要是運(yùn)用新奧法施工原理。

圍巖分級(jí)圍巖分級(jí)依據(jù)圍巖分級(jí)是工程類比設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，主要目的是便于運(yùn)用工程類別方法獲得地下工程噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。圍巖分級(jí)中主要考慮指標(biāo)巖體的結(jié)構(gòu)特征及其完整性巖體的物理力學(xué)性質(zhì)地下水的影響原巖應(yīng)力的影響圍巖分級(jí)方法單因素巖石力學(xué)指標(biāo)分級(jí)法多因素綜合指標(biāo)分級(jí)法定性與定量多因素指標(biāo)相結(jié)合分級(jí)法組合指標(biāo)函數(shù)法圍巖分級(jí)表采用定性和定量多因素指標(biāo)相結(jié)合的分級(jí)方法。圍巖級(jí)別圍巖或土體主要定型特征圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）或修正的文言基本指[BQ]Ⅰ堅(jiān)硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu)>550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整，塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)550~451較堅(jiān)硬巖，巖體完整，塊狀整體結(jié)構(gòu)Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎，巨塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；較堅(jiān)硬巖或較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結(jié)構(gòu)450~351Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體破碎，碎裂結(jié)構(gòu)350~251較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎~破碎，鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整-較破碎，中薄層狀結(jié)構(gòu)土體：1.略具壓密或成巖作用的黏性土及砂性土2.黃土3.一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊石土Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎~破碎；極破碎各類巖體。碎、裂狀、松散結(jié)構(gòu)<250一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍濕至潮濕的碎石土，卵石土、圓礫、角礫土及黃土。非黏性土呈松散結(jié)構(gòu)、黏性土及黃土成松軟結(jié)構(gòu)Ⅵ軟塑狀黏性土及潮濕、飽和粉細(xì)砂層、軟土等15.3噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)，是將噴射混凝土和錨桿作為加強(qiáng)和利用圍巖自身承載力的手段，因此設(shè)計(jì)時(shí)，必須從具體圍巖的變形、破壞和穩(wěn)定性出發(fā)，進(jìn)行分析研究，針對(duì)不同的圍巖，采取不同的設(shè)計(jì)原則。錨噴設(shè)計(jì)原則上需要考慮：工程地質(zhì)條件和巖體力學(xué)特性依據(jù)不同的圍巖壓力特點(diǎn)，對(duì)拱、墻等不同部位，采用不同的支護(hù)參數(shù)。噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)力求體現(xiàn)噴錨支護(hù)靈活的特點(diǎn)，對(duì)于圍巖局部和整體加固采取等強(qiáng)度支護(hù)原則，對(duì)于不同的巖體和不同的部位分別采用不同的支護(hù)類型與參數(shù)。噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循實(shí)測(cè)位移評(píng)價(jià)的原則。按局部作用原理的設(shè)計(jì)錨桿的設(shè)計(jì)和計(jì)算錨桿加固拱頂危巖由靜力平衡：錨桿所需截面積：錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：當(dāng)危巖處于側(cè)壁上時(shí)：錨桿加固側(cè)壁危巖噴射混凝土的計(jì)算和設(shè)計(jì)噴混凝土加固采用噴混凝土支護(hù)洞室，要求噴射混凝土層應(yīng)有足夠的抗拉力，使噴層在節(jié)理面處不出現(xiàn)沖切破壞；同時(shí)噴層和圍巖間也應(yīng)有足夠的粘結(jié)力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。這種觀點(diǎn)稱為局部加固原理。噴層厚度：根據(jù)彈性地基梁理論，將噴層看作彈性地基上半無限長(zhǎng)梁驗(yàn)算。根據(jù)局部變形理論，梁端位移：梁端的彈性拉力：考慮強(qiáng)度安全系數(shù)：按整體作用原理的設(shè)計(jì)錨桿的設(shè)計(jì)和計(jì)算組合拱原理的計(jì)算K取1.2.錨桿長(zhǎng)度應(yīng)超過組合拱高度：組合拱計(jì)算跨度：組合拱假定為兩端固定的等截面圓拱，荷載按自重形式均布與拱軸上。拱腳處截面內(nèi)力為：任意徑向截面內(nèi)力為：噴射混凝土的計(jì)算和設(shè)計(jì)噴混凝土組合拱計(jì)算組合拱高度及計(jì)算跨度：算例一地下洞室，開挖寬10m，高12m，頂部為割圓拱。圍巖為石英砂巖，屬穩(wěn)定性較差的Ⅴ級(jí)圍巖，重度為。采用16錳的螺紋鋼筋砂漿錨桿，。噴混凝土為C20，抗力設(shè)計(jì)強(qiáng)度為0.84MPa。鉆孔直徑38mm，砂漿與鋼筋的粘結(jié)力為3MPa，與鉆孔巖石粘結(jié)力2MPa。設(shè)計(jì)該洞室的噴錨結(jié)構(gòu)?！窘狻垮^桿參數(shù)的計(jì)算錨桿長(zhǎng)度：錨固長(zhǎng)度：?。喝。簞t：采用2.5m。錨桿間距：?。簢娀炷梁穸扔?jì)算如取單位寬度為1.0m計(jì)算，則均布荷載為：彎矩：應(yīng)力：所以：取：以上按懸吊設(shè)計(jì)原理計(jì)算時(shí)，噴錨結(jié)構(gòu)參數(shù)為：錨桿直徑20cm，長(zhǎng)2.5m，間距1.2m，噴混凝土厚度12cm。15.4施工信息的反饋施工開挖前就能準(zhǔn)確的確定各項(xiàng)支護(hù)參數(shù)以及最優(yōu)開挖支護(hù)方案，并非易事。施工信息反饋，即所謂的信息化設(shè)計(jì)是一種新的圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和地下工程設(shè)計(jì)方法?；谑┕ば畔⒎答伒男畔⒒O(shè)計(jì)要求在施工過程中布置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從現(xiàn)場(chǎng)圍巖的開挖及支護(hù)過程中獲得圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)設(shè)施的工作狀態(tài)信息。反饋分析根據(jù)部分測(cè)點(diǎn)的位移、應(yīng)力反求材料參數(shù)及初始地應(yīng)力，同時(shí)對(duì)洞室穩(wěn)定性進(jìn)行判斷。反饋分析方法：正演法、逆演法。正演法利用力學(xué)貌計(jì)算應(yīng)力隊(duì)分析的基雙本格式，盡對(duì)反饋分評(píng)析所需的充參數(shù)進(jìn)行醉數(shù)學(xué)上的繞近似，并玩不斷優(yōu)化褲?？捎酶鞣N癥優(yōu)化方法你使目標(biāo)函劣數(shù)J趨于最描小，此攻方法適場(chǎng)應(yīng)性廣卵。逆演法需要建蘋立一套應(yīng)與常規(guī)妖應(yīng)力分廟析格式管相反的秤計(jì)算公擱式。在繭線彈性夏情況下罪，可用棍迭加原恩理建立柳逆演法號(hào)的計(jì)算穩(wěn)格式，晌非線性銅情況則役并非易堤事。15.逐5圍巖穩(wěn)瘡定性的垮分析圍巖穩(wěn)定才性分析通搖常是指圍輸巖的局部購(gòu)穩(wěn)定分析軍，并進(jìn)一初步依據(jù)各隔單元的分頸析結(jié)果，過評(píng)判圍巖繞的整體穩(wěn)板定性。圍巖出現(xiàn)者局部失穩(wěn)腰的原因主濫要是由于腎圍巖中的鹿軟弱結(jié)構(gòu)棵面與洞室煮臨空面的軋不利組合插所構(gòu)成的攏不穩(wěn)定塊拿體的掉落昏和塌滑所蜂造成。不穩(wěn)定始?jí)K體并聲非全是鞋由軟弱蔥結(jié)構(gòu)面變與臨空攔面切割岸而成，從很多情蛇況下，子它是由祝軟弱結(jié)群構(gòu)面、至臨空面姥以及由方于不利館受力狀終態(tài)而形夜成的切騙割面切臂割等所貞組成。不穩(wěn)定塊撫體的計(jì)算純與加固的共步驟不穩(wěn)定塊早體的幾何賴分析失穩(wěn)方泉式的運(yùn)僅動(dòng)學(xué)分扔析是指確乘定結(jié)構(gòu)喪面面積近、結(jié)構(gòu)手體體積榨和重量纖等。以鄉(xiāng)豐地質(zhì)勘春查工作飯所獲得鋤的地質(zhì)帆結(jié)構(gòu)面插產(chǎn)狀和問測(cè)點(diǎn)坐吹標(biāo)，以劫及工程碎設(shè)計(jì)開資挖的幾尋何參數(shù)煌為前提秧，通過巾解析法發(fā)或圖算姨法來確盈定。主要任啄務(wù)是判讓別不穩(wěn)庸定塊體鋒的運(yùn)動(dòng)饒趨勢(shì)是懂失穩(wěn)方鞏式。在育幾何學(xué)廈分析的座基礎(chǔ)上是，再考喉慮荷載朗矢量的場(chǎng)作用。由于不寇穩(wěn)定塊毅體邊界癥切割面談的情況糠不同，貨初始位響移趨勢(shì)優(yōu)可能有碌多種發(fā)液展結(jié)果油，可能雅有多種鞋失穩(wěn)方母式：由于受澇到邊界爭(zhēng)切割面女的限制苦，結(jié)構(gòu)京體不能搏向臨空軟面位移叛，而是旺在某一藥結(jié)構(gòu)面硬上壓緊駁，或者缸所有結(jié)握構(gòu)面不乒能脫開偷，則結(jié)云構(gòu)體是坊穩(wěn)定的被；由于切割帥面的影響?zhàn)W，產(chǎn)生沿季結(jié)構(gòu)面或鑒結(jié)構(gòu)面交姓線滑動(dòng)，榴位移方向筆指向臨空傷面，這時(shí)蝴形成滑動(dòng)衣失穩(wěn)；當(dāng)合力節(jié)矢量作南用于邊閘界面以痛外，或很是結(jié)構(gòu)熔體受力芝位移后撐形成一云定力矩鄙時(shí)，若筆指向臨珠空面，辮則可能艷發(fā)生轉(zhuǎn)役動(dòng)或傾援倒；不受切割伶面影響，經(jīng)結(jié)構(gòu)體的冷初始位移唐即造成所耗有結(jié)構(gòu)面齒上的拉開探，這是形擠成崩落或遞拋出。穩(wěn)定系娘數(shù)的計(jì)舉算分析根據(jù)巖石邪結(jié)構(gòu)體受逝力運(yùn)動(dòng)和識(shí)阻抗力的解對(duì)比關(guān)系月，確定相項(xiàng)對(duì)于極限束狀態(tài)時(shí)的灶穩(wěn)定程度鞠，作出穩(wěn)悟定性評(píng)價(jià)繪。拱頂不牧穩(wěn)定塊雞體的穩(wěn)稈定程度不考慮邁原巖應(yīng)瞇力時(shí)，黎墜落時(shí)棋自由的胞，穩(wěn)定睜系數(shù)職。一裙般以結(jié)樹構(gòu)體重芒量作為冤噴錨支評(píng)護(hù)設(shè)計(jì)民的依據(jù)落。邊墻不穩(wěn)稿定塊體的請(qǐng)穩(wěn)定系數(shù)單面滑動(dòng)雙面滑鴨動(dòng)不穩(wěn)定塊就體的噴錨恭支護(hù)計(jì)算噴錨支護(hù)識(shí)是當(dāng)前加瞇固不穩(wěn)定墊塊體的主寒要支護(hù)方叉式。對(duì)可棗能失穩(wěn)的