噴錨支護(hù)施工技術(shù)概述

1、噴錨支護(hù)施工技術(shù)概述 本 章 內(nèi) 容12345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)定性的分析定義：錨噴支護(hù) ( 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(shí)地對(duì)地層進(jìn)行加固的結(jié)構(gòu)。1. 概述1. 概述 l ）錨噴 支護(hù)的 優(yōu)點(diǎn)：( 1 錨噴支護(hù) 能大量 節(jié)省混凝土 、木料、 勞動(dòng)力，加 快施 工進(jìn)度， 并有利于施工 機(jī)械化 和改善勞 動(dòng)條 件 等。 ( 2 錨噴支 護(hù)是一種 符合巖體 力學(xué)原理的積 極支護(hù)方 法 ，具 有良好的 物理力學(xué)性能。 ( 3 由于錨 噴支 護(hù)結(jié)構(gòu)柔性 好， 它能

2、與圍巖變形 一致，從 而與之構(gòu) 成一 個(gè)共同工作 的承 載體系。 種 類1）粘結(jié)型的錨桿：金屬砂漿錨桿，金屬樹脂錨桿等。 2）機(jī)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(yù)應(yīng)力錨桿、普通受力錨桿錨噴支護(hù)的適用條件及要求：錨噴支護(hù)應(yīng)配合光面爆破等控制爆破技術(shù)，使開挖斷面輪廓平整、準(zhǔn)確，便于錨噴成型，并減少回彈量，減輕爆破對(duì)圍巖的松動(dòng)破壞，維持圍巖強(qiáng)度和自承能力。錨噴支護(hù)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(shí)現(xiàn)。此外，尚有理論和實(shí)踐中的一些問題需要進(jìn)一步研究。1. 概述用錨桿作為主要支護(hù)構(gòu)件時(shí)掘

3、進(jìn)和支護(hù)的聯(lián)合循環(huán) 施作過程 錨噴支護(hù)的材料性能噴混凝土能在10min 內(nèi)終凝，一般2h即具有強(qiáng)度，4d為28d強(qiáng)度的70%左右，28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)2530MPa；抗拉強(qiáng)度為22.2MPa. 一般設(shè)計(jì)中,可采用噴混凝土標(biāo)號(hào)為20號(hào),抗壓強(qiáng)度為14MPa,抗拉強(qiáng)度為1.2MPa. 彈性模量為2.0104MPa 錨噴支護(hù)的材料性能-粘結(jié)力與類及以上圍巖的粘結(jié)力不低于0.8MPa, 類圍巖的粘結(jié)力不低于0.5MPa. 為了提高混凝土與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度,不宜選用過粗的鋼筋來制作鋼筋網(wǎng),細(xì)一點(diǎn)為好;同時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)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(hù)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(jié)作用 當(dāng)洞室圍巖被裂隙、斷層等切割，使局部巖塊不穩(wěn)定時(shí)，可用錨桿將它們聯(lián)結(jié)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(qiáng)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(jìn)行擠壓、粘結(jié)加固，組成一個(gè)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(hù)結(jié)構(gòu)通過及時(shí)的封閉巖層表面的節(jié)

5、理、裂隙，只要支護(hù)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(jié)、咬合，它與巖體密貼組成“組合結(jié)構(gòu)”或“整體結(jié)構(gòu)物”共同工作。薄的噴層支護(hù)柔性大，變形能力強(qiáng)，使圍巖變形得到控制，應(yīng)力得以調(diào)整，從而使圍巖體獲得穩(wěn)定。作為“整體結(jié)構(gòu)物”一部分的噴層也同時(shí)受到因圍巖的變形引起的形變壓力。 2. 圍巖分級(jí)方法 圍巖的分類方法有多種，“巖石力學(xué)”里面已經(jīng)有所介紹。 這里介紹工程巖體分類標(biāo)準(zhǔn)（GB50218）。 根據(jù)巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度將圍巖分為6級(jí)(見下表)。2. 圍巖分級(jí)方法3

6、. 噴錨支護(hù)設(shè)計(jì) 錨桿噴混凝土(或加鋼筋網(wǎng))聯(lián)合加固的結(jié)構(gòu)作用,實(shí)際上是錨桿加固和噴混凝土加固圍巖結(jié)構(gòu)作用時(shí)的有機(jī)組合. 其受力狀況與圍巖的應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān),其影響因素比較復(fù)雜, 其受力分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算尚處于半經(jīng)驗(yàn)半理論階段.噴錨設(shè)計(jì)原則：工程地質(zhì)條件和巖體力學(xué)特征；依據(jù)不同的圍巖壓力的特點(diǎn)，對(duì)不同部位采用不同的支護(hù)參數(shù)，“拱是重點(diǎn)、拱墻有別”；體現(xiàn)噴錨支護(hù)靈活性的原則，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)不同部位采用不同的支護(hù)類型和參數(shù)；噴錨支護(hù)應(yīng)遵循實(shí)測(cè)位移評(píng)價(jià)的原則。3. 噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)1. 局部作用原理目前,錨噴支護(hù)的常用設(shè)計(jì)方法是按懸吊原理計(jì)算.錨桿所需截面積：錨桿的設(shè)計(jì)長度必須

7、滿足：1. 局部作用原理1）錨固長度Lm， 需同時(shí)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(shè)置托板，鋼筋網(wǎng)等要求，可取5-15cm，但不應(yīng)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(rèn)為錨桿組合拱內(nèi)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(shè)計(jì)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(jì)算和設(shè)計(jì)噴射混凝土支護(hù)厚度有最小噴層厚度和平均噴層厚度兩種指標(biāo) 考慮到噴射混凝土收縮較

8、大，其厚度不應(yīng)小于50mm。 為了發(fā)揮圍巖的自承作用，噴層最大設(shè)計(jì)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(yīng)小于80mm。3.噴射混凝土支護(hù)厚度的計(jì)算混凝土層要能夠有效地防止圍巖松動(dòng)、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(shí)噴層和圍巖間應(yīng)有足夠的粘結(jié)力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。3.噴射混凝土支護(hù)厚度的計(jì)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(shí)噴層和圍巖間應(yīng)有足夠的粘結(jié)力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象（按彈性地基梁理論計(jì)算）。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)設(shè)置鋼筋網(wǎng)能提高噴層的整體性，使其應(yīng)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(yīng)設(shè)置12層鋼筋網(wǎng)。在強(qiáng)度低的土砂地層中（尤其是粉砂層）中，可安設(shè)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(hù)設(shè)計(jì)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的厚度不應(yīng)小于 100 mm，也不宜大于250mm。鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不應(yīng)小于20mm 鋼筋網(wǎng)按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，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(shí)，第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設(shè)，在噴層厚度內(nèi)所設(shè)的兩層鋼筋網(wǎng)的間距應(yīng)盡量大些 1、隧道洞周收斂達(dá)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(dāng)遇層狀巖層時(shí)，應(yīng)增設(shè)與主結(jié)構(gòu)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(yàn)，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(yīng)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(dòng)方向布置. 噴射混凝土的施工噴射作業(yè)應(yīng)在劃定的區(qū)段內(nèi)進(jìn)行，區(qū)段長度小于6m。 噴射時(shí)自下而上，先墻后拱分部、分塊進(jìn)行。 當(dāng)巖面有較大坑洼時(shí)，應(yīng)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(shí)間，間隔不應(yīng)小于4小時(shí)地利學(xué)者拉布西維茲等人于 20 世紀(jì) 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(jìn)法”或“收斂約束法” ( Convergenco con- finemont Method ）。 新奧法簡介它的要點(diǎn)就是：盡可能不擾動(dòng)周邊圍巖，開挖之后及時(shí)進(jìn)行一次支護(hù)，防止圍巖的進(jìn)一步松動(dòng)，然后視需要進(jìn)行二次支護(hù)。所有的支護(hù)都是相當(dāng)柔性的，能適應(yīng)圍巖的變形，在施工過程中密切監(jiān)測(cè)圍巖的變形、應(yīng)

12、力等情況，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)措施，控制變形。新奧法目前在設(shè)計(jì)埋論上還不很成熟，一般是先采用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)類比的方法（工程類比法）做預(yù)設(shè)計(jì)，再在施工過程中不新監(jiān)測(cè)圍巖的應(yīng)力、應(yīng)變狀況，按其發(fā)展規(guī)律來修改設(shè)計(jì)、調(diào)整支護(hù)措施。 新奧法簡介 不能將新奧法等同于錨噴支護(hù)。錨噴支護(hù)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(hù)的快速有效的支護(hù)施工手段，才有可能使新奧法的基本原則得以實(shí)現(xiàn)若不按照新奧法的要求適時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)不把圍巖看成自承結(jié)構(gòu)，不充分發(fā)揮圍巖的自承作用，即使大量采用錨噴支護(hù)，也不能認(rèn)為是應(yīng)用了新奧法。錨噴支護(hù)與新奧法 目前，新奧法錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)工作是在其理論基礎(chǔ)的指導(dǎo)下，參考已建工程的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)后，再通過施工過程對(duì)圍巖的量測(cè)分析來完善設(shè)計(jì)。可見量測(cè)是新奧法錨噴支護(hù)的重要內(nèi)容，它不僅是保證施工安全的需要，而且也是修改設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工的主要依據(jù)。因此，應(yīng)通過各個(gè)試驗(yàn)段的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)各類圍巖的支護(hù)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，為隧道修改設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工提供及時(shí)的信息反饋，最終確定和修正設(shè)計(jì)參數(shù)4 施工信息的反饋 新奧法支護(hù)變形監(jiān)控 4 施工信息的反饋 umi實(shí)測(cè)位移uci計(jì)算位移使J趨于最小，即可得到相應(yīng)的參數(shù)。4 施工信息的反饋 在巖體中開挖和構(gòu)筑結(jié)構(gòu)物時(shí)，必將引起巖體自然環(huán)境應(yīng)力場(chǎng)的改變。 圍巖的穩(wěn)定分析通常是指圍巖的局部