學(xué)習(xí)資料八：初期支護(hù)及注漿加固技術(shù)

學(xué)習(xí)資料八初期支護(hù)及注漿加固技術(shù)本章所學(xué)內(nèi)容一、初期支護(hù)原則二、錨桿三、噴射混凝土四、鋼拱架五、超前支護(hù)六、注漿加固圍巖和堵水第一部分初期支護(hù)施工的三大原則初期支護(hù)可以采取哪些方式？成洞三種情形有時(shí)不需要任何支撐就可獲得穩(wěn)定的洞室有時(shí)則需要加以支撐才能獲得穩(wěn)定的洞室由于支撐不及時(shí)或不足而導(dǎo)致圍巖坍塌堵塞洞室是最希望的先開(kāi)挖后支護(hù)先支護(hù)后開(kāi)挖噴射混凝土錨桿布設(shè)鋼筋網(wǎng)鋼拱架超前支護(hù)注漿加固圍巖和堵水初期支護(hù)三大原則預(yù)防為主原則先護(hù)后挖原則聯(lián)合效應(yīng)原則在進(jìn)行隧道開(kāi)挖之前要做哪些工作？隧道開(kāi)挖之前要做哪些工作？1.探明前方工程地質(zhì)情況2.選擇橫斷面開(kāi)挖方法。3.選擇縱向的掘進(jìn)方式。4.選擇初期支護(hù)的類(lèi)型判斷不準(zhǔn)選擇方法錯(cuò)誤掘進(jìn)方式不對(duì)支護(hù)類(lèi)型不恰當(dāng)出現(xiàn)意外情況采取處理措施預(yù)防為主原則一、預(yù)防為主原則隧道會(huì)出現(xiàn)哪些異常情況？隧道會(huì)出現(xiàn)哪些異常情況？開(kāi)挖異常初期支護(hù)異常開(kāi)挖面頂部掉塊，掌子面不穩(wěn)定。開(kāi)挖面出現(xiàn)涌水，涌水量增加。地基承載力不足，產(chǎn)生底鼓，拱頂下沉增大，周邊位移增大。噴射混凝土層起鼓、開(kāi)裂、剝落。錨桿松脫或斷裂。鋼拱架產(chǎn)生較大變形。1.開(kāi)挖異常。開(kāi)挖面附近圍巖異常A類(lèi)措施B類(lèi)措施開(kāi)挖面頂部掉塊，掌子面不穩(wěn)定。1.縮短掘進(jìn)進(jìn)尺。2.掌子面噴射混凝土。3.掌子面打錨桿。1.縮小開(kāi)挖斷面，采用分部開(kāi)挖。2.超前支護(hù)。3.增設(shè)鋼拱架開(kāi)挖面出現(xiàn)涌水，涌水量增加。1.沿洞壁布設(shè)排水盲管。2.涌水少時(shí)，在噴射混凝土中加入速凝劑，也可以加設(shè)鋼筋網(wǎng)后再噴射混凝土。1.涌水量少時(shí)，采用井點(diǎn)降水、鉆孔排水、泄水洞排水。2.涌水量多時(shí)，采用預(yù)注漿加固圍巖和堵水。地基承載力不足，產(chǎn)生底鼓，拱頂下沉增大，周邊位移增大。1.開(kāi)挖時(shí)不損害地基底部圍巖。2.加強(qiáng)臨時(shí)底拱，向下加打錨桿。3.加厚邊墻腳，增加支撐面積。4.縮短臺(tái)階長(zhǎng)度，及早閉合初期支護(hù)承載環(huán)。5.增加錨桿長(zhǎng)度、直徑或強(qiáng)度1.采用超短臺(tái)階開(kāi)挖，上半斷面設(shè)置臨時(shí)仰拱。2.增設(shè)鋼拱架。3.對(duì)地層進(jìn)行預(yù)加固。圖2-8-1降低地下水位法的原理a）排水工法；b）淺井點(diǎn)工法；c）深井點(diǎn)工法；d）負(fù)壓—深井點(diǎn)工法2.初期支護(hù)異常。初期支護(hù)異常A類(lèi)措施B類(lèi)措施噴射混凝土層起鼓、開(kāi)裂、剝落。1.加鋼筋網(wǎng)再噴射混凝土。2.引排積水，降低水壓力。3.在混凝土層中設(shè)縱向伸縮縫。1.增加錨桿，加厚噴層。2.增設(shè)鋼拱架錨桿松脫或斷裂。加密錨桿。增加錨桿長(zhǎng)度、直徑或強(qiáng)度。鋼拱架產(chǎn)生較大變形。1.增加錨桿長(zhǎng)度、直徑或強(qiáng)度2.加密鋼拱架。3.鑿開(kāi)噴層，松開(kāi)拱架接頭螺栓，釋放應(yīng)力。1.采用可伸縮的鋼拱架2.在噴層混凝土中設(shè)縱向伸縮縫。3.修筑內(nèi)層襯砌。初期支護(hù)原則先挖后護(hù)先護(hù)后挖二、先護(hù)后挖原則常規(guī)支護(hù)：先開(kāi)挖斷面，然后初期支護(hù)，順序施作。超前支護(hù)：先支護(hù)/先加固、后開(kāi)挖，順序逆做；短進(jìn)尺、慎開(kāi)挖，萬(wàn)勿冒進(jìn)；強(qiáng)支護(hù)、快襯砌，及時(shí)封閉；重觀察、勤量測(cè)，莫等塌方。三、聯(lián)合效應(yīng)原則1.概念：將初期支護(hù)的各種類(lèi)型，進(jìn)行恰當(dāng)組合，共同構(gòu)成人工復(fù)合的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。2.技術(shù)要求：①錨桿要露頭，露頭部分要和鋼筋網(wǎng)、鋼拱架焊接。②鋼筋網(wǎng)、鋼拱架要被噴射混凝土包裹、覆蓋密實(shí)。③分次施作的聯(lián)合支護(hù)，應(yīng)將各部分聯(lián)結(jié)在一起。超前支護(hù)和常規(guī)支護(hù)要聯(lián)結(jié)。鋼筋網(wǎng)噴砼鋼拱架錨桿第二部分錨桿錨桿錨桿種類(lèi)錨桿作用懸吊作用加固作用組合梁作用加固區(qū)域錨固形式系統(tǒng)錨桿局部錨桿超前錨桿全長(zhǎng)黏結(jié)式（水泥漿、中空注漿、樹(shù)脂）端頭錨固式（黏結(jié)式、機(jī)械式）混合式（先灌漿后張拉、預(yù)應(yīng)力中空、先張拉后灌漿)錨桿布置方形梅花形支撐作用一、錨桿的作用1.支撐作用錨桿能限制約束圍巖變形，并向圍巖施加壓力，從而使處于二軸應(yīng)力狀態(tài)的洞室內(nèi)表面附近的圍巖保持三軸應(yīng)力狀態(tài)，因而能制止圍巖強(qiáng)度惡化。錨桿噴射混凝土2.懸吊作用懸吊作用是利用錨桿將軟弱的直接頂懸吊于上部堅(jiān)固穩(wěn)定的巖層上，或者是用錨桿將因巷道開(kāi)挖而引起松動(dòng)的巖塊連結(jié)在松動(dòng)區(qū)外的完整堅(jiān)固巖體上，使松動(dòng)巖塊不致冒落。3.加固作用由于系統(tǒng)錨桿的加固作用，使圍巖中，尤其是松動(dòng)區(qū)中的節(jié)理裂隙、破裂面等得以聯(lián)結(jié)，因?yàn)樵龃罅隋^固區(qū)圍巖的強(qiáng)度（即c、φ值）；錨桿對(duì)加固節(jié)理發(fā)育的巖體和圍巖松動(dòng)區(qū)十分有效，有助于裂隙巖體和松動(dòng)區(qū)形成整體，成為“加固帶”。承載拱4.組合梁作用將錨固范圍內(nèi)的巖層擠緊，增加各巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動(dòng)，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象，提高其自撐能力。將巷道頂板錨固范圍內(nèi)的幾個(gè)薄巖層鎖緊成一個(gè)較厚的巖層（組合梁）。在上覆巖層載荷的作用下，這種組合厚巖層內(nèi)的最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度亦減小。

根據(jù)圍巖的性質(zhì)，錨桿可排列成方形、梅花形等。方形適用于穩(wěn)定的巖層，梅花形適用于穩(wěn)定性較差的巖層，其布置如圖所示。錨桿的錨入方向，應(yīng)與巖層面或主要裂隙面成較大的角度相交，盡可能與其正交；層面與裂隙面不明顯時(shí)，錨桿應(yīng)垂直于巷道周邊錨入。圖5-20錨桿的布置形式（a）方形布置；（b）梅花形布置

三、錨桿的布置三、錨桿的種類(lèi)按加固區(qū)域來(lái)分：錨桿種類(lèi)作用系統(tǒng)錨桿錨桿間的聯(lián)合作用（群錨效應(yīng)）局部錨桿對(duì)圍巖的局部加固作用超前錨桿支護(hù)的超前性按錨固形式來(lái)分：錨桿種類(lèi)錨固方式特點(diǎn)用途全長(zhǎng)黏結(jié)式錨桿水泥砂漿或樹(shù)脂等膠結(jié)材料作為錨固劑1.發(fā)揮錨桿的抗剪、抗拉及防腐蝕。2.長(zhǎng)期錨固能力系統(tǒng)錨桿超前錨桿端頭錨固式錨桿內(nèi)、外錨頭的錨固來(lái)限制圍巖變形松動(dòng)1.安裝后立即起作用，施加預(yù)應(yīng)力。2.桿體易腐蝕，影響長(zhǎng)期錨固力。局部錨桿混合式錨固錨桿全長(zhǎng)黏結(jié)式與端頭錨固式結(jié)合1.上述兩者的優(yōu)點(diǎn)2.安裝復(fù)雜復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加固1.普通水泥砂漿錨桿1）施工順序：施工準(zhǔn)備→初噴砼面上標(biāo)注孔位→鉆孔→清孔→往孔中注入水泥砂漿→插入桿體→固定桿體、待強(qiáng)→安裝墊板。2）設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)：①鉆孔：鉆孔方向宜盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直。鉆孔孔徑比桿徑大15mm?？孜辉试S偏差為±15～50mm，孔深允許偏差為±50mm。清孔：孔鉆好后用高壓水(風(fēng))將孔眼沖洗干凈，用塞子塞緊孔口，防止石渣掉入。砂漿桿體墊板螺母②水泥砂漿：水泥一般選用普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑不大于3mm，并過(guò)篩；砂漿強(qiáng)度不低于M20；配合比一般為水泥:砂:水＝1:(1-1.5):(0.45-0.5)。粘結(jié)砂漿應(yīng)拌和均勻，并調(diào)整其和易性，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完。③注漿體積應(yīng)略多于需要體積，將注漿管全部抽出后，應(yīng)立即迅速插入桿體，可用錘擊或通過(guò)套筒用風(fēng)鉆沖擊，使桿體強(qiáng)行插入鉆孔。④桿體插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度不得短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，實(shí)際粘結(jié)長(zhǎng)度亦不應(yīng)短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。⑤桿體到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止桿體滑出。錨桿安設(shè)后不得隨意敲擊；終凝以前不得在端部懸掛重物；水泥砂漿終凝以后安裝墊板。2.中空注漿錨桿施工順序：施工準(zhǔn)備→布孔→鉆孔、清孔→組裝中空錨桿體、排氣管、止?jié){塞→安裝錨桿→連接注漿管、注漿→錨桿桿體孔口回漿→桿體待強(qiáng)、安裝墊板螺栓。1-不飽和聚脂樹(shù)脂＋加速劑＋填料；2-纖維紙和塑料袋；3-固化劑＋填料；4-玻璃管；5-堵頭(樹(shù)脂膠泥封口)；6-快硬水泥；7-濕強(qiáng)度較大的濾紙筒；8-玻璃纖維紗網(wǎng)；9-樹(shù)脂錨固劑；10-帶麻花頭桿體；11-墊板；12-螺母9101112擋圈12345a)678b)3.早強(qiáng)藥包內(nèi)錨頭錨桿1）施工順序：施工準(zhǔn)備→布孔→鉆孔、清孔→浸濕藥包→孔內(nèi)塞入藥包→頂入桿體→漿體待強(qiáng)、安裝墊板螺栓。2）錨固劑：快硬水泥卷、早強(qiáng)砂漿卷或樹(shù)脂卷。快硬水泥卷設(shè)計(jì)需要三個(gè)參數(shù)：直徑d；長(zhǎng)度L；水泥質(zhì)量G。①直徑d要與鉆眼直徑搭配。②長(zhǎng)度L:L=kl（D2-φ2）/d2l-內(nèi)錨固段長(zhǎng)度；D-鉆眼直徑；φ-錨桿直徑；k-富余系數(shù)（1.05-1.10）。③質(zhì)量G：G=γLπd2/4。γ-裝填密度。3）施工要點(diǎn)：①孔眼應(yīng)比錨桿長(zhǎng)度短4-5cm。②水泥藥卷要浸入水中一段時(shí)間，但不超過(guò)水泥初凝時(shí)間。③將用水浸濕好的水泥藥卷用錨桿送至眼底，并輕輕搗實(shí)。④在錨桿外端套上連接套筒，裝上攪拌機(jī)，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，帶動(dòng)錨桿旋轉(zhuǎn)，攪拌水泥漿，并用人力推進(jìn)錨桿至眼底，保持10s的攪拌時(shí)間，總時(shí)間為30-40s。⑤輕輕卸下攪拌機(jī)頭，用木楔楔住桿體，使桿體位于鉆眼中心。待快硬水泥達(dá)到強(qiáng)度后，用扳手卸下連接套筒。4.漲殼中空注漿錨桿施工順序：施工準(zhǔn)備→布孔→鉆孔、清孔→組裝中空錨桿體、排氣管、止?jié){塞→安裝錨桿→連接注漿管、注漿→錨桿桿體孔口回漿→桿體待強(qiáng)、安裝墊板螺栓。鋼質(zhì)漲殼頭

A楔塊桿體墊板螺母5.楔縫式內(nèi)錨頭錨桿

主要用于臨時(shí)加固。第三部分噴射混凝土噴射混凝土噴射混凝土工藝噴射混凝土作用支撐圍巖卸載作用填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖干噴濕噴混合噴射噴射混凝土特點(diǎn)噴射混凝土設(shè)備噴射機(jī)機(jī)械手強(qiáng)制式攪拌機(jī)噴射混凝土方式鋼筋網(wǎng)噴射混凝土鋼纖維噴射混凝土潮噴覆蓋圍巖傳遞應(yīng)力一、噴射混凝土的作用1.支撐作用噴射混凝土以較高的速度注入節(jié)理裂隙，產(chǎn)生如同石墻灰縫一樣的粘結(jié)作用，從而提高了巖體粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強(qiáng)度。承載圈2.卸載作用由于噴層屬柔性，能有控制地使圍巖在不出現(xiàn)有害變形的前提下，進(jìn)行一定程度的變形，從而使圍巖“卸載”，同時(shí)噴層中的彎曲應(yīng)力減小，有利于混凝土承載力的發(fā)揮。NN3.填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖噴射混凝土可填充表面凹穴，使裂隙分割的巖層面粘聯(lián)在一起，保護(hù)巖塊之間的咬合、鑲嵌作用，提高其間的粘結(jié)力，摩阻力，有利于防止圍巖松動(dòng)，并避免或緩和圍巖應(yīng)力集中。粘結(jié)粘結(jié)剪切剪切4.覆蓋圍巖噴層直接粘貼巖面，形成風(fēng)化和止水的防護(hù)層，并阻止節(jié)理裂隙中填充物流失。潮氣裂隙水5.傳遞應(yīng)力通過(guò)噴射混凝土把應(yīng)力傳給錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架，使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均勻。ττ二、噴射混凝土的工藝1.干噴干噴是將集料和水泥按一定比例在攪拌機(jī)內(nèi)干拌均勻，然后連同速凝劑一起裝入噴射機(jī)，用壓縮空氣使干集料在軟管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)壓送到噴槍?zhuān)僭趪娮焯幣c高壓水結(jié)合，以較高速度噴射到巖面上。細(xì)骨料粗骨料水泥攪拌機(jī)干式噴射機(jī)壓縮空氣速凝劑水噴頭2.潮噴潮噴是為降低噴射時(shí)的粉塵和回彈，將細(xì)石、砂預(yù)加少量水，使之呈潮濕狀態(tài)，再加水泥拌合成潮集料，再按干噴工藝將大部分水在噴頭處加入和噴出。細(xì)骨料粗骨料水泥攪拌機(jī)干式噴射機(jī)壓縮空氣速凝劑水噴頭少量水3.濕噴潮噴是將集料、水泥和水按設(shè)計(jì)比例在攪拌機(jī)內(nèi)拌合均勻，形成濕集料，裝入濕式噴射機(jī)，通過(guò)壓縮空氣把濕集料押送到噴頭處，再在噴頭處加速凝劑后噴出。細(xì)骨料粗骨料水泥水外加劑攪拌機(jī)濕式噴射機(jī)壓縮空氣速凝劑噴頭4.混合噴射混合噴射又稱(chēng)分次投料混合噴射法，是將一部分砂加第一次水拌濕，再投入全部水泥強(qiáng)制攪拌造殼；然后加第二次水和減水劑拌和成SEC砂漿；將另一部分砂和石、速凝劑強(qiáng)制攪拌均勻。然后分別用砂漿泵和干式噴射機(jī)壓送到混合管混合后噴出。砂漿泵攪拌機(jī)攪拌機(jī)干噴機(jī)混合管?chē)婎^一次水水泥二次水減水劑砂石速凝劑SEC砂漿：在砂子中加上適量的水，使水泥顆粒粘結(jié)在砂子表面，形成低水灰比的凈漿薄殼，用以提高混凝土或砂漿強(qiáng)度。三、噴射混凝土的特點(diǎn)1.噴射混凝土具有強(qiáng)度增長(zhǎng)快、粘結(jié)力強(qiáng)、密度大、抗?jié)B性好的特點(diǎn)。它能較好地填充巖塊間的裂隙的凹穴，增加圍巖的整體性，防止自由面的風(fēng)化和松動(dòng)，并與圍巖共同工作。2.與普通模筑混凝土相比，噴射混凝土施工將輸送、澆注、搗固幾道工序合而為一，更不需模板，因而施工快速、簡(jiǎn)捷。3.噴射混凝土能及早發(fā)揮承載作用。它能在10min左右終凝，一般2h后即具有強(qiáng)度，8h后可達(dá)2MPa，16h后達(dá)5MPa,一天后可達(dá)7—8MPa，四天達(dá)到28d強(qiáng)度的70%左右。4.干噴和潮噴混凝土強(qiáng)度低，一般只能達(dá)到C20，而混合噴射和濕噴可達(dá)到C30。5.噴射混凝土?xí)r應(yīng)分段（不超過(guò)6m）、分部（先下后上）、分塊（2×2m），嚴(yán)格按照先墻后拱，先下后上的順序進(jìn)行，以減少混凝土因重力作用發(fā)生滑動(dòng)或脫落。6.噴射時(shí)，噴射移動(dòng)采用S形往返移動(dòng)前進(jìn)，也可采用螺旋形。7.噴射時(shí)，噴嘴處要垂直于受?chē)娒?，傾斜角度不大于10°，距離受?chē)娒?.8-1.2m。8.巖面凹陷處先噴、多噴，凸出處后噴、少噴。9.噴射混凝土較厚時(shí)，應(yīng)分層噴射。四、噴射混凝土的設(shè)備1.噴射機(jī)

噴射混凝土的專(zhuān)用設(shè)備。分為干式噴射機(jī)和濕式噴射機(jī)兩類(lèi)?；炷翝駠姍C(jī)混凝土干噴機(jī)2.機(jī)械手

控制噴頭的移動(dòng)方向、距離。分為人力控制和機(jī)械手控制。人力控制勞動(dòng)強(qiáng)度大，粉塵危害人身健康，軟弱圍巖還會(huì)危機(jī)人身安全，僅用于局部噴射。機(jī)械手控制方便靈活，工作范圍大。人工控制機(jī)械手控制3.強(qiáng)制式攪拌機(jī)強(qiáng)制式攪拌機(jī)是利用拌筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的葉片強(qiáng)迫物料朝著各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，由于各物料顆粒的運(yùn)動(dòng)方向、速度各不相同，相互之間產(chǎn)生剪切滑移而相互穿插、擴(kuò)散，從而在很短的時(shí)間內(nèi)，使物料拌和均勻，其攪拌機(jī)理被稱(chēng)為剪切攪拌機(jī)理。五、噴射混凝土的方式1.鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工順序：先噴射一層混凝土，再掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后再噴射混凝土，將鋼筋網(wǎng)覆蓋，形成鋼筋混凝土層。鋼筋網(wǎng)通常作環(huán)向和縱向布置。環(huán)向筋一般為受力筋，由設(shè)計(jì)確定，直徑φ12左右；縱向筋一般為構(gòu)造筋，直徑φ6-φ10；網(wǎng)格尺寸一般為20cm×20cm，20cm×25cm，25cm×25cm，25cm×30cm或30cm×30cm。圍巖松散可適當(dāng)減小網(wǎng)格尺寸。2.鋼纖維噴射混凝土在噴射混凝土中加入鋼纖維，以彌補(bǔ)素噴射混凝土脆性強(qiáng)而韌性差的缺陷。鋼筋網(wǎng)及鋼纖維噴射混凝土效果：①增加混凝土韌性，減少混凝土開(kāi)裂②提高噴層混凝土抗彎、抗拉和抗剪性能③使噴層應(yīng)力均勻分布，更好發(fā)揮聯(lián)合支護(hù)的整體性。第四部分鋼拱架鋼拱架鋼拱架分類(lèi)鋼拱架作用限制圍巖變形超前支護(hù)的反支點(diǎn)承受部分松弛荷載花鋼拱架（格柵拱架）型鋼拱架鋼拱架特點(diǎn)一、鋼拱架的作用1.加強(qiáng)限制圍巖變形

因鋼拱架剛度較大，它對(duì)圍巖松弛變形的限制更強(qiáng)硬2.作為超前支護(hù)的后支點(diǎn)3.承載部分松弛荷載

因鋼拱架的強(qiáng)度較大，它可以承受已發(fā)生的松弛荷載，保證坑道穩(wěn)定和安全。

鋼拱架分為花鋼拱架和型鋼拱架?；ㄤ摴凹苄弯摴凹芏?、鋼拱架的分類(lèi)格柵鋼架的斷面隧道中線拱部A單元拱部B單元開(kāi)挖輪廓線邊墻C單元邊墻D單元內(nèi)軌頂面仰拱E單元1.花鋼拱架（格柵拱架）現(xiàn)場(chǎng)采用以鋼筋制作的格柵鋼架較多。2.型鋼拱架型鋼分為工字型鋼、槽鋼、鋼管拱架。工字鋼鋼管槽鋼

1.鋼拱架的整體剛度較大，可以提供較大的早期支護(hù)剛度；型鋼拱架較格柵鋼架能更早承載。2.鋼拱架可以很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)支護(hù)的有效性，且受力條件較好。尤以格柵鋼架結(jié)合最好。3.格柵鋼架采用鋼筋現(xiàn)場(chǎng)加工制作，技術(shù)難度和要求并不高；對(duì)隧道斷面變化適應(yīng)性好。4.鋼拱架的安裝架設(shè)方便。三、鋼拱架的特點(diǎn)第五部分超前支護(hù)超前支護(hù)超前錨桿概念及作用特點(diǎn)及適用條件設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)超前管棚概念及作用特點(diǎn)及適用條件設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)一、超前錨桿1.概念及作用

概念：超前錨桿是沿開(kāi)挖輪廓線，以稍大外插角，向開(kāi)挖前方一定范圍內(nèi)安裝的斜向錨桿。

作用：超前錨桿可以形成對(duì)前方圍巖的預(yù)錨固，在提前形成的圍巖錨固圈的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖等作業(yè)。超前錨桿2.特點(diǎn)及適用條件

特點(diǎn)：柔性較大，整體剛度較小。（超前錨桿單獨(dú)使用，有時(shí)和系統(tǒng)錨桿焊接在一起發(fā)揮作用，鋼筋柔性大剛度?。?/p>

適用條件：地下水較少的軟弱圍巖的隧道工程中，如裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶等、淺埋無(wú)顯著偏壓隧道。3.設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

①超前錨桿的超前長(zhǎng)度為循環(huán)進(jìn)尺的3-5倍，宜采用3-5m長(zhǎng)，環(huán)向間距采用0.3-1.0m；外插角宜用10°-30°；搭接長(zhǎng)度宜為超前長(zhǎng)度的40%-60%左右，即大致形成雙層或雙排錨桿。②超前錨桿宜用早強(qiáng)砂漿全粘結(jié)式錨桿，錨桿材料可用不小于φ22的螺紋鋼筋。③開(kāi)挖時(shí)應(yīng)注意保留前方有一定長(zhǎng)度的錨固區(qū)，以使超前錨桿的前端有一個(gè)穩(wěn)定的支點(diǎn)。④開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)噴射混凝土，并盡快封閉環(huán)形初期支護(hù)。⑤開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)密切注意觀察錨桿變形及噴射混凝土層的開(kāi)裂、起鼓等情況。二、超前管棚1.概念及作用

概念：超前管棚是沿開(kāi)挖輪廓線，以較小外插角，向開(kāi)挖面前方打入的鋼管與鋼拱架構(gòu)成的一種鋼結(jié)構(gòu)棚架。

作用：超前管棚可以預(yù)先支護(hù)開(kāi)挖面前方的圍巖，然后在其保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖等作業(yè)。2.特點(diǎn)及適用條件

特點(diǎn)：整體剛度較大，對(duì)圍巖變形的限制能力較強(qiáng)，且能提前承受早期圍巖壓力。（先行插入前方圍巖的鋼管作縱向支撐，又采用鋼拱架做環(huán)向支撐，并采用錨桿、鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土作為連接和整合介質(zhì)）

適用條件：主要適用于圍巖壓力來(lái)得快來(lái)得大、對(duì)圍巖變形及地表下沉有較嚴(yán)格要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。3.設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

①管棚長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)地層情況選用，一般為10-45m。管徑為70-180mm，孔徑比管徑長(zhǎng)20-30mm，外插角為1°-2°。②兩組管棚間的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.5m。③長(zhǎng)鋼管應(yīng)用4-6m的管節(jié)逐段接長(zhǎng)，第一節(jié)鋼管前端加工成尖錐狀，打入一節(jié)，在接后一節(jié)。為保證鋼管受力均勻，鋼管接頭應(yīng)縱向錯(cuò)開(kāi)，一般按編號(hào)，偶數(shù)第一節(jié)為4m，奇數(shù)第一節(jié)為6m，以后各節(jié)均為6m。打一眼，裝一管，由上而下順序進(jìn)行。④管棚應(yīng)采用熱軋無(wú)縫鋼管制作，必要時(shí)鋼管內(nèi)安裝鋼筋籠。⑤當(dāng)需增加管棚支護(hù)剛度時(shí)，可在鋼管內(nèi)注入水泥砂漿。一般在第一節(jié)管的前端交錯(cuò)鉆10-16mm孔若干，間距宜為15-20cm，呈梅花型布置?；蛘卟汇@孔，在管內(nèi)安裝排氣導(dǎo)管，漿注滿后方可停止壓注。超前錨桿超前管棚材料螺紋鋼筋熱軋無(wú)縫鋼管加固范圍開(kāi)挖面前方3-5m開(kāi)挖面前方10-45m直徑≥φ2270-180mm外插角10°-30°1°-2°特點(diǎn)柔性較大，整體剛度較小整體剛度較大，對(duì)圍巖變形的限制能力較強(qiáng)適用條件地下水較少的軟弱圍巖的隧道工程(不太穩(wěn)定的巖體）圍巖壓力來(lái)得快來(lái)得大、對(duì)圍巖變形及地表下沉有較嚴(yán)格要求的軟弱破碎圍巖隧道工程（很不穩(wěn)定的巖體）超前錨桿與超前管棚的比較第六部分注漿加固圍巖和堵水注漿加固圍巖和堵水作用機(jī)理注漿方法滲透注漿劈裂注漿工藝種類(lèi)超前小導(dǎo)管注漿超前深孔帷幕注漿注漿量施工要點(diǎn)一、作用機(jī)理1.概念

注漿就是膠結(jié)材料滲透或擠入到巖體的空隙或裂隙中。2.作用機(jī)理注漿方式滲透擠入將巖塊或土體顆粒膠結(jié)為整體以高強(qiáng)夾層的形式將黏土分隔包圍加固圍巖注漿方式滲透擠入填塞了孔隙或裂隙，阻斷了地下水滲流的通道。堵水三層含義工藝作用1.加固2.堵水3.加固與堵水兼有擴(kuò)散凝膠利用注漿泵漿液地層機(jī)理固化注漿泵漿液桶軟土或含水地層注漿管路基本工藝二、注漿方法1.膠結(jié)材料

水泥漿液或化學(xué)漿液。水泥漿液：采用32.5級(jí)以上普通硅酸鹽水泥，因漿液含水泥顆粒，適用于孔隙直徑大的地層?；瘜W(xué)漿液：采用水玻璃為主的漿液，流動(dòng)性好，無(wú)顆粒，適用于細(xì)沙或粘土層。2.注漿方法注漿方法壓力注漿電動(dòng)化學(xué)注漿滲透注漿劈裂注漿1）電動(dòng)化學(xué)注漿：注漿管為陽(yáng)極，濾水管為陰極，通過(guò)直流電電滲作用使孔隙水從陽(yáng)極流向陰極，在土中形成滲漿通道，化學(xué)漿液隨之滲入孔隙而使土體結(jié)硬。②劈裂注漿：在有滲透性差或不透水的地層，采用較高壓力將膠結(jié)材料強(qiáng)行擠壓鉆孔周壁，使膠結(jié)材料將黏土層劈裂成縫并充塞凝結(jié)與其中，從而對(duì)黏土地層或軟土地層起到加固的作用。2）壓力注漿：在各種大小壓力作用下將水泥漿液或化學(xué)漿液擠壓到充填土的孔隙或巖層縫隙中。①滲透注漿：在有一定滲透性的地層，采用中低壓力將膠結(jié)材料壓注到地層中的裂縫、孔隙中，待膠結(jié)材料凝固后。巖體的結(jié)構(gòu)體或土顆粒被膠結(jié)成整體。三、注漿工藝注漿工藝通常有超前小導(dǎo)管注漿和超前深孔帷幕注漿兩種形式。。1.超前小導(dǎo)管注漿1）概念：超前小導(dǎo)管注漿是在開(kāi)挖前，先用噴射混凝土將開(kāi)挖面和一定范圍內(nèi)的坑道周邊巖面封閉，然后沿坑道周邊輪廓向前方圍巖內(nèi)打入帶孔小導(dǎo)管，并通過(guò)小導(dǎo)管向圍巖內(nèi)壓注膠結(jié)作用的漿液，待漿液硬化后，坑道周?chē)鷰r體形成一定厚度的加固圈。打止?jié){墻鉆注漿孔安注漿管注漿觀察出漿補(bǔ)孔注漿結(jié)束自進(jìn)式注漿錨桿：在小導(dǎo)管前端焊一個(gè)廉價(jià)鉆頭，將鉆孔和小導(dǎo)管合二為一，縮短了注漿管安裝時(shí)間，適用于鉆孔易坍塌的地層，它的管體采用波紋或變徑外形，增加其粘結(jié)和錨固能力，漿液采用水泥漿，可降低造價(jià)。2）優(yōu)缺點(diǎn)：①超前小導(dǎo)管注漿作業(yè)只能在隧道內(nèi)進(jìn)行，導(dǎo)管安裝和注漿作業(yè)占用了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，不利于提高施工速度。②噴射前需要對(duì)掌子面和一定范圍內(nèi)巖面用噴射混凝土封閉，但在下次掘進(jìn)循環(huán)中會(huì)隨巖體一同被挖除，從而造成較大浪費(fèi)。3）適用條件：超前小導(dǎo)管注漿壓力低，適用于滲透系數(shù)大的無(wú)地下水或水量和壓力較小的軟弱破碎巖體中。2.超前深孔帷幕1）概念：在開(kāi)挖前，先用噴射混凝土將開(kāi)挖面和一定范圍內(nèi)的坑道周邊巖面封閉，然后沿坑道周邊輪廓向前方圍巖內(nèi)打入帶孔長(zhǎng)鋼管，并通過(guò)長(zhǎng)鋼管向圍巖內(nèi)壓注膠結(jié)作用的漿液，待漿液硬化后，坑道周?chē)鷰r體形成一定厚度的加固圈。打止?jié){墻鉆注