7-《隧道工程》（第二版）第七章-隧道噴錨支護(hù)

1隧道襯砌支護(hù)類型2隧道支護(hù)理論的發(fā)展3支護(hù)與圍巖共同作用的力學(xué)原理第七章隧道錨噴支護(hù)4噴錨支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用6噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的原則學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及要求：隧道襯砌支護(hù)類型,隧道支護(hù)理論發(fā)展歷程,支護(hù)與圍巖共同作用的力學(xué)原理,噴錨支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)及力學(xué)作用,噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)方法,噴錨支護(hù)各支護(hù)類型性能特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工要點(diǎn),噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的原則。通過本章的學(xué)習(xí),應(yīng)了解隧道襯砌支護(hù)類型和隧道支護(hù)理論發(fā)展歷程,熟悉支護(hù)與圍巖共同作用的力學(xué)原理,掌握噴錨支護(hù)的特點(diǎn)及力學(xué)作用、噴錨支護(hù)的主要設(shè)計(jì)方法、噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的原則。重點(diǎn)：隧道施工的新奧法原理,支護(hù)與圍巖的共同作用機(jī)理,噴錨支護(hù)的施工原則。難點(diǎn)：如何應(yīng)用新奧法原理確定合理的支護(hù)類型和支護(hù)時(shí)機(jī)。隧道襯砌支護(hù)類型7.17.1隧道襯砌支護(hù)類型支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用在于:保護(hù)洞室斷面的使用凈空,防止巖質(zhì)的進(jìn)一步惡化,承受可能出現(xiàn)的各種荷載,保證支護(hù)的安全。有些支護(hù)還要求向圍巖提供足夠的抗力、維持圍巖的穩(wěn)定。（1）剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)：具有足夠大的剛性和斷面尺寸，一般用來承受大的松動(dòng)圍巖壓力。剛性支護(hù)多采用現(xiàn)澆混凝土做成整體式襯砌；有的采用石砌塊或混凝土砌塊。7.1隧道襯砌支護(hù)類型（2）柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)：根據(jù)現(xiàn)代支護(hù)原理提出，既能及時(shí)進(jìn)行支護(hù)、限制圍巖過大變形而出現(xiàn)松動(dòng)，又能允許圍巖出現(xiàn)一定變形。噴錨支護(hù)是一種主要的柔性支護(hù)類型,其他支護(hù)如預(yù)制的薄型混凝土支護(hù)、硬塑性材料支護(hù)及鋼支撐等也屬于柔性支護(hù)。7.1隧道襯砌支護(hù)類型噴錨支護(hù)是以噴射混凝土為主，必要時(shí)聯(lián)合錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架等支護(hù)形式中的一種或多種而形成的加固圍巖、控制圍巖變形、充分利用和發(fā)揮圍巖自承能力的支護(hù)襯砌形式，是噴混凝土支護(hù)、噴混凝土+錨桿支護(hù)、噴混凝土+錨桿支護(hù)+鋼筋網(wǎng)支護(hù)、噴混凝土+錨桿支護(hù)+鋼筋網(wǎng)支護(hù)+鋼架支護(hù)的統(tǒng)稱。7.1隧道襯砌支護(hù)類型噴錨支護(hù)中的“噴”指的是噴射混凝土。噴射混凝土是一種利用高壓風(fēng)作動(dòng)力，將混凝土混合料通過噴射機(jī)、輸料管及噴頭直接高速噴射到隧道圍巖壁上的支護(hù)形式。7.1隧道襯砌支護(hù)類型

噴錨支護(hù)中的“錨”主要指的是錨桿，也包含鋼筋網(wǎng)和鋼架等構(gòu)件。錨桿支護(hù)是錨固在巖體內(nèi)部的桿狀體，這種支護(hù)形式是錨噴襯砌的重要組成部分。7.1隧道襯砌支護(hù)類型（3）

復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)：由多層襯砌結(jié)構(gòu)在不同的時(shí)間先后施作組合而成的一種隧道襯砌結(jié)構(gòu),可以由兩層、三層或更多層襯砌組成。實(shí)際隧道工程中，復(fù)合式襯砌多由內(nèi)外兩層襯砌組合而成，第一層稱為初期支護(hù)，即噴錨支護(hù)，第二層為二次襯砌，通常采用模筑混凝土，在初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后施作；初期支護(hù)與二次襯砌之間夾防水層（土工織物+防水板），解決襯砌滲漏水問題。7.1隧道襯砌支護(hù)類型

復(fù)合式襯砌有以下特點(diǎn)：復(fù)合式襯砌中的錨噴襯砌具有穩(wěn)定圍巖、封閉圍巖、避免暴露巖面風(fēng)化的作用，能充分發(fā)揮圍巖的自身承載力。復(fù)合式襯砌采用先后兩次支護(hù)，對(duì)襯砌受力非常有利。圍巖在柔度較大的錨噴支護(hù)條件下，可產(chǎn)生較大的形變，釋放了大部分的變形能，因而能減小二次襯砌受力。二次襯砌施作后，由剛性支護(hù)承受余下的圍巖變形和壓力。在塑性流變地層，隧道變形往往難以完全穩(wěn)定，復(fù)合式襯砌一般都是承載結(jié)構(gòu)，具有“先柔后剛”的支護(hù)效果。7.1隧道襯砌支護(hù)類型

復(fù)合式襯砌中的內(nèi)襯表面光潔平整，有利于隧道通風(fēng)和防水，并保護(hù)外層支護(hù)，使噴層內(nèi)鋼筋網(wǎng)和錨桿端部免于銹蝕。復(fù)合式襯砌由于在外襯與內(nèi)襯之間設(shè)置了防水板，其結(jié)構(gòu)體系的整體防水性能得到了很大的提高。復(fù)合式襯砌優(yōu)點(diǎn)突出，但也存在造價(jià)較高、工藝復(fù)雜、工期長等缺點(diǎn)。隧道支護(hù)理論的發(fā)展7.27.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展隧道及地下洞室工程，其核心問題，都?xì)w結(jié)在開挖和支護(hù)兩個(gè)關(guān)鍵工序上。即如何開挖，才能更有利于洞室的穩(wěn)定和便于支護(hù)：若需支護(hù)時(shí)，又如何支護(hù)才能更有效地保證洞室穩(wěn)定和便于開挖。這是隧道及地下工程中兩個(gè)相互促進(jìn)又相互制約的問題。隧道支護(hù)理論的發(fā)展歷程實(shí)際就是人們對(duì)隧道結(jié)構(gòu)受力規(guī)律的認(rèn)知過程。在不同的時(shí)期，人們提出了不同的理論并逐步建立了不同的理論體系。一種理論是二十世紀(jì)20年代提出的傳統(tǒng)的“散體壓力理論”。其核心內(nèi)容是：穩(wěn)定的巖體有自穩(wěn)能力，不產(chǎn)生荷載；不穩(wěn)定的巖體則可能產(chǎn)生坍塌，需要用支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支撐。這樣，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載就是圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛并可能塌落的巖體重力。這種理論又稱為傳統(tǒng)支護(hù)理論，其代表人物有泰沙基和普氏等人。它類似于地面工程考慮問題的思想，至今仍被廣泛應(yīng)用。7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展另一種理論是二十世紀(jì)50年代提出的“巖承理論”。其核心內(nèi)容是：圍巖穩(wěn)定顯然是巖體自身有承載自穩(wěn)能力；不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是有一個(gè)過程的，如果在這個(gè)過程中提供必要的幫助或限制，則圍巖仍然能夠進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。這種理論又稱為現(xiàn)代支護(hù)理論，其代表性人物有拉布西維茲、米勒-菲切爾、芬納-塔羅勃和卡斯特奈等人。它已經(jīng)脫離了地面工程考慮問題的思路，而更接近于地下工程實(shí)際，半個(gè)世紀(jì)以來已被廣泛接受和推廣應(yīng)用，并且表現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展1松弛荷載理論散體壓力（松散荷載）理論是最早應(yīng)用于隧道工程設(shè)計(jì)的理論工具，也是19世紀(jì)初隧道工程領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者們借鑒地上結(jié)構(gòu)計(jì)算理論而創(chuàng)立的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，這種理論把研究的焦點(diǎn)放在支護(hù)結(jié)構(gòu)上，重點(diǎn)是確定荷載，然后按照靜力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算?；谒缮⒑奢d理論建立的荷載-結(jié)構(gòu)模型由于概念清晰、計(jì)算方便，易于被隧道工程技術(shù)人員理解和掌握，計(jì)算的結(jié)果也能較好地滿足工程需要，目前仍被廣泛應(yīng)用于隧道工程設(shè)計(jì)中。7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展松弛荷載理論的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下兩個(gè)階段：第一階段完全沿用了地上結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理，將支護(hù)結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)，將圍巖處理為荷載（主動(dòng)荷載），該階段最大的特點(diǎn)是不考慮圍巖對(duì)襯砌的約束作用（彈性抗力）。該階段重點(diǎn)研究內(nèi)容是如何確定荷載。從19世紀(jì)開始，荷載的確定方法出現(xiàn)了多種理論，如：以松弛高度決定的荷載；根據(jù)圍巖平衡決定的荷載；松弛圍巖和結(jié)構(gòu)物下沉之差決定的荷載；考慮側(cè)壓、底鼓決定的荷載；圍巖分級(jí)決定的荷載。目前，我國相關(guān)規(guī)范在涉及荷載-結(jié)構(gòu)理論時(shí)，荷載的確定推薦的都是基于圍巖分級(jí)的計(jì)算方法。7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展第二階段考慮了圍巖對(duì)襯砌的被動(dòng)約束作用（彈性抗力）。第一階段的松弛荷載理論應(yīng)用于工程實(shí)踐時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與實(shí)際工程有一定的偏差。后續(xù)研究證實(shí)，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形有約束作用，換言之，地上結(jié)構(gòu)在荷載作用是自由變形的，而地下結(jié)構(gòu)在荷載作用下受圍巖的約束，這種因支護(hù)結(jié)構(gòu)變形而受到圍巖約束的作用力，被稱為彈性抗力。在應(yīng)用荷載-結(jié)構(gòu)理論進(jìn)行隧道工程設(shè)計(jì)時(shí)，彈性抗力體現(xiàn)了圍巖與支護(hù)相互作用關(guān)系。從20世紀(jì)60年代開始，隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅考慮主動(dòng)的圍巖壓力，也開始考慮由于圍巖限制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形而產(chǎn)生的被動(dòng)的彈性抗力，這也是松弛荷載理論在現(xiàn)代隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算理論中仍能繼續(xù)沿用的重要原因。7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展2巖承理論

從19世紀(jì)開始，隨著結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈塑性力學(xué)、巖石力學(xué)、巖體力學(xué)、地質(zhì)力學(xué)及相關(guān)數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)受力機(jī)理的認(rèn)識(shí)也發(fā)生了本質(zhì)變化。穩(wěn)定的隧道結(jié)構(gòu)承受的不是松弛荷載，而是支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用產(chǎn)生的形變荷載。形變荷載的大小及其分布、歷時(shí)變化等與圍巖與支護(hù)間相互作用息息相關(guān)，這種變化受開挖方法、支護(hù)時(shí)機(jī)等因素影響非常明顯。雖然這種變化具有很大的不確定性，但通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)拈_挖方法和支護(hù)措施可以進(jìn)行有效控制。

在上述理論的支撐下，巖承理論逐步建立并迅速發(fā)展起來，該理論顛覆了傳統(tǒng)隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論以支護(hù)結(jié)構(gòu)為核心的設(shè)計(jì)思路，轉(zhuǎn)而將重點(diǎn)放在了圍巖自身上，認(rèn)為圍巖才是隧道結(jié)構(gòu)承載的主體，重點(diǎn)研究隧道開挖后圍巖的動(dòng)態(tài)變化和圍巖-支護(hù)間相互作用關(guān)系。7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展巖承理論的關(guān)鍵問題是如何處理圍巖問題，即對(duì)圍巖模式化的研究。圍巖具有不確定性、不連續(xù)性、各向異性等特點(diǎn)，因此，想要精確地描述圍巖的力學(xué)異常復(fù)雜。巖承理論的發(fā)展歷程實(shí)際就是圍繞圍巖的處理問題逐步發(fā)展起來的。從理論上講，圍巖可以模式化為彈性體、塑性體、彈塑性體、彈黏性體等連續(xù)介質(zhì)或非連續(xù)介質(zhì)。對(duì)圍巖性質(zhì)的認(rèn)知不同，則表述的圍巖本構(gòu)方程也不同，比如Mohr-Coulomb準(zhǔn)則、Drucker-Prager準(zhǔn)則、Mises準(zhǔn)則等。

目前，常用的圍巖本構(gòu)關(guān)系是彈塑性本構(gòu)關(guān)系，可以應(yīng)用該模型分析隧道施工過程中隧道結(jié)構(gòu)受力的動(dòng)態(tài)變化，特別是變形控制及支護(hù)效果驗(yàn)證等方面。Mohr-Coulomb準(zhǔn)則Mises屈服面靜水壓力軸π平面Tresca屈服面靜水壓力軸π平面7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展

傳統(tǒng)支護(hù)理論(散體壓力理論)現(xiàn)代支護(hù)理論(巖承理論)認(rèn)識(shí)圍巖雖然有一定的承載能力,但極有可能因松弛的發(fā)展而致失穩(wěn),結(jié)果是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載作用,即視圍巖為荷載的來源圍巖雖然可能產(chǎn)生松弛破壞而致失穩(wěn),但在松弛的過程中圍巖仍有一定的承載能力,對(duì)其承載能力不僅要盡可能地利用,而且應(yīng)當(dāng)保護(hù)和增強(qiáng),即視圍巖為承載的主體,具有三位一體特性力學(xué)原理土力學(xué),視圍巖為散粒體,計(jì)算其對(duì)支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載大小和分布;結(jié)構(gòu)力學(xué),視支撐和襯砌為承載結(jié)構(gòu),檢算其內(nèi)力并使之合理;建立的是“荷載-結(jié)構(gòu)”力學(xué)體系，以最不利荷載組合作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載巖體力學(xué),視圍巖為應(yīng)力巖體,分析計(jì)算應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)及變化過程,并視支護(hù)為應(yīng)力巖體的邊界條件,起控制圍巖的應(yīng)力-應(yīng)變作用,檢驗(yàn)作用的效果并使之優(yōu)化;建立的是“圍巖-支護(hù)”力學(xué)體系，以實(shí)際的應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)作為支護(hù)的設(shè)計(jì)狀態(tài)工程措施支護(hù)

考慮到隧道開挖后,圍巖很可能松弛坍塌,故分部開挖后及時(shí)用剛度較大的構(gòu)件進(jìn)行臨時(shí)支撐;待隧道開挖成形后逐步將臨時(shí)支撐撤換下來,而用整體式厚襯砌作為永久性支護(hù)需要時(shí),用錨桿和噴射混凝土等柔性構(gòu)件組合起來進(jìn)行初期支護(hù),以控制圍巖松弛變形的過程,維護(hù)和增強(qiáng)圍巖的自承能力;初期支護(hù)作為承載結(jié)構(gòu)的一部分,與二次襯砌(也包括圍巖)共同構(gòu)成復(fù)合式承載結(jié)構(gòu)體系開挖隧道開挖常采用分部開挖,以便于構(gòu)件支撐的施作。鉆爆法或中小型機(jī)械掘進(jìn)隧道開挖常采用大斷面開挖,以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。鉆爆法或大中型機(jī)械掘進(jìn)優(yōu)缺點(diǎn)構(gòu)件臨時(shí)支撐直觀,容易理解,工藝較簡單,易于操作;圍巖松散破碎甚至有水時(shí),需滿鋪背材,也能奏效;拆除臨時(shí)支撐既麻煩、又不安全,不能拆除時(shí),既浪費(fèi)、又使襯砌受力條件不好噴錨初期支護(hù)按需設(shè)置,適應(yīng)性強(qiáng),工藝較復(fù)雜,對(duì)圍巖的動(dòng)態(tài)量測(cè)要求較高;圍巖松散破碎甚至有水時(shí),需采用輔助工法(如注漿等)來支持,才能繼續(xù)施工;初期支護(hù)無需拆除,施工較安全,支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)較好理論要求開挖隧道后,圍巖產(chǎn)生松弛是必然的,但產(chǎn)生坍塌卻是偶然的,故應(yīng)準(zhǔn)確判斷各級(jí)圍巖產(chǎn)生坍塌的可能性大小;即使圍巖不產(chǎn)生坍塌,但松弛同樣向支護(hù)結(jié)構(gòu)施加荷載,故應(yīng)準(zhǔn)確確定荷載的大小、分布;為保證圍巖穩(wěn)定,應(yīng)根據(jù)荷載的大小和分布,設(shè)計(jì)臨時(shí)支撐和永久襯砌作為承載結(jié)構(gòu),并使結(jié)構(gòu)受力合理;盡管承載結(jié)構(gòu)是按最不利組合荷載來設(shè)計(jì)的,但施工時(shí)應(yīng)盡量避免松弛的發(fā)展和坍塌的產(chǎn)生圍巖是主要承載部分,故在施工中盡可能地保護(hù)圍巖,減少擾動(dòng);初期支護(hù)和永久襯砌僅對(duì)圍巖起約束作用,它應(yīng)既允許圍巖產(chǎn)生有限變形,以發(fā)揮其承載能力,又阻止圍巖變形過度而產(chǎn)生失穩(wěn),故初期支護(hù)宜采用薄壁柔性結(jié)構(gòu);圍巖的應(yīng)力-應(yīng)變動(dòng)態(tài)預(yù)示著它是否能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),因此以量測(cè)作為手段掌握圍巖動(dòng)態(tài)進(jìn)行施工監(jiān)控和修改設(shè)計(jì),以便適時(shí)提供適當(dāng)支護(hù),且先柔后剛,按需提供;整體失穩(wěn)通常是由局部破壞發(fā)展所致,故支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡早封閉,全面約束圍巖,尤其是圍巖破碎軟弱時(shí),應(yīng)及時(shí)修仰拱,使支護(hù)和圍巖共同構(gòu)成一個(gè)封閉的承載環(huán)7.2隧道支護(hù)理論的發(fā)展現(xiàn)代支護(hù)理論的形成與發(fā)展,首先是由于噴錨支護(hù)等現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)的大量使用,給人們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),新奧法是典型的代表。尤其是現(xiàn)場監(jiān)控量測(cè)的應(yīng)用,至20世紀(jì)80年代又將現(xiàn)場監(jiān)控量測(cè)與理論分析結(jié)合起來,發(fā)展成為一種適應(yīng)隧道工程特點(diǎn)的和當(dāng)前技術(shù)水平的新的設(shè)計(jì)方法—現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)計(jì)方法(也稱為信息化設(shè)計(jì)方法)。從發(fā)展趨勢(shì)看,新奧法開創(chuàng)的理論—經(jīng)驗(yàn)—量測(cè)三者結(jié)合的“信息化設(shè)計(jì)”體現(xiàn)了隧道工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展方向。借助工程類比和理論計(jì)算進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，施工中根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測(cè)及地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，實(shí)行施工過程動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。支護(hù)與圍巖共同作用的力學(xué)原理7.37.3支護(hù)與圍巖共同作用的力學(xué)原理隨著巖石力學(xué)的發(fā)展和噴錨支護(hù)的應(yīng)用,逐漸形成了以巖石力學(xué)理論為基礎(chǔ)的,支護(hù)與圍巖共同作用的現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理,應(yīng)用這一原理就能充分發(fā)揮圍巖的自承力,從而能獲得好的經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)前國際上廣泛流行的新奧地利隧道設(shè)計(jì)施工方法,就是基于現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理基礎(chǔ)之上的。歸納起來,現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理包含的主要內(nèi)容有以下幾方面:（1）把圍巖與支護(hù)看成是由兩種材料組成的復(fù)合體，使圍巖成為結(jié)構(gòu)的一部分。（2）允許圍巖產(chǎn)生一定塑性,充分發(fā)揮圍巖自承能力,降低圍巖壓力以改善支護(hù)受力性能。（3）盡量發(fā)揮支護(hù)材料本身的承載力，如采用柔性薄型支護(hù)、分次支護(hù)或封閉支護(hù),以及深入到圍巖內(nèi)部進(jìn)行加固的錨桿支護(hù)。（4）借現(xiàn)場監(jiān)控測(cè)試手段指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工,并由此確定最佳的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)和最佳的施工方法與施工時(shí)機(jī)。（5）考慮巖體的不同地質(zhì)、力學(xué)特征,選用不同的支護(hù)方式,力學(xué)模型和相應(yīng)的計(jì)算方法以及不同的施工方法,如穩(wěn)定地層、松散軟弱地層、塑性流變地層、膨脹地層都應(yīng)當(dāng)分別采用不同的設(shè)計(jì)原則和施工方法。噴錨支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)7.47.4噴錨支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)噴錨支護(hù)自20世紀(jì)50年度問世以來，在地下工程中得到了廣泛應(yīng)用。從本質(zhì)上是一種完全不同的支護(hù)類型。具有以下特點(diǎn)：靈活性：支護(hù)類型、參數(shù)、數(shù)量可靈活調(diào)整。先柔后剛，按需提供；及時(shí)性：噴射混凝土和錨桿具有早強(qiáng)性能，能迅速給圍巖提供支護(hù)抗力；密貼性：噴射混凝土與圍巖能全面密貼粘結(jié)，可抵抗巖塊之間沿節(jié)理的剪切和張裂；深入性：錨桿可深入圍巖一定深度加固圍巖，形成承載圈；柔性：容易調(diào)節(jié)圍巖變形，可控制圍巖塑性變形適度發(fā)展，發(fā)揮圍巖自承能力；封閉性：噴射混凝土能全面及時(shí)地封閉圍巖，可阻止水對(duì)圍巖的侵蝕，能及時(shí)有效阻止圍巖變形。7.4噴錨支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于其他襯砌形式，噴錨支護(hù)從本質(zhì)上是一種完全不同的支護(hù)類型。具有以下優(yōu)點(diǎn)：①從作用原理來看，噴錨支護(hù)的作用機(jī)理不是以一個(gè)大剛度結(jié)構(gòu)物來抵抗圍巖施加于它的壓力荷載，而是采取柔性支護(hù)措施，可以比傳統(tǒng)支護(hù)更好地調(diào)控圍巖變形，以充分發(fā)揮圍巖自承能力，與圍巖合成一體，共同作用。噴錨支護(hù)具有支護(hù)及時(shí)、柔性、緊貼圍巖、與圍巖共同變形等特點(diǎn)，能保證圍巖的長期穩(wěn)定，在受力條件上比整體式襯砌優(yōu)越。②從施工方法上來看，它不需要臨時(shí)支撐，也不用模板或模板臺(tái)車進(jìn)行混凝土灌注，而是直接將混凝土噴射到隧道巖壁之上，徑向凝結(jié)成襯砌層，而且可以做到噴得很薄，因此，噴錨支護(hù)對(duì)加快施工進(jìn)度、節(jié)約勞力及原材料、降低工程成本等效果顯著。7.4噴錨支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)噴錨支護(hù)具有以下缺點(diǎn)：噴錨支護(hù)剛度較小，在圍巖自承能力較差的Ⅳ~Ⅵ級(jí)圍巖中，長期穩(wěn)定性和防止水侵蝕能力方面有一定的局限性，耐久性值得商榷，且材料及施工工藝還有待進(jìn)一步提高。因此，在Ⅳ~Ⅵ級(jí)圍巖中應(yīng)采用復(fù)合式襯砌或整體式襯砌，不宜單獨(dú)采用錨噴襯砌作為永久襯砌。噴錨支護(hù)的力學(xué)作用7.57.5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用噴混凝土的作用

支撐圍巖

噴層能給圍巖表面抗力和剪力，從而使圍巖處于三向受力的有利狀態(tài)?！靶遁d”作用

由于噴層的柔性，可使圍巖在不出現(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”。承載圈NN7.5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖

噴射混凝土可填充圍巖表面凹穴，能保護(hù)巖塊間的咬合、鑲嵌作用，并提高粘結(jié)力，摩阻力。覆蓋圍巖表面

噴層直接粘帖巖面，形成風(fēng)化和止水的保護(hù)層，并阻止節(jié)理裂隙中充填物流失。粘結(jié)粘結(jié)剪切剪切潮氣裂隙水7.5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用阻止圍巖松動(dòng)

噴層能緊跟掘進(jìn)過程及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)，早期強(qiáng)度較高，可阻止圍巖松動(dòng)。覆蓋圍巖表面

可通過噴層把外力傳給錨桿、鋼拱架等，使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均勻分擔(dān)。ττ7.5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用錨桿的作用錨桿(索)是用金屬或其它高抗拉性能的材料制作的一種桿狀構(gòu)件。

支承圍巖使處于二軸應(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)。

加固圍巖可使圍巖松動(dòng)區(qū)中的節(jié)理裂隙，破裂面等得以聯(lián)結(jié)，從而增大錨固區(qū)圍巖的強(qiáng)度(即c、φ值)。錨桿噴射混凝土軸力承載拱7.5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用

提高層間摩阻力，形成“組合梁”

錨桿群能把數(shù)層巖層連在一起，增大層理間摩阻力，從結(jié)構(gòu)力學(xué)觀點(diǎn)來看就是形成“組合梁”。

“懸吊”作用

指防止個(gè)別危巖的掉落或滑落，主要表現(xiàn)在加固局部失穩(wěn)的巖體。PPσσ7.5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用鋼架的作用

在圍巖強(qiáng)度低和在松散、顆粒狀地層條件下,或在外界壓力較大時(shí),

鋼架與噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)一起,構(gòu)成鋼筋混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)—初期支護(hù),以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度、穩(wěn)定圍巖、抑制圍巖變形。作為頂部保護(hù)。在采用超前支護(hù)的場合，還作為超前小導(dǎo)管等的支點(diǎn)，支撐掌子面前方的圍巖和荷載，抑制圍巖松弛和崩塌。作為噴射混凝土的環(huán)形構(gòu)造鋼筋，提高噴射混凝土的承載力，即對(duì)噴射混凝土形成補(bǔ)強(qiáng)。作為保證橫截面幾何形狀的模板。7.5噴錨支護(hù)的力學(xué)作用鋼筋網(wǎng)的作用

防止噴射混凝土因塌落、收縮、振動(dòng)和位移而導(dǎo)致裂縫的作用,以及作為改善噴混凝土受力的構(gòu)造鋼筋。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)由鋼架、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土構(gòu)成時(shí),可將鋼筋網(wǎng)的部分視為受力鋼筋，可提高噴射混凝土的抗剪、抗彎強(qiáng)度及整體性，減少噴射混凝土的收縮裂紋，防止局部掉塊。噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的原則7.67.6.1噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)做到勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工緊密配合，不分離，多種方法并用、互相補(bǔ)充、互相驗(yàn)證。三種主要設(shè)計(jì)方法工程類比法

是當(dāng)前錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的方法。是在編制圍巖分類表的基礎(chǔ)上，結(jié)合擬建工程的圍巖等級(jí)與工程尺寸等條件，比照已建類似工程的經(jīng)驗(yàn)，直接確定錨噴支護(hù)參數(shù)與施工方法。

理論計(jì)算法

理論計(jì)算設(shè)計(jì)法是在測(cè)得巖體和支護(hù)力學(xué)參數(shù)的前提下，根據(jù)圍巖力學(xué)特征建立力學(xué)模型，通過計(jì)算確定支護(hù)參數(shù)的方法。圍巖—支護(hù)共同工作力學(xué)模型7.6.1噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)

理論計(jì)算法在支護(hù)阻力Pi作用下，保證圍巖不至于失穩(wěn)的允許周邊位移[u]與支護(hù)的變形相等，即尋求一個(gè)最佳共同工作點(diǎn)，及最佳共同工作狀態(tài)下的支護(hù)阻力和相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

圍巖—支護(hù)共同工作Pi-u關(guān)系示意圖7.6.1噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)場監(jiān)控法

現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)計(jì)法又稱信息設(shè)計(jì)法，是一種以現(xiàn)場量測(cè)為手段，以量測(cè)信息為設(shè)計(jì)依據(jù)，來確定支護(hù)參數(shù)、支護(hù)時(shí)機(jī)、施工方法的設(shè)計(jì)方法。這種方法比工程類比法和理論計(jì)算法更為實(shí)用可靠。

7.6.1噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)

錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)程序和三種方法各自的作用程序設(shè)計(jì)用工程類比法先行初步設(shè)計(jì)；再根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)睦碚撚?jì)算方法，分析洞室穩(wěn)定性，驗(yàn)算初步設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)；然后在施工中對(duì)“圍巖一支護(hù)”結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)動(dòng)態(tài)進(jìn)行必要而有效的現(xiàn)場監(jiān)控量測(cè)，以其提供的信息和圍巖地質(zhì)詳勘結(jié)果，把原設(shè)計(jì)和施工中與實(shí)際不符部分立即予以變更，使之與實(shí)際情況相符。各自的作用

工程類比法所確定的支護(hù)參數(shù)作為理論驗(yàn)算和現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)計(jì)的初選值，同時(shí)也作為編制工程預(yù)算和制訂施工方案的初步依據(jù)；

理論計(jì)算法作為對(duì)工程類比設(shè)計(jì)方案的理論論證，同時(shí)為分析支護(hù)的作用提供一些定性的或半定量的理論依據(jù)；

現(xiàn)場監(jiān)控量測(cè)作為對(duì)原設(shè)計(jì)和施工的現(xiàn)場檢驗(yàn)和調(diào)整，使之更合理、可靠、經(jīng)濟(jì)。7.6.1噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)兩車道隧道復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)圍巖級(jí)別噴射混凝土厚度/cm錨桿/m鋼筋網(wǎng)鋼架拱部、邊墻仰拱位置長度間距間距/m截面高/cmⅠ5—局部2.0~3.0————Ⅱ5~8—局部2.0~3.0————Ⅲ8~12—拱、墻2.0~3.01.0~1.2局部@25×25——Ⅳ12~20—拱、墻2.5~3.00.8~1.2拱、墻@25×25拱、墻0.8~1.20或14~16Ⅴ18~28—拱、墻3.0~3.50.6~1.0拱、墻@20×20拱、墻、仰拱0.6~1.014~22Ⅵ通過試驗(yàn)或計(jì)算確定

7.6.1噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)三車道隧道復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)圍巖級(jí)別噴射混凝土厚度/cm)錨桿/m)鋼筋網(wǎng)鋼架拱部、邊墻仰拱位置長度間距間距/m截面高/cmⅠ5~8—局部2.5~3.5—局部——Ⅱ8~12—局部2.5~3.5—局部——Ⅲ12~20—拱、墻2.5~3.51.0~1.2拱、墻@25×25拱、墻1.0~1.20或14~16Ⅳ16~24—拱、墻3.0~3.50.8~1.2拱、墻@20×20拱、墻0.8~1.216~20Ⅴ20~30—拱、墻3.5~4.00.5~1.0拱、墻@20×20拱、墻、仰拱0.5~1.018~22Ⅵ通過試驗(yàn)或計(jì)算確定

7.6.1噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)暫不宜直接使用噴錨支護(hù)的幾種情況：膨脹性巖體；未膠結(jié)的松散巖體；嚴(yán)重濕陷性黃土層；大面積淋水地段；能引起嚴(yán)重腐蝕的地段；嚴(yán)寒地區(qū)的凍脹巖體。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹1

噴射混凝土

噴射混凝土既是一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，又是一種新的施工工藝。它是使用混凝土噴射機(jī)，按一定的混合程序，將摻有速凝劑的細(xì)石混凝土，噴射到巖壁表面上，并迅速固結(jié)成一層支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而對(duì)圍巖起到支護(hù)作用。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（1）

噴射工藝種類噴射混凝土的工藝流程有干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。噴射混凝土的工藝流程有干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。1）干噴和潮噴干噴是將骨料、水泥和速凝劑按一定比例干拌均勻，然后裝入噴射機(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，再與噴嘴處的高壓水混合，噴射到巖面上。干噴的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：使用的機(jī)械較簡單，機(jī)械清洗和故障處理容易。缺點(diǎn)：產(chǎn)生的粉塵量大，回彈量大，加水是由噴嘴處的閥門控制的，水灰比的控制程度與噴射手操作的熟練程度有關(guān)。潮噴是將骨料預(yù)加少量水，使之呈潮濕狀，再加水泥拌和，從而降低上料、拌和和噴射時(shí)的粉塵。但大量的水仍是在噴頭處加入和噴出的。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（1）

噴射工藝種類干噴、潮噴工藝流程7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（1）

噴射工藝種類2)濕噴骨料、水泥和水按設(shè)計(jì)比例拌合均勻，用濕式噴射機(jī)壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴出。濕噴的優(yōu)缺點(diǎn)濕噴混凝土質(zhì)量容易控制，噴射過程中的粉塵和回彈量很少。但對(duì)噴射機(jī)械要求較高，機(jī)械清洗和故障處理較麻煩。對(duì)于噴層較厚的軟巖和滲水隧道，則不易使用濕噴。

濕噴工藝流程7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（1）

噴射工藝種類2)混合噴射

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?；旌蠂娚涞膬?yōu)缺點(diǎn)混合噴射混凝土的質(zhì)量較干噴混凝土質(zhì)量好，且粉塵和回彈率有大幅度降低。但使用機(jī)械數(shù)量較多，工藝較復(fù)雜，機(jī)械清洗和故障處理很麻煩。

混合噴射工藝流程7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹噴射混凝土分為普通噴射混凝土、纖維噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)噴射混凝土三大類。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（2）

素噴射混凝土

噴射混凝土機(jī)械設(shè)備

1）

噴射機(jī)，有干式噴射機(jī)和濕式噴射機(jī)。

干式噴射機(jī)7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹

噴射混凝土機(jī)械設(shè)備

2)機(jī)械手。噴頭的移動(dòng)和噴射方向、距離的控制，可采用人力直接控制或機(jī)械手控制。3)噴射混凝土的拌制宜用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。

噴射機(jī)械手濕噴臺(tái)車7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（2）

素噴射混凝土

噴射混凝土工藝流程7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（2）

素噴射混凝土

噴前檢查及準(zhǔn)備開挖斷面尺寸檢查，清除松動(dòng)危巖，欠挖超標(biāo)嚴(yán)重的應(yīng)予處理。根據(jù)石質(zhì)情況，用高壓風(fēng)或水清洗受噴面。受噴巖面有集中滲水時(shí)，作好排水引流處理，無集中水時(shí)，根據(jù)巖面潮濕程度，適當(dāng)調(diào)整水灰比。埋設(shè)噴層厚度檢查標(biāo)志，一般是在石縫處釘鐵釘，或用快硬水泥安設(shè)鋼筋頭，并記錄其外露長度。檢查調(diào)試好各機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（2）

素噴射混凝土

噴射作業(yè)注意事項(xiàng)噴射時(shí)應(yīng)分段(不超過6m)、分部(先下后上)、分塊(2.0m×2.0m)，嚴(yán)格按先墻后拱，先下后上的順序進(jìn)行，以減少混凝土因重力作用而引起的滑動(dòng)或脫落現(xiàn)象發(fā)生。噴射時(shí)噴射嘴邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)可以采用S形往返移動(dòng)前進(jìn)，也可以采用螺旋形移動(dòng)前進(jìn)。1237896542m2m2m1.5m邊墻噴射分區(qū)及噴射順序1.5m1.5m拱腳線拱頂中心線2m2m2m23654131078911121415拱圈噴射分區(qū)及噴射順序17.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（2）

素噴射混凝土

噴射作業(yè)注意事項(xiàng)噴射時(shí)噴嘴要垂直于受噴面，傾斜角不大于10°，距離0.8~1.2m。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（2）

素噴射混凝土

噴射作業(yè)注意事項(xiàng)對(duì)于巖面凹陷處應(yīng)先噴多噴，凸出處應(yīng)后噴少噴。噴射時(shí)一次噴射厚度不得太薄或太厚，它主要與混凝土的粘結(jié)力和受噴部位及回彈情況等有關(guān)。設(shè)計(jì)噴層較厚，應(yīng)分層噴射，一般分2~3層噴射；一般要在初噴混凝土終凝以后再進(jìn)行復(fù)噴。間隔時(shí)間較長時(shí)，復(fù)噴應(yīng)將初噴混凝土表面清洗干凈，復(fù)噴應(yīng)將凹陷處進(jìn)一步找平。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（2）

素噴射混凝土

噴射作業(yè)注意事項(xiàng)應(yīng)在其終凝2h后進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于14d。冬季施工時(shí)作業(yè)區(qū)的氣溫不得低于5℃；若氣溫低于5℃，亦不得灑水；未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%時(shí)，若氣溫降低到5℃以下，則應(yīng)注意采取保溫防凍措施?；貜椢锪系睦谩?shí)測(cè)表明，采用干法噴射混凝土?xí)r，一般邊墻的回彈率為10%~20%，拱部為20%~35%，回彈量相當(dāng)大。應(yīng)設(shè)法減少回彈，將回彈物料回收利用。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（3）

鋼纖維噴射混凝土

鋼纖維噴射混凝土是在噴射混凝土中加入鋼纖維，彌補(bǔ)噴射混凝土的脆性破壞缺陷，改善噴射混凝土的物理力學(xué)性能。

混凝土增強(qiáng)纖維鋼纖維非鋼纖維高彈纖維低彈纖維7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（3）

鋼纖維噴射混凝土性能特點(diǎn)鋼纖維噴射混凝土中的鋼纖維主要在噴射平面內(nèi)呈兩維分布，且相當(dāng)均勻。鋼纖維噴射混凝土的破壞呈塑性破壞，容許有較大的變形，裂縫出現(xiàn)后仍有一定的承載能力。在一般摻量情況下比普通噴射混凝土的抗壓強(qiáng)度提高30%~60%，抗拉強(qiáng)度提高50%~80%，抗彎強(qiáng)度提高40%~70%。當(dāng)鋼纖維摻量大于1.5%時(shí)，鋼纖維噴射混凝土的韌性為普通噴射混凝土的20~50倍，抗沖擊性能提高8%~30%，抗磨損性能能提高30%。

鋼纖維及其在噴射混凝土中分布7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（3）

鋼纖維噴射混凝土應(yīng)用范圍可用于承受強(qiáng)烈震動(dòng)，沖擊動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)物的構(gòu)筑，也適用于要求耐磨或不便配置鋼筋但又要求有較高強(qiáng)度的韌性的工程中。在軟弱破碎圍巖的隧道中，采用鋼纖維噴射混凝土的支護(hù)效果，優(yōu)于采用掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的支護(hù)效果。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（4）

鋼筋網(wǎng)噴射混凝土鋼筋網(wǎng)噴射混凝土是在噴射混凝土之前,在巖面上掛設(shè)鋼筋網(wǎng),然后再噴射混凝土。主要用于軟弱破碎圍巖,而更多的是與錨桿或鋼架構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)。構(gòu)造組成

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。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（4）

鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工要點(diǎn)應(yīng)在初噴混凝土后進(jìn)行鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)。鋼筋網(wǎng)應(yīng)隨受噴面起伏鋪設(shè)。鋼筋與巖面或與初噴混凝土面的間隙應(yīng)不小于3~5cm,鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不小于3cm,有水部位不小于4cm。采用雙層鋼筋網(wǎng)時(shí)，兩層鋼筋網(wǎng)間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，

第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層鋼筋網(wǎng)被噴射混凝土全部覆蓋

后鋪掛。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹（4）

鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工要點(diǎn)

為便于掛網(wǎng)安裝,常將鋼筋網(wǎng)先加工成網(wǎng)片,長、寬可為100~200cm，鋼筋搭接長度不應(yīng)小于30倍鋼筋直徑。

鋼筋網(wǎng)每個(gè)交點(diǎn)和搭接段均應(yīng)綁扎或焊接。

鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿或其他固定裝置聯(lián)結(jié)牢固,并應(yīng)盡可能地多點(diǎn)連接,以減少噴射混凝土?xí)r使鋼筋發(fā)生晃動(dòng)。

開始噴射時(shí),應(yīng)縮短噴頭至受噴面之間的距離,并適當(dāng)調(diào)整噴射角度,使鋼筋網(wǎng)背面混凝土密實(shí)。對(duì)于干燥土質(zhì)

隧道,第一次噴射不能太厚,以防起鼓剝落。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（1）鋼架的分類

當(dāng)圍巖軟弱破碎嚴(yán)重時(shí),其自穩(wěn)性差,開挖后要求早期支護(hù)具有較大的剛度,以阻止圍巖的過度變形和承受部分松弛荷載,鋼架就具有這樣的力學(xué)性能。鋼架主要有型鋼鋼架和鋼筋格柵鋼架兩大類。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（1）鋼架的組成

型鋼鋼架可以采用工字鋼、H型鋼、鋼管等通過冷彎加工制成。工字鋼鋼架鋼管鋼架7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（2）構(gòu)造組成

隧道中線拱部A單元拱部B單元開挖輪廓線邊墻C單元邊墻D單元內(nèi)軌頂面仰拱E單元豎向網(wǎng)構(gòu)架立筋水平網(wǎng)構(gòu)架立筋主筋7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（2）構(gòu)造組成

格柵鋼架的斷面接頭示意圖7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（3）性能特點(diǎn)鋼架的整體剛度較大，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。鋼架可以很好地與鎖腳錨管（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。格柵鋼架采用鋼筋現(xiàn)場加工制作，技術(shù)難度和要求并不高；對(duì)隧道斷面變化適應(yīng)性好。鋼拱架的安裝架設(shè)方便。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鋼架的設(shè)計(jì)可按其單獨(dú)承受早期松弛荷載來設(shè)計(jì)。式中：q′——鋼架承受的早期松弛荷載；

q——圍巖松弛荷載，按松弛荷載統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算；

μ——鋼架的荷載系數(shù)，一般取0.1~0.4。

q′＝μq

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹載荷系數(shù)μ建議值圍巖級(jí)別荷載系數(shù)μ鋼架類型每榀軸線間距/mⅣ0.25三肢格柵鋼架1.00.4三肢格柵鋼架+噴射混凝土0.3工字鋼架0.35工字鋼架+噴射混凝土Ⅴ0.2

四肢格柵鋼架0.80.6四肢格柵鋼架+噴射混凝土0.4工字鋼架0.45工字鋼架+噴射混凝土Ⅵ0.1

四肢格柵鋼架0.60.15四肢格柵鋼架+噴射混凝土0.1工字鋼架0.1工字鋼架+噴射混凝土7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

擬定鋼拱架尺寸后，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性檢算。鋼架的截面高度應(yīng)與噴射混凝土厚度相適應(yīng),一般為16~22cm,最大不超過25cm,且要有一定保護(hù)層。在設(shè)置超前支護(hù)的地段，鋼架作為超前支護(hù)的尾端支點(diǎn)，鋼架截面高度不宜小于160mm。鋼架間距宜為0.5~1.2m，間距太小時(shí)難以保證鋼架背后的噴射混凝土密實(shí)，間距太大時(shí)兩榀鋼架之間的巖塊容易坍塌，支護(hù)作用減弱。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)為架設(shè)方便,每榀鋼架應(yīng)分節(jié)段制作,并保證接頭剛度。接頭處連接鋼板平面應(yīng)與鋼架軸線垂直。鋼架節(jié)數(shù)應(yīng)與斷面大小及開挖方法相適應(yīng)。每榀鋼架之間應(yīng)設(shè)置不小于φ22的縱向連接筋。當(dāng)圍巖變形量較小或只允許圍巖有少量變形時(shí),鋼架可以設(shè)計(jì)為固定型。當(dāng)圍巖流動(dòng)性強(qiáng)、變形量大,且允許圍巖有較大變形時(shí),宜將鋼架設(shè)計(jì)為可縮型,其可縮節(jié)點(diǎn)位置宜設(shè)置在拱頂節(jié)點(diǎn)處。當(dāng)圍巖極其破碎，自穩(wěn)時(shí)間短且需要及時(shí)支撐時(shí)，不宜設(shè)置格柵鋼架，此時(shí)需要采用型鋼鋼架。對(duì)于超大跨度隧道，一般很少采用格柵鋼架，以采用型鋼鋼架為主。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（5）鋼架施工步驟

施工準(zhǔn)備開挖面超欠挖處理初噴混凝土測(cè)定鋼架位置清除拱(柱)腳底浮渣錨桿固定、打鎖腳錨桿原材料檢驗(yàn)安裝質(zhì)量檢查合格不合格鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、架立鋼架安裝縱向連接鋼筋運(yùn)入洞內(nèi)拼裝噴混凝土結(jié)束校正處理鋼構(gòu)件加工鋼架試拼、檢驗(yàn)校正處理不合格合格7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（6）鋼架施工要點(diǎn)鋼架應(yīng)在初噴混凝土后安裝；鋼架應(yīng)安裝在隧道橫向豎直平面內(nèi),豎向不傾斜，平面不錯(cuò)位、不扭曲，上、下、左、右允許偏差為±50mm，其垂直度允許誤差為±2°；鋼架的拱腳應(yīng)有一定的埋置深度,以保證拱架腳的穩(wěn)定(少沉降、少擠入)?？刹扇〉拇胧┯谢炷翂|塊、墊石、墊板、縱向托梁、鎖腳錨桿（管）等。鎖腳錨桿（管）采用螺紋鋼筋或鋼管，應(yīng)在鋼架安裝就位后立即施作；采用型鋼鋼架時(shí)，鎖腳錨桿（管）設(shè)于鋼架兩側(cè)或兩榀鋼架之間；采用格柵鋼架時(shí)，鎖腳錨桿（管）設(shè)于鋼架主筋之間；

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（6）鋼架施工要點(diǎn)鎖腳錨桿（管）安裝角度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，為有效控制拱腳下沉，一般相對(duì)水平面應(yīng)盡量大角度斜向下打設(shè)為宜，外露頭應(yīng)與鋼架連接牢固；

必要時(shí)，可增設(shè)小孔徑樹脂錨固預(yù)應(yīng)力鎖腳錨索，對(duì)拱腳變形特別是拱腳水平收斂變形起到快速、主動(dòng)抑制作用。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（6）鋼架施工要點(diǎn)鋼架節(jié)段與節(jié)段之間應(yīng)通過連接鋼板用螺栓連接。相鄰兩榀鋼架之間應(yīng)采用鋼筋或型鋼連接，增強(qiáng)鋼架側(cè)向穩(wěn)定性?？煽s型鋼架的可縮性節(jié)點(diǎn)不宜過早噴射混凝土。應(yīng)待其收縮合攏后,再補(bǔ)噴射混凝土。噴射混凝土?xí)r,應(yīng)注意將鋼架與巖面之間的間隙噴射密實(shí)。鋼架與巖面之間的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于40mm，臨空一側(cè)的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于20mm。當(dāng)采用噴錨單層襯砌時(shí)，臨空一側(cè)的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于40mm。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹2鋼架（6）機(jī)械化施工

傳統(tǒng)采用人工進(jìn)行鋼架施工，不僅安全風(fēng)險(xiǎn)較高，而且施工效率低下，改善鋼架施工工藝，引進(jìn)機(jī)械化立架裝備，是未來隧道鋼架施工的發(fā)展趨勢(shì)。

7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿（1）錨桿分類布置位置與范圍，錨桿分為系統(tǒng)錨桿和局部錨桿。系統(tǒng)錨桿在隧道周邊系統(tǒng)布置，而局部錨桿主要針對(duì)隧道周邊局部不穩(wěn)定塊體進(jìn)行局部打設(shè)。按施工工藝，錨桿分為普通水泥砂漿錨桿、藥卷錨桿、中空注漿錨桿、自進(jìn)式錨桿、樹脂錨桿（索）等。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿（1）常用錨桿介紹目前隧道施工中主要使用的有普通水泥砂漿錨桿、藥卷式錨桿、中空注漿錨桿、自進(jìn)式錨桿。普通水泥砂漿錨桿構(gòu)造組成以普通水泥砂漿作為粘結(jié)劑的全長粘結(jié)式錨桿。砂漿桿體墊板螺母7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿普通水泥砂漿錨桿設(shè)計(jì)施工步驟施工準(zhǔn)備初噴混凝土面上標(biāo)注孔位鉆孔清孔注入砂漿插入桿體結(jié)束固定桿體、待強(qiáng)原材料檢驗(yàn)錨桿加工砂漿配比安裝墊板質(zhì)量檢查補(bǔ)強(qiáng)處理合格不合格7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿（1）常用錨桿介紹藥卷式錨桿構(gòu)造組成錨桿桿體一般采用螺紋鋼筋，水泥藥卷一般用早強(qiáng)型水泥為原料，用特制的袋子灌裝成圓筒狀。1-不飽和聚脂樹脂＋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-樹脂錨固劑；10-帶麻花頭桿體；11-墊板；12-螺母7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿藥卷式錨桿設(shè)計(jì)施工步驟施工準(zhǔn)備初噴混凝土面上標(biāo)注孔位鉆孔清孔浸濕藥包孔內(nèi)塞入藥包結(jié)束頂入桿體、待強(qiáng)原材料檢驗(yàn)錨桿加工安裝墊板質(zhì)量檢查補(bǔ)強(qiáng)處理合格不合格7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿（1）常用錨桿介紹中空注漿錨桿構(gòu)造組成

由中空錨桿桿體和墊板、螺母、排氣管等附件組成，主要設(shè)在開挖斷面的拱部及圍巖較差地段的拱墻。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿中空注漿錨桿設(shè)計(jì)施工步驟施工準(zhǔn)備組裝錨桿體、鉆頭、釬尾鉆進(jìn)、接長錨桿體鉆至設(shè)計(jì)深度鉆機(jī)與桿體分離連接注漿管、安裝排氣管、止?jié){塞結(jié)束原材料檢驗(yàn)確定漿液配比漿液制備待強(qiáng)安裝墊板質(zhì)量檢驗(yàn)加固處理合格不合格注漿作業(yè)至排氣管返漿7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿（1）常用錨桿介紹自進(jìn)式中空注漿錨桿構(gòu)造組成

在中空注漿錨桿的基礎(chǔ)上增加自進(jìn)鉆頭，將注漿和錨固定功能合二為一。7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹3錨桿自進(jìn)式中空注漿錨桿設(shè)計(jì)施工步驟施工準(zhǔn)備組裝錨桿體、鉆頭、釬尾鉆進(jìn)、接長錨桿體鉆至設(shè)計(jì)深度鉆機(jī)與桿體分離連接注漿管、安裝排氣管、止?jié){塞結(jié)束原材料檢驗(yàn)確定漿液配比漿液制備待強(qiáng)安裝墊板質(zhì)量檢驗(yàn)加固處理合格不合格注漿作業(yè)至排氣管返漿7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹4聯(lián)合支護(hù)在隧道工程中,為適應(yīng)地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)條件的變化,常將各種單一支護(hù)方法進(jìn)行恰當(dāng)組合,共同構(gòu)成較為合理、有效和經(jīng)濟(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，稱為聯(lián)合支護(hù)鋼筋網(wǎng)型鋼鋼架錨桿噴射混凝土鎖腳錨管縱向連接筋7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹4聯(lián)合支護(hù)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土格柵鋼架錨桿縱向連接筋7.6.2噴錨支護(hù)類型的介紹4聯(lián)合支護(hù)施工注意事項(xiàng):聯(lián)合支護(hù)宜連不宜散,彼此要直接地牢固相連,以充分發(fā)揮聯(lián)合支護(hù)效應(yīng)。鎖腳錨桿（管）端頭與鋼架之間應(yīng)確保連接可靠，可通過L或U形鋼筋等輔助焊接。用于支護(hù)和加固圍巖的系統(tǒng)錨桿、局部錨桿不應(yīng)與鋼架焊接，以發(fā)揮錨桿的獨(dú)立作用。鋼筋網(wǎng)及鋼架要被噴射混凝土所包裹、覆蓋,即噴射混凝土要將鋼筋網(wǎng)和鋼架包裹密實(shí)。分次施作的聯(lián)合支護(hù),應(yīng)盡快將其相連,如超前錨桿與系統(tǒng)錨桿及鋼架的連接。分次施作的聯(lián)合支護(hù)要在量測(cè)指導(dǎo)下進(jìn)行,以做到及時(shí)、有效,并作適當(dāng)調(diào)整。7.6.3噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的原則采取各種措施，確保圍巖不出現(xiàn)有害松動(dòng)為減少圍巖松動(dòng),在洞室布置和結(jié)構(gòu)造型方面應(yīng)盡量合理支護(hù)應(yīng)及時(shí)快速,采用速凝和早強(qiáng)噴混凝土支護(hù)利用開挖面的“空間效應(yīng)”,抑制圍巖變形盡可能地減少施工和其他外界因素(主要是水和潮氣)對(duì)圍巖的影響調(diào)節(jié)控制圍巖變形：在不進(jìn)入有害松動(dòng)條件下，要求圍巖有一定塑性變形，發(fā)揮圍巖自承能力

采用兩次噴層或兩次錨固

調(diào)節(jié)支護(hù)封底時(shí)間

原則上可延遲支護(hù)時(shí)間,但一般不采用,支護(hù)晚容易出現(xiàn)有害松動(dòng)保證噴錨支護(hù)與圍巖形成共同體7.6.3噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的原則錨桿支護(hù)相關(guān)的合理施工方法錨桿支護(hù)的施工方法與圍巖自承力的利用關(guān)系十分密切,因此開挖方法、開挖次序、開挖段的掘進(jìn)長度、初次支護(hù)時(shí)間、復(fù)噴時(shí)間和仰拱閉合時(shí)間等都嚴(yán)重影響支護(hù)效果。全斷面法宜采用機(jī)械化作業(yè)，各種機(jī)械設(shè)備應(yīng)合理配