(13.3.1)-13.3喷锚支护设计

地下建筑结构

第15章喷锚支护

内容提纲概述围岩分级喷锚支护设计

施工信息的反馈围岩稳定性的分析锚杆喷混凝土(或加钢筋网)联合加固的结构作用，实际上是锚杆加固和喷混凝土加固围岩结构作用时的有机组合。其受力状况与围岩的应力状态密切相关，其影响因素比较复杂，其受力分析和结构计算尚处于半经验半理论阶段。15.3喷锚支护设计目前，锚喷支护的常用设计方法是按悬吊原理计算。15.3.1按局部作用原理的设计式中：Q—裂隙BC上锚杆所承受的剪力；

N—锚杆应承受的拉力；

θ—锚杆与裂隙BC的夹角；

α—锚杆与垂直线的夹角。锚杆所需截面积：锚杆的设计长度必须满足：15.3.1按局部作用原理的设计式中：As—所需锚杆钢筋的截面积；

Rt—锚杆钢筋抗拉设计强度；

τs—锚杆钢筋抗剪设计强度；

K—安全系数，一般取1.5～2.0。式中：l—锚杆的设计长度；

lm—锚固长度，即锚杆插入稳定岩层中的长度；

hr—加固长度，即沿锚杆方向所悬吊的危岩高度；

le—锚杆的外露长度。当危岩处于侧壁上时，作用在锚杆上的力为：15.3.1按局部作用原理的设计式中：φ—滑动面BC上岩体的内摩擦角。被锚杆加固的不稳定围岩可视为锚杆组合拱。并认为锚杆组合拱内切向缝的剪力由锚杆承受，斜向剪力共同承受，径向剪力由岩石承受。锚杆的设计长度必须满足：15.3.2按整体作用原理的设计式中：K—安全系数，可取为1.2；

hz—组合拱高度；

le—锚杆外露长度；喷射混凝土支护厚度有最小喷层厚度和平均喷层厚度两种指标。考虑到喷射混凝土收缩较大，其厚度不应小于50mm。为了发挥围岩的自承作用，喷层最大设计厚度不宜超过250mm。在含水地层中，为了保证喷层的抗渗能力，其最小厚度不应小于80mm。15.3.3喷射混凝土的计算和设计混凝土层要能够有效地防止围岩松动、离层和塌落。要求混凝土层有足够的抗拉力，防止在节理面处出现冲切破坏；同时喷层和围岩间应有足够的粘结力，使喷层不出现撕裂现象。15.3.3喷射混凝土的计算和设计要求混凝土层有足够的抗拉力，防止在节理面处出现冲切破坏。同时喷层和围岩间应有足够的粘结力，使喷层不出现撕裂现象（按弹性地基梁理论计算）。15.3.3喷射混凝土的计算和设计设置钢筋网能提高喷层的整体性，使其应力分布均匀，从而能减少混凝土的收缩和喷层裂缝。在变形大而自稳性差的软弱围岩的混凝土喷层中，应设置1~2层钢筋网。在强度低的土砂地层中（尤其是粉砂层），可安设防剥落的网眼较密的钢筋网。钢筋网喷射混凝土支护设计钢筋网喷射混凝土的厚度不应小于100mm，也不宜大于250mm。钢筋网保护层厚度不应小于20mm。钢筋网按构造要求设计，钢筋直径一般为6-10mm，钢筋间距宜为150-300mm。采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，在喷层厚度内所设的两层钢筋网的间距应尽量大些。钢筋网喷射混凝土支护设计钢筋网喷射混凝土支护设计隧道洞周收敛达2m；锚杆伸入软弱层太短，仅2m。钢筋网喷射混凝土支护设计喷射混凝土的施工系统锚杆布置原则

在隧道断面上，系统锚杆宜按垂直隧道周边轮廓布置，当遇层状岩层时，应增设与主结构面成最大角度的锚杆。在岩面上，锚杆宜成菱形排列。根据工程经验，系统锚杆间距不宜大于锚杆长度的二分之一，在软弱的IV、V级围岩中，锚杆间距不得大于1.25m，应为0.5-1.2m。局部锚杆的主要作用是阻止部分不稳定岩块塌落或滑移，通过锚杆将岩块固定在稳定岩体上。拱腰以上的局部锚杆布置方向应有利于锚杆受拉，拱腰以下及边墙部分的局部锚杆宜逆着不稳定岩块滑动方向布置。

锚杆的布置喷射作业应在划定的区段内进行，区段长度小于6m。喷射时自下而上，先墙后拱分部、分块进行。当岩面有较大坑洼时，应先喷凹处，后找平。一般拱部一次喷厚4-6cm，边墙为6-8cm。喷射下一放炮时间，间隔不应小于4小时。喷射混凝土的施工奥地利学者拉布西维兹等人于20世纪60年代初提出了“新奥地利隧道施工法”（NewAustrianTunnellingMethod)，简称为“新奥法”(NATM）。新奥法也被称为“欧洲隧道掘进法”或“收敛约束法”(ConvergenceconfinementMethod）。新奥法简介要点就是：尽可能不扰动周边围岩，开挖之后及时进行初期支护，防止围岩的进一步松动，然后视需要进行二次支护。所有的支护都是相当柔性的，能适应围岩的变形，在施工过程中密切监测围岩的变形、应力等情况，以便及时调整支护措施，控制变形。新奥法目前在设计理论上还不很成熟，一般是先采用经验统计类比的方法（工程类比法）做预设计，再在施工过程中不断监测围岩的应力、应变状况，按其发展规律来修改设计、调整支护措施。新奥法简介不能将新奥法等同于锚喷支护。锚喷支护与新奥法是既有密切联系又有原则区别