基坑支护锚喷支护技术培训讲义

第15章喷锚支护

本章内容12345概述

围岩分级

喷锚支护设计

施工信息的反馈

围岩稳定性的分析定义：锚喷支护(ShotcreatandBolting)是采用喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆喷射混凝土或锚杆钢筋网喷射混凝土等在毛洞开挖后及时地对地层进行加固的结构。1.概述1.概述

l）锚喷支护的优点：(1锚喷支护能大量节省混凝土、木料、劳动力，加快施工进度，并有利于施工机械化和改善劳动条件等。(2锚喷支护是一种符合岩体力学原理的积极支护方法，具有良好的物理力学性能。(3由于锚喷支护结构柔性好，它能与围岩变形一致，从而与之构成一个共同工作的承载体系。种类1）粘结型的锚杆：金属砂浆锚杆，金属树脂锚杆等。2）机械型的锚杆：楔缝式、胀壳式和滑楔式锚杆等。3）锚杆的材料有：钢杆的、木杆的、钢丝的4）锚杆的受力有：预应力锚杆、普通受力锚杆锚喷支护的适适用条件及要要求：锚喷支护应配配合光面爆破破等控制爆破破技术，使开开挖断面轮廓廓平整、准确确，便于锚喷喷成型，并减减少回弹量，，减轻爆破对对围岩的松动动破坏，维持持围岩强度和和自承能力。。锚喷支护的使使用是有一定定条件的，在围岩自自立能力差、、有涌水及大大面积淋水处处、地层松软软处就很难实实现。此外，，尚有理论和和实践中的一一些问题需要要进一步研究究。1.概述用锚杆作为主主要支护构件件时掘进和支支护的联合循循环施作过程锚喷支护的材材料性能喷混凝土能在在10min内终凝，一般般2h即具有强度，，4d为28d强度的70%左右，28d抗压强度可达达25~30MPa；抗拉强度为为2~2.2MPa.一般设计中,可采用喷混凝土标标号为20号,抗压强度为14MPa,抗拉强度为1.2MPa.弹性模量为2.0×104MPa锚喷支护的材料性性能----粘结力与Ⅳ类及以上围岩的粘结力不低于0.8MPa,ⅢⅢ类围岩的粘结力不不低于0.5MPa.为了提高混凝土与钢筋的粘结强度度,不宜选用过粗的钢钢筋来制作钢筋网网,细一点为好;同时第一层喷混凝凝土表面或岩面与与钢筋之间的空隙隙也不宜过大.设计时可视施工情情况采用2.5~5MPa.喷射混凝土的收缩缩变形比普通混凝凝土大锚喷支护加固作用用一、锚杆的加固作作用二、喷混凝土的加加固作用一、锚杆的加固作作用1）、联结作用当洞室围岩被裂隙隙、断层等切割，，使局部岩块不稳稳定时，可用锚杆杆将它们联结起来来，并尽可能将锚锚杆打入稳定岩体体一定深度。2）、组合梁或拱作作用依靠锚杆将一定厚厚度的岩层，尤其其是成层的岩层组组合在一起，增加加了层理间的抗剪剪强度，提高岩层层的抗弯性能，使使围岩得以稳定。。3）、整体加固过用用用锚杆群可将节理理裂隙较发育的围围岩锚固起来，通通过有规律布置的的锚杆群，将隧道道四周一定深度的的围岩进行挤压、、粘结加固，组成成一个承载环。二、喷混凝土加固固作用1）、局部稳定原理理喷混凝土支护结构构通过及时的封闭闭岩层表面的节理理、裂隙，只要支支护住最先掉落的的危石，封闭加固固附近的岩体，则则洞室就能稳定。。而喷混凝土层在在危石自重力作用用下，可能出现冲冲切破坏和撕开破破坏。2）、整体稳定原理理喷混凝土层与围岩岩体表面紧密粘结结、咬合，它与岩体密贴组成“组合结构”或““整体结构物”共同工作。薄的喷层支护柔性性大，变形能力强强，使围岩变形得得到控制，应力得得以调整，从而使使围岩体获得稳定定。作为“整体结构物”一一部分的喷层也同同时受到因围岩的的变形引起的形变变压力。2.围岩分级方法围岩的分类方法有有多种，“岩石力力学”里面已经有有所介绍。这里介绍《工程岩体分类标准准》（GB50218）。根据岩石坚硬程度度和岩体完整程度度将围岩分为6级(见下表)。2.围岩分级方法3.喷锚支护设计锚杆喷混凝土(或加钢筋网)联合加固的结构作作用,实际上是锚杆加固固和喷混凝土加固固围岩结构作用时时的有机组合.其受力状况与围岩岩的应力状态密切切相关,其影响因素比较复复杂,其受力分析和结构构计算尚处于半经验半理论阶段段.喷锚设计原则：工程地质条件和岩岩体力学特征；依据不同的围岩压压力的特点，对不不同部位采用不同同的支护参数，““拱是重点、拱墙墙有别”；体现喷锚支护灵活活性的原则，对于于围岩局部和整体体加固采取等强度度支护原则，对不不同部位采用不同同的支护类型和参参数；喷锚支护应遵循实实测位移评价的原原则。3.喷锚支护设计1.局部作用原理目前,锚喷支护的常用设设计方法是按悬吊原理计算.锚杆所需截面积：：锚杆的设计长度必必须满足：1.局部作用原理1）锚固长度Lm，需同时满足2）加固长度hr可按不稳定岩层厚厚度或围岩的荷载载高度取。3）外露长度Le考虑设置托板，钢钢筋网等要求，可可取5-15cm，但不应超过喷射射混凝土的厚度，，此外，拱脚处可可取拱顶处锚杆长长度的1.2倍1.局部作用原理被锚杆加固的不稳稳定围岩可视为锚杆组合拱。并认为锚杆组合拱拱内切向缝的剪力力由锚杆承受，斜斜向剪力共同承受受，径向剪力由岩岩石承受。（教材图15-4）锚杆的设计长度必必须满足：2.整体作用原理锚杆的加固作用2.整体作用原理2.整体作用原理3.喷射混凝土的计算算和设计喷射混凝土支护厚厚度有最小喷层厚度和平平均喷层厚度两种指标考虑到喷射混凝土土收缩较大，其厚厚度不应小于50mm。为了发挥围岩的自自承作用，喷层最最大设计厚度不宜宜超过250mm。在含水地层中，为为了保证喷层的抗抗渗能力，其最小小厚度不应小于80mm。3.喷射混凝土支护厚厚度的计算混凝土层要能够有有效地防止围岩松动、离层和和塌落。要求混凝土层有足足够的抗拉力，防止在节理面处处出现冲切破坏；；同时喷层和围岩岩间应有足够的粘结力，使喷层不出现撕撕裂现象。3.喷射混凝土支护厚厚度的计算要求混凝土层有足足够的抗拉力，防防止在节理面处出出现冲切破坏（教教材图15-3）；同时喷层和围岩间间应有足够的粘结结力，使喷层不出出现撕裂现象（按按弹性地基梁理论论计算）。钢筋网喷射混凝土土支护设计设置钢筋网能提高高喷层的整体性，，使其应力分布均均匀，从而较少混混凝土的收缩和喷喷层裂缝。在变形大而自稳性性差的软弱围岩的的混凝土喷层中，，应设置1~2层钢筋网。在强度度低的土砂地层中中（尤其是粉砂层层）中，可安设防防剥落的网眼较密密的钢筋网。钢筋网喷射混凝土土支护设计钢筋网喷射混凝土土的厚度不应小于于100mm，也不宜大于250mm。钢筋网保护层厚厚度不应小于20mm钢筋网按构造要求求设计，钢筋直径径一般为6-10mm，钢筋间距宜为150-300mm采用双层钢筋网时时，第二层钢筋网网应在第一层钢筋筋网被混凝土覆盖盖后铺设，在喷层层厚度内所设的两两层钢筋网的间距距应尽量大些1、隧道洞周收敛达达2m2、锚杆伸入软弱层层太短，仅2m喷射混凝土的施工工锚杆的布置系统锚杆布置原则则在隧道断面上，系系统锚杆宜按垂直直隧道周边轮廓布布置，当遇层状岩岩层时，应增设与与主结构面成最大大角度的锚杆。在在掩面上，锚杆宜宜成菱形排列。根据工程经验，系系统锚杆间距不宜宜大于锚杆长度的的二分之一，在软软弱的Ⅱ、Ⅲ类围岩中，锚杆间间距不得大于1.25m,以为0.5-1.2m锚杆的布置局部锚杆的布置原原则局部锚杆的主要作作用是阻止部分不不稳定岩块塌落或或滑移,通过锚杆将岩块固固定在稳定岩体上上.拱腰以上的局部锚锚杆布置方向应有有利于锚杆受拉,拱腰以下及边墙部部分的局部锚杆宜宜逆着不稳定岩块块滑动方向布置.喷射混凝土的施工工喷射作业应在划定定的区段内进行，，区段长度小于6m。喷射时自下而上，，先墙后拱分部、、分块进行。当岩面有较大坑洼洼时，应先喷凹处处，后找平。一般拱部一次喷厚厚4-6cm，边墙为6-8cm喷射下一放炮时间间，间隔不应小于于4小时地利学者拉布西维维兹等人于20世纪60年代初提出了“新新奥地利隧道施工工法”（NewAustrianTunnollingMethod)，简称为“新奥法”(NATM）。新奥法也被称为““欧洲隧道掘进法法”或“收敛约束束法”(Convergencocon-finemontMethod）。新奥法简介它的要点就是：尽可能不扰扰动周边围岩，开开挖之后及时进行行一次支护，防止止围岩的进一步松松动，然后视需要要进行二次支护。。所有的支护都是是相当柔性的，能能适应围岩的变形形，在施工过程中中密切监测围岩的的变形、应力等情情况，以便及时调调整支护措施，控控制变形。新奥法目前在设计计埋论上还不很成成熟，一般是先采采用经验统计类比比的方法（工程类比法）做预设计，再在在施工过程中不新新监测围岩的应力力、应变状况，按按其发展规律来修修改设计、调整支支护措施。新奥法简介不能将新奥法等同同于锚喷支护。锚锚喷支护与新奥法法是既有密切联系系又有原则区别的的，正是由于发展展了利用锚喷支护护的快速有效的支支护施工手段，才才有可能使新奥法法的基本原则得以以实现．若不按照照新奥法的要求适适时进行锚喷支护护．不把围岩看成成自承结构，不充充分发挥围岩的自自承作用，即使大大量采用锚喷支护护，也不能认为是是应用了新奥法。。锚喷支护与新奥法法目前，新奥法锚喷喷支护的设计工作作是在其理论基础础的指导下，参考考已建工程的设计计参数进行预设计计后，再通过施工过程对对围岩的量测分析析来完善设计。可见量测是新奥奥法锚喷支护的重重要内容，它不仅仅是保证施工安全全的需要，而且也也是修改设计、指指导施工的主要依依据。因此，应通通过各个试验段的的测试数据对各类类围岩的支护效果果进行检验，为隧隧道修改设计和指指导施工提供及时时的信息反馈，最最终确定和修正设设计参数．4施工信息的反馈新奥法支护变形监监控4施工信息的反馈umi——实测位移uci——计算位移使J趋于最小，即可得得到相应的参数。。4施工信息的反馈在岩体中开挖和构构筑结构物时，必必将引起岩体自然然环境应力场的改改变。围岩的稳定分析通通常是指围岩的局局部稳定分析，并并进一