喷锚支护

§9喷锚支护一、喷锚支护的类型及适用条件二、喷锚支护的工作原理及计算方法三、喷锚支护设计一、喷锚支护的类型及适用条件定义：喷锚支护是喷混凝土、设置锚杆式联合使用喷混凝土与锚杆支护的总称。有时还加钢筋网。（根据工程情况、地质条件选用）优点：节省三材，降低造价，减轻劳动强度，缩短工期，与常用衬砌比较：支护快、顶部紧帖、柔性大、糙率大。在水利水电工程中的应用：施工期临时支护及导流隧洞等临时工程永久性：①无压隧洞的顶部部分②有压隧洞的低水头、低流速类型：①喷锚支护喷锚支护与围岩共同工作，改善支护工作条件，也加固了围岩。喷了混凝土，隔绝围岩与大气的接触，堵塞渗水通道，给围岩的自身稳定性创造了有利的条件。②锚杆支护（节理发育的围岩常采用）利用锚杆将松动岩体或较软弱岩体联结在稳定的岩体上。③喷混凝土+锚杆支护：用于强度不高或完整性很差的岩层。④喷混凝土+锚杆+钢筋网支护对于软弱的不良地质岩层的喷锚支护中，一般加设钢筋网以承受拉应力，提高喷混凝土层的强度，并减少温度裂缝。二、喷锚支护的工作原理及计算方法原理：岩体中开挖洞室后，破坏了原有岩层的平衡状态，洞室附近应力分配，并有、向临空面产生位移。当围岩应力不超过弹性极限时岩体是稳定的；当围岩应力超过此极限强度时，这个区域内的岩体将呈塑性状态，形成塑性区（日松弛区）。由于塑性影响，在洞壁处应力减小而在深处应力增大，并认为在该塑性区内形成一个承重圈，有一定承受周围岩石的能力（即自承作用），如能及时进行支护，给岩体以反力，阻止其变形的发展，防止坍塌，保持围岩稳定。要求：喷锚支护与围岩紧密贴接既有一定刚度，又有一定柔性。rR洞室计算方法：※危石理论的计算方法节理、裂隙、裂缝切割围岩的块体。块体间相互咬合主动力：为岩体重量；阻“掉”力：为咬合力①按“冲切”破坏（喷锚情况）uKGhhuKG00式中：u0——喷混凝土抗剪强度——危石边长h——喷层厚度K——安全系数G——危石重量②按粘结破坏（撕开）（喷混凝土情况）3134)(65.3）（粘EKuRGh式中：——喷混凝土计算黏结强度——喷混凝土的弹性模量K——危石弹性抗力系数粘RE③悬吊理论（锚杆不拉断）（喷锚联合）可能坠落的岩体重量=锚杆承受的拉力aBRdahKS22)2(式中：S——锚杆的间距（米）aR——锚杆的抗拉强度（2/cmkg）——岩石容重da——锚杆的直径（cm）Bh——松动圈的厚度（m）K——安全系数，可用1.5。锚杆锚入稳定岩体的长度daShKLB10022锚杆总长度21LKhLLB1L——外露长度（m），约为喷混凝土层的厚度，并可作为固定钢筋网之用。）——锚杆与沙浆间的黏结力（2/cmkg光面钢筋362/cmkg螺旋钢筋722/cmkg缺点：1、未反映支护的整体作用。２、未反映应力场的调整。３、分析危石困难。计算方法：※组合拱理论：认为衬砌与围岩共同承受山岩压力根据不同岩层决定山岩压力按组合拱计算M、Q、T缺点：不是M、Q、T作用的内力破坏，与实际有差异。※剪切破坏理论：奥地利-赖伯塞佳“剪切破坏理论”认为剪切破坏是唯一的形式，地层压力采用弹塑性理论计算。以上理论，尚处于探索、研究阶段，计算方法不尽完全合理，工程设计中大都采用类比法和进行某些粗略计算。三、喷锚支护设计（一）确定支护参数围岩分五类：稳定、基本稳定、稳定性差、不稳定、极不稳定。国内：喷锚厚度5—20cm锚杆：直径：16—25mm长度：2—4m间距：不大于锚杆长度的二分之一（不良围岩不大于1.25m）锚杆：一般与周边垂直，能找到主结构面应尽量与之垂直。8S喷混凝土力学指标：（1.5MPa）2/cmkg2/cmkg标号≥200#抗拉强度≥15抗渗指标≥黏结强度≥5（0.5MPa）T（时间）rr径向位移KA3232iPiAP4#5#ArAroroTKT支护抗力最小点围岩变形大则作用在支护上的压力愈小3—3线表明比2—2线支护结构的刚度大，则稳定平衡时传到支护上的压力也越大。支护与围岩共同作用下产生的变形曲线稳定围岩所要的支护抗力适宜支护时间（二）选定适宜的支护时间四、水工隧洞中喷锚支护的几个问题1、锚喷衬砌的承载能力锚喷衬砌的厚度一般只有模浇衬砌的1/3～1/4。在隧洞进、出口等薄弱部位，担心开裂，内水外渗而造成失稳。规范规定，这些部位仍用模浇混凝土。２、糙率系数问题锚喷糙率系数比模浇混凝土大的多引水发电洞—水头损失（电能损失）只作施工稳定围岩用，泄水隧洞——易出现空蚀破坏另外加模浇混凝土。４、施工技术方法重视开挖：光面爆破或预裂爆破——避免过大地对围岩的扰动。最大限度保持围岩的稳定性，减小洞壁表面的起伏差，在此基础上喷锚支护，大大降低糙率（n）。３、抗冲刷能力问题锚喷衬砌的厚度较薄、且表面粗糙，但规范仍规定v≤8m/s