锚喷支护结构的设计与施工.ppt

《锚喷支护结构的设计与施工.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锚喷支护结构的设计与施工.ppt（83页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,9.1 锚喷支护的概况9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算9.3 锚喷支护的施工9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测,9.1 锚喷支护的概况,喷砼：,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,是利用高压空气，将掺有速凝剂的砼混合料通过砼喷射机与高压水混合，喷射到岩体面迅速凝结而成。,是喷射砼、锚杆、钢筋网喷射砼等结构组合起 来的支护形式。张挂金属网，可以提高喷射砼支护层的抗拉能 力、抗裂性及抗震性。,锚喷支护：,9.1 锚喷支护的概况,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,锚喷支护的优点：,能及时支护和加固围岩，封闭岩体的裂 隙，加固围岩结构面，从而提高岩体的自

2、 身强度和自承能力；锚喷支护结构柔性好，能与围岩共同变 形，构成一个共同承载体,9.1 锚喷支护的概况,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,新奥法概念：,对隧道围岩进行支护设计和施工时，将隧道周围岩体和各种支护结构作为一个完整支护体系的支护理论和方法，称为新奥法。（简写为NATMNew Austraian Tunnelling Method)新奥法是奥地利的一位学者于1948年提出的。,9.1 锚喷支护的概况,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,新奥法要点是：,围岩和支护视为同一的承载体系，岩体为主要 承载单元；允许围岩产生局部松弛，也允许支护结构有限 制的变形；通过试验量测决定岩体和支护结构的承

3、载变 形时间特性；按“预计”的局部应力松弛选择开挖方法和支护 构；在施工中，通过对支护的量测、监视、修改设 计，决定支护措施或第二次衬砌。,9.1 锚喷支护的概况,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,锚喷支护的限制条件：,围岩的自承能力差，有涌水及大面积淋水处，地层松软处，锚喷支护很难成型，要限制使用。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,调查隧道工程地质和水文地质情况，分析围岩的稳定条件；用工程类比法选择支护类型及设计参数，对锚杆支护进行受力分析和结构计算，提出施工注意事项；支护施工中，根据地质情况的变化，及时修改设计参数及施工工序；支护完成后，观察和监测隧

4、道的稳定状况，对其长期性稳定性作出评价；总结经验，改进设计和施工。,锚喷支护的设计步骤（五步骤）：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,钢筋水泥砂浆锚杆是依靠注入岩孔中的水泥砂浆将锚杆和岩壁固结起来，靠砂浆的粘结对围岩起锚固作用。（如下图即p158 图9-1 所示）只有等砂浆形成一定的强度之后，才能起锚固作用。为避免这一缺点，可采用楔缝式金属锚杆或树脂粘结型锚杆。,图9-1 块状围岩坍塌过程及支护（拱部）1-喷混凝土；2-砂浆锚杆；3-危石坍塌 顺序及方向用数字及箭头表示,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施

5、工,一、锚杆支护结构,锚杆的作用原理：主要有联接作用、组合作用、整体加固 三种作用。锚杆往往又是二种或三种的综合作用。,隧道围岩 有不稳定的岩块和岩层时，可用锚杆将其联接起来，并尽可能深入到稳定岩层中。,（一）联接作用,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（一）联接作用,1 锚杆承载力的计算 块体岩石坠落时，锚杆受到拉力及剪力的作用，设锚杆与铅垂线的夹角为，与地质结构面的夹角为，则根据静力平衡原理：,如下图(P158)-所示：,（9-1）,剪力,拉力,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,

6、（一）联接作用,1 锚杆承载力的计算,则有：,Rg锚杆抗拉强度k设计安全系数，可取 2,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（一）联接作用,1 锚杆承载力的计算,则锚杆直径：,（9-2）,2 锚杆所需锚固长度,根据：钻孔内表面与砂浆的锚固力锚杆的拉力，并考虑一安全系数 则：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（一）联接作用,2 锚杆所需锚固长度,因此锚固长度：,（9-3）,式中 d，D 分别为锚杆钢筋直径及锚杆钻孔 直径 Rg，分别为锚杆抗拉强度及砂浆与岩 孔面的抗剪强度 k 安全系数

7、，可取 35,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（一）联接作用,2 锚杆所需锚固长度,锚杆总长为 Lm：,式中：L1 锚杆锚固深度 L2 危石或不稳定岩层厚度 L3 锚杆外露长度，略小于喷射混凝土 厚度,Lm=L1+L2+L3,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（二）锚杆的组合作用,锚杆的作用：可将一定厚度的岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，形成组合拱或组合梁，从而阻止岩层的滑移和坍塌。“岩石梁”或“岩石拱”的整体作用，使其抗弯、抗剪能力大大加强。如下图9-3、图9-5所示,9.2

8、锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（二）锚杆的组合作用,施工时应注意两点：1）应垂直岩层布置锚杆；2）可对锚杆施加预应力，以提高其 支护能 力。喷砼的作用：封闭及支护锚杆之间的表层岩体，防止局部坍塌，并提高组合结构内表层强度。因此，锚喷支护中，锚杆的组合作用是主要的，喷射砼的作用是辅助的。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（三）整体加固作用,通过有规律的布置锚杆群，将隧道四周一定深度的围岩进行挤压、粘结加固，形成一个承载环。见p160 图9-4 所示。,图9-4 锚杆的加固作用,9.2 锚

9、喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（三）整体加固作用,由图可知，在锚杆预应力的作用下，每根锚杆周围的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区，形成厚度为 t 的均匀压缩带，压缩带的岩体处于三向受压状态，使岩体的强度大大提高，从而形成：“承载环”。锚杆的整体加固作用可使围岩体的承载能力增加50%。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆支护结构,（三）整体加固作用,砂浆锚杆的承载力为：,（9-5）,式中 砂浆与岩石的粘结力 岩体内的切向力 砂浆与岩石的摩擦角,锚杆单位长度上的承载力 与 的合力能阻止围岩位移的发展，

10、在锚杆间的围岩中产生压缩及成拱作用，从而提高为岩体强度。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷混凝土支护结构,喷混凝土支护结构通过两个方面起支护作用,1）局部稳定原理 喷射砼能及时封闭岩层表面的节理、裂隙，提高裂隙间的粘结力和抗剪强度，减少应力集中现象，防止岩层表面风化、剥落、掉块及坍塌的发生。坍塌的发生，往往是由其中的一块危石的掉落而引发的。喷砼只要支护住最先掉落的危石，封闭附近的岩体，洞室就能稳定。危石坠落主要由冲切破坏及撕开作用 两种作用引起的。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷混凝土支护结构,1）局

11、部稳定原理,按冲切破坏，喷砼的厚度为：,按撕开作用，喷砼的厚度为,危石重量 安全系数，取35 危石底边周长 喷砼计算抗剪强度 喷层与岩石间粘结强度,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷混凝土支护结构,2）整体稳定原理,喷射砼层与围岩体表面紧密粘结、咬合，使洞室表面岩体形成平顺整体，依靠结合面处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体组成“组合结构”或“整体结构物”共同工作。整体稳定支护结构分析将在锚喷联合支护中介绍。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,锚喷联合支护是锚杆支护和喷砼支护作用原理的

12、有机组合。围岩条件好时（类以上围岩），喷砼为主要支护手段，锚杆加固为辅。围岩条件差时，以锚杆（尤其是预应力锚杆）为主要岩体加固手段，并与喷砼、钢筋网喷砼或加钢拱的钢筋网喷砼配合使用。,1）新奥法修建隧道的基本概念,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,1）新奥法修建隧道的基本概念,将隧道全断面一次掘出，在开挖洞室时，对围岩的位移和变形进行连续观测，并及时地锚喷作为第一次衬砌（临时支护），来控制围岩应力和变形;喷层凝结后即连续对支护喷层的变形进行监测，并在临时支护的基础上逐步增加支护措施（喷层加厚或增设锚杆、钢筋网等）;待第一次衬

13、砌基本稳定后，再加做模注砼“二次衬砌”，这时，原来的临时支护（锚喷支护）成为永久衬砌的一个组成部分。,新奥法的施工过程：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,1）新奥法修建隧道的基本概念,二次衬砌基本上是不承载或承载很小，其作用主要是为了隧道的安全、耐久、防水和饰面的需要。新奥法在施工过程中应采用光面爆破、大面积开挖、或采用隧道掘进机开挖。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,1）新奥法修建隧道的基本概念,新奥法中，围岩与锚喷支护、模注二次衬砌结合在一起，从根

14、本上改善了支护结构的静力工作条件。第一次锚喷支护在与围岩的共同变形中共同承受形变压力（而不是塌方荷载），使围岩自身成为“承载结构”的一个主要组成部分，将围岩和支护结构组成一个统一的结构工作体系。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,1）新奥法修建隧道的基本概念,围岩是隧道稳定的基本部分。第一次支护 是为了与围岩共同形成能自身稳定的“承载圈”。（为维护围岩的强度，应尽量采用控 制爆破或无爆破开挖及大断面及全断面掘进）,新奥法的三个基本点：,第一次支护衬砌要薄而具有柔性并与围岩密贴，使因弯矩而破坏的可能性达到最小。（当需要增加支护

15、强度时，宜用锚杆、钢筋网等加固，而不宜大幅增加喷层厚度。）,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,1）新奥法修建隧道的基本概念,新奥法的三个基本点：,设计施工中，要正确估计围岩特性及其随时间的变化，据此选择最合宜的支护措施和支护时间。（必要时，应进行试验及量测，以确定围岩分类、自稳时间、位移变化速率等参数。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,1）新奥法修建隧道的基本概念,新奥法的三个基本点：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施

16、工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,围岩为均质的各向同性的连续弹塑性体，岩体在塑性变形、剪切破坏的极限平衡中仍表现有剩余强度 隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数为1 隧道形状为圆形 隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体中的孔洞问题,假定：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,以“摩尔 库仑”准则 作为塑性判据。在围岩体中，当围岩中的应力状态的应力圆同摩尔的滑动包络线相切时，（见 图9-7），岩体进入塑性状态。,图9-7 摩尔-库仑

17、准则,摩尔应力圆,摩尔滑动包络线,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,当隧道周边的围岩应力超过弹性强度极限时，从隧道周边到岩体深处某一范围内将出现塑性变形区，塑性区半径为 R,在塑性区以外，为弹性变形区，如 p163 图 9-8 所示。根据弹塑性理论，塑性区中任一点的应力值为：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,（9-8）,径向应力,切向应力,支护对围岩的支护力;隧道

18、开挖半径；塑性区中任一点到洞室中心的径向距离,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,（9-9）,径向应力,切向应力,弹性区中任一点的半径；弹塑性区的交界面至中心的半径;弹性区的内部压力；弹性区的外部压力；,而根据弹性理论的推导，弹性区中任一点的应力为：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,在弹塑性交界处（即)处，应力、也应符合塑性平衡条件。令 式（9-8）=式(9-9)整

19、理后可得：,塑性区半径,支护力,（9-10）,（9-11）,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,由式（9-10）可知：作用于围岩内缘的支护力 Pi 越小，则围岩体中出现的塑性区（R）越大；由式（9-11）可知：围岩体中出现的塑性区越大（即 R 越大），则围岩对支护的形变压力（该压力与支护力 Pi 相平衡）就越小。这就是新奥法柔性支护理论的出发点。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原

20、理的力学概念,利用新奥法柔性支护理论，在隧道开挖后，首先进行第一次支护，支护应有相当的柔性及变形能力，允许围岩产生一定量的变形以形成足够大的塑性区，充分发挥塑性区岩体的“卸载”作用，从而使传到支护上的压力（其与支护力 Pi 相平衡）大大减小。当塑性区发展到一定的时候，围岩和支护的变形处于平衡状态时，再进行第二次支护，使支护衬砌达到经济、安全、合理的要求。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,为了正确掌握第二次支护的时机，用新奥法锚喷支护时，在第一次柔性支护后，应该对围岩变形及支护进

21、行监测。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,围岩位移支护特性曲线,a)围岩特性曲线(支护需求曲线),图 9-9 a 围岩特性曲线,这条曲线形象的表达了支护结构与隧道围岩之间的相互作用：在极限位移范围内，围岩允许的位移大了，所需的支护阻力就小，而应力重分布所引起的后果大部分由围岩所承担；围岩允许的位移小了，所需的支护阻力就大，围岩的承载能力就得不到充分的发挥。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与

22、围岩共同作用原理的力学概念,围岩位移支护特性曲线,b)支护特性曲线(支护补给曲线),以圆形隧道为研究对象，并假定围岩给支护结构的反力也是径向均布的。因此，这还是一个轴对称问题。相对于围岩的力学特性而言，混凝土或钢支护结构的力学特性可以认为是线弹性的，也就是说作用在支护结构上的径向均布压力 是和它的径向位移 成线性关系，即,式中的 定义为支护结构的刚度,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念,围岩位移支护特性曲线,b)支护特性曲线(支护补给曲线),图9-9 b 支护特性曲线,对于几种支护

23、结构型式，其支护特性曲线如图9-9 b 所示。,围岩特性曲线(支护需求曲线)与支护特性曲线（支护补给曲线）相叠加，就形成如 p166（图9-9）的围岩位移支护特性曲线,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,在新奥法锚喷柔性支护中，支护和围岩粘结紧密，共同工作，形成“无弯矩结构”，而支护和围岩的破坏的主要形态是剪切破坏。其稳定的丧失常常是由围岩中产生塑性剪切滑移楔体开始的，如图9-10中的剪切体,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支

24、护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,支护结构对围岩的支护力Pi可用下述方法计算：如下图所示，当围岩体在压力作用下，沿着摩尔剪切滑动面产生剪切滑移，此时，围岩内最大主应力，和最小主应力 组成的摩尔应力圆与摩尔滑动包络线相切。滑面与 作用方向的夹角为。如摩尔滑动包络线为一直线，则。过隧道中心作一直线，与垂直轴夹角为，交隧道壁面于A点，由A点画出与隧道内壁同心圆成 角的曲线，即为隧道侧壁岩体的滑移面。以极坐标表示，该曲线的方程为：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,（9-1

25、4）,是径向锚杆与垂直面的夹角r0-喷层外缘半径b-剪切楔体高度r-剪切滑移面曲线半径,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,（9-15）,d喷层厚度s-喷层破坏剪切角s-喷层的抗剪强度 b-剪切体总高度,沿喷层A处剪切面的抗剪阻力，就是喷层给剪力体的水平推力：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,（9-16）,st-喷层内钢材破坏的剪切角st-喷层内钢材的抗剪强度 Fst-每米

26、隧道的钢材当量断面积,喷层内如设有钢筋网、钢拱支撑，喷层将增加抗剪支护力：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,（9-17）,tst-锚杆断面积 st-锚杆的抗拉强度,如按锚杆体抗拉强度计算，锚杆的间距为e和t，则锚杆的径向平均支护力：,如是砂浆锚杆，可能沿孔壁粘结面破坏，宜用下式计算：,A-锚杆的抗拔力,（9-18）,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,a-剪切滑面在洞室壁面

27、上的投影-锚杆与水平面的夹角；是径向锚杆与垂直面的夹角0-是承载环宇剪切滑动面相交处与中心线和 垂直轴的夹角,把径向锚固力变为水平方向的支护力：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,将 的作用面转换成垂直上的投影，并同 取得平衡，则：,（9-19）,所以支护结构所提供的支护力：,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,研究图9-10围岩中剪切体的平衡，除了上述支护力外，尚有剪切体滑

28、面S长度上的抗剪应力，正应力 的水平分力。,岩体沿滑面S上提供的支护阻力：,（9-20）,-为岩体剪切滑面与水平之水平倾角-为 的水平分力之和,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,如果假定摩尔包络线为直线，岩体内摩擦角，粘结力为c，则,（9-21）,而 可用下式表示：可认为 就是从上述的支护力 提供的。,9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,三、新奥法中锚喷联合支护的应用,3）新奥法中锚喷支护的结构计算和支护监控,这样，由岩体和支护所提供的总支护力为：

29、,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆的安设,钢筋水泥砂浆锚杆因其造价低，加工制作容易，施工简单，在地下工程中得到广泛应用。树脂锚杆的研制和使用发展较快，下面予以重点介绍。,1.粘结型锚杆：金属砂浆锚杆 金属树脂锚杆 2.机械型锚杆：楔缝式锚杆 胀壳式锚杆 滑楔式锚杆,锚杆种类有：,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆的安设,（一）钢筋水泥砂浆锚杆的安设,1.选孔、钻孔和注浆 根据围岩状况和设计要求，布置孔眼;锚杆间距：一般不超过其长度的1/2 锚杆与各种结构面的交角最好正交;孔眼直径：一般 3745 mm;用凿岩机钻孔，并用高压风或

30、高压水清洗钻孔；用注浆器进行水泥砂浆注浆，注浆过程中，要始 终保持注浆器内有1/4以上砂浆。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆的安设,（一）钢筋水泥砂浆锚杆的安设,2.注浆配置（水泥砂浆）水泥：40#以上普通硅酸盐水泥；砂子：选粒径 3mm 的中粗砂，用之前应过 筛；水泥砂浆胶骨比：1：1 1：2；水灰比：0.380.42 加速凝剂，并在使用前做速凝试验，初凝时间不 大于5分钟。速凝剂掺量占水泥重量的 3%,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆的安设,（一）钢筋水泥砂浆锚杆的安设,锚杆体采用 16锰或 5 号螺纹钢筋，3 号钢筋也

31、可用。钢筋网可采用 3号钢，使用前，都应清锈、淋湿。锚杆直径为 1622，其直径应比钻孔直径小 15 20mm,以保证锚杆与孔壁间的水泥砂浆层。,3.锚杆体,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆的安设,（一）钢筋水泥砂浆锚杆的安设,4.锚杆、金属网的安设 可先注浆后插锚杆，也可先锚后注。对于较大型锚杆或锚索，先给预应力，后注浆。采用金属网时，网格尺寸为2020cm左右，金属网与岩面不能紧贴，应隔一间距（不小于 3 cm），宜为 5 cm。金属网与锚杆应牢固连接。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚杆的安设,（二）树脂锚杆的安设,采用合

32、成树脂为粘结剂，将锚杆和孔壁岩石粘结成整体的锚杆称树脂锚杆。优点：固结块，安设方便。缺点：价格贵。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（一）喷射混凝土混合料,1.水泥、砂、石混合料,水泥：水泥标号不得低于40#，应使用新鲜水 泥。使用前要进行复查试验。砂：硬质洁净的中砂，或粗中混合砂。（喷砼不宜采用细砂，细砂会增加混凝土的收缩，降低砼的强度，同时，喷射中还会产生大量的粉尘。砂子含水率控制在 57%（按重量）,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（一）喷射混凝土混合料,1.水泥、砂、石混合料,石：喷砼应采用

33、坚硬的卵石或碎石，d20mm,使用前应筛洗。卵石有利于管道输送，对管道磨损不大。但碎石能提高砼的密实性，对管道的磨损比卵石的磨损大。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（一）喷射混凝土混合料,2.速凝剂,在混合料中掺入速凝剂，可使喷砼快凝、速硬，防止喷层坍落。速凝剂使用前应作速凝效果试验，以选择最佳掺量。要求初凝时间不大于 5 分钟，终凝时间不大于10 分钟,水泥品种：对普通硅酸盐水泥凝结较快，矿渣硅酸盐水泥凝结效果较差，最好不采用矿渣水泥。,速凝剂对水泥速凝效果的影响因素：,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土

34、的施工,（一）喷射混凝土混合料,2.速凝剂,速凝剂掺量：对于普通硅酸盐水泥，最佳掺量一般占水泥重量的3%左右。拱部为 24%，边墙 2%。过多的掺量对喷砼反而有害。因其会阻止水在水泥中的均匀扩散，硬化后，形成气孔，降低砼的强度。水灰比：水灰比越大，速凝效果愈差。施工温度：施工温度越高，速凝效果越好。施工温度应不低于 5C。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（二）喷射混凝土的配合比与水灰比,应通过试验确定喷砼的配合比。一般较佳的含沙率是50%55%，胶骨比 1：41：5，砂石比一般以砂子含量不少于石子含量两者重量相差不大为宜。水灰比以0.40.5为

35、宜，太小，粉尘大；太大，会降低砼的强度，影响速凝效果。若使用液态速凝剂并掺和钢纤维填料，可提高喷砼的强度。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（二）喷射混凝土的配合比与水灰比,喷射混凝土的配合比,表 9-2,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（三）喷混凝土设备,设备主要有砼喷射机，分为：转子式喷射机：机体小，操作方便，清扫 容易，粉尘中等；,螺旋式喷砂机：水泥水化不易充分，水 灰比不好控制，粉尘大，质量难以保证。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（四）喷混

36、凝土作业,1.准备工作：检查隧道净空断面，清除浮石，冲洗受喷面，确保风水电畅通，试运转，混合料随拌随用。掺速凝剂的混合料，存放时间不超过 30 分钟；未掺的混合料，存放时间不超过 8 小时。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（四）喷混凝土作业,2.喷射作业：喷射作业按划定区段进行，区段长度一般不超过 6 m。至下而上喷射，先墙后拱。喷射顺序如 P195 图9-17所示。喷射时，喷嘴正对受喷面做均匀顺时针方向螺旋转动，螺旋直径 2030 cm。一次喷射厚度不能太大，一般拱部一次喷厚 46 cm，边墙厚度 68 cm。,9.3 锚喷支护的施工,第九章

37、 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（四）喷混凝土作业,2.喷射作业：喷射层间的间隔时间要视具体情况（如速凝剂的品种）而定。常温下，采用红星 型速凝剂时为 15 20 分钟；采用碳酸钠速凝剂时为 30 分钟。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（四）喷混凝土作业,3.喷射机操作要点：喷射工艺中最主要的是调整风水压。开始时应先给风、给水，再给电，后送料；结束时应先停料再停电，后切断水、风源。水压要比输料管风压高。喷射区水压应大于0.4MPa。风压能否掌握好对减少喷混凝土回弹率，保证喷混凝土和降低粉尘都有很大影响。正常工作风压可用。,9.

38、3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（四）喷混凝土作业,4.喷枪头的操作注意事项：开始时，应先给水，再给料；结束时，应先停料，后关水。喷咀和受喷面的最优距离按喷射混凝土最小回弹量和最高强度来确定，一般为。严格控制水灰比。受喷面有金属网时水灰比宜稍大。施工中可把拢料管增长0.6-1.0m,套上普通硬塑料管。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（四）喷混凝土作业,5.喷混凝土的施工安全：喷射之前要认真检查作业段的围岩状况，加强施工区的照明、通风和防尘措施。高压作业均应安置压力表、安全阀。喷射和处理堵管过程中禁止喷

39、咀对人。喷射作业人员，均应佩带防尘口罩。操作喷枪头的人员，应佩戴护眼罩、雨衣、长筒乳胶手套等劳保用品。尽量采用机械手，改善劳动条件。,9.3 锚喷支护的施工,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、喷射混凝土的施工,（四）喷混凝土作业,6.喷混凝土施工温度与养护：喷射中温度及水温应不低于5，养护时，气温如低于5 时，不得浇水。喷混凝土强度低于10MPa时，不得受冻。气温低于5 的情况施工，应经过试验，并采取保温措施等综合性措施。喷混凝土终凝后2h，即应开始洒水养护。养护时间应在14d以上,9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚喷支护的主要物理力学性

40、能,（一）喷混凝土的物理力学性能,1.抗压强度和抗拉强度2.抗冲切性能（抗剪强度）3.粘结力,与围岩的粘结力 与钢筋的粘结力 喷射层之间的粘结力 抗渗、抗冻性 收缩变形,9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,一、锚喷支护的主要物理力学性能,（二）锚杆的物理力学性能,水泥砂浆锚杆中的钢筋力学性能一般有保证。钻孔中注入水泥砂浆的标号应达到20号。水泥砂浆与钢筋、与围岩的粘结状况，它本身的密实性、强度主要取决于施工质量。每根锚杆的锚固力应不低于5t。,9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、锚喷支护检测,（一）质量

41、检测,1.原材料的检查2.喷射混凝土实际配合比与水灰比的测定3.喷混凝土强度的检查4.喷混凝土的厚度检查5.锚杆质量检查6.支护外观、尺寸等的检查,9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、锚喷支护检测,（二）新奥法支护变形监测,新奥法支护变形检测的重点是在施工阶段。变形测量主要有隧道周边位移的测量，围岩内松弛范围的测量，支护与围岩的接触应力的测量，支护衬砌内应力的测量。前两项是必须的。1.隧道周边位移的收敛量可用收敛计直接量 出。,9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、锚喷支护检测,（二）新奥法支护变形监测,2.围岩内松弛范围、岩体位移的测量，可用多 点或单点位移计测量。3.在钻孔中埋入量测锚杆，可以测定锚杆中的 轴向力及围岩中的应力分布状况,9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测,第九章 锚喷支护结构的设计与施工,二、锚喷支护检测,（三）工程验收,锚喷支护工程质量、断面尺寸满足设计要求方可验收。工程验收时，应提供施工、试验、检查、变形监测记录；竣工图和工程问题处理文件,