锚索支护设计原则

第4节锚索支护设计原则

预应力锚索加固岩体或土层的实质，就是通过锚索对被加固的岩体或土层预先施加压应力，限制有害变形的发展，从而保持围岩的稳定。

对于矿山井巷工程的锚索支护设计，目前采用的主要有以下三种方法:

①工程类比法：

工程类比法发展较早，也是当前应用最广的方法。目前国内有关的支护规范仍以此法为主，现在的工程类比法主要在围岩分类的基础上，根据拟建工程的围岩等级和工程尺寸等，参照已建工程的经验，直接确定支护参数与施工方法。

②理论计算法：

理论计算方法是在测得岩体和支护力学参数的前提下，根据围岩力学特征建立数学模型，通过计算来确定支护参数的方法。因围岩地质条件复杂多变，其力学模型和岩体力学参数不易准确测定，在计算方法中很难全面反映施工方法和支护时机等因素，所以，理论计算法只作为设计参考。

③现场监控法：

现场监控法又叫信息设计法，是新近发展起来的一种以现场量测为手段的设计方法。这一方法以现场监测的信息为依据，边施工，边量测，不断把量测结果反馈到设计和施工中去，从而不断修改设计，指导施工，由于这种方法以现场实测为依据，故有助于人们进行科学判断，而且它又能适应多变的地质条件和各种不同的施工方法，因而

它比工程类比法及理论计算法更为实用。

在具体设计中，应根据矿山井巷的工程地质条件，三种方法结合应用。

矿山井巷工程的地质条件一般比较复杂，外荷载不明确，所以设计锚索加固方法多以工程类比法为主，有时也用一些经验公式。近年来矿山井巷支护工作推行新奥法施工，即判定准则。工程地质调查，是设计的重要依据。设计方法是：按工程特点和施工条件选择合适的锚索形式；锚索布置密度，按工程类比法或经验估计，一般控制在10m2根，对于松软夹层局部补强，也可根据具体情况确定；锚索安设方向原则上应正交于结构或层面，一般也可按巷道径向均匀布置，设计系统锚索应充分适应这一条件。

第5节锚索支护施工工序与配套机具

预应力锚索的施工可分为4道工序

1、钻锚索孔

钻孔机具。一般采用矿山井巷地质钻机，如TXU－75A，TXU－200A，TXU－300A，以及共它型号的坑道钻机。

钻孔规格。巷功索孔规格一般为φ89mm，如孔口下套管，钻孔结构及尺寸可适当确定。

因钻孔要安装锚索，因而要求钻孔平直、光洁，如遇塌孔则必须进行处理。

2、锚索组装

MH－300型锚索，采用7×φ5钢绞线制做，每根锚索由3~4股钢绞线编组，按实际孔深截取适当的长度。

设计预应力300~400kN，设计承载力600~800kN。

钢绞线的截长。钢绞线截取长度＝锚固段长度+自由段长度+张拉端长度。

钢绞线外观检查，不得出现明显裂痕或松丝等缺陷，不得有死弯。若有上述缺陷应截去不用，对局部锈蚀严重的也不得使用。

组编锚索时，要用钢刷除去钢绞线表面浮锈。对锚索的防锈处理分别涂防锈油脂（在自由段）和全孔注浆，其中水泥砂浆为主要保护层。

套装隔离层。对自由伸缩段必须施加隔离层，即采用套装聚乙烯管的办法。先将防锈油脂均匀地涂在钢绞线表面，但不要超设计的隔离段；再将聚乙烯软管套装在已涂过油脂的钢绞线上，两端用铁丝捆牢。

将处理好的钢丝线按设计长度分组顺直，在锚固段每隔0.8m一里一外顺次放一组对中支架和架线环，端头装上导向帽，使整个锚固段呈一组枣核状，其目的在于使锚索与注孔砂浆能粘结良好。组装好的锚索大致成一直线，每段钢绞线之间不得相互交叉。为了运送方便，可将整个锚索卷成圆盘状。

第6章喷射混凝土支护

喷射混凝是一种原材料与普通混凝土相同，而施工工艺特殊的混凝土。喷射混凝土是将水泥、砂、石按一定的比例混合搅拌后，卷入混凝土喷射机中，用压缩空气将干拌台料压送到喷头处，在喷头的水环处加水后，高速喷射到巷道围岩表面，起到支护作用的一种支护形式和施工方法：是一种不用模板，没有浇注和捣固工序的快速、高效

的混凝土施工工艺。在矿山井巷、地下工程、隧道隧洞等工程中，采用与锚杆支护相结合的喷射混凝土支护，取代原有的料石砌碹、混凝土衬砌，取得了明显的效果。

喷射混凝土支护的主要特点是：

①技术上先进，质量上可靠。过去用钢、木支架，料石、混凝土碹支护只有消极地承受上部松动围岩的重量，维持巷道的稳定性。喷射混凝土支护则是充分考虑和积极发挥围岩本身自稳作用，喷射混凝土与围岩自移民能力相结合，变被动为主动，变消极为积极。喷射混凝土利用压气调整喷射到围岩表面的节理、裂隙中，把节理、裂隙分隔的岩体联结起来，有效地阻止岩块的松动或滑移。喷射混凝土支护形成一种紧贴岩面的封闭层，隔绝了水和空气对围岩的风化和剥蚀作用，防止因围岩风化、剥蚀而影响巷道稳定性和正常使用，喷射混凝土支护可填补由于爆破而形成的巷道围岩表面凸凹不平，使其成形圆滑规整，避免或缓和了应力集中。喷射混凝土支护能紧跟掘进工作面，以最快的速度施工，有效地减少了围岩暴露的时间，有利于迅速控制或稳定围岩因爆破引起的扰动，从而大大地提高了围岩和支护为一体的共同受力系统，把过去认为是荷载的岩层转化为承载结构的一部分。这就是为什么用较薄的一层喷射混凝土支护可以代替较厚的普通浇注混凝土或料石碹（300~500mm）起到同样支护效果的原因。

喷射混凝土支护是在科学的围岩自稳理论基础上发展起来的一种新型支护，其技术是先进的，工程质量是可靠的。加之，喷射混凝土支护与锚杆支护、金属网相结合，提高了支护的性能和工程质量，改进了巷道的稳定性。实践证明喷射混凝土支护是行之有效的一种先

进的支护技术。

②经济上合理，工艺上简便。根据多年的实践，喷射混凝土支护是一种经济上合理的支护方法，与传统的普通混凝土碹相比，其支护厚度可减薄1/2~2/3。过去碹厚300~500mm，现在喷射混凝土层厚100~250mm。这样，不仅开挖工作量可减少15%以上，支护材料也大幅度减少，模板可以全部节省，混凝土量可节省40%以上。同时，支护速度可以提高2~4倍。劳动力节省50%以上。可见，在施工速度、材料消耗、劳动力需求等方面，都是经济合理的。

工艺上，只需1台混凝土喷射机，人工手扶喷管作业，既不用架设碹胎、模板，也不必人工浇注和捣固，比混凝土支护施工工艺简便，劳动强度远比浇注混凝土支护为小。因而，在推广应用过程中很受基层的欢迎。

③适用范围广，发展前景好。喷射混凝土支护有十分广泛的适用范围，不仅矿山立井、斜井、平硐，巷道工程可以广泛地使用，而且地铁、隧道、隧洞、水电、军工等工程也在广泛地应用。随着新奥法、挪威法施工技术的发展，喷射混凝土技术也得到迅速发展。尤其是喷射混凝土支护与锚杆、金属网、钢纤维、钢架等支护结构相结合，不仅用来解决特殊地层支护问题，也用来修复、处理冒顶塌方事故，或用于高层建筑的深基坑施工、滑坡处理、围岩加固等。因此，随着喷射混凝土支护适用范围的扩大，喷射混凝土技术将得到更快地提高和发展。

目前，喷射混凝土支护技术虽然获得广泛推广应用，但还有一些问题急待解决。主要是在施工中降低粉尘，保护施工人员伊朗减少回