喷锚支护结构设计与施工

Pi kL2b2
d2
4
Rg
b d 2
R g kL2
其中，γ是岩体容重；b锚杆间距，一 般L1>2b；k安全系数2-3。
⑷ 支护块状围岩
围岩塌落总是从危石开始，可能 形成 连锁反应。
砂浆锚杆的承 载力：
P sD1(c L sttasn )
⑸ 加固裂隙围岩
若在隧道顶部出现裂隙，为防止进一 步扩展危及顶部岩体稳定，可采用预应 力锚杆加固。
② 锚固长度确定
● 锚固深度L1：
根据锚杆抗拉强度与砂浆粘结力相等的 等强度原则，可确定锚杆的锚固深度L1：
L1
d 2Rg
4 k D
L1
d 2Rg
4 k D
其中：d是锚杆直径，1 6~ 2 2螺纹钢筋；D
是钻孔直径；k安全系数，3-5；是砂浆与
岩孔之间的抗剪强度。实践中要求 L1大于 30厘米；
喷锚支护结构设计与施工
1、喷锚支护的概况 2、喷锚支护的受力分析和结构计算 3、喷锚支护的施工 4、喷锚支护的主要物理力学性能和支护检测
第一节 喷锚支护的概况
与围岩密贴，封闭岩体的张性裂隙和节理，加固 围岩结构面，有效地发挥和利用岩块间的镶嵌、 咬合和自锁作用，从而提高岩体自身的强度、自 撑能力和整体性。
2、自稳时间短的围岩，宜采用全长粘结式锚杆或早强 水泥砂浆锚杆。
3、在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩条件下，锚杆应按系统锚 杆设计，并符合下列规定：
（1）锚杆一般应沿隧道周边径向布置，当结构面或岩 层层面明显时，锚杆应与岩体主结构面或岩层层面呈 大角度布置。
一般规定
（2）锚杆应按矩形排列或梅花形排列
（3）锚杆间距不得大于1.5m。间距较小时，可采用 长短锚杆交错布置。
假设裂隙受到预加力T和水平方向压力 P，则裂隙法向力和抗滑力分别为：
NTPsinF(TP sin )tan
是裂隙面内摩察角，沿裂隙面的下滑力 必须满足的条件：
P c o s (T P s i) n ta n T P (sitn a n s i) n
一般规定
1、永久支护的锚杆应为全长粘结型锚杆或预应力注浆 锚杆。其他类型的锚杆不能作为永久支护，当需作永 久支护时，锚孔内必须注满砂浆或树脂。
锚杆类型
② 端头锚固型
锚杆类型
② 端头锚固型
锚杆类型
③ 摩察型
主要有缝管锚杆、楔管锚杆和水胀锚杆等
锚杆类型
③ 摩察型
锚杆的力学作用
① 悬吊作用 ② 组合梁作用 ③ 整体加固作用
①悬吊作用：将不稳定岩层悬吊在坚 固岩层上，阻止围岩移动滑落。
② 组合梁作用：在岩层中打入锚杆，将 若干薄弱岩层锚固在一起，类似将叠合 的板梁变成组合梁，提高岩层的承载力。
锚杆支护结构
✓ 锚杆类型 ✓ 锚杆的力学作用 ✓ 锚杆的设计与计算 ✓ 支护块状围岩 ✓ 加固裂隙围岩
锚杆类型
① 全长粘结型
主要有普通水泥砂浆锚杆、树脂锚固锚杆、早强水 泥砂浆锚杆、树脂锚杆、水泥卷锚杆、中空注浆锚杆和 自钻式注浆锚杆等。
锚杆类型
② 端头锚固型
主要有机械锚固锚杆、树脂锚固锚杆、快硬水 泥卷端头锚杆等。
第二节 喷锚支护受力分析与结构计算
1、锚杆支护结构 2、喷混凝土支护结构 3、新奥法中锚喷联合支护的应用
锚喷支护的设计步骤
分析围岩稳定条件 围岩分类，选择支护类型和设计参数，对喷锚支护进行 受力分析和结构计算，并提出施工注意事项 动态施工：根据地质情况，及时修改设计参数，变更施 工工序 施工完成后的隧道稳定性评价，必要时包括施工阶段的 监测 总结经验，改进设计和施工。掌握岩体变形、坍塌的规 律之后，在恰当的时间，采用适当的办法，把支护做好。
（4）两车道隧道系统锚杆长度一般不小于2.0m，三 车道隧道系统锚杆一般不小于2.5m。
4、局部不稳定的岩块宜设置局部锚杆，可采用全长粘 结型锚杆、端头锚固型锚杆、预应力锚杆，锚固端应 置于稳定岩体内，锚杆参数应通过计算确定。
4）柔性好，能同围岩共同变形，构成一个共同工 作的承载体系。在变形过程中，它能调整围岩应 力，抑制围岩变形的发展，避免岩体坍塌的产生， 防止过大的松散压力出现。喷锚支护不再把围岩 仅仅视作荷载（松散地压），同时还把它视为承 载结构的组成部分。形变压力
第一节 喷锚支护的概况
4、新奥法 1）从岩体力学观点出发，进行支护设计和施工时， 把坑道周围岩体和各种支护结构作为一个完整支 护体系的新的支护理论和方法 2）要点： A、围岩体和支护视作统一的承载结构体系，岩体 是主要的承载单元； B、允许围岩产生局部应力松弛，也允许作为承载 环的支护结构有限制的变形；
锚杆长总度L：
LL1L2L3
式中：L1是锚固深度；L2为不稳 定岩层厚度；L3是外露长度（约小于 喷射混凝土厚度）；
③ 锚杆直径的确定 以抗拉为例，锚杆直径可用下式计算
d 2 kN
Rg
式中：K是安全系数，可取2；Rg 是锚杆抗拉强度；N是锚杆所受拉力；
d是锚杆直径。
④ 锚杆间距的确定
若等间距布置，每根锚杆所负担的 岩体重量即为所受荷载。
φ1
N
G ξ -φ1
当块体危石坠落时，除使锚杆受拉外， 还对锚杆产生剪切作用。
① 锚杆承载力计算
如图所示，根据静力平衡及 正弦定理有：
裂隙面
锚杆
锚杆
φ1 锚杆
G
φ1 ξ 裂隙面
φ1 N G ξ -φ1
Q G sin1 sin
NGsin( 1) sin
式中：N是锚杆所受拉力；Q是锚杆所受剪力；G是危 石重量或一根锚杆承担的岩石重量；是锚杆与地质结 构面的夹角； 1是锚杆与垂直线夹角。
第一节 喷锚支护的概况
C、通过试验、量测决定围岩体和支护结构的承载 －变形－时间特性； D、按“预计的”围岩局部应力松弛选择开挖方法 和支护结构； E、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。 5、控制爆破技术：
第一节 喷锚支护的概况
6、喷锚支护的适用条件 围岩的自立能力差、有涌水及大面积淋水处、地 层松软处就很难成型
③ 整体加固作用：锚杆群锚入围岩后，其 两端附近岩体形成圆锥形压缩区，按照一 定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成一 个均匀的压缩带，即承载环。
⑶ 锚杆的设计与计算
① 锚杆承载力计算 ② 锚杆锚固长度确定 ③ 锚杆直径的确定 ④ 锚杆间距的确定
① 锚杆承载力计算
裂隙面 锚杆
锚杆
φ1 锚杆源自文库
G
φ1 ξ 裂隙面