噴錨支護(hù)文獻(xiàn)綜述

1、噴錨支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展作者：指導(dǎo)教師：摘要：由于噴錨支護(hù)施工方便、設(shè)備簡單、投資少、速度快等特點(diǎn)，近年來在高層建筑及 地下工程基坑支護(hù)施工中得到廣泛應(yīng)用。噴錨支護(hù)是由錨桿與噴射混凝土形成的復(fù)合體加 固圍巖的技術(shù)，本文闡述了噴錨支護(hù)的基本原理及優(yōu)點(diǎn)，水利工程適時進(jìn)行噴錨支護(hù)既可 抑制圍巖有害的變形，又可適應(yīng)圍巖的變形，利用噴錨支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)，可對圍巖及時提 供一定的支護(hù)抗力，可有效地限制圍巖有害變形的發(fā)展。關(guān)鍵字：噴錨支護(hù)；圍巖穩(wěn)定；混凝土1前言噴錨支護(hù)是使錨桿、混凝土噴層和圍巖形成共同作用的體系，防止巖體松動、分 離，穩(wěn)定圍巖的一種有效的工程措施。由于其施工方便、設(shè)備簡單、投資少、速度快 等

2、特點(diǎn)，近年來在高層建筑及地下工程基坑支護(hù)施工中得到廣泛應(yīng)用，就隧道的種類 來說，鐵路、公路、礦山以及水電站的地下洞室廣泛地應(yīng)用噴錨支護(hù)技術(shù)；就其跨度 來說，用于水電站的地下廠房的跨度已達(dá)到30 m；就其地質(zhì)來說，堅(jiān)硬巖石、軟巖以 及具有膨脹性的地層均可采用噴錨支護(hù)技術(shù)。2噴錨支護(hù)的基本理論2.1噴錨支護(hù)的簡介噴錨支護(hù)是噴混凝土錨桿支護(hù)的簡稱。噴錨支護(hù)就是在洞室開挖后，及時地向圍 巖表面噴一薄層混凝土（一般厚度為520 cm），有時再增加一些錨桿，從而部分地 阻止圍巖向洞內(nèi)變形，以達(dá)到支護(hù)的目的。噴錨支護(hù)包括噴混凝土支護(hù)和錨桿支護(hù)。噴混凝土是利用噴射設(shè)備將混凝土噴在 圍巖的表面，使混凝土與圍巖緊

3、密粘結(jié)并充填凹穴、裂隙，以防止巖層松動和風(fēng)化。 這樣就可以利用巖層的自承作用，并使混凝土與圍巖組成共同的作用承載結(jié)構(gòu)。錨桿 是錨固于巖層中的金屬桿。作用有三：一是懸吊作用，即利用錨桿把不穩(wěn)定的巖塊， 固定在完整的巖體上；二是在水平層狀巖石中把若干層串聯(lián)成一個組合巖梁；三是通 過錨桿的固結(jié)加固，使巖層形成一定厚度的承載巖拱，這三個作用相幅相成。噴錨支護(hù)大體分為四類：一是錨桿支護(hù)，用作臨時支護(hù)，一般多采用楔縫式金屬 錨桿，永久支護(hù)多采用砂漿錨桿，錨桿支護(hù)適用于堅(jiān)硬巖層中，主要是阻止在大塊巖 石的掉落；二是噴混凝土支護(hù)，適用于防止破碎巖層的小塊巖石掉落或保護(hù)巖石不受 風(fēng)化；三是砂漿錨桿和噴混凝土聯(lián)合

4、支護(hù)，多用于穩(wěn)定性較差的巖層；四是砂漿錨桿、 鋼筋網(wǎng)和噴混凝土聯(lián)合支護(hù)，多用于破碎帶和軟弱巖體的支護(hù)。2.2噴錨支護(hù)的作用噴錨支護(hù)的作用，就是在位移達(dá)到極限值，圍巖松動脫落破壞以前，積極主動的 支護(hù)巖體，并以最經(jīng)濟(jì)的支護(hù)厚度達(dá)到最可靠的穩(wěn)定效果。這里存在一些矛盾：積蓄 于圍巖中的變形能既要調(diào)整，又要釋放；既允許有一定的位移（調(diào)整二次應(yīng)力），又不 能位移過大（保護(hù)二次強(qiáng)度）；既要及時支護(hù)（保護(hù)圍巖強(qiáng)度，防止局部破壞），又要不 能過早支護(hù)（產(chǎn)生過大支護(hù)力），更不能過晚支護(hù)（產(chǎn)生松脫破壞），既要使支護(hù)有足夠 的強(qiáng)度，又不能使剛度過大；這些矛盾都是巖體蠕變性能（時間效應(yīng)）帶來的。噴錨支 護(hù)利用它獨(dú)特的

5、可分性（即可根據(jù)需要分幾層、幾次噴敷，并可加設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)）科 學(xué)地解決了圍巖位移大小、支護(hù)時間早晚和噴層材料薄厚之間的矛盾。在洞室開挖后最短時間內(nèi)，迅速地先噴射較薄的一層混凝土，及時支護(hù)圍巖，防 止風(fēng)化，保持并加固圍巖的二次強(qiáng)度，避免圍巖局部破壞而影響整體失穩(wěn)。初噴薄層 利用本身薄層，利用本身的柔性，使圍巖在一定約制下變形，減緩變形速度，爭取時 間，以利于二次應(yīng)力的調(diào)整。在洞室變形的同時，積蓄于周邊上的能量部分釋放，部 分轉(zhuǎn)移給支護(hù)，部分轉(zhuǎn)移到深部圍巖，支護(hù)柔性越大，釋放和轉(zhuǎn)移到深部圍巖上的能 量也越大，支護(hù)分擔(dān)能量也就愈小。3噴錨支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)噴錨支護(hù)具有造價(jià)較低、工程較占地較少、支護(hù)及時、施

6、工迅猛、安全可靠、穩(wěn) 定性好等優(yōu)點(diǎn)，其綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果顯著。其優(yōu)點(diǎn)概括如下：及時性。噴錨可貴之 處在于它能加快施工速度，一般可望幾個小時后可將新開挖的洞體噴上、凝固。這樣 就可搶在巖體的大部分塑性變形之前，就予以早期控制（在噴層之前巖體只能發(fā)生彈性 和部分塑性變形）。密貼性。噴層與巖體的密貼性是噴錨能起較大的作用的關(guān)鍵所 在，混凝土以較高的速度噴在新開挖的巖體表面上，甚至擠進(jìn)裂縫，錨桿插入鉆孔以 飽滿砂漿膠結(jié)。它們與巖體之間牢固緊密地貼在一起，從而加固了巖體，使巖體的強(qiáng) 度和彈性模量得到提高。正是由于噴錨結(jié)構(gòu)與巖體之間的密貼性，加固了巖體，使巖 體得到有效的消除突破點(diǎn)和控制住破壞的發(fā)展。改善應(yīng)

7、力條件。噴錨除加固巖體， 改善巖體力學(xué)性質(zhì)外，還起了改善應(yīng)力條件的作用，后者將使巖體破壞的可能性大為 減少，這對于巖體的穩(wěn)定性是十分有利的。柔性。柔性是噴錨結(jié)構(gòu)重要特點(diǎn)之一， 實(shí)踐和理論都表明：噴錨結(jié)構(gòu)并非剛性很大不允許巖體變形的剛性結(jié)構(gòu)，而是允許巖 體在噴錨結(jié)構(gòu)控制下產(chǎn)生一定限度的位移，而不使巖體突破或點(diǎn)突破后不使其無控制 的發(fā)展成為塌方突破。正是由于它具有柔性特點(diǎn)，使得很薄的甚至不連片的噴錨發(fā)揮 很大作用。防風(fēng)化作用。利用導(dǎo)洞施工的大洞室，施工期一般較長，如果不隨挖隨 噴。在巖體暴露后繼續(xù)風(fēng)化將在不同程度上威脅工程的穩(wěn)定性，尤其是不良巖體情況 更為嚴(yán)重。止水作用。洞體開挖后，改變了地下水的

8、原來滲透條件。因?yàn)殚_挖造成 某些裂縫進(jìn)一步開裂或新產(chǎn)生一些裂縫使?jié)B透系數(shù)增大，而且洞室的開挖使?jié)B透距離 縮短，所以從某種意義上說，原來不從這里過的地下水（脈狀水），部分地也向洞里滲 透。結(jié)果導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性的降低，造成突破點(diǎn)，軟弱巖體更是如此。工程實(shí)踐證明，采用噴錨支護(hù)比采用排樁擋墻支護(hù)，可節(jié)約投資30%左右；噴錨 支護(hù)是隨挖隨支，基坑土方開挖完畢，邊壁也緊接著支護(hù)完畢，施工作業(yè)快，同樣工 程可比排樁擋墻縮短工期13個月；噴錨支護(hù)施工時占用空間很小，甚至沿建筑紅線 也可垂直開挖；噴錨支護(hù)是一種主動制約機(jī)制的支擋體系，它盡可能保持、提高和最 大限度利用土體固有的力學(xué)強(qiáng)度，變土體荷載為支護(hù)體系的一部

9、分，充分發(fā)揮了錨桿、 噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)的作用，因而穩(wěn)定性好、安全可靠。4噴錨支護(hù)的應(yīng)用噴錨支護(hù)的適應(yīng)性較廣，它不僅能有效地用于一般巖土深基坑工程支護(hù)，而且能 有效地用于支護(hù)流砂、淤泥、厚雜填土、飽和軟土等不良地質(zhì)條件下的深基坑。因此 在水利水電工程中得到廣泛地應(yīng)用：如施工期臨時支護(hù)及導(dǎo)流隧洞等臨時工程、無壓 隧洞的頂部部分、有壓隧洞的低水頭、低流速部分等。小浪底工程噴混凝土總量達(dá)10萬m3.幾乎所有巖石開挖面，都要用噴混凝土保護(hù)或承 受荷載。從使用材料上可分為素噴混凝土、鋼筋網(wǎng)噴混凝土、鋼支撐（鋼架）噴混凝土、 鋼纖維噴混凝土四種類型。從施工手段上分為十噴混凝土和濕噴混凝土。濕噴混凝土回彈

10、小，空氣污染少，因此小浪底國際承包商大都使用這一施工方法。國內(nèi)承包商則因濕噴混 凝土設(shè)備構(gòu)置費(fèi)用高，而多使用干噴混凝土。青崗峽水電站隧洞出口段調(diào)壓井井身深度27m，巖性為碎裂蝕變閃長巖，節(jié)理裂隙很 發(fā)育，在施工過程中，應(yīng)用噴錨支護(hù)方法。對于塊狀閃長巖地段緊跟工作面進(jìn)行噴混凝土， 一次完成永久支護(hù)，噴厚78cm，在斷裂帶處應(yīng)適當(dāng)增加錨桿，采用噴錨聯(lián)合支護(hù)，錨桿 間距可采用1.50m，長度為34.50m，桿體用p28mm螺紋鋼筋；對于破碎蝕變閃長巖地 段，跨度小于5m時，可采用素噴混凝土支護(hù)，緊跟掘進(jìn)面先噴45cm薄層混凝土做臨 時支護(hù)；對于地質(zhì)斷裂，跨度大于5m的地段，應(yīng)采用噴錨聯(lián)合支護(hù)。在噴錨

11、支護(hù)施工完 畢后，還需勤檢查，根據(jù)變形結(jié)果觀測，發(fā)現(xiàn)不利情況及時采取適當(dāng)措施，以防塌方事故 的發(fā)生。5結(jié)論傳統(tǒng)的剛性支撐或襯砌，由于它不能與圍巖緊密的接觸，架空部分的圍巖仍然繼 續(xù)向洞內(nèi)變形，并可能產(chǎn)生部分坍塌壓在支護(hù)或襯砌上，嚴(yán)重時可導(dǎo)致支撐或襯砌的 破壞。噴錨支護(hù)則不同，它能使混凝土噴層與圍巖連續(xù)的緊密貼合，并且噴層本身具 有一定的柔性和變形特性，因而能及時有效地控制和調(diào)整圍巖應(yīng)力的重分布，最大限 度地保護(hù)巖體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，防止圍巖的松動和坍塌。噴錨支護(hù)比傳統(tǒng)的襯砌薄，能減小開挖斷面，節(jié)省模板，加快施工進(jìn)度，節(jié)約勞動力， 襯砌總造價(jià)能省30%以上。但噴錨支護(hù)也存在一些缺點(diǎn)，如表面起伏不

12、平，不夠美觀，滲 水較多的地段，洞室比較潮濕等。因而采用噴錨支護(hù)通常要求洞室開挖采用光面爆破，嚴(yán) 格控制幅員，并在內(nèi)部構(gòu)筑離壁式襯套。解決防水防潮，可以采用防排結(jié)合的方式(如采 用柔性透水管或稻草繩布設(shè)經(jīng)絡(luò)排水管網(wǎng)排水，采用抗?jié)B抗裂砼和表面涂刷防水涂料進(jìn)行 防水防潮等)。至于美觀問題，在重要部位可以進(jìn)行裝修，等。這一切都有待于廣大地下 工程技術(shù)人員去進(jìn)一步探索、研究并加以解決，以使噴錨支護(hù)技術(shù)在工程實(shí)踐中日趨完善。6參考文獻(xiàn)崔冠英.水利工程地質(zhì).北京出版社,2000,(3)潘家錚.水工隧洞.科學(xué)衛(wèi)生出版社,1958,(1)楊述仁.周文鐸.地下水電站廠房設(shè)計(jì).水利電力出版社,1993, (1)陳德亮.隧洞.中國水利水電出版社,2002, (1)黃運(yùn)飛.基坑土體自承支護(hù)的基本原理.巖土工程技術(shù),1997,(1)韓瑞庚.地下工程新奧法.科學(xué)出版社,1987, (1)P.B.Attewell,I.W.Farmer,Principles of engine