隧道工程(第5、6、7章）ppt课件.pptVIP

隧道工程 主讲教师：王新定 博士 Tel: E-mail: Xdwang66@163.com 第五章 锚喷支护结构的设计与施工 第一节 锚喷支护与新奥法的概念 一、锚喷支护的概念 1、喷混凝土 喷混凝土是利用高压空气，将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合，喷射到开挖面上，迅速凝固而成的。 2、锚喷支护 喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架等结构组合起来的支护形式。可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的一种或几种组合。 二、锚喷支护的特点 1. 及时性：快速及时 2. 紧贴性：“联锁”作用、“复合”作用、“增强”作用 3. 柔韧性 4. 深入围岩内部加固 5. 支护组合和设置时间的灵活性 6. 密封性 三、锚喷支护设计原则和方法 1、工程类比法 2、监控量测法 3、理论验算法：荷载－结构模型、地层－结构模型 4、典型类比监控反演法 5、特征线法 四、新奥法（New Austrian Tunnelling Method 简写为NATM） 从岩土力学观点出发，进行支护设计和施工时，把隧道周围岩土体和各种支护结构组合为一个完整支护体系的新的支护理论和方法，称为新奥法。 五、新奥法（NATM）的要点 1. 围岩和支护视作统一的承载结构体系，围岩是主要的承载单元。 2. 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。 3. 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。 4 .按“预计的”围岩局部应力松弛选择开挖方法和支护结构。 5. 在施工过程中，通过对支护的监控量测，修改支护结构设计，并决定支护措施或第二次衬砌。 第二节 锚喷支护结构类型与作用原理 一、锚杆支护结构 （一）、 锚杆种类 1 、按锚杆与围岩的联结方式 （1）粘结型锚杆：砂浆锚杆、树脂锚杆 （2）机械型锚杆：楔缝式、胀壳式、楔管式 2 、按材料分类：钢锚杆、纤维锚杆、木锚杆 3 、 按受力：预应力锚杆、普通受力锚杆 （二）、锚杆作用原理 1 联结作用：隧道围岩有不稳定的岩块和岩层时，可用锚杆将它们联结起来，并尽可能的深入到稳定的岩层中。 2 组合作用：依靠锚杆将一定厚度的岩层，尤其时成层的岩层组合在一起，组成组合拱或组合梁，阻止岩层面滑移和坍塌。 3 整体加固作用：通过有规律布置的锚杆群，将隧道周围一定深度得围岩进行挤压，粘结加固，组成一个支承环。 二、喷混凝土支护结构 喷混凝土作用原理 1、局部稳定原理 喷混凝土支护结构通过及时的封闭岩层表面得节理、裂隙，填平或缓和表面得凹凸不平，使洞室内轮廓较为平顺，从而提高节理裂隙间的粘结力，摩阻力和抗剪强度，减少应力集中现象。防止岩层表面风化、剥落、松动、掉块和坍塌的产生，使围岩稳定下来，发挥围岩体的自承能力。 2、整体稳定性原理 喷混凝土层与围岩体表面紧密粘结、咬合。使洞室表面岩体形成较平顺的整体，依靠结合面处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体密贴组成“组合结构物“共同作用。 三、 新奥法中锚喷联合支护的作用 1、锚喷联合支护的适用情况 锚喷联合支护是锚杆支护和喷混凝土支护这两种支护作用原理的有机组合。 一般在较好的围岩中，可将喷混凝土作为主要的支护手段，辅以锚杆加固;而在较差的围岩体中，则以锚杆，尤其是预应力锚杆作为主要的岩体加固手段，并与喷混凝土、钢筋网喷混凝土或加钢拱的钢筋网喷混凝土配合使用。 2、新奥法应用时，应掌握的三个基本点 （1） 围岩是隧道稳定的基本部分，支护是为了与围岩共同形成能自身稳定的“承载圈“或直承单元。 （2 ）支护、衬砌要薄且具有柔性并与围岩密贴，使因产生弯矩而破坏的可能性达到最小。当需要增加支护衬砌强度时，宜采用锚杆、钢筋网，以及钢支撑等加固，而不宜大幅度增加喷层或衬砌厚度。 （3） 设计施工中需正确地估计围岩特性及其随时间的变化。需要进行必要的试验和量测，以确定围岩分类、自稳时间和位移变形速率等参数，选择最合宜的支护措施和支护时间。 第三节 锚喷支护的施工 一、锚杆的安设 钢筋水泥砂浆锚杆的施工顺序： 选孔 钻孔 注浆 安设锚杆和挂金属网 或者：选孔 钻孔 安设锚杆和挂金属网 注浆 1、选孔 （1） 孔的纵横间距 L锚杆 （2） 孔与岩面、层面或裂隙面的交角以90度为宜 2、钻孔：孔径一般为37~45mm，比杆径大15~20mm 3、注浆 水泥砂浆配合比：胶骨比1:1~1:2 ，水灰比0.38~0.42