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护坡喷锚加固

作者: 护坡喷锚加固发布时间:2018-12-20 19:43

           喷锚支护(shotcrete-bolt support)指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层,分为临时性支护结构和永久性支护结构。 喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护,也可以作为永久性支护。喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系,防止岩体松动、分离。把一定厚度的围岩转变成自承拱,有效地稳定围岩。当岩体比较破碎时,还可以利用丝网拉挡锚杆之间的小岩块,增强混凝土喷层,辅助喷锚支护。



            适用情况

          根据岩体的产状,将围岩按大类分为整体、块状、层状和软弱松散等几类。不同结构类型的围岩,开挖洞室后力学形态的变化过程及其破坏机理各不相同,设计原则也有差别。
对于整体状围岩,可以只喷上一薄层混凝土,防止围岩表面风化和消除表面凹凸不平以改善受力条件;仅在局部出现较大应力区时才加设锚杆。在块状围岩中必须充分利用压应力作用下岩块间的镶嵌和咬合产生的自承作用;喷锚支护能防止因个别危石崩落引起的坍塌。通过利用全空间赤平投影的方法,查找不稳定岩石在临空面出现的规律和位置,然后逐个验算在危石塌落时的力作用下锚杆或喷射混凝土的安全度。在层状围岩中,洞室开挖后,围岩的变形和破坏,除了层面倾角较陡时表现为顺层滑动外,主要表现为在垂直层面方向的弯曲破坏,用锚杆加固使围岩发挥组合梁的作用。软弱围岩近似于连续介质中的弹塑性体,采用喷锚支护时,宜将洞室挖成曲墙式,必要时加固底部,使喷层成为封闭环,用锚杆使周围一定厚度范围内的岩体形成“承载环”,以提高围岩自承能力。

         作用及时

         喷锚支护的及时性主要体现在它可以在隧洞开挖后几小时内立即施工,从而迅速有效地为围岩提供支护抗力。由于岩石的峰值强度和残余强度均与侧压力成正比,而其强度的下降程度与侧压力成反比,因而,在开挖后及时的进行喷锚支护,能为围岩提供径向抗力,使围岩处于有利的三轴应力状态,有利于保持围岩的强度和稳定。喷锚支护的及时性还体现在它紧跟施工作业面进行,可以完全利用工作空间来限制开挖后支护前变形的进一步发展,防止围岩发生松弛。


           粘结性强

           喷锚支护具有粘结性主要是由于喷射混凝土与围岩之间的粘结强度一般可以保持在1.0Mpa以上。两者不仅粘结紧密,而且可以通过粘结面上的粘结力和抗剪力把被节理裂隙等切割的隧道表面的岩体连接起来,使岩块之间保持咬合和镶嵌。此外,喷射混凝土还可以将荷载从将要失稳的岩体传给周围稳定的岩体,防止岩石的滑落。

             与传统混凝土衬砌相比,喷射混凝土具有可以改善荷载分布不均和降低支护层内弯矩值的作用。这是由于喷射混凝土能与周围岩体紧密粘结,使得在它们的接触面上既能承受径向荷载,也能承受切向荷载。统计多个采用喷锚支护的地下工程的现场实测数据显示,其平均径向应力一般能够稳定在0.3~0.5Mpa之间。这也从另一方面反映出了喷锚支护与围岩相互作用的实质就是调整两者之间的应力状态,做到充分发抨围岩自身的承载能力。

            深入性强

           喷锚支护的锚杆可以嵌入岩体内部,调整岩体应力分布,进而提高围岩整体强度。特别是经过预应力的锚杆,可以起到增大围岩受压区域,减小受拉区域的作用,其改善围岩应力的作用更加突出。若使用锚杆群进行加固,则可以形成具有一定范围的压缩带,加固效果尤为显著。

           柔性强

            喷锚支护的柔性方而体现在喷射的混凝上喷层厚度一般都比较薄,多在5~10cm之间,凝结后可立即作用于岩体;另一方面锚杆自身也具有强大的承载能力,可以承受较大变形或同加固的围岩一起移动。这个柔性支护的特点在控制岩体的塑性流变时显得更为重要。它使得围岩可以有一定的塑性区发展,避免出现应力高峰但却不出现有害的松散,充分发挥围岩自身的承载能力。大量工程实践表明,喷锚支护的柔性卸压作用对于保持围岩稳定是有利的。如我国金川镍矿某巷道,由于水平构造应力大,最初采用各种刚度大的传统衬砌支护后却出现严重破坏。而后采用了喷锚支护作为初期支护,使围岩应力得以释放。初始支护后三个月,巷道的变形速率明显降低,其水平收敛值维持在15~20cm之间。

           灵活性好

           喷锚支护的灵活性主要指其支护类型、支护参数和施工步骤等的可变性。由于不同工程的岩体条件是不同且复杂的,传统支护方式往往无法做到随机应变。而喷锚支护则不同。其加固范围可以是局部也可以是整体,加固形式可以是单独使用锚杆或喷层,或采用喷锚联合支护,或与钢拱架等一起使用。此外,还可以根据不同部位的加固需求的不同,选择不同的加固方式。
喷锚支护的灵活性还表现为它既可以一次进行,也可以分多次进行。这样就可以满足塑性流变围岩对于支护结构要具有柔性的需要,用以调节支护柔性与抗力之间的平衡关系。

            密封性好

           喷射混凝上的水泥含量较高而水灰比较低,抗渗性能较高,几乎无施工缝使得喷层间粘结较好,因此具有较高的密封性能。而且与普通混凝土相比,喷射混凝土不透水性更好,这样能防止岩体受到潮湿空气或地下水的侵蚀及由此产生的潮解和变质,维持了围岩原有的强度。喷射混凝土还可以阻止断层或节理间填充物的流失,维持节理间的摩擦力。此外,喷层还可以防止具有腐蚀性的化学气体入侵并可以提高岩体的抗冻性能。

           经济性好

          大量工程实践统计显示,与传统的现浇混凝土支护相比,喷锚支护的厚度可减小1 /2一2/3,岩石开挖量可以节省10%---15%,支护速度可以提高2~4倍,劳动力可节省一半,模板可节约100%混凝土可节省一半,整个支护成本可节约40%左右。因此,喷锚支护还具有良好的经济性。

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