初期支护课件

1、第六节初期支护 一、概述 初期支护是为了解决隧道在施工期间的稳定和安全的工程措施；二次衬砌则是为了保证隧道永久稳定和安全，作为安全储备的工程措施。初期支护加二次衬砌，构成复合式衬砌。 (一)初期支护的基本概念 隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部份的结构层，称为初期支护。 1)概念 第1页，共30页。 锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网等及其它的组合组成，它是现代隧道工程中最常用的支护形式和方法。 锚喷支护较传统的构件支撑，无论在施工工艺和作用机理上都有一些特点： （二）锚喷支护工程特点： 2）初期支护的组成 第2页，共30页。1.灵活性：锚喷支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护部件

2、进行适当组合的支护形式，它们既可以单独使用，也可以组合使用；既可用于局部加固；也易于实施整体加固；既可一次完成，也可分次完成。充分体现“先柔后刚，按需提供”的原则。 2.及时性 ：锚喷支护能在施作后迅速发挥其对围岩的支护作用，这不仅表现在时间上，而且表现在空间上。 第3页，共30页。3.密贴性：喷射混凝土能与坑道周边的围岩全面、紧密地粘结，因而可以抵抗岩块之间沿节理的剪切和张裂。4.深入性：锚杆能深入围岩体内部一定深度，对围岩起约束作用。 （径向加固，纵向预支护） 5.柔性：锚喷支护属于柔性支护，它可以较便利地调节围岩变形，允许围岩作有限的变形，即允许在围岩塑性区有适度的发展，以发挥围岩的自承

3、能力。 第4页，共30页。6.封闭性：喷射混凝土能全面及时地封闭围岩，这种封闭不仅阻止了洞内潮气和水对围岩的侵蚀作用，减少了膨胀性岩体的潮解软化和膨胀，而且能够及时有效地阻止围岩变形，使围岩较早地进入变形收敛状态。 二、锚杆 锚杆(索)是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。 (一)锚杆的支护效应 第5页，共30页。锚杆的支护效应一般认为有如下几种： (1)支承围岩： 锚杆能限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，从而使处于二轴应力状态的洞室内表面附近的围岩保持三轴应力状态，因而能制止围岩强度的恶化，如图所示。 内压力P1喷射混凝土轴力N第6页，共30页。(2)加固围岩 : 锚杆对加固节

4、理发育的岩体和围岩松动区是十分有效的，有助于裂隙岩体和松动区形成整体，成为“加固带”(如图)。 加固带tl第7页，共30页。(3)提高层间摩阻力，形成“组合梁” : 对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层间摩阻力，层结构力学观点来看就是形成“组合梁”(如图)。 PP第8页，共30页。(4)“悬吊”作用 : 水平“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其稳定围岩联结起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体(如图)。第9页，共30页。 锚杆大致可分为以下几种： (二)锚杆的种类及各自的设计施工要点 第10页，共30页。1.普通水泥浆锚杆(1)构造组成 构造如

5、图。 砂浆杆体垫板螺母第11页，共30页。(2)设计、施工要点 杆体材料宜用20MnSi钢筋，亦可以采用A3钢筋；直径1422mm为宜，长度23.5m，为增加锚固力杆体内端可劈口叉开。 水泥一般选用普通硅酸盐水泥，砂子粒径不大于3mm，并过筛。 砂浆标号不低于C20；配合比一般为水泥:砂:水1:(11.5):(0.450.5)。第12页，共30页。 钻孔孔径比杆径大15mm。孔位允许偏差为1550mm；孔深允许偏差为50mm。钻孔方向宜适当调整尽量与岩层主要结构面垂直。孔钻好后用高压水将孔眼冲洗干净(若是向下钻孔还须用高压风吹净水)，并用塞子塞紧孔口，防止石渣掉入。 锚杆及粘结剂材料应符合设计

6、要求，锚杆应按设计要求的尺寸截取，并整直、除锈和除油，外端不用垫板的锚杆应先弯制弯头。 粘结砂浆应拌和均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。 第13页，共30页。 先注浆后插杆体时，注浆管应先插到钻孔底，开始注浆后，徐徐均匀地将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞。 注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆体，可用锤击或通过套筒用风钻冲击，使杆体强行插入钻孔。 杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度亦不应短于设杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞。

7、计长度的95%。 第14页，共30页。2.早强水泥砂浆锚杆3.早强药包内锚头锚杆 (1)构造组成 构造如图。 1-不饱和聚脂树脂加速剂填料；2-纤维纸和塑料袋；3-固化剂填料；4-玻璃管；5-堵头(树脂胶泥封口)；6-快硬水泥；7-湿强度较大的滤纸筒；8-玻璃纤维纱网；9-树脂锚固剂；10-带麻花头杆体；11-垫板；12-螺母9101112挡圈12345678a)b)第15页，共30页。第七节现场监控量测技术第16页，共30页。 1、监控量测目的 由于锚喷支护理论目前还不成熟，故需依靠现场监控量测来掌握围岩动态、修正设计，指导施工以及对支护效果作出正确评价。第17页，共30页。 2、现场量测内

8、容： 隧道内目测观察 隧道收敛量测 地表下沉量测 位移反分析，指导施工第18页，共30页。 隧道内目测观察 隧道目测观察的目的 预测开挖面前方的地质条件 为判断围岩稳定性提供地质依据 根据喷层表面状态及锚杆工作状态分析支护结构可靠度 第19页，共30页。 隧道目测观察的主要内容 了解开挖工作面的工程地质，包括地质种类及分布状态，岩石颜色、成分、结构等，节理状况，断层特征等 水文地质条件：地下水类型，涌水量大小，涌水位置，涌水压力，水的化学成分等第20页，共30页。 绘制开挖工作面的素描剖面图 开挖支护后的观察：初期支护的裂缝状况，锚杆端头情况，钢拱架是否被压曲，是否有底鼓现象第21页，共30页

9、。 隧道目测观察中围岩破坏形态分析 危险性不大的破坏：构筑仰拱后在拱肩部出现的剪切破坏一般进展缓慢，危险性不大 危险性较大的破坏：在未构筑仰拱前拱顶混凝土因受弯曲压缩而产生的裂隙常常进展急剧，伴随有碎片飞散，危险性较大第22页，共30页。 塌方征兆的破坏：拱顶喷层出现对称的向下滑落的剪切破坏现象，或侧墙发生向内侧滑动的剪切破坏并伴随有底鼓现象，都会引起塌方事故的破坏形态第23页，共30页。 隧道收敛量测 净空相对位移测量（收敛测量）：洞壁上两点两次测量的位移差 第24页，共30页。 测试频率：根据位移速度和离工作面的距离确定位移速度距开挖面距离量测频率10mm/d以上01B12次/日10mm5

10、mm/d12B1次/日5mm1mm/d25B1次/2日1mm/d以下5B以上1次/周第25页，共30页。 拱顶下沉量测：测量方法，可采用水平仪计、挠度计等 围岩内部位移量测：通常采用钻孔伸长计或位移计，它由锚固、传递、孔口装置、测试仪器等组成 第26页，共30页。 地表下沉量测 用水平仪在地表进行。量测范围的确定和不动点选取，量测频率：距开挖面距离2D时，1-2次/天；2D-5D时，1次/天，大于5D时，1次/周 第27页，共30页。 位移反分析，指导施工 根据量测位移反分析围岩应力重分布情况 反分析围岩力学参数 反分析围岩原始地应力 根据反分析结果指导施工 第28页，共30页。新奥法思想核心：（1）保护围岩（2）调动和发展围岩的自承能力第29页，共30页。保护围岩及时封闭围岩及时支护围岩选择合理的断面形式选择合理的施工方法选择合理的支护形式光面爆破阻止围岩围岩裂化改变围岩的应力条件，限制围岩有害变形改善结构的应力状态，使受力均匀减少对围岩的扰动和破坏由