喷锚支护文献综述

1、喷锚支护技术的应用及发展作者：指导教师：摘要：由于喷锚支护施工方便、设备简单、投资少、速度快等特点，近年来在高层建筑及 地下工程基坑支护施工中得到广泛应用。喷锚支护是由锚杆与喷射混凝土形成的复合体加 固围岩的技术，本文阐述了喷锚支护的基本原理及优点，水利工程适时进行喷锚支护既可 抑制围岩有害的变形，又可适应围岩的变形，利用喷锚支护技术的特点，可对围岩及时提 供一定的支护抗力，可有效地限制围岩有害变形的发展。关键字：喷锚支护；围岩稳定；混凝土1前言喷锚支护是使锚杆、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，稳定围岩的一种有效的工程措施。由于其施工方便、设备简单、投资少、速度快 等

2、特点，近年来在高层建筑及地下工程基坑支护施工中得到广泛应用，就隧道的种类 来说，铁路、公路、矿山以及水电站的地下洞室广泛地应用喷锚支护技术；就其跨度 来说，用于水电站的地下厂房的跨度已达到30 m；就其地质来说，坚硬岩石、软岩以 及具有膨胀性的地层均可采用喷锚支护技术。2喷锚支护的基本理论2.1喷锚支护的简介喷锚支护是喷混凝土锚杆支护的简称。喷锚支护就是在洞室开挖后，及时地向围 岩表面喷一薄层混凝土（一般厚度为520 cm），有时再增加一些锚杆，从而部分地 阻止围岩向洞内变形，以达到支护的目的。喷锚支护包括喷混凝土支护和锚杆支护。喷混凝土是利用喷射设备将混凝土喷在 围岩的表面，使混凝土与围岩紧

3、密粘结并充填凹穴、裂隙，以防止岩层松动和风化。 这样就可以利用岩层的自承作用，并使混凝土与围岩组成共同的作用承载结构。锚杆 是锚固于岩层中的金属杆。作用有三：一是悬吊作用，即利用锚杆把不稳定的岩块， 固定在完整的岩体上；二是在水平层状岩石中把若干层串联成一个组合岩梁；三是通 过锚杆的固结加固，使岩层形成一定厚度的承载岩拱，这三个作用相幅相成。喷锚支护大体分为四类：一是锚杆支护，用作临时支护，一般多采用楔缝式金属 锚杆，永久支护多采用砂浆锚杆，锚杆支护适用于坚硬岩层中，主要是阻止在大块岩 石的掉落；二是喷混凝土支护，适用于防止破碎岩层的小块岩石掉落或保护岩石不受 风化；三是砂浆锚杆和喷混凝土联合

4、支护，多用于稳定性较差的岩层；四是砂浆锚杆、 钢筋网和喷混凝土联合支护，多用于破碎带和软弱岩体的支护。2.2喷锚支护的作用喷锚支护的作用，就是在位移达到极限值，围岩松动脱落破坏以前，积极主动的 支护岩体，并以最经济的支护厚度达到最可靠的稳定效果。这里存在一些矛盾：积蓄 于围岩中的变形能既要调整，又要释放；既允许有一定的位移（调整二次应力），又不 能位移过大（保护二次强度）；既要及时支护（保护围岩强度，防止局部破坏），又要不 能过早支护（产生过大支护力），更不能过晚支护（产生松脱破坏），既要使支护有足够 的强度，又不能使刚度过大；这些矛盾都是岩体蠕变性能（时间效应）带来的。喷锚支 护利用它独特的

5、可分性（即可根据需要分几层、几次喷敷，并可加设锚杆和钢筋网）科 学地解决了围岩位移大小、支护时间早晚和喷层材料薄厚之间的矛盾。在洞室开挖后最短时间内，迅速地先喷射较薄的一层混凝土，及时支护围岩，防 止风化，保持并加固围岩的二次强度，避免围岩局部破坏而影响整体失稳。初喷薄层 利用本身薄层，利用本身的柔性，使围岩在一定约制下变形，减缓变形速度，争取时 间，以利于二次应力的调整。在洞室变形的同时，积蓄于周边上的能量部分释放，部 分转移给支护，部分转移到深部围岩，支护柔性越大，释放和转移到深部围岩上的能 量也越大，支护分担能量也就愈小。3喷锚支护的优点喷锚支护具有造价较低、工程较占地较少、支护及时、施

6、工迅猛、安全可靠、稳 定性好等优点，其综合经济技术效果显著。其优点概括如下：及时性。喷锚可贵之 处在于它能加快施工速度，一般可望几个小时后可将新开挖的洞体喷上、凝固。这样 就可抢在岩体的大部分塑性变形之前，就予以早期控制（在喷层之前岩体只能发生弹性 和部分塑性变形）。密贴性。喷层与岩体的密贴性是喷锚能起较大的作用的关键所 在，混凝土以较高的速度喷在新开挖的岩体表面上，甚至挤进裂缝，锚杆插入钻孔以 饱满砂浆胶结。它们与岩体之间牢固紧密地贴在一起，从而加固了岩体，使岩体的强 度和弹性模量得到提高。正是由于喷锚结构与岩体之间的密贴性，加固了岩体，使岩 体得到有效的消除突破点和控制住破坏的发展。改善应

7、力条件。喷锚除加固岩体， 改善岩体力学性质外，还起了改善应力条件的作用，后者将使岩体破坏的可能性大为 减少，这对于岩体的稳定性是十分有利的。柔性。柔性是喷锚结构重要特点之一， 实践和理论都表明：喷锚结构并非刚性很大不允许岩体变形的刚性结构，而是允许岩 体在喷锚结构控制下产生一定限度的位移，而不使岩体突破或点突破后不使其无控制 的发展成为塌方突破。正是由于它具有柔性特点，使得很薄的甚至不连片的喷锚发挥 很大作用。防风化作用。利用导洞施工的大洞室，施工期一般较长，如果不随挖随 喷。在岩体暴露后继续风化将在不同程度上威胁工程的稳定性，尤其是不良岩体情况 更为严重。止水作用。洞体开挖后，改变了地下水的

8、原来渗透条件。因为开挖造成 某些裂缝进一步开裂或新产生一些裂缝使渗透系数增大，而且洞室的开挖使渗透距离 缩短，所以从某种意义上说，原来不从这里过的地下水（脉状水），部分地也向洞里渗 透。结果导致岩体稳定性的降低，造成突破点，软弱岩体更是如此。工程实践证明，采用喷锚支护比采用排桩挡墙支护，可节约投资30%左右；喷锚 支护是随挖随支，基坑土方开挖完毕，边壁也紧接着支护完毕，施工作业快，同样工 程可比排桩挡墙缩短工期13个月；喷锚支护施工时占用空间很小，甚至沿建筑红线 也可垂直开挖；喷锚支护是一种主动制约机制的支挡体系，它尽可能保持、提高和最 大限度利用土体固有的力学强度，变土体荷载为支护体系的一部

9、分，充分发挥了锚杆、 喷射混凝土和钢筋网的作用，因而稳定性好、安全可靠。4喷锚支护的应用喷锚支护的适应性较广，它不仅能有效地用于一般岩土深基坑工程支护，而且能 有效地用于支护流砂、淤泥、厚杂填土、饱和软土等不良地质条件下的深基坑。因此 在水利水电工程中得到广泛地应用：如施工期临时支护及导流隧洞等临时工程、无压 隧洞的顶部部分、有压隧洞的低水头、低流速部分等。小浪底工程喷混凝土总量达10万m3.几乎所有岩石开挖面，都要用喷混凝土保护或承 受荷载。从使用材料上可分为素喷混凝土、钢筋网喷混凝土、钢支撑（钢架）喷混凝土、 钢纤维喷混凝土四种类型。从施工手段上分为十喷混凝土和湿喷混凝土。湿喷混凝土回弹

10、小，空气污染少，因此小浪底国际承包商大都使用这一施工方法。国内承包商则因湿喷混 凝土设备构置费用高，而多使用干喷混凝土。青岗峡水电站隧洞出口段调压井井身深度27m，岩性为碎裂蚀变闪长岩，节理裂隙很 发育，在施工过程中，应用喷锚支护方法。对于块状闪长岩地段紧跟工作面进行喷混凝土， 一次完成永久支护，喷厚78cm，在断裂带处应适当增加锚杆，采用喷锚联合支护，锚杆 间距可采用1.50m，长度为34.50m，杆体用p28mm螺纹钢筋；对于破碎蚀变闪长岩地 段，跨度小于5m时，可采用素喷混凝土支护，紧跟掘进面先喷45cm薄层混凝土做临 时支护；对于地质断裂，跨度大于5m的地段，应采用喷锚联合支护。在喷锚

11、支护施工完 毕后，还需勤检查，根据变形结果观测，发现不利情况及时采取适当措施，以防塌方事故 的发生。5结论传统的刚性支撑或衬砌，由于它不能与围岩紧密的接触，架空部分的围岩仍然继 续向洞内变形，并可能产生部分坍塌压在支护或衬砌上，严重时可导致支撑或衬砌的 破坏。喷锚支护则不同，它能使混凝土喷层与围岩连续的紧密贴合，并且喷层本身具 有一定的柔性和变形特性，因而能及时有效地控制和调整围岩应力的重分布，最大限 度地保护岩体的结构和力学性质，防止围岩的松动和坍塌。喷锚支护比传统的衬砌薄，能减小开挖断面，节省模板，加快施工进度，节约劳动力， 衬砌总造价能省30%以上。但喷锚支护也存在一些缺点，如表面起伏不

12、平，不够美观，渗 水较多的地段，洞室比较潮湿等。因而采用喷锚支护通常要求洞室开挖采用光面爆破，严 格控制幅员，并在内部构筑离壁式衬套。解决防水防潮，可以采用防排结合的方式(如采 用柔性透水管或稻草绳布设经络排水管网排水，采用抗渗抗裂砼和表面涂刷防水涂料进行 防水防潮等)。至于美观问题，在重要部位可以进行装修，等。这一切都有待于广大地下 工程技术人员去进一步探索、研究并加以解决，以使喷锚支护技术在工程实践中日趋完善。6参考文献崔冠英.水利工程地质.北京出版社,2000,(3)潘家铮.水工隧洞.科学卫生出版社,1958,(1)杨述仁.周文铎.地下水电站厂房设计.水利电力出版社,1993, (1)陈德亮.隧洞.中国水利水电出版社,2002, (1)黄运飞.基坑土体自承支护的基本原理.岩土工程技术,1997,(1)韩瑞庚.地下工程新奥法.科学出版社,1987, (1)P.B.Attewell,I.W.Farmer,Principles of engine