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1、第十二章锚喷支护的设计与施工主讲教师张子新教授、博导同济大学地下建筑与工程系，上海，200092Tel（Fax):021-65982986E-mail:zxzhang@mail.tongji.edu.cn§1锚喷支护的概况一、定义锚喷支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土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，采用锚喷支护的一种或几种结构的组合。二、特点1）、由于锚喷结构能及时支护，有效地控制围岩的变形，防止岩块坠落和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力，所以锚喷结构比模注混凝土衬砌的受力更为合理。
2、2）、锚喷支护能大量节省混凝土、木料、劳动力，加快施工进度，工程造价可降低40-50%，并有利于施工机械化和改善劳动条件等三、种类1）粘结型的锚杆：金属砂浆锚杆，金属树脂锚杆等。l2）机械型的锚杆：楔缝式、胀壳式和滑楔式锚杆等。l3）锚杆的材料有：钢杆的、木杆的、钢丝的4）锚杆的受力有：预应力锚杆、普通受力锚杆§2锚喷支护的结构计算2.1锚喷支护材料性能l2.2锚喷加固作用l2.3锚喷支护设计计算l2.4锚喷支护的适用场合2.1锚喷支护的材料性能喷混凝土能在10min内终凝，一般2h即具有强度，4d为28d强度的
3、70%左右，28d抗压强度可达25~30MPa；抗拉强度为2~2.2MPa.一般设计中,可采用喷混凝土标号为20号,抗压强度为14MPa,抗拉强度为1.2MPa.弹性模量为2.0×104MPa锚喷支护的材料性能----粘结力l与Ⅳ类及以上围岩的粘结力不低于0.8MPa,Ⅲ类围岩的粘结力不低于0.5MPa.l为了提高混凝土与钢筋的粘结强度,不宜选用过粗的钢筋来制作钢筋网,细一点为好;同时第一层喷混凝土表面或岩面与钢筋之间的空隙也不宜过大.设计时可视施工情况采用2.5~5MPa.试验表明,分层喷射时对喷射混凝土力学性
4、能几乎没有影响.l喷射混凝土的收缩变形比普通混凝土大2.2锚喷支护加固作用一、锚杆的加固作用二、喷混凝土的加固作用一、锚杆的加固作用1）、联结作用l当洞室围岩被裂隙、断层等切割，使局部岩块不稳定时，可用锚杆将它们联结起来，并尽可能将锚杆打入稳定岩体一定深度。2）、组合梁或拱作用l依靠锚杆将一定厚度的岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，增加了层理间的抗剪强度，提高岩层的抗弯性能，使围岩得以稳定。3）、整体加固过用用锚杆群可将节理裂隙较发育的围岩锚固起来，通过有规律布置的锚杆群，将隧道四周一定深度的围岩进行挤压、粘结加
5、固，组成一个承载环二、喷混凝土加固作用1）、局部稳定原理l喷混凝土支护结构通过及时的封闭岩层表面的节理、裂隙，只要支护住最先掉落的危石，封闭加固附近的岩体，则洞室就能稳定。而喷混凝土层在危石自重力作用下，可能出现冲切破坏和撕开破坏。l2）、整体稳定原理喷混凝土层与围岩体表面紧密粘结、咬合，它与岩体密贴组成“组合结构”或“整体结构物”共同工作。薄的喷层支护柔性大，变形能力强，使围岩变形得到控制，应力得以调整，从而使围岩体获得稳定。作为“整体结构物”一部分的喷层也同时受到因围岩的变形引起的形变压力。2.3锚喷支护的设
6、计计算锚杆喷混凝土(或加钢筋网)联合加固的结构作用,实际上是锚杆加固和喷混凝土加固围岩结构作用时的有机组合.其受力状况与围岩的应力状态密切相关,其影响因素比较复杂,其受力分析和结构计算尚处于半经验半理论阶段.目前,锚喷支护的常用设计方法是按悬吊原理计算一、锚杆参数的确定一）、锚杆长度二）、锚杆的布置一）、锚杆长度l1）锚固长度L1，–需同时满足ll2）加固长度L2–可按不稳定岩层厚度或围岩的荷载高度取。–l3）外露长度L3l考虑设置托板，钢筋网等要求，可取5-15cm，但不应超过喷射混凝土的厚度，此外，拱脚处可取
7、拱顶处锚杆长度的1.2倍l–二)、锚杆的布置系统锚杆布置原则l在隧道断面上，系统锚杆宜按垂直隧道周边轮廓布置，当遇层状岩层时，应增设与主结构面成最大角度的锚杆。在掩面上，锚杆宜成菱形排列。根据工程经验，系统锚杆间距不宜大于锚杆长度的二分之一，在软弱的Ⅱ、Ⅲ类围岩中，锚杆间距不得大于1.25m,以为0.5-1.2m二)、锚杆的布置局部锚杆的布置原则局部锚杆的主要作用是阻止部分不稳定岩块塌落或滑移,通过锚杆将岩块固定在稳定岩体上.拱腰以上的局部锚杆布置方向应有利于锚杆受拉,拱腰以下及边墙部分的局部锚杆宜逆着不稳定岩块
8、滑动方向布置.二)、锚杆的布置在软弱的Ⅱ、Ⅲ类围岩中,处设置进项锚杆外,还应在纵向的毛洞周边设置超前锚杆或超前小钢管二、喷射混凝土支护设计l一）、喷射混凝土支护设计厚度的确定l二）、喷射混凝土支护厚度的计算l三）、钢筋网喷射混凝土支护设计一）、喷射混凝土支护设计厚度的确定ll喷射混凝土支护厚度有最小喷层厚度和平均喷层厚度两种指标l考虑到喷射混凝土收缩较大，其厚度不应小于5
