《大学课程《水利水电工程施工技术（第三版）》教学PPT课件：11.5_11.6 喷锚支护技术.隧洞施工安全技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学课程《水利水电工程施工技术（第三版）》教学PPT课件：11.5_11.6 喷锚支护技术.隧洞施工安全技术（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五节第五节 喷锚支护技术喷锚支护技术 1喷锚支护是喷混凝土支护、锚杆支护、喷混凝土锚杆支护、喷混凝土锚杆钢筋网支护和喷混凝土锚杆钢拱架支护等不同支护型式的统称。它是地下工程支护的一种新型式，亦是新奥地利隧道工程法（新奥法）的主要支护措施。喷锚支护是在隧洞开挖后，及时在围岩表面喷射一层厚35cm的混凝土，必要时加上锚杆、钢筋网以稳定围岩。这一层混凝土一般作为临时支护，以后再在其上加喷混凝土至设计厚度作为永久支护。这种施工方法称为“新奥法”。“新奥法”所依据的理论与现浇混凝土支撑拱的理论显著不同。现浇混凝土衬砌的理论是把围岩当作衬砌设计的主要荷载，“新奥法”是在隧洞开挖后围岩产生大量变形以前在围
2、岩石表面喷射一层混凝土，以期达到以下目的：密封围岩、防止围岩风化；粘结和填充围岩裂隙，防止围岩松动；加固围岩，提高其强度和整体性。新奥法的理论依据是通过对围岩的适时支护，来控制和调整围岩中的应力，防止围岩开挖后产生过渡松动或坍塌，使围岩在与喷锚支护的共同变形中取得稳定。新奥法把“围岩是结构的荷载”的理论转化为“围岩是承载结构的重要组成部分”，围岩荷载由围岩与支护共同承担，从而减少衬砌的厚度。从我国已建隧洞工程的实际来看，采用喷锚支护，可以减少衬砌工程量50%以上，节约水泥1/31/2，减少劳动力和工程投资50%左右，缩短工期50%以上。喷锚支护，不需要安装模板，也不需要进行回填灌浆，操作方便，
3、施工安全。2第五节第五节 喷锚支护技术喷锚支护技术 锚杆是为了加固围岩而锚固在岩体中的金属杆件。锚杆插入岩体后，将岩块串联起来，改善了围岩的原有结构性质，使不稳定的围岩趋于稳定，锚杆与围岩共同承担山岩压力。锚杆支护是一种有效的内部加固方式。3一、锚杆支护1.锚杆的作用（1）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。（2）组合岩梁。将层理面近似水平的岩层用锚杆串联起来，形成一个巨型岩梁，以承受岩体荷载。（3）承载岩拱。通过锚杆的加固作用，使隧洞顶部一定厚度内的缓倾角岩层形成承载岩拱。但在层理、裂隙近似垂直，或在松散、破碎的岩层中，锚杆的作用将明显降低，如图。4 2.锚杆的分类（1）张
4、力锚杆 楔缝式锚杆由楔块、锚栓、垫板和螺帽等四部分组成。胀圈式锚杆的端部有四瓣胀圈和套在螺杆上的锥形螺帽。56 2.锚杆的分类（2）砂浆锚杆 在钻孔内先注入砂浆后插入锚杆，或先插锚杆后注砂浆，待砂浆凝结硬化后即形成砂浆锚杆先注砂浆后插锚杆的施工程序一般为：钻孔、清洗钻孔、压注砂浆和安插锚杆。钻孔时要控制孔位、孔径、孔向、孔深符合设计要求先设锚杆后注砂浆的施工工艺要求基本同上钢筋砂浆锚杆的砂浆常采用风动压浆罐灌注3.锚杆的布置锚杆的布置主要是确定锚杆的插入深度、间距及布置形式。锚杆的布置有局部锚杆和系统锚杆。局部锚杆主要是用来加固危石，防止掉块。系统锚杆主要用来提高围岩的强度和整体性。锚杆的方向
5、应尽量与岩体结构面垂直，当结构面不明显时，可与周边轮廓垂直。圆断面隧洞可采用径向布置。锚杆在平面上的布置要求呈梅花形或方格形。73.锚杆的布置锚杆的布置参数主要是通过工程类比和现场试验选择。系统锚杆，锚杆深入岩体深度一般为1.53.5m，但不一定要深入稳定岩层，当岩层破碎时，用短而密的系统锚杆，同样可取得较好的锚固效果。系统锚杆间距为插入深度的1/2，但不得大于1.5m。局部锚杆，必须插入稳定岩体内，插入深度和间距根据实际情况而定。大于5m的深孔锚杆应作专门设计。8二、喷混凝土支护概念：喷混凝土就是将水泥、砂、石等干料按一定比例拌和后装入喷射机中，再用压缩空气将混合料送到喷嘴处与高压水混合，喷
6、射到岩石表面，经凝结硬化而成的一种薄层支护结构。作用：喷射到岩面上的混凝土，能填充围岩的缝隙，将分离的岩面粘结成整体，提高围岩的强度，增强围岩抵抗位移和松动的能力，还能封闭岩石，防止风化，缓和应力集中。优点：喷混凝土支护是一种不用模板就能成型的新型支护结构，具有生产效率高，施工速度快，支护质量好的优点。91.原材料及配合比水泥水泥 普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5MPa，以利混凝土早期强度的快速增长。砂子砂子 一般采用中砂或中、粗混合砂，平均粒径0.350.5mm。砂子过粗，容易产生回弹。过细，不仅使水泥用量增加，而且还会引起混凝土的收缩，降低强度，还会在喷射中产生大量粉尘。101.原材
7、料及配合比砂子的含水量应控制在4%6%之间。含水量过低，混合料在管路中容易分离而造成堵管；含水量过高，混合料有可能在喷射罐中就已凝结，无法喷射。111.原材料及配合比石子石子 用卵石、碎石均可作为喷混凝土骨料。石料粒径为520mm，其中大于15mm的颗粒应控制在20%以内，以减少回弹。石子的最大粒径不能超过管路直径的1/2。石料使用前应经过筛洗。水水 喷混凝土用水与一般混凝土对水的要求相同。121.原材料及配合比速凝剂速凝剂 为了加快喷混凝土的凝结硬化速度，防止在喷射过程中坍落，减少回弹，增加喷射厚度，提高喷混凝土在潮湿地段的适应能力，一般要在喷混凝土中掺入水泥重量2%4%的速凝剂。速凝剂应符
8、合国家标准，初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。喷混凝土配合比：水泥用量一般为375400kg/m,水泥与砂石的重量比一般为1：41：4.5，砂率为45%55%，水灰比为0.40.5。132.混凝土喷射机冶建69型双罐式喷射机和HP型转体式喷射机，14图图11-31图图11-32转体式喷射机转体式喷射机3.喷混凝土施工（1）施工准备 喷射混凝土前，应做好各项准备工作，内容包括：搭建工作平台、检查工作面有无欠挖、撬除危石、清洗岩面和凿毛、钢筋网安装、埋设控制喷射厚度的标记、混凝土干料准备等。（2）喷枪操作 直接影响喷射混凝土的质量，应注意对以下几个方面的控制：喷射角度喷射角度 是指
9、喷射方向与喷射面的夹角。一般宜垂直并稍微向刚喷射的部位倾斜（约10），以使回弹量最小。喷射距离喷射距离 是指喷嘴与受喷面之间的距离。其最佳距离是按混凝土回弹最小和最高强度来确定的，根据喷射试验一般为1m左右。163.喷混凝土施工一次喷射厚度一次喷射厚度 在设计喷射厚度大于10cm时，一般应分层进行喷射。一次喷射太厚，特别是在喷射拱顶时，往往会因自重而分层脱落；一次喷射也不可太薄，当一次喷射厚度小于最大骨料粒径时，回弹率会迅速增高。当掺有速凝剂时，墙的一次喷射厚度为710cm，拱为57cm；不掺速凝剂时，墙的一次喷射厚度为57cm，拱为35cm。173.喷混凝土施工喷射区的划分及喷射顺序喷射区的
10、划分及喷射顺序 当喷射面积较大时需要进行分段、分区喷射。一般是先墙后拱，自下而上地进行。这样可以防止溅落的灰浆粘附于未喷的岩面上，以免影响混凝土与岩面的粘结，同时可以使喷混凝土均匀、密实、平整。184.养护喷混凝土单位体积水泥用量较大，凝结硬化快。为使混凝土的强度均匀增加，减少或防止不均匀收缩，必须加强养护。一般在喷射24h后开始洒水养护，日洒水次数以保持混凝土有足够的湿润为宜，养护时间一般不应少于14d。1920搭设脚手架 钻孔21插入锚杆22钻孔灌浆23喷射混凝土第六节 隧洞施工安全技术一、常见安全事故及预防措施一、常见安全事故及预防措施（1 1）塌方）塌方 当隧洞通过断层破碎带、节理裂隙
11、密集带、溶洞以及地当隧洞通过断层破碎带、节理裂隙密集带、溶洞以及地下水活动的不良岩层时，容易产生塌方事故。特别是当洞室入口处地下水活动的不良岩层时，容易产生塌方事故。特别是当洞室入口处地质条件较差时，更容易产生塌方现象。质条件较差时，更容易产生塌方现象。防止塌方的防止塌方的主要措施主要措施是：详细了解地质情况，加强开挖过程中的检查，是：详细了解地质情况，加强开挖过程中的检查，及时进行支撑、支护或衬砌。及时进行支撑、支护或衬砌。24一、常见安全事故及预防措施（2 2）滑坡滑坡 滑坡主要发生在洞外明挖部分。一般是因地质条件不良所造滑坡主要发生在洞外明挖部分。一般是因地质条件不良所造成。成。防止滑坡
12、的主要措施是：放缓边坡，并在一定高度设置马道；对裸露岩防止滑坡的主要措施是：放缓边坡，并在一定高度设置马道；对裸露岩石进行喷锚处理，防止风化和松动。石进行喷锚处理，防止风化和松动。（3 3）涌砂涌水涌砂涌水 当隧洞通过地下水发育的软弱地层和一些有高压含水层当隧洞通过地下水发育的软弱地层和一些有高压含水层的不良岩层时，容易产生涌水现象。的不良岩层时，容易产生涌水现象。防止涌水的措施是：详细了解涌水的地质原因，采取封堵和导、排相结防止涌水的措施是：详细了解涌水的地质原因，采取封堵和导、排相结合的措施处理，必要时利用灌浆进行处理。合的措施处理，必要时利用灌浆进行处理。（4 4）瓦斯中毒与爆炸瓦斯中毒
13、与爆炸 瓦斯类有害气体多产生于深层，特别是含煤的矿瓦斯类有害气体多产生于深层，特别是含煤的矿层中。层中。防止瓦斯中毒与爆炸的措施是：加强洞内通风和安全检查，严格控制烟防止瓦斯中毒与爆炸的措施是：加强洞内通风和安全检查，严格控制烟火。火。25一、常见安全事故及预防措施（5 5）小块坠石小块坠石 爆破后及拆除支撑时都有可能产生小块坠石。爆破后及拆除支撑时都有可能产生小块坠石。防止小块坠石的措施是：爆破后应做好安全检查工作，将松动的石块清防止小块坠石的措施是：爆破后应做好安全检查工作，将松动的石块清除干净；进洞人员必须戴安全帽。除干净；进洞人员必须戴安全帽。（6 6）爆破安全事故爆破安全事故 因操作
14、不当或未严格执行操作规程和安全规程而发因操作不当或未严格执行操作规程和安全规程而发生事故。生事故。防止爆破安全事故的措施是：必须严格执行操作规程和安全规程，加强防止爆破安全事故的措施是：必须严格执行操作规程和安全规程，加强安全检查，完善爆破报警系统，妥善处理瞎炮。安全检查，完善爆破报警系统，妥善处理瞎炮。26一、常见安全事故及预防措施（7 7）用电安全事故用电安全事故 洞内施工，动力、照明线路多，洞内潮湿，导致漏洞内施工，动力、照明线路多，洞内潮湿，导致漏电或其他用电事故。电或其他用电事故。防止用电安全事故的措施是：选用绝缘良好的动力、照明供电电线，线防止用电安全事故的措施是：选用绝缘良好的动
15、力、照明供电电线，线路的接头处应采取预防漏电的有效措施，加强用电安全检查。路的接头处应采取预防漏电的有效措施，加强用电安全检查。（8 8）洞内交通事故洞内交通事故 隧洞施工，空间狭小，洞内运输工作量大，施工机隧洞施工，空间狭小，洞内运输工作量大，施工机械设备多，容易产生交通安全事故。械设备多，容易产生交通安全事故。防止交通事故的措施是：加强洞内运输的组织和管理工作。防止交通事故的措施是：加强洞内运输的组织和管理工作。（9 9）临时支撑失效临时支撑失效 因临时支撑的布置、维护不当而发生坍塌事故。因临时支撑的布置、维护不当而发生坍塌事故。防治措施：重视临时支撑的结构设计和施工，加强临时支撑的维护和管防治措施：重视临时支撑的结构设计和施工，加强临时支撑的维护和管理。理。27二、洞口段施工与塌方处理1.洞口段施工常用的进洞方式是导洞进洞，即在刷出洞脸后，先架好56排明箱（即明挖部分的支撑），其上铺以装砂土的草袋，厚12m，并用斜撑顶牢，然后放炮开挖导洞，边挖边架立临时支撑，支撑排架间距0.50.8m以后再进行扩大部分开挖和衬砌。282.塌方处理（1）小塌方，先支后清。292.塌方处理（2）大塌方，先棚后穿。30
