噴錨支護 

噴錨支護（shotcrete-bolt support）指的是借高壓噴射水泥混凝土和打入巖層中的金屬錨桿的聯合作用（根據地質情況也可分別單獨采用）加固巖層，分為臨時性支護結構和永久性支護結構。 噴混凝土可以作為洞室圍巖的初期支護，也可以作為永久性支護。噴錨支護是使錨桿、混凝土噴層和圍巖形成共同作用的體系，防止巖體松動、分離。把一定厚度的圍巖轉變成自承拱，有效地穩定圍巖。當巖體比較破碎時，還可以利用絲網拉擋錨桿之間的小巖塊，增強混凝土噴層，輔助噴錨支護。

中文名噴錨支護 外文名shotcrete-bolt support 用    料水泥混凝土，金屬錨桿 分    類臨時性支護結構和永久性支護 別    稱噴錨網支護技術 作    用防止巖體松動、分離 

作用原理

 

噴錨支護在洞室開挖后， 支護及時，與圍巖密貼，柔性好，有良好的物理力學性能。它能侵入圍巖裂隙，封閉節理，加固結構面和層面，提高圍巖的整體性和自承能力，抑制變形的發展。在支護與圍巖的共同工作中，有效地控制和調整圍巖應力的重分布，避免圍巖松動和坍塌，加強圍巖的穩定性。它不像傳統的模筑混凝土襯砌那樣，只是在洞室開挖后被動地承受圍巖壓力，而是主動地加固圍巖。對噴錨支護作用原理的研究還不完善，有待進一步探索和改進。

 

適用情況

 

根據巖體的產狀，將圍巖按大類分為整體、塊狀、層狀和軟弱松散等幾類。不同結構類型的圍巖，開挖洞室后力學形態的變化過程及其破壞機理各不相同，設計原則也有差別。

 

對于整體狀圍巖，可以只噴上一薄層混凝土，防止圍巖表面風化和消除表面凹凸不平以改善受力條件；僅在局部出現較大應力區時才加設錨桿。在塊狀圍巖中必須充分利用壓應力作用下巖塊間的鑲嵌和咬合產生的自承作用；噴錨支護能防止因個別危石崩落引起的坍塌。通過利用全空間赤平投影的方法，查找不穩定巖石在臨空面出現的規律和位置，然后逐個驗算在危石塌落時的力作用下錨桿或噴射混凝土的安全度。在層狀圍巖中，洞室開挖后，圍巖的變形和破壞，除了層面傾角較陡時表現為順層滑動外，主要表現為在垂直層面方向的彎曲破壞，用錨桿加固使圍巖發揮組合梁的作用。軟弱圍巖近似于連續介質中的彈塑性體，采用噴錨支護時，宜將洞室挖成曲墻式，必要時加固底部，使噴層成為封閉環，用錨桿使周圍一定厚度范圍內的巖體形成“承載環”，以提高圍巖自承能力。

主要特點

 

作用及時

 

噴錨支護的及時性主要體現在它可以在隧洞開挖后幾小時內立即施工，從而迅速有效地為圍巖提供支護抗力。由于巖石的峰值強度和殘余強度均與側壓力成正比，而其強度的下降程度與側壓力成反比，因而，在開挖后及時的進行噴錨支護，能為圍巖提供徑向抗力，使圍巖處于有利的三軸應力狀態，有利于保持圍巖的強度和穩定。噴錨支護的及時性還體現在它緊跟施工作業面進行，可以完全利用工作空間來限制開挖后支護前變形的進一步發展，防止圍巖發生松弛。

 

粘結性強

 

噴錨支護具有粘結性主要是由于噴射混凝土與圍巖之間的粘結強度一般可以保持在1.0Mpa以上。兩者不僅粘結緊密，而且可以通過粘結面上的粘結力和抗剪力把被節理裂隙等切割的隧道表面的巖體連接起來，使巖塊之間保持咬合和鑲嵌。此外，噴射混凝土還可以將荷載從將要失穩的巖體傳給周圍穩定的巖體，防止巖石的滑落。

 

與傳統混凝土襯砌相比，噴射混凝土具有可以改善荷載分布不均和降低支護層內彎矩值的作用。這是由于噴射混凝土能與周圍巖體緊密粘結，使得在它們的接觸面上既能承受徑向荷載，也能承受切向荷載。統計多個采用噴錨支護的地下工程的現場實測數據顯示，其平均徑向應力一般能夠穩定在0.3~0.5Mpa之間。這也從另一方面反映出了噴錨支護與圍巖相互作用的實質就是調整兩者之間的應力狀態，做到充分發抨圍巖自身的承載能力。

 

深入性強

 

噴錨支護的錨桿可以嵌入巖體內部，調整巖體應力分布，進而提高圍巖整體強度。特別是經過預應力的錨桿，可以起到增大圍巖受壓區域，減小受拉區域的作用，其改善圍巖應力的作用更加突出。若使用錨桿群進行加固，則可以形成具有一定范圍的壓縮帶，加固效果尤為顯著。

 

柔性強

 

噴錨支護的柔性方而體現在噴射的混凝上噴層厚度一般都比較薄，多在5~10cm之間，凝結后可立即作用于巖體；另一方面錨桿自身也具有強大的承載能力，可以承受較大變形或同加固的圍巖一起移動。這個柔性支護的特點在控制巖體的塑性流變時顯得更為重要。它使得圍巖可以有一定的塑性區發展，避免出現應力高峰但卻不出現有害的松散，充分發揮圍巖自身的承載能力。

 

大量工程實踐表明，噴錨支護的柔性卸壓作用對于保持圍巖穩定是有利的。如我國金川鎳礦某巷道，由于水平構造應力大，最初采用各種剛度大的傳統襯砌支護后卻出現嚴重破壞。而后采用了噴錨支護作為初期支護，使圍巖應力得以釋放。初始支護后三個月，巷道的變形速率明顯降低，其水平收斂值維持在15~20cm之間。

 

靈活性好

 

噴錨支護的靈活性主要指其支護類型、支護參數和施工步驟等的可變性。由于不同工程的巖體條件是不同且復雜的，傳統支護方式往往無法做到隨機應變。而噴錨支護則不同。其加固范圍可以是局部也可以是整體，加固形式可以是單獨使用錨桿或噴層，或采用噴錨聯合支護，或與鋼拱架等一起使用。此外，還可以根據不同部位的加固需求的不同，選擇不同的加固方式。

 

噴錨支護的靈活性還表現為它既可以一次進行，也可以分多次進行。這樣就可以滿足塑性流變圍巖對于支護結構要具有柔性的需要，用以調節支護柔性與抗力之間的平衡關系。

 

密封性好

 

噴射混凝上的水泥含量較高而水灰比較低，抗滲性能較高，幾乎無施工縫使得噴層間粘結較好，因此具有較高的密封性能。而且與普通混凝土相比，噴射混凝土不透水性更好，這樣能防止巖體受到潮濕空氣或地下水的侵蝕及由此產生的潮解和變質，維持了圍巖原有的強度。噴射混凝土還可以阻止斷層或節理間填充物的流失，維持節理間的摩擦力。此外，噴層還可以防止具有腐蝕性的化學氣體入侵并可以提高巖體的抗凍性能。

 

經濟性好

 

大量工程實踐統計顯示，與傳統的現澆混凝土支護相比，噴錨支護的厚度可減小1 /2一2/3，巖石開挖量可以節省10%---15%，支護速度可以提高2~4倍，勞動力可節省一半，模板可節約100%混凝土可節省一半，整個支護成本可節約40%左右。因此，噴錨支護還具有良好的經濟性。 [1]  

 

   

 

操作要求

 

1.進入施工現場必須戴安全帽，穿水鞋，做好自我保護。

 

2.注意用電安全，正確、規范地操作機械，確保施工安全、文明、優質。

 

3.鉆孔前，找出孔位，做好標記。

 

4.鉆機就位后應保持平穩鉆機立軸與錨桿傾角一致，并在同一軸線上。傾角15°，用羅盤校準后方可進行鉆進。

 

5.鉆孔直徑為φ130。事先備好膨潤土，調好泥漿，以免塌孔，如遇堅硬巖層全面鉆進進尺困難時，則改用取芯鉆進。

 

6.施工時，應挖好泥漿池及泥漿溝，不得讓泥漿隨意亂流。保持施工環境整潔。

 

7.合理掌握鉆進參數，主要鉆進參數包括：（a）鉆進壓力；（b）鉆桿轉速；（c）沖洗液泵量。在鉆進過程中，應精心操作，集中精神，并合理控制鉆進速度，防止埋鉆、卡鉆等各種孔內事故，一旦發生孔內事故，應爭取時間盡快處理，并備齊必要的事故打撈工具。鉆進較松散地層時，應注意調節好泥漿比重及粘度，防止塌孔。當泥漿護壁難于湊效時，須用套管護壁。

 

8.錨孔鉆至巖層時，應及時通知現場管理人員，預應力錨桿錨孔鉆孔深度為32米。

 

9.協助下錨，錨桿不能下到孔底時，應立即掃孔。

 

10.如遇特殊情況，應立即向現場管理人員反應，以便及時解決。

 

11.準確做好原始記錄，并將記錄及時呈交給資料員，進行整理匯編。