1、第六節(jié)初期支護(hù) 一、概述 初期支護(hù)是為了解決隧道在施工期間的穩(wěn)定和安全的工程措施；二次襯砌則是為了保證隧道永久穩(wěn)定和安全，作為安全儲(chǔ)備的工程措施。初期支護(hù)加二次襯砌，構(gòu)成復(fù)合式襯砌。 (一)初期支護(hù)的基本概念 隧道開挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部份的結(jié)構(gòu)層，稱為初期支護(hù)。 1)概念 第1頁，共30頁。 錨桿、噴射混凝土、鋼架、鋼筋網(wǎng)等及其它的組合組成，它是現(xiàn)代隧道工程中最常用的支護(hù)形式和方法。 錨噴支護(hù)較傳統(tǒng)的構(gòu)件支撐，無論在施工工藝和作用機(jī)理上都有一些特點(diǎn)： （二）錨噴支護(hù)工程特點(diǎn)： 2）初期支護(hù)的組成 第2頁，共30頁。1.靈活性：錨噴支護(hù)是由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)等支護(hù)部件

2、進(jìn)行適當(dāng)組合的支護(hù)形式，它們既可以單獨(dú)使用，也可以組合使用；既可用于局部加固；也易于實(shí)施整體加固；既可一次完成，也可分次完成。充分體現(xiàn)“先柔后剛，按需提供”的原則。 2.及時(shí)性 ：錨噴支護(hù)能在施作后迅速發(fā)揮其對圍巖的支護(hù)作用，這不僅表現(xiàn)在時(shí)間上，而且表現(xiàn)在空間上。 第3頁，共30頁。3.密貼性：噴射混凝土能與坑道周邊的圍巖全面、緊密地粘結(jié)，因而可以抵抗巖塊之間沿節(jié)理的剪切和張裂。4.深入性：錨桿能深入圍巖體內(nèi)部一定深度，對圍巖起約束作用。 （徑向加固，縱向預(yù)支護(hù)） 5.柔性：錨噴支護(hù)屬于柔性支護(hù)，它可以較便利地調(diào)節(jié)圍巖變形，允許圍巖作有限的變形，即允許在圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，以發(fā)揮圍巖的自承

3、能力。 第4頁，共30頁。6.封閉性：噴射混凝土能全面及時(shí)地封閉圍巖，這種封閉不僅阻止了洞內(nèi)潮氣和水對圍巖的侵蝕作用，減少了膨脹性巖體的潮解軟化和膨脹，而且能夠及時(shí)有效地阻止圍巖變形，使圍巖較早地進(jìn)入變形收斂狀態(tài)。 二、錨桿 錨桿(索)是用金屬或其它高抗拉性能的材料制作的一種桿狀構(gòu)件。 (一)錨桿的支護(hù)效應(yīng) 第5頁，共30頁。錨桿的支護(hù)效應(yīng)一般認(rèn)為有如下幾種： (1)支承圍巖： 錨桿能限制約束圍巖變形，并向圍巖施加壓力，從而使處于二軸應(yīng)力狀態(tài)的洞室內(nèi)表面附近的圍巖保持三軸應(yīng)力狀態(tài)，因而能制止圍巖強(qiáng)度的惡化，如圖所示。 內(nèi)壓力P1噴射混凝土軸力N第6頁，共30頁。(2)加固圍巖 : 錨桿對加固節(jié)

4、理發(fā)育的巖體和圍巖松動(dòng)區(qū)是十分有效的，有助于裂隙巖體和松動(dòng)區(qū)形成整體，成為“加固帶”(如圖)。 加固帶tl第7頁，共30頁。(3)提高層間摩阻力，形成“組合梁” : 對于水平或緩傾斜的層狀圍巖，用錨桿群能把數(shù)層巖層連在一起，增大層間摩阻力，層結(jié)構(gòu)力學(xué)觀點(diǎn)來看就是形成“組合梁”(如圖)。 PP第8頁，共30頁。(4)“懸吊”作用 : 水平“懸吊”作用是指為防止個(gè)別危巖的掉落或滑落，用錨桿將其穩(wěn)定圍巖聯(lián)結(jié)起來，這種作用主要表現(xiàn)在加固局部失穩(wěn)的巖體(如圖)。第9頁，共30頁。 錨桿大致可分為以下幾種： (二)錨桿的種類及各自的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn) 第10頁，共30頁。1.普通水泥漿錨桿(1)構(gòu)造組成 構(gòu)造如

5、圖。 砂漿桿體墊板螺母第11頁，共30頁。(2)設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn) 桿體材料宜用20MnSi鋼筋，亦可以采用A3鋼筋；直徑1422mm為宜，長度23.5m，為增加錨固力桿體內(nèi)端可劈口叉開。 水泥一般選用普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑不大于3mm，并過篩。 砂漿標(biāo)號不低于C20；配合比一般為水泥:砂:水1:(11.5):(0.450.5)。第12頁，共30頁。 鉆孔孔徑比桿徑大15mm?？孜辉试S偏差為1550mm；孔深允許偏差為50mm。鉆孔方向宜適當(dāng)調(diào)整盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直。孔鉆好后用高壓水將孔眼沖洗干凈(若是向下鉆孔還須用高壓風(fēng)吹凈水)，并用塞子塞緊孔口，防止石渣掉入。 錨桿及粘結(jié)劑材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)

6、要求，錨桿應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的尺寸截取，并整直、除銹和除油，外端不用墊板的錨桿應(yīng)先彎制彎頭。 粘結(jié)砂漿應(yīng)拌和均勻，并調(diào)整其和易性，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完。 第13頁，共30頁。 先注漿后插桿體時(shí)，注漿管應(yīng)先插到鉆孔底，開始注漿后，徐徐均勻地將注漿管往外抽出，并始終保持注漿管口埋在砂漿內(nèi)，以免漿中出現(xiàn)空洞。 注漿體積應(yīng)略多于需要體積，將注漿管全部抽出后，應(yīng)立即迅速插入桿體，可用錘擊或通過套筒用風(fēng)鉆沖擊，使桿體強(qiáng)行插入鉆孔。 桿體插入孔內(nèi)的長度不得短于設(shè)計(jì)長度的95%，實(shí)際粘結(jié)長度亦不應(yīng)短于設(shè)桿體到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止桿體滑出。砂漿未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，不得隨意碰撞。

7、計(jì)長度的95%。 第14頁，共30頁。2.早強(qiáng)水泥砂漿錨桿3.早強(qiáng)藥包內(nèi)錨頭錨桿 (1)構(gòu)造組成 構(gòu)造如圖。 1-不飽和聚脂樹脂加速劑填料；2-纖維紙和塑料袋；3-固化劑填料；4-玻璃管；5-堵頭(樹脂膠泥封口)；6-快硬水泥；7-濕強(qiáng)度較大的濾紙筒；8-玻璃纖維紗網(wǎng)；9-樹脂錨固劑；10-帶麻花頭桿體；11-墊板；12-螺母9101112擋圈12345678a)b)第15頁，共30頁。第七節(jié)現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)第16頁，共30頁。 1、監(jiān)控量測目的 由于錨噴支護(hù)理論目前還不成熟，故需依靠現(xiàn)場監(jiān)控量測來掌握圍巖動(dòng)態(tài)、修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工以及對支護(hù)效果作出正確評價(jià)。第17頁，共30頁。 2、現(xiàn)場量測內(nèi)

8、容： 隧道內(nèi)目測觀察 隧道收斂量測 地表下沉量測 位移反分析，指導(dǎo)施工第18頁，共30頁。 隧道內(nèi)目測觀察 隧道目測觀察的目的 預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件 為判斷圍巖穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù) 根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿工作狀態(tài)分析支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠度 第19頁，共30頁。 隧道目測觀察的主要內(nèi)容 了解開挖工作面的工程地質(zhì)，包括地質(zhì)種類及分布狀態(tài)，巖石顏色、成分、結(jié)構(gòu)等，節(jié)理狀況，斷層特征等 水文地質(zhì)條件：地下水類型，涌水量大小，涌水位置，涌水壓力，水的化學(xué)成分等第20頁，共30頁。 繪制開挖工作面的素描剖面圖 開挖支護(hù)后的觀察：初期支護(hù)的裂縫狀況，錨桿端頭情況，鋼拱架是否被壓曲，是否有底鼓現(xiàn)象第21頁，共30頁

9、。 隧道目測觀察中圍巖破壞形態(tài)分析 危險(xiǎn)性不大的破壞：構(gòu)筑仰拱后在拱肩部出現(xiàn)的剪切破壞一般進(jìn)展緩慢，危險(xiǎn)性不大 危險(xiǎn)性較大的破壞：在未構(gòu)筑仰拱前拱頂混凝土因受彎曲壓縮而產(chǎn)生的裂隙常常進(jìn)展急劇，伴隨有碎片飛散，危險(xiǎn)性較大第22頁，共30頁。 塌方征兆的破壞：拱頂噴層出現(xiàn)對稱的向下滑落的剪切破壞現(xiàn)象，或側(cè)墻發(fā)生向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)的剪切破壞并伴隨有底鼓現(xiàn)象，都會(huì)引起塌方事故的破壞形態(tài)第23頁，共30頁。 隧道收斂量測 凈空相對位移測量（收斂測量）：洞壁上兩點(diǎn)兩次測量的位移差 第24頁，共30頁。 測試頻率：根據(jù)位移速度和離工作面的距離確定位移速度距開挖面距離量測頻率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頁，共30頁。 拱頂下沉量測：測量方法，可采用水平儀計(jì)、撓度計(jì)等 圍巖內(nèi)部位移量測：通常采用鉆孔伸長計(jì)或位移計(jì)，它由錨固、傳遞、孔口裝置、測試儀器等組成 第26頁，共30頁。 地表下沉量測 用水平儀在地表進(jìn)行。量測范圍的確定和不動(dòng)點(diǎn)選取，量測頻率：距開挖面距離2D時(shí)，1-2次/天；2D-5D時(shí)，1次/天，大于5D時(shí)，1次/周 第27頁，共30頁。 位移反分析，指導(dǎo)施工 根據(jù)量測位移反分析圍巖應(yīng)力重分布情況 反分析圍巖力學(xué)參數(shù) 反分析圍巖原始地應(yīng)力 根據(jù)反分析結(jié)果指導(dǎo)施工 第28頁，共30頁。新奧法思想核心：（1）保護(hù)圍巖（2）調(diào)動(dòng)和發(fā)展圍巖的自承能力第29頁，共30頁。保護(hù)圍巖及時(shí)封閉圍巖及時(shí)支護(hù)圍巖選擇合理的斷面形式選擇合理的施工方法選擇合理的支護(hù)形式光面爆破阻止圍巖圍巖裂化改變圍巖的應(yīng)力條件，限制圍巖有害變形改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，使受力均勻減少對圍巖的擾動(dòng)和破壞由