隧道施工过程中,隧道初期支护可以迅速封闭围岩,成都市政道路施工,避免围岩因为长时间的裸露,受水、空气等影响发生风化、水化而发生坍塌。隧道初期支护是确保施工安全的关键,它能充分发挥围岩自身的承载能力,并和二次衬砌共同形成结构承担荷载。下面小编就给大家讲解一下隧道工程中的初期支护设计。
1.初期支护的基本概念
在开挖后的洞室周边,施作钢、混凝土等支撑物,向洞室周边提供抗力,控制围岩变形,这种开挖后隧道内的支撑体系,称为隧道支护。
为控制围岩应力适量释放和变形,增加结构安全度和方便施工,隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层,称为初期支护。
初期支护一般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网等及其它们的组合组成,它是现代隧道工程中最常用的支护形式和方法。
2.锚喷支护工程特点
(1)灵活性
(2)及时性
(3)密贴性
(4)深入性
(5)柔性
(6)封闭性
(一)锚杆的支护效应
锚杆(索)是用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。
(1)支撑围岩
(2)加固围岩
(3)提高层间摩阻力,形成“组合梁”。
(4)悬吊作用
(二)锚杆的种类及各自的设计施工要点
A.按其对围岩加固的区域来分,可分为系统锚杆、超前锚杆和局部锚杆3种。
①系统锚杆是指在一个掘进进尺范围内的岩体被挖除后,沿隧道横断面的径向安装于围岩内的锚杆,以形成对已暴露围岩的锚固,并在已加固且稳定的坑道中进行下一个循环的开挖等作业。
②超前锚杆是指沿开挖轮廓线,以稍大的外插角,向开挖面前方围岩内安装的锚杆,形成对前方围岩的预锚固,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。
③局部锚杆是指为维护围岩的局部稳定或对初期支护的局部加强,只在一定的区域和要求的方向局部安装的锚杆。
B.按其在岩体中的锚固形式来分,可分为4种,见下表。
1.普通水泥浆锚杆
2.早强水泥砂浆锚杆
3.早强药包内锚头锚杆
4.缝管式摩擦锚杆
5.楔缝式内锚头锚杆
6.胀壳式内锚头预应力锚索
(三)锚杆的布置
1.局部布置
它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体,隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。
锚杆局部布置的原则:拱腰以上部位锚杆方向应有利于锚杆的受拉;拱腰以下及边墙部位锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。
2.系统布置
在破碎和软弱围岩中,一般采用系统布置的锚杆,对围岩起到整个加固作用。
(1)在隧道横断面上,锚杆宜垂直隧道周边轮廓布置,对水平成层岩层,应尽可能与层面垂直布置,或使其与层面呈斜交布置;
(2)在岩面上锚杆宜成菱形排列,纵、横间距为0.6—1.5 m,其密度约为0.6—3.6根/m2;
(3)为了使系统布置的锚杆形成连续均匀的压缩带,其间距不宜大于锚杆长度的1/2,在Ⅳ、V级围岩中,锚杆间距宜为0.5—1.2 m,但当锚杆长度超过2.5 m时,若仍按间距不大于1/2锚杆长度的规定,则锚杆间的岩块可能因咬合和连锁不良而导致掉块坠落,为此,其间距不宜大于1.25 m。
(四)锚杆的长度
锚杆长度主要与隧道跨度和围岩性质有关
(五)锚杆间距和布置
每根锚杆都有其影响范围,将各个锚杆相互连接起来才能形成连续的拱结构或梁结构。锚杆的间排距对形成锚固围岩的梁效应、拱效应或加固层效应具有重要作用,锚杆间排距与锚杆长度应有一定比值。
新奥法对锚杆布置的设计,从支护应使围岩形成自然拱出发,锚杆间距规定为:硬岩的锚杆间距取1.5 m;中硬岩的锚杆间距取2.0—3.0 m;软岩、破碎岩体和土砂质地层的锚杆间距取0.8—1.0 m;膨胀性地层的锚杆间距取0.8—1.0 m。