锚喷支护技术.docx

锚喷支护技术（讲稿）一喷锚支护的定义锚喷支护是喷射砼、锚杆以及钢筋网（或钢纤维）用于围岩支护的总称随着围岩稳定程度 的不同，它们可以单独设置，也可以综合运用当围岩稳定性较好时，可以采用锚杆支护或 喷射砼支护；当围岩稳定性较差时，可以采用锚网喷联合支护目前，锚喷支护理论日益完善，但在实际施工实践中，理论成果运用不足，普及知识还须 加强阐述了锚喷支护在海军1206工程中应用经验，希望对其它工程建设有参考作用1锚喷支护的基本构造1.1喷射砼喷射砼是将符合要求的砂、碎石、水泥等按一定比例混合放在喷射机中，借助高压气流喷 射（加水）到岩体表面凝固而成的喷射砼不仅能够隔绝空气，防止围岩风化，而且可以作 为结构物承受荷载，从而起到保护围岩稳定的作用喷射砼分为干喷和湿喷两种，喷射砼的标号不应低于C15，通常应优先选用硅酸盐水泥或 普通硅酸盐水泥，且强度等级不应低于32.5MPa为了尽快获得强度，及早向围岩提供支护 力，通常都在混合料中加入一定数量（通过试验确定）的速凝剂喷射砼喷射作业前的准备工作应达到规范要求，通常都采用分层喷射的方法，每次喷射的 厚度应遵守设计要求或规范要求后一次喷射应在前一层砼终凝后进行，只要将喷射表面冲洗干净，先后喷射的两层砼一般 都能粘结良好，不影响其受力性能。

喷射作业紧跟开挖工作面时，砼终凝到下一循环放炮的 时间，不应少于3小时为了提高支护的承载能力，也可以在喷射砼中设置钢筋网，称为网喷支护通常沿洞室横 向布置直径较大的受力钢筋，沿纵向布置直径较小的构造钢筋钢筋网应随岩面铺设，并与 锚杆联结牢固，防止喷射砼时震动近年来，钢纤维喷射砼技术发展较快在喷射砼中掺入钢纤维或玻璃纤维以取代钢筋网，工艺简单，施工方便，既节约劳动力和时间，又能够提高抗拉强度，增大结构韧性，改善抗 冲击荷载的性能，可能成为今后发展的一种趋向1.2锚杆支护锚杆支护是在岩石中钻孔，并在其中固定各种材料或形式的锚杆，用来加固和支护围岩的 一种是形式它和喷射砼一起，广泛使用在地下工程中锚杆的种类很多，重点介绍钢筋砂浆全长锚固锚杆(简称砂浆锚杆)锚杆杆体钢筋宜采用 II、m级钢，钻孔直径为28〜32mm时，宜采用Q235钢筋杆体直径一般为16〜32mm 固结锚杆的水泥砂浆强度等级不应低于M20,锚固力必须满足设计要求锚杆通常成梅花形布置，间距不宜大于杆体长度的二分之一锚杆一般应与主结构面垂直 或尽可能有较大的交角当主结构面不明显时，则沿周边径向布置砂浆锚杆又有两种注浆方法其一，在钻孔中先灌注水泥砂浆，然后插入锚杆；其二，在 钻孔中先安设杆体，然后用真空法压注水泥砂浆。

无论采用那一种注浆方法都必须保证砂 浆在钻孔中充填饱满砂浆锚杆的承载能力取决于钢筋与砂浆间的握裹力和砂浆与钻孔岩壁 间的粘结力，它与钢筋的类型、直径以及锚杆的锚长度等因素有关，一般都由试验直接测 定2锚喷支护的作用机理锚喷支护的基本原理就是把作为荷载看待的围岩转化成能够承受外荷的一种结构(岩石结 构)，而把衬砌(人工结构)转变成扶持围岩稳定的一种支护措施锚喷支护和围岩粘结在 一起，形成一个统一体，二者互相依存，彼此制约，共同变形，联合受力，而真正起作用的 是围岩和模注式衬砌相比，锚喷支护特点(1) 工艺简单，操作方便，能在爆破后几小时内及时加固围岩；(2) 和围岩紧密连接共同工作，直接提供径向和切向抗力；(3) 能够根据需要在不同时段分层构筑；(4) 厚度薄，刚度小，具有较大的韧性它的作用机理可以从以下几方面来认识：2.1锚喷支护能够积极保持和提高围岩的二次强度锚喷支护的及时性和密贴性，在保持和提高围岩二次强度方面有着特别积极的作用首先，在洞室开挖后的短时间内，喷射砼能够及时封闭围岩，隔绝大气对围岩的风化作用， 防止围岩二次强度急剧降低，特别是对那些易于风化、解体的软弱围岩更加重要，它是保 持和发挥围岩自稳能力的关键。

另外，以高压射流形式喷射的砼，一部分砂浆渗入岩体结构 面中，使互不联系或联系较弱的岩块胶结在一起，加强了围岩的整体性，提高了岩块间的 抗剪能力掺加速凝剂的喷射砼很快产生早强，能在软弱围岩局部破坏前及时提供支护力，限制围岩 变形发展，使岩体结构面中的粘结力最大限度地保持不变，以维护围岩的整体稳定穿过岩体结构面的锚杆，既起到一定的悬吊作用，又具有整体加固的效果由于锚杆制约 围岩变形，岩体结构面间的压密程度增加，摩阻力加大锚杆本身的抗拉抗剪能力，能防止 岩块松动和滑移喷射砼和锚杆提供的支护抗力，改善了围岩的受力条件，使接近二维的受力状态又向三维 受力状态转化，大大提高了围岩的二次强度从稳定围岩的角度分析，必须注意及时支护， 支护的作用主要是针对那些暂时尚未滑移塌落但又难以长期自稳的岩块，在这些岩块周边上 的粘结力和摩阻力急剧降低之前进行支护，就可以最大限度地利用围岩中尚存的那一部分 强度，以达到最经济的支护效果这样，既遏制了可能最先出现的那些局部破坏，也有利于 维持洞室的整体稳定2.2锚喷支护能够使围岩的二次应力向有利的方向调整围岩二次应力的特点是径向应力解除或减小，切向应力成倍增加而且增高的范围主要集中 在洞室周边，成为洞室失稳破坏主要原因。

因此，调整二次应力的关键，除增大径向抗力 外，还在于缓和切向应力的集中程度锚喷支护在这方面有着突出的优点，由于它能保持和 提高围岩的二次强度，就限制和延缓了围岩的破坏过程，为二次应力的调整争取时间锚 喷支护能够利用自身的柔性来适应围岩的蠕变在蠕变过程中，喷层又以越来越大的径向抗 力和切向抗力来支护围岩，使变形速度进一步减慢，为充分利用围岩的塑性创造了条件围岩的塑性使应力不断地随时间进行调整，使二次应力的分布由过度集中向平缓转化随 着二次应力向深部调整转移，塑性区的范围不断增大，稳定洞室所需要的支护力相应降低， 从而减轻锚喷支护的负担洞室开挖变形过程实质上是岩体内部能量进行释放再分配的过程岩体的破坏是过度集中 的能量急剧释放的一种形式洞室开挖完后，部分弹性能迅速释放，剩余的能量集中于洞 室周边围岩中锚喷支护的作用是：利用它的及时性争取时间，利用它的柔性既提供一定的 支护力，又使围岩在约束条件下缓慢变形，通过变形有节制地继续释放一部分能量，通过 塑性将另一部分多余能量转移到深部岩体能量的释放和转移过程就是二次应力的调整和重 分布过程2.3锚喷支护具有良好的受力状态锚喷支护的密贴性、柔性和可分性，大大改善了它本身的受力状态，这是模注式衬砌难以 比拟的。

锚喷支护和围岩紧密连接，二者相互提供粘滞力，彼此制约，共同变形，支护有助于围岩 的稳定，围岩改善了支护的受力状态在围岩和支护共同工作中，柔性支护处于极有利的 地位一方面，柔性支护易于变形，作用其上的变形压力变小；另一方面，在相同的荷载作 用下，柔性支护的内力总比刚性支护要小得多因此，当锚喷支护和围岩共同承载时，支 护设计柔性大些，可以更好地发挥围岩的支撑能力分层喷射或锚固对支护内力的益处，更是其它一般结构所不具备的对一般结构来说，材 料、形式、尺寸一定时，在外力作用下，会产生一定的内力（拉应力、压应力或剪应力）， 这就是所谓的单一应力状态锚喷支护分层喷射或锚固，各工序有时间间隔，间隔期内围 岩的变形压力都相应发展变化在这种结构厚度和荷载大小都发生变化的情况下，喷层中的 应力状态必然随时间而变化，形成了复合应力状态，从而提高了结构的支护能力在实践中，初喷层厚度掌握不好，有时会出现裂隙现象，这正是初喷层材料强度被充分利 用的一种表现，如果及时进行补喷，喷层的应力状态得到调整，不仅可以阻止裂隙的发展， 甚至可以使裂隙重新闭合二、锚杆施工工艺措施1、 施工工艺流程① 砂浆锚杆施工工艺流程砂浆锚杆（先注浆后插杆）施工工艺流程框图（略）砂浆锚杆（先插杆后注浆）施工工艺流程框图（略）2、 施工工艺措施（1）现场试验锚杆在施工前，主要进行以下锚杆试验工作：a、通过室内试验筛选2〜3组满足设计要求的砂浆配合比并编写试验大纲报批进行生产性试 验。

b、注浆密实度试验：选取与现场锚杆的直径和长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料 管（或钢管），采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的水泥浆或水泥砂浆，并按现场施工 相同的注浆工艺进行注浆，养护7天后剖管检查其密实度不同类型和不同长度的锚杆均需 进行试验试验计划报送监理人审批，并按批准的计划进行试验，试验过程中监理人旁站 试验段注浆密实度不小于90%,否则需进一步完善试验工艺，然后再进行试验，直至达到 90%或以上的注浆密实度为止2) 造孔a、 钻头选用要符合要求，钻孔点有明显标志，开孔的位置在任何方向的偏差均应小于 100mmb、 锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向 应垂直于开挖面光面;局部加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反并与可能滑动面 的倾向成45的交角，钻孔方位偏差不应大于5锚孔深度必须达到设计要求，孔深偏差值 不大于50mmc、 砂浆锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径当采用"先注浆后安插锚杆”的程序，钻孔直径应 大于锚杆直径15mm以上当采用"先安插锚杆后注浆”的程序时，钻孔直径应大于锚杆直径 25mm以上d、 钻孔完成后用高压风、水联合清洗，将孔内松散岩粉粒和积水清除干净；如果不需要立 即插入锚杆，孔口应加盖或堵塞予以适当保护，在锚杆安装前应对钻孔进行检查以确定是否 需要重新清洗。

e、 钻孔结束对每一钻孔的孔径、孔向、孔深及孔底清洁度进行认真检查记录③ 锚杆的安装及注浆先注浆后插锚杆施工时：a、 在钻孔内注满浆后立即插杆，锚杆插送方向要与孔向一致，插送过程中要适当旋转(人 工扭送或管钳扭转)；b、 锚杆插送速度要缓、均，有"弹压感”时要作旋转再插送，尽量避免敲击安插先插锚杆后注浆锚杆施工时：根据现场锚杆孔孔向，当长度小于6m，孔向上倾不超过10°时，不需设置进回浆管；当长 度大于6m，孔向上倾超过10°时，必须设置进回浆管；9m锚杆必须设置进回浆管a、 锚杆安装后立即进行注浆；b、 封闭灌注的锚杆，孔内管路要通畅，孔口堵塞要牢靠并从注浆管注浆直到孔口冒浆为 止c、 灌浆过程中，若发现有浆液从岩石锚杆附近流出应堵填，以免继续流浆d、 浆液一经拌和应尽快使用，拌和后超过1h的浆液应予以废弃e、 无论因任何原因发生灌浆中断，应取出锚杆，并用压力水在30min内对灌浆孔进行冲洗 如果在重新安装时发现钻孔被部分填塞，应复钻到规定的深度f、 注浆完毕后，在浆液终凝前不得敲击、碰撞或施加任何其它荷载三、自进式锚杆施工工艺1、 施工工艺流程自进式锚杆施工工艺流程框图（略）2、 施工工艺措施（1） 现场试验为确保其耐久性，应保证杆体全部被水泥浆或水泥砂浆包裹。

因此施工前，对于不同岩石条 件的锚杆应进行试验，以确定所采用的诸如灌浆压力、浆液配比、灌浆工艺等技术参数，并 保证杆体能被水泥浆或水泥砂浆包裹2） 锚杆的安装① 检查锚杆中孔、钻头的水孔是否有异物堵塞；若有，应清理干净② 连接钻头和锚杆、凿岩机和钎尾、钻机连接套和钎尾、锚杆和钻机连接套等③ 锚杆对准设计的锚孔位置，凿岩机应先给风或水，然后钻进，在破碎岩中钻进时，钻头 的水孔易堵塞，因此在钻进时，应放慢钻进速度，多回转，少冲击，注意水从钻孔中流出的 状况，若有水孔堵塞的现象，应后撤锚杆500mm左右，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢 慢推进，直到设计深度④ 钻进至设计深度，应用水或空气洗孔，检查钻头上的孔是否畅通，然后将锚杆从钻机连 接套上卸下，锚杆按设计要求外露⑤ 用钢管将止浆。