第八章-特殊地质条件下的隧道预支护设计.pptx

地下结构设计原理与方法我愿宣扬的信条是艰苦奋斗的生活，而不是卑微低下的安逸。美国政治家罗斯福.T. 第八章 特殊地质条件下的隧 道预支护设计 特殊地质条件地段： ① 不良地质作用地段：滑坡、崩塌、岩堆、 泥石流、溶洞。 ② 浅埋、偏压地段：不能形成拱效应。 处理措施：隧道开挖之前采取加固或支护措 施，即预支护。 隧道预支护指：预先设于隧道轮廓线以外一 定范围内的支护，或与开挖 面后方的支架等共同组成的 支护系统。 预支护类型：超前锚杆、小导管注浆、管棚。 适用条件及技术要求如下：地下结构设计原理与方法 预支护类型 表8.1 地下结构设计原理与方法类型适用条件技术要求超前锚杆Ⅳ～Ⅴ级围岩，开挖临空后的数小时内可能剥落或局部坍塌沿拱上部的纵向或沿拱脚的横向设砂浆锚杆小导管注浆Ⅴ级围岩自稳能力低沿拱上部的纵向或沿拱脚的横向设Ф42 ～50mm、长3 ～5m花管，管内注浆管棚Ⅴ、Ⅵ级围岩，无自稳能力，或浅埋隧道及其地面有主要建筑物沿隧道外缘设Ф≥80mm 、长l≥10m的花管，管内注浆，管外端支于钢架上 §8.1 超前锚杆设计 一、超前锚杆的布置 超前锚杆，即斜锚杆，其类型有： ①拱部超前锚杆：沿隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外一定范围内向前上方倾斜一定插角打入。 作用：支托上部临空的围岩，起插板作用 ② 边墙超前锚杆：沿隧道横向在拱脚附近以 向下方倾斜一定外插角打入。 作用：在先拱后墙法开挖边墙的施工过程 中，将起拱线附近岩体所承受的较大拱脚 荷载传递至深部围岩，从而提高施工中的 围岩稳定性。 地下结构设计原理与方法地下结构设计原理与方法 二、超前锚杆设计参数 ⒈设置范围：对于拱部超前锚杆，设隧道拱部外弧长为 a，则l =a/2 ～2a/3 。式中l为需要设超前锚杆范围内的半弧长。 ⒉锚杆直径：Ⅴ级围岩为20～24mm, Ⅳ级围岩为18 ～22mm。 ⒊锚杆长度：3 ～5m，与钻孔机具的钻眼能力和开挖工序的循环进尺相配合。拱部超前锚杆纵向两排之间应重叠1m以上的水平搭接段。 ⒋锚杆的环向间距： Ⅴ级围岩为30 ～50cm， Ⅳ级围岩为40 ～60cm。 地下结构设计原理与方法 ⒌锚杆钻孔：钻孔直径D≥40mm.拱部超前锚杆钻孔口位于开挖轮廓线以外10 ～20cm;边墙超前锚杆钻孔口位于起拱线以上10 ～20cm，可设一排或数排。 ⒍锚杆外插角：拱部为Ⅴ级围岩5°～20 °，Ⅳ级围岩5°～30 °；边墙为10 ° ～30 °。 ⒎充填砂浆标号≥C20号，宜用早强砂浆。地下结构设计原理与方法 §8.2 小导管超前注浆预加固及预支护设计 一、小导管的布置及适用条件 ★向拱部前上方斜打 ★向拱脚沿斜下方斜打 注浆花管外端置于钢架上 预支护效果大于超前锚杆 适用条件：⒈ Ⅴ、Ⅵ级软弱围岩地段 ⒉ 断层破碎带地段 ⒊ 水下隧道或富水围岩地段 ⒋ 塌方或涌水事故处理地段 ⒌ 砂卵（砾)石层及其它不良地质 地段。 地下结构设计原理与方法 地下结构设计原理与方法 二、超前小导管参数设计 ⒈ 直径：42～50mm热轧无缝钢管 ⒉ 长度：3～5m ⒊ 构造（见图） 注浆孔6～8mm 地下结构设计原理与方法 ⒋ 注浆参数 水灰比：w/c=0.5～1.0 压力：0.5～1.0MPa 扩散半径：R=（0.6～0.7） ，式中 为导管中心间距（m）。 单根导管注浆量： ，式中l为导管长度（m），n为围岩孔隙率（％）。 ⒌ 环向设置间距：20～50cm ⒍ 外插角：10°～30° ⒎ 纵向水平搭接长度:不小于100cm地下结构设计原理与方法 §8.3 管棚超前支护设计 适用:严格控制地表沉陷量的松软地层中的浅埋隧道。 沿隧道开挖轮廓线外排列（拱部或全断面）形成钢管棚。用测斜仪严格控制上仰角度为1°～2°。地下结构设计原理与方法 特点：支护能力强大，施工技术复杂，造价高。地下结构设计原理与方法 管棚设计参数如下： ⒈ 导管（热轧无缝钢管）外径80～180mm，长10～45m，分段安装，分段长4～6m，两段之间用“V” 型对焊或丝扣连接。 ⒉ 导管上注浆孔径10～16mm，孔洞距15～20cm呈枪花型布置。 ⒊ 导管间距一般为30～50cm，或按2.0～2.5d估算（d为导管外径） ⒋ 纵向两组管棚间应有不小于1.5m的水平搭接长度 ⒌ 管棚架设在钢架上，可用钢轨、H型钢 ⒍ 为提高管棚的抗弯能力，导管中可增设钢筋笼。钢筋笼主筋直径16～20mm。 地下结构设计原理与方法 §8.4 注浆设计 一、洞内注浆设计 洞内注浆常用小导管超前注浆。 注浆设计参数包括： ① 注浆加固范围； ② 注浆段长和注浆孔布置； ③ 注浆压力； ④ 注浆量； ⑤ 注浆材料及配合比； ⑥ 注浆结束标准； ⑦ 注浆效果评定。 ㈠