高速铁路隧道工程 初期支护 支护-锚杆.ppt

主讲教师：骆宪龙 模块三 山岭隧道常规施工方法 隧道支护简介 隧道支护分为永久支护与施工支护。 永久支护又称衬砌,是关系隧道能否长期良好使用的主体建筑物之一,必须按照设计要求,确保圬工质量、隧道净空符合规定。 施工支护又称临时支护,是在隧道施工过程中,为了确保施工安全而设置的支护。 复习思考题 D-钻孔直径；φ-锚杆杆体直径；δ-锚杆杆体楔缝宽度；b-楔块端头厚度；α-楔块的楔角；h-楔块长度；h1-楔头两翼嵌入钻孔壁长度；n-楔缝两翼嵌入钻孔壁深度 h1 h a b n D δ φ ①围岩愈坚硬,锚固力愈大；嵌入孔底围岩的深度与长度愈大，锚固力愈大；或锚杆有效直径愈大,锚固力愈大。另外钻孔直径与锚杆直径的配合情况对锚杆锚固力也有一定影响。 ②提高楔缝式锚固力的办法有：加大楔块长度h，或加大楔块端头厚度b，或减小钻孔直径与锚杆直径之差，或减小楔缝宽度δ。 一般而言，对于坚硬岩体，楔角在8°以上为好。楔缝宽度一般为3mm。 ③若对锚固力有明确要求，应先行试验，检验初选参数的合理性。 (3)施工要点 ①安装:先将楔块插入楔缝，轻敲，使其固定于缝中，然后插入眼底；并以适当的冲击力冲击锚杆尾，至楔块全部楔入楔缝为止。有时为了防止杆尾受冲击发生变形，可以采用套筒保护。 ②要求加预应力时可采用测力矩扳手或定力矩扳手来拧紧螺母，以控制锚固力。 若要求在楔缝式锚杆的基础上再作灌浆处理，则除按砂浆锚杆灌浆外，预张力应在砂浆初凝前完成，并注意减小砂浆的收缩率。 胀壳式内锚头预应力锚索 (1)构造组成 胀壳式预应力锚索主要由机械胀壳式内锚头、锚索(钢绞线)外锚头以及灌注的粘结材料等组成。 1-导向帽；2-六棱锚塞；3-外夹片；4-挡圈；5-顶簧；6-套管；7-排气管；8-粘结砂浆；9-现浇混凝土支墩；10-垫板；11-锚环；12-锚塞；13-锥筒；14-顶簧套筒；15-托圈 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 内锚固(头)段 张拉段 外锚固(头)段 (2)性能特点 常用在中等以上的围岩中。 特点：施工工序紧密简单，安装迅速方便，是能立即起作用的大型预应力锚杆。内锚头采用机械加工，比较复杂，价格较高，在软弱围岩中不能使用。 可以在较小的施工现场中作业，常用于高边坡、大坝以及大型地下洞室的支护、抢修加固。 (3)施工要点 ①加工应符合设计质量要求，在运输、存放及安装过程中不能有损伤、变形。 ②钻孔一般采用冲击式潜孔钻，也可以选用各种旋转式地质钻。钻后应予以清洗，并作好孔口支墩。 ③锚索安装要平直不紊乱，同时安装排气管。 ④锚索推送就位后，即可进行张拉。 ⑤预应力无明显衰减时，才最后锁定，且48h内再检查。 ⑥注浆应饱满，注浆达到设计强度后，进行外锚头覆盖。 2、锚杆的布置 分为局部布置和系统布置。 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。 布置原则：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。 锚杆的间距为 式中： D——锚杆间距，m； d——锚杆直径，m； Ra——锚杆钢筋的设计强度，Pa； K——安全系数，可取K＝1.5~2.0； P——危石或不稳定块体的重力，N，当侧墙存在不稳定块体时，P值为下滑力减去抗滑力； A——危石或不稳定块体出露面积，m2。 锚杆深入稳定岩体的深度为 式中，Lm——锚入稳定岩体的深度（其值不宜小于 杆体直径的30~40倍），m； τ——砂浆的粘结强度，N/m2； Ra、d与前式相同。 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。对于局部很破碎、软弱围岩部位或可能出现过大变形的部位，应加设长锚杆 。 系统布置的原则： (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。 (3) 锚杆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0.5~1.2m，但当锚杆长度超过2.5m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1.25m。 (2)在岩面上锚杆宜成菱形排列，纵、横间距为0.6~1.5m，其密度约为0.6~3.6根/m2； 3、锚杆的长度 首先确定锚杆长度，然后确定间排距 两倍锚杆间距； 岩体断裂面平均间距所确定的临界潜在不稳定岩块宽度的3倍； 隧道跨度之半(跨度小于6m)。 虎克和布朗、美国工程师协会及美国矿