隧道锚喷支护设计浅谈20071101

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1、隧道锚喷支护设计浅谈20071101《隧道锚喷支护设计浅谈》王晓峰（屮国石油工程设计有限公司西南分公司，四川成都610017）摘要：油气长输管道在穿越江河水域和山岭地区已经越来越多地采用隧道穿越方式。文章通过四川某地的山岭隧道穿越的锚喷设计，采用类比法和理论解析法相结合，对隧道设计和施工中采用锚喷支护技术进行了探讨，为油气长输管道用隧道的设计提供一定的参考。关键词：隧道锚喷支护设计随着科学技术和认识的不断发展,天然气与石油长输管道在穿越大江人河、高山峻岭等重要地段，已经越来越多的采用隧道穿越方式

2、。隧道穿越方式的诸多优点己经充分体现出来了。川渝地区作为我国天然气生产的一个重要基地，天然气输气管道密布全川。同吋，由于川渝两地分布了众多的各型河流，如长江、嘉陵江、岷江、沱江、涪江等大江大河以及其支流，还有无数的高山峻岭，输气管道不可避免的需要通过这些河流和山川。以前，在通过这些河流时，人多是采用大开挖沟埋穿越、定向钻穿越以及跨越等方式；通过高山峻岭时，多采用管道翻山的方式，随着油气管道的管径越来越大，导致管道翻越高山的难度也越来越大，采用机械化布管必将对环境造成破坏。采用隧道穿越方式的优势越

3、发明显。目前，在进行基岩隧道设计中，大多采用“新奥法”与“矿山法”相结合的设计方法。新奧法的基本观点是：将地下工程的围岩不仅看作是传递和承受荷载的介质，而且看作是与支护结构构成的统一的、相互作用、相互支持的共同承载体，控制并允许有限制的围岩变形，从设计到施工都要求最大限度地保持围岩的原有强度，发挥围岩自身的承载能力。为了实现这种作用，在围岩开挖暴露后，应立即对岩面喷一薄层有一定柔性和适当刚度的混凝土（砂浆或其它复合材料），以封闭岩面，防止和减少围岩风化、变形、破裂、塌落、膨胀、承载力降低等；必要

4、时打适量的锚杆或架设金属支架，使围岩不会松动垮塌，且形成具有一定承载能力的承载环，以发挥围岩的自撑能力，这时采取的支护形式称为初期支护或一次支护。锚喷支护具有技术先进、经济合理、质量可靠、用途广泛等一系列明显的优点。与传统支护相比较，锚喷支护可以减少支护厚度1/3〜1/2,减少岩石幵挖量10%〜15%,节省模板和40%以上的混凝土，加快施工速度2〜4倍，降低支护成本30%以上。此外由于锚喷支护不需[2][1]要模板，无需回填，因而大大地改善了劳动条件、减轻了劳动强度，为支护施工机械化创造了条件。

5、一般对于整体围岩，宜采用喷射混凝土或锚喷混凝土支护；对于层状围岩，宜采用锚喷或喷混凝土支护，有可能失稳的层状岩体及软硬互层岩体，则必须以锚杆为主；对于块状岩体，宜采用锚杆钢筋网喷射混凝土，或钢筋网喷射混凝土支护；对散状体和软弱岩体，宜采用锚杆钢筋网喷混凝土支护，必要时加设钢拱架。1喷射混凝土的作用和效果：1.1支撑围岩作用:由于喷层能与围岩密贴和粘结，并给围岩表面以抗力和剪力，从而使围岩处于三向受力的有利状态，防止围岩强度恶化。1.2“卸载”作用：由于喷层属柔性，能有控制地使围岩在不出现有害变形

6、的前提下，进入一定程度的塑性，从而使围岩“卸载”；同时，喷层的柔性也能使喷层中的弯曲应力减小，有利于混凝土承载力的发挥。1.3填平补强围岩：喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填平表妞的凹穴，使裂隙分割的岩块层面粘结在一起，保持岩块间的咬合、镶嵌作用，提高其间的粘结力、摩阻力，有利于防止围岩松动，并避免或缓和围岩应力集屮。1.4覆盖围岩表面：喷层直接粘贴岩面，形成防风化和止水的防护层；并阻止节理裂隙中填充物流失。1.5阻止围岩松动：喷层是紧跟开挖、及时进行支护的，早期强度较高，因而能及时向闱岩提供抗

7、力，阻止围岩松动。1.6分配外力:通过喷层把外力传给锚杆、网架等，使支护结构受力均匀。喷射混凝土支护设计的一般要求：喷射混凝土厚度不应小于50mm,不宜大于300mm。钢筋网喷射混凝土的钢筋网格应按矩形布置，钢筋间距宜为150mm〜300mm;单层钢筋网喷射混凝土淳度应不小于80mm，双层钢筋网喷射混凝土厚度不得小于150mm。2锚杆的作用和效果：2.1支撑围岩：锚杆限制约束围岩变形，并向围岩施加应力，从而使处于二维应力状态的洞室内表面附近的围岩保持三维应力状态，因而能制止围岩强度恶化2.2加固

8、围岩：由于系统锚杆的加固作用，使围岩中，尤其是松动区的节理裂隙、破裂妞等得以联结，因而增大了锚同区围岩的强度。锚杆对加同节理发育的岩体和围岩松动区是十分有效的，有助于裂隙岩体和松动区形成整体，成为“加固带”。2.3提高层间摩阻力，形成组合梁：对于水平或倾角较小的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层间摩阻力，从结构力学观点来看，就形成了“组合梁”。2.4“悬吊”作用：所谓“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其冋稳定围岩连接起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体。以上属