地下工程施工(隧道支护技术).ppt

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1、地下工程施工与管理2006年2月第四章隧道支护技术概述坑道支护体系是由岩体和支护结构两部分组成的，在通常情况下，岩体是主要的承载单元，而支护结构是辅助性的，但也是不可缺少的。在某些特殊情况下，支护结构也是主要的承载单元，支护结构的基本作用：保持坑道断面的使用净空；防止岩体质量的进一步恶化；承受可能出现的各种荷载；使坑道支护体系有足够的安全度。第一节概述一个理想的支护结构应满足如下基本要求：1、必须能与周围岩体大面积地牢固接触，即保证支护—围岩体系作为一个统一的整体工作。接触状态的好坏，不仅改变了荷载的分布图形，也改变了两者之间相互作用的性质。由于施工方法、支护类型的不同，两者的接触状态也是不

2、同的。根据不同的开挖和支护方法，两者的接触状态可作如下分类：第一节概述分为A、B、C、D四类。由于接触状态的不同，对围岩应力分布，对支护结构的受力状态等都有着重要的影响。第一节概述四类接触状态的力学联系大致如图所示。接触不同，在支护一围岩体系中发生的力学过程也是不同的，这在建立某种计算方法时是必须解决的，现代支护理论的研究多数是以全面接触为出发点的。因此在施工作业时必须尽量实现这一点。第一节概述2、重视早期支护的作用，并使早期支护与永久支护相互配合，协调一致地工作。过去在支护处理上，常分为临时支护和永久支护两种，临时支护的主要目的是为了暂时地、迅速地控制坑道围岩的力学过程，为永久支护创造有利

3、条件。只把永久支护作为基本的承载的支护结构，完全忽视了临时支护的作用。随着支护技术的发展，逐步把临时支护与永久支护合并考虑，临时支护亦作为永久支护的一个重要部分。如：喷射混凝土—锚杆支护、薄板混凝土支护、钢纤维喷混凝土。第一节概述3、要允许坑道—支护体系产生有限制的变形，以充分协调地发挥两者的共同作用。要求支护结构刚度小，构造具有一定的柔性或可缩件。允许坑道支护结构产生一定的变形，充分发挥围岩的承载作用而减小支护结构的作用，综合来说，使两者协调工作。目前的支护结构，其刚度相对地降低很多，即以采用柔性支护结构为主。与过去的刚性支护结构——现灌混凝土衬砌相比，厚度有了大幅度减小。柔性结构能产生一

4、定的变形，使支护—围岩中的应力重新调整。第一节概述4、必须保证支护结构架设及时前已指出，支护过晚会使围岩暴露，产生过度的位移而濒临破坏（极限平衡），因此，应在坑道围岩达到极限平衡之前开始发挥作用。坑道开挖后要及时地、尽快地加以支护，其目的在于控制围岩的初始位移，这一点在埋深小、围岩差的情况下，尤其重要。第一节概述5、作为支护结构要根据坑道围岩的动态（位移、应力……），及时地进行调整和修改适应不断变化的围岩状态。这一点在传统的木支撑条件下，也是较难实的，而用现代支护技术，则可采取分次喷射，增设锚杆或调整其参数（间距、锚杆直径和长度）等方法来实现。显然，某一种支护结构要完全满足上述技术要求是很困

5、难的，这就要求我们对各种类型的支护结构有一正确的评价，以便根据变化的地质条件进行合理的选择。第二节隧道支护结构分类及基本参数一、根据其使用目的分类防护型支护顶部防护，支护中最轻型者，不能阻止和承受岩体压力，仅用以封闭岩面，防止坑道围岩进一步恶化。通常是喷浆、喷混凝土或单独锚杆来完成的。构造型支护基本稳定的岩体，长时间坑道不会失稳或破坏。此时力学行为是弹性的，支护构造参数只满足施工要求，如混凝土最小厚度、锚杆的最小直径及长度等。在这种情况下支护结构的构造参数，不由计算决定，是由施工构造决定。常用喷混凝土、锚杆和金属网、模筑混凝土等支护构件。承载型支护是坑道支护的主要类型。视坑道围岩的力学动态，

6、分为轻、中、重型。视顶压力和侧压力大小，采用顶部支护和完全支护。第二节隧道支护结构分类及基本参数二、根据采用的材料分类1、木支撑2、钢支撑3、锚杆和金属网支护4、混凝土和喷混凝土支护（1）混凝土支护、包括混凝土预制块支护（2）喷混凝土支护5、组合支护（1）钢支撑加背板（2）喷混凝土与锚杆（3）喷混凝土、钢支撑和锚杆……等第二节隧道支护结构分类及基本参数三、各类支护结构的技术特征及其存在的问题木支撑：多数采用立柱或支架形式，直到不久之前（至少在欧洲、美国和亚洲）它还是广泛采用的，在长时间内是开挖支护的唯一手段。钢支撑：可迅速架设并有足够的阻力，能变换支撑刚度，与围岩接触条件比木支撑好。在美国、

7、欧洲等地，这种钢支撑大多数是不拆除的，作为永久衬砌的一部分。锚杆支护：是支护技术的一大进展，基本作用是从内部提高岩体的承载能力。预应力的锚杆更易形成主动的支护力，阻止岩体强度降低。一般说锚杆的支护阻力是不充分的，但可随时给以加强。第二节隧道支护结构分类及基本参数模筑混凝土支护：模筑混凝土支护能起到迅速有效地支护暴露岩体这样的目的。但模筑混凝土的厚度几乎不会小于0.30～0.40m，由此会使开挖成本增加。喷浆：