錨噴支護技術研究

摘 要:應用現代化技術和機械進行錨噴支護施工以及應用監測技術，對施工工程進行檢測，以獲得數據對支護參數進行修改。這在工程中起著極其重要的作用。

關鍵詞:錨噴支護技術;巖土工程

中圖分類號:TP 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)06-0318-02

1 錨噴支護技術的相關概述

巖土工程所面臨的對象是復雜的地質體。這些復雜的地質體在漫長的地質年代里，由于經歷了地質構造運動、自然風化和人類活動的作用，其中包含大量諸如層理、節理、斷層、軟弱夾層、溶溝、溶槽等個中地質缺陷。它們在一定的時間內和一定的條件下，可能處于相對穩定的平衡狀態。但如果條件改變，原來的平衡狀態就有可能遭到破壞，比如在巖土工程開挖與施工過程中，其原有應力場就會重新分布，從而使巖土體發生變形，進而產生坍落、塌陷、巖崩、滑坡、地面沉降等地質災害。為了預防和治理此類災害，工程上常將一種受拉桿件埋入巖土體，用以調動和提高巖土體的自身強度和自穩能力，而為了特殊需要，還將混凝土應用在巖土體表面，這樣更增強了巖土體的穩定性。它們二者便組成了錨噴支護。錨噴支護是錨桿與混凝土聯合支護的簡稱，二者可單獨使用，成為錨桿支護與混凝土支護。錨噴支護還與金屬網聯合進行支護。它具有施工速度快、施工機械化程度高、成本低及節約材料等優點。工程實踐證明，錨噴支護較傳統的現澆混凝土襯砌支護優越。由于錨噴結構能及時支護和有效地控制圍巖的變形，防止巖塊墜落和坍塌的產生，充分發揮圍巖的自承能力，所以錨噴支護結構比模注混凝土襯砌的受力更為合理。錨噴支護能大量節省混凝土、木材和勞動力，加快施工進度，工程造價可大幅度降低，并有利于施上機械化程度的改進和勞動條件的改善等。錨噴支護技術鑒于它的作用原理先進、施工簡單、經濟有效和適應強等優點，在隧道工程中得到了廣泛的應用，形成了一種比較完善的支護體系。

2 作用原理

錨噴支護是以充分發揮和利用圍巖的自承載能力為基點的，錨桿的作用就是提高圍巖的抗變形能力，并控制圍巖變形，使圍巖成為支護體系的組成部分。錨桿支護既能用于軟弱巖層和膨脹性巖層中隧道的開挖，又能用于整治塌方和隧道襯砌的修復補強。目前，對于錨噴支護作用原理的認識和理論解釋還不能充分反應其深刻內涵。

(1)錨桿支護作用原理如下:

①懸吊作用原理

②組合梁作用原理

③擠壓加固作用原理

上述錨桿的支護作用原理在實際工程中并非孤立存在，往往是幾種作用同時存在并綜合作用，只是在不同的地質條件下某種作用占主導地位而已。

(2)噴射混凝土支護作用原理如下:

①充填粘結作用

②封閉作用

③結構作用

3 錨噴支護的作用(以隧道為例)

在隧道工程過程中，錨噴支護的作用顯的尤為重要，所以筆者以隧道工程為例。隧道開挖形成新的空洞后，破壞了巖體原有的相對平衡狀態，使隧道周圍部分巖體應力重新分布，引起圍巖的變形、破壞和坍塌。為了及時有效地控制圍巖變形，防止坍塌，必須采取工程措施進行支護。礦山法是用木材或模筑混凝土支護，這種方法費工、不安全，材料消耗大。采用新奧法施工，在開挖爆破后，緊接著在隧道巖壁上噴上一層薄薄的混凝土，同時在洞壁上鉆孔、插入錨桿或敷設鋼筋網、鋼架等，以控制圍巖的變形和坍塌，增加圍巖的自承力;或把可能坍塌的巖塊支撐住，使其不落人洞內，這種支護通稱“噴錨支護”，稱“初期支護”。在初期支護基本穩定后，再施作模筑混凝上，即二次支護或永久支護。大量工程實踐和科學試驗證明，復合襯砌比傳統的模筑混凝土襯砌施作及時、可靠、經濟，噴錨支護可以適應多種圍巖條件。

4 錨噴支護施工監控量測

在巖體工程中，采用支護時，圍巖和支護形成一個統一的力學體系。這時，由于圍巖變形，向空間擠入，就產生作用在支護結構上的地壓。監測的主要目的便是分析記錄的數據，及時反饋到設計與施工中，以獲得最佳經濟性和最大安全性。

4.1 噴層接觸壓力量測

4.1.1 內容與方法

噴層接觸壓力是指圍巖垂直作用于噴層上的荷載值。接觸壓力的大小及發展趨勢，在一定程度上反映了支護結構受力的大小。從而可判斷其安全程度。更重要的是同時測得相應的徑向位移，求得支護結構的剛性系數，這對正確選擇，調整支護參數，探索錨噴支護設計方法都是十分重要的。

4.1.2 接觸壓力兩側元件和儀表和儀器

油壓枕(枕殼，注油三通，壓力表和排氣螺絲等組成);格羅茨爾液壓應力計;鋼弦式壓力盒(主要由工作薄膜，鋼弦，電磁線圈和鐵芯等組成);電阻應變片式壓力盒等。

4.1.3 接觸壓力量測元件器量測

噴層接觸壓力的量測與圍巖的基礎狀態密切相關，為了能使噴層厚度均勻，相對降低應力集中的影響程度應選用薄型壓力盒進行量測。

①埋設前準備。埋設前，必須對選用的每一個壓力盒在實驗室進行標定。

②定位。按照量測計劃在量測斷面上標出壓力盒。

③敷設。在選定的位置上固定壓力盒常用的方法是在壓力盒工作膜一面抹上一層速凝砂漿，然后立即放到選定位置上，垂直壓力盒軸向加力，直到多余的砂漿擠出，確認已和巖面密貼為止，用手扶持數分鐘，待砂漿終凝，并注意把引出導線架起，以免拉脫壓力盒。

④噴射混凝土。在量測斷面上噴射混凝土時，應仔細保護量測元件和引出導線，先將量測元件埋入噴層，然后沿導線噴射，直至全部埋入噴層，然后再接噴混凝土要求，由上而下噴射，直至達到設計厚度。壓力盒敷設部位可適當加厚，加厚的厚度等于壓力盒的厚度，但噴層表明應保證平滑過渡。接觸應力量測數據往往比較離散，所以要求試驗段上噴層厚度盡量一致，必須設置噴層厚度標志。

⑤為了便于對比、分析和檢驗，應重視無應力計的埋設。所謂無應力計是指在量測斷面上設置一個或絕對不受力的量測元件器，這個元件所受的條件應和量測元件相同。

⑥在量測斷面，一般均勻布置相應的位移測點，以利綜合分析和判別穩定性。

4.2 錨桿受力量測

合理的錨桿支護方式應使錨桿軸向受力，因此兩側錨桿受力只考慮軸向受力的量測。根據錨桿形式不同，可加工成各種不同的錨桿使用，常用的有電阻應變式、鋼弦式、機械式等幾種，這些量測錨桿都是先測定錨桿桿體的應變(或變形)，然后根據桿體材料的彈性模量計算受力大小。對于端部錨固型錨桿，也可在錨桿外露端安設空心壓力盒直接測得錨桿壓力。錨桿安設后，由于圍巖移動，使錨桿受力而伸長(或縮短)，機械式量測錨桿就是用普通量測方法，測定錨桿每一段在受力變形后的伸長(或縮短)量然后根據桿體彈性模量計算受力大小。

總之，該技術的運用，可以獲得實際數據對支護參數進行修改，從而使整個工程更加安全、更加經濟。

參考文獻

[1]彭振斌.錨固工程設計計算與施工[M].武漢:中國地質大學出版社，1997.

[2]夏才初，李永盛.地下工程測試理論與檢測技術[M].上海:同濟大學出版社，1999.