3.1.1 锚喷支护结构的受力与计算

3.1.1 锚喷支护结构的受力与计算

锚喷支护结构的设计是基于喷射混凝土与锚杆作为加强和利用岩层自身支承能力的手段。因此,设计时必须从具体岩层的变形、破坏和稳定性出发,进行分析研究。由于不同的岩层,其变形、坍塌的原因和应注意的问题不同,因而锚喷支护结构对于各类岩层所起作用和设计原理也不同。

锚喷支护的设计与施工,大体可按以下五个步骤进行:

(1)勘查工程地质和水文情况,分析岩层的稳定条件。

(2)在岩层分类的基础上采用工程类比方法选择支护类型及设计参数,对锚喷支护结构进行受力分析和结构计算,并提出施工注意事项。

(3)在支护结构施工中,密切注意地质情况的变化,及时修改设计参数,变更施工工序。

(4)支护完成后,观察危岩的稳定状况,对其长期稳定性做出预测和评价。必要时,可对支护变形和应力进行量测,包括施工阶段的监测。

(5)总结经验,改进设计与施工。掌握岩体变形、班塌的规律之后,在恰当的时间,采用适当的方法进行支护。锚喷支护结构的受力情况与岩层的应力状态密切相关,其影响因素比较复杂,虽然有各种计算方法,包括有限元法计算,但需要按经验估计的参数较多,又不能比较完善的反映锚喷支护加固岩层的作用特点,因此,锚喷支护的受力分析和结构计算尚处于半经验半理论阶段,还有很多问题有待今后逐步研究解决。

传统的支护结构总是在开挖后先支撑,使开挖工作面推进到相当远后,即经过一段相当长的时间后,才能逐步拆除支撑进行衬砌。支撑只能在少数点上与岩层接触,初砌与岩层之间如不经过回填灌浆,是不密贴的。实际上,这就等于允许岩层有较长时间的松动变形,使松弛带发展得很宽。

喷锚支护则不同,开挖断面一经形成,便可及时而迅速地支护,随挖随喷。根据需要在喷混凝土的同时,还可配置钢筋网和钢拱架,这样很快就能形成与岩层紧密衔接的连续支护结构。同时,还能将岩层中的空隙填实,使之同支护结构一起构成支承岩层荷载的承载结构,“主动”地制止岩层变形的发展,使岩层能自承。

喷锚支护,一方面由于喷混凝土渗入岩体裂隙,起了加固作用,提高了岩体的稳定值;另一方面,连续喷射层对危岩体表面作用有封护抗力使岩体的稳定性得到保证。

当崩塌范围加大到一定程度时,薄的喷混凝土层不足以作为一种防护和加固危岩的措施,而必须加设锚杆。崩塌范围越大,岩体越软弱,就越需要定型布置锚杆系统,甚至加钢拱架或钢筋网,以提供一个加固拱(或称承重环),锚杆与喷凝土相结合就构成了喷铺联合支护。