文档介绍：湖北水利水电职业技术学院
教师授课教案
课程名称:水利水电工程施工技术 200 年至200 年第学期第 40 次课
授课班级: 03级水工编制日期: 年月日
课题(章节): 第十章隧洞工程 喷锚支护技术
隧洞施工安全技术
传授主要知识点:
锚杆支护、喷混凝土支护、隧洞施工安全技术
传授主要技能点:
掌握隧洞锚杆支护的施工方法特点
(2)掌握隧洞开挖方法。
了解隧洞施工安全技术措施
教学步骤安排: 1、复习上节课内容
2、讲述喷锚支护技术
3、讲述隧洞施工安全技术
4、小结本次课内容
授课方式: 1、课堂讲授
2、多媒体演示
3、介绍典型的施工实例
教学手段:
板书、多媒体、相关施工图片
作业布置情况:
利用课后习题进行练习,巩固知识,补充习题。
课后分析与小结:
第三节喷锚支护技术
喷锚支护是喷混凝土支护、锚杆支护及喷混凝土与锚杆、钢筋网联合支护的统称。它是地下工程支护的一种新型式,也是新奥地利隧洞工程法(简称新奥法)的主要支护措施。喷锚支护适用于不同地层条件、不同断面大小的地下洞室工程,既可用作临时支护也可用作永久性支护。
喷锚支护是在隧洞开挖后,及时在围岩表面喷射一层厚3~5cm的混凝土,必要时加上锚杆、钢筋网以稳定围岩。这一层混凝土一般作为临时支护,以后再在其上加喷混凝土至设计厚度作为永久支护。这种施工方法称为“新奥法”。
“新奥法”所依据的理论与现浇混凝土支撑拱的理论显著不同。现浇混凝土衬砌的理论是把围岩当作衬砌设计的主要荷载,而“新奥法”是在隧洞开挖后围岩产生大量变形以前在围岩石表面喷射一层混凝土,以期达到以下目的:密封围岩、防止围岩风化;粘结和填充围岩裂隙,防止围岩松动;加固围岩,提高其强度和整体性。新奥法的理论依据是通过对围岩的适时支护,来控制和调整围岩中的应力,防止围岩开挖后产生过渡松动或坍塌,使围岩在与喷锚支护的共同变形中取得稳定。新奥法把“围岩是结构的荷载”的理论转化为“围岩是承载结构的重要组成部分”,围岩荷载由围岩与支护共同承担,从而减少衬砌的厚度。从我国已建隧洞工程的实际来看,采用喷锚支护,可以减少衬砌工程量50%以上,节约水泥1/2~1/3,减少劳动力和工程投资50%左右,缩短工期50%以上。喷锚支护,不需要安装模板,也不需要进行回填灌浆,操作方便,施工安全。
一、锚杆支护
锚杆是为了加固围岩而锚固在岩体中的金属杆件。锚杆插入岩体后,将岩块串联起来,改善了围岩的原有结构性质,使不稳定的围岩趋于稳定,锚杆与围岩共同承担山岩压力。锚杆支护是一种有效的内部加固方式。
1、锚杆的作用
(1)悬吊作用。即利用锚杆把不稳定的岩块固定在完整的岩体上,如图11-26(a)。
(2)组合岩梁。将层理面近似水平的岩层用锚杆串联起来,形成一个巨型岩梁,以承受岩体荷载,如图11-27(b)。
(3)承载岩拱。通过锚杆的加固作用,使隧洞顶部一定厚度内的缓倾角岩层形成承载岩拱。但在层理、裂隙近似垂直,或在松散、破碎的岩层中,锚杆的作用将明显降低,如图11-27(c)。
图11-26
2、锚杆的分类
按锚固方式的不同可将锚杆分为:张力锚杆和砂浆锚杆两类。前者为集中锚固,后者为全长锚固。
(1)张力锚杆
张力锚杆有楔缝式锚杆和胀圈式锚杆两种。楔缝式锚杆由楔块、锚栓、垫板和螺帽等四部分组成,如图11-28(a)。锚栓的端部有一条楔缝,安装时将钢楔块少许楔入其内,将楔块连同锚栓一起插入钻孔,再用铁锤冲击锚栓尾部,使楔块深入楔缝内,楔缝张开并挤压孔壁岩石,锚头便锚固在钻孔底部。然后在锚栓尾部安上垫板并用螺帽拧紧,在锚栓内便形成了预应力,从而将附近的岩层压紧。
胀圈式锚杆的端部有四瓣胀圈和套在螺杆上的锥形螺帽,如图11-27(b)。安装时将其同时插入钻孔,因胀圈撑在孔壁上,锥形螺帽卡在胀圈内不能转动,当用扳手在孔外旋转锚杆时,螺杆就会向孔底移动,锥形螺帽作向上的相对移动,促使胀圈张开,压紧孔壁,锚固螺杆。锚杆上的凸头的作用是当锚杆插入钻孔时,阻止锚杆下落。胀圈式锚杆除锚头外,其他部分均可回收。
图11-27
(2)砂浆锚杆
在钻孔内先注入砂浆后插入锚杆,或先插锚杆后注砂浆,待砂浆凝结硬化后即形成砂浆锚杆,如图11-28。因砂浆锚杆是通过水泥砂浆(或其他胶凝材料)在杆体和孔壁之间的摩擦力来进行锚固的,是全长锚固,所以锚固力比张力锚杆大。砂浆还能防止锚杆锈蚀,延长锚杆寿命。这种锚杆多用作永久支护,而张力锚杆多用作临时支护。
图11-28
图11-29
先注砂浆后插锚杆的施工程序一般为:钻孔、清洗钻孔、压注砂浆和安插锚杆。钻孔时要控制孔位、孔径、孔向、孔深符合设计要求。一般要求孔位误差不大于20cm ,孔径比