文档介绍：砂浆锚杆在隧洞工程施工中的应用
砂浆锚杆在隧洞工程施工中的应用
摘要:砂浆锚杆在地下支护工程中应用广泛,玉蒙铁路隧洞工程应用此技术达到了预期目的,对施工过程及原理进行总结是必要的,对施工过程作一简单介绍。
关键词:概述;锚杆设计;布置;原理;施工;结语
1 概述
砂浆锚杆作为地下工程支护技术的应用,在国外已有半个多世纪的历史。我国施工从60年代开始推广使用,取代了原始的支护方法,玉蒙铁路隧洞工程开挖支护就采用了砂浆锚杆支护技术。
砂浆锚杆主要利用锚杆的抗拉强度,借助锚杆与砂浆之间粘结力和砂浆与孔辟之间的粘结力,把围岩连接成一个整体而起到加固围岩或把预计坍落岩体锚入不坍落岩体的一种支护技术,它有如下使用特点:
适用范围广。由于砂浆锚杆可适用于f=3~4的软弱岩层和f=12的坚硬岩层中,只在较大断层处不宜单靠锚杆而应和其它方法配合使用;砂浆锚杆锚入深度可达4~6m以上,因而可用于较大跨度的地下工程施工中;可以做为岩石支撑用,也可在软弱岩层预先加固岩层用。根据不同情况,采用了砂浆锚杆单独支护和锚杆与网喷相结合的方法进行。对不良地质段也采用了超前锚杆的开挖方法,均取得了良好的效果。
根据有关实验资料,砂浆锚杆的锚固力较大,一般直径25mm的砂浆锚杆锚固力为3d可大于13t,7d可大于15t,而且在一定条件下,随深度和龄期的增加而增长,而且可以根据实际需要调整孔径、锚杆直径、砂浆标号和凝结时间等。
由于锚杆被砂浆包裹,避免了锚杆的锈蚀,从而提高了锚杆的耐久性,与喷砼或挂网喷砼相结合可作为地下工程永久支护,砂浆锚杆亦可施加预应力。
根据以上分析,导流洞工程选用了直径为25mm的螺纹钢筋砂浆锚杆(深3~4米)的支护方法。
2 本项工程砂浆锚杆设计原理和布置
砂浆锚杆主要靠锚杆与砂浆间和砂浆与孔壁间的粘力把预计坍落岩体锚固(悬吊)于顶部稳定岩体内,因而为地下工程开挖支护围岩而使用的砂浆锚杆其计算公式应满足下列四个条件:
(1)NK=FaδT,锚杆破坏;(2)NK=πdh1τ1,锚杆与砂浆间接触层破坏;(3)NK=πDh1τ2砂浆间接触层破坏;(4)NK=Rυ-Pυ,岩体本身破坏。
岩石分子间粘结力Rυ=πRc√R2+h32,式中,h3=K1h1。破坏岩体自重P1=1/3k1h1πr2γ,R为破坏圆锥半径。坍落岩体重量P2=Fh2γ。锚杆破坏时岩体总重量Pυ=P1+P2。
式中:N—每根锚杆的设计承载力N=Fh2γ(kg);F—每根锚杆的支承面积(m2);γ—岩石单位体积重量(kg/m3);K—安全系数,;Fa—锚杆最小截面面积(cm2);δt—锚杆抗拉屈服强度(Mpa);D—钻孔直径(cm);d—锚杆直径(cm);h1—锚杆锚入稳定岩体的实际深度(cm);h2—计算坍落拱高h2=B/2f(cm);B—开挖跨度(m);f—普式岩石坚固系数,;τ1—锚杆与砂浆间粘结力(MPa);τ2—砂浆与孔壁间粘结力(MPa);C—岩石分子间内聚力,对于C值一般取值见表1, MPa;K1—和锚固深度有关的坍落园锥体深度系数如表2,;r—岩石破坏园锥半径,在破坏角为45°时R=K1h1(m)=h3。
表1 C