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7、4、特殊條件下的錨噴支護設(shè)計，淺埋土質(zhì)隧道的錨噴支護設(shè)計7、4,1、7，4，2 淺埋土質(zhì)隧道的埋深一般小于4倍、6倍隧道開挖寬度。常為2倍隧道開挖寬度。淺埋土層一般地質(zhì)松軟、難以發(fā)揮錨桿的加固作用 可不予采用 應(yīng)采用有格柵拱架的配筋噴射混凝土支護 塑性流變巖體中隧洞錨噴支護設(shè)計7，4、6。隧洞斷面形狀要盡量做到與圍巖壓力分布相適應(yīng)、塑性流變巖體一般是四周來壓或有很大的水平壓力,因此.在這類圍巖中的隧洞斷面宜采用圓形.橢圓形或馬蹄形等斷面形狀.采用圓滑曲線的斷面輪廓,可以減小應(yīng)力集中引起的圍巖破壞和增強噴層的結(jié)構(gòu)作用 在塑性流變巖體中開挖隧洞、一條基本原則是不使圍巖發(fā)生有害松散的前提下,容許圍巖產(chǎn)生較大的變形,以減小支護抗力.使噴錨支護達到經(jīng)濟合理,安全可靠，因此 在隧洞的設(shè)計中 斷面尺寸應(yīng)預(yù)留允許的周邊收斂量 7，4,7.塑性流變巖體的主要特點是在隧洞開挖后。圍巖變形量大、延續(xù)時間長、在這種情況下。正如、圍巖，支護 相互作用原理，圖6。所示的那樣.若采用一次完成的剛性大的永久支護,對圍巖過早地施加過強的約束力.會導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)承受較大的荷載 甚至常出現(xiàn)破壞、通過塑性流變巖體的隧洞.一般應(yīng)分兩期支護，即初期支護與后期支護.初期支護的作用是及時提供支護抗力保護和加固圍巖,使圍巖不致發(fā)生松散破壞。同時 又允許圍巖的塑性變形有一定發(fā)展、使圍巖應(yīng)力得以釋放,以充分發(fā)揮圍巖的自支承作用 后期支護的作用是保持隧洞的長期穩(wěn)定性。并滿足工程使用要求。圖6。巖石特性曲線與支護特性曲線相互作用圖a.原始地應(yīng)力、b，巖石特性曲線、c,巖石拱形成，d、巖石拱破壞、e，支護特性曲線.f,支護承受部分、g、巖石拱承受部分。1.太剛、2、適宜,3,太晚.4、太柔，顯然 在塑性流變巖體的隧道中.采用薄層噴射混凝土加柔性較好的錨桿做初期支護，是較為理想的、但也必須指出。塑性流變巖體有明顯的時間效益。如圖7所示 在不同的時間階段,巖體的應(yīng)力、位移曲線是不同的.比較柔性的錨噴支護在t1 t2時.支護特性曲線與巖體特性曲線相交、說明兩者能取得平衡。這時 支護結(jié)構(gòu)承受較小的荷載，但卻引起大的位移，當超過t2時、兩者特性曲線不得相交、并出現(xiàn)過度的支護變形。易使圍巖松散。因而 必須適時地提高支護抗力。使支護特性曲線在t3時 與圍巖特性曲線相交，以保證隧洞的長期穩(wěn)定性,圖7，不同時間階段圍巖特性曲線與支護特性曲線的適應(yīng)性s,初期支護的特性曲線，c、后期支護的特性曲線,PS、支護結(jié)構(gòu)的抗力.在塑性流變巖體中開挖隧洞,由于巖體潛在應(yīng)力的釋放或巖體吸水膨脹、沿四周逐漸向隧洞內(nèi)擠出、支護結(jié)構(gòu)在一定程度上抑制了巖體的擠壓膨脹，但如底部沒有約束，圍巖裸露。必然形成膨脹和應(yīng)力釋放的集中部位.產(chǎn)生底鼓、如底鼓不加控制，任其發(fā)展 常常造成隧洞墻腳內(nèi)移和支護結(jié)構(gòu)的嚴重破壞，這在實際工程中是屢見不鮮的 因而,必須設(shè)置抑拱，形成全封閉環(huán)。以提高支護系統(tǒng)的整體抗力、塑性流變巖體中的隧洞采用錨噴支護，應(yīng)及時進行.圍巖，支護、體系的受力與變形監(jiān)測，了解不同時間階段內(nèi)圍巖與支護的變形特性。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨向 適時地調(diào)整支護抗力。直至水平收斂速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降，連續(xù)5天內(nèi)隧洞周邊水平收斂速度小于0。2mm,d拱頂或底板垂直位移速度小于0、1mm d方可進行后期支護、水工隧洞錨噴支護設(shè)計7 4，8,在水工隧洞的設(shè)計中,為充分利用圍巖的承載能力和防滲能力.以減少投資，國內(nèi)外的經(jīng)驗是盡可能采用不襯砌及錨噴隧洞,例如我國廣西天湖水電站引水隧洞的最大內(nèi)水壓力6,17MPa,采用錨噴支護隧洞，運行情況良好,國外也有10MPa左右的有壓隧洞采用錨噴支護的工程實例，在、類圍巖中,已有許多工程采用錨噴作為永久支護 這些工程運行情況良好 水工隧洞不同于其他交通隧洞。其長期處于水的作用下工作、有的甚至在較高水壓力中工作,要承受較大的內(nèi)。外水壓力 圍巖壓力等。錨噴支護除必須滿足圍巖穩(wěn)定要求外、還須滿足防滲,抗沖刷和環(huán)境保護等要求,滲漏水量損失也是一項重要的控制指標 目前錨噴支護作為最終永久支護時、僅限制在.級或以上的圍巖中應(yīng)用 對于,級圍巖,由于巖體完整性差、結(jié)構(gòu)破碎或巖質(zhì)軟弱、承載能力低.圍巖的 流變特征,常較為明顯 為確保隧洞結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定和安全運行,仍宜采用初期錨噴支護和后期鋼筋混凝土襯砌相結(jié)合的復(fù)合支護、另外 長期大面積涌水洞段.有腐蝕性及膨脹性地層的洞段和有特殊要求的洞段。也不宜采用錨噴支護作為最終的永久性支護.國內(nèi)個別水工隧洞因各種原因 甚至在有襯砌的情況下.出現(xiàn)了嚴重的內(nèi)水外滲,導(dǎo)致隧洞外側(cè)山體發(fā)生滲漏破壞和河道堵塞，損失巨大 環(huán)境影響嚴重，因此.對錨噴支護的水工隧洞 必須高度重視防滲設(shè)計和施工質(zhì)量，7、4.10、外水壓力是水工隧洞的主要荷載之一、錨噴支護也不例外.據(jù) 一級電站 鎮(zhèn)電站試驗資料、當外水壓力為1.4MPa.1,6MPa時 噴層局部剝落，一般呈現(xiàn)粘結(jié)破壞，所以當隧洞外水壓力較高或隧洞使用中放空時.應(yīng)復(fù)核其穩(wěn)定性。平衡外水壓力的主要抗力應(yīng)為噴混凝土與巖面的黏結(jié)力。而非預(yù)應(yīng)力的系統(tǒng)錨桿所提供的抗力、當未采用掛網(wǎng)時,錨桿所提供的抗力幾乎可以不計。當采用掛網(wǎng)錨噴時 若錨桿與掛網(wǎng)鋼筋具有可靠連接?？捎嬋胍欢?0.3倍.0 5倍錨桿設(shè)計抗拉力，的錨桿抗力,噴混凝土支護與圍巖是互相緊密結(jié)合的兩種不同的透水介質(zhì)，在地下水位變幅較小 補水排水條件基本穩(wěn)定的情況下,將形成穩(wěn)定的滲流場。這種作用在支護上的外水荷載是一種場力,由于圍巖的非均質(zhì)性和各向異性性.其滲流場或外水壓力值的準確確定是一件十分困難的事情,對于一般工程,常采用地下水位線以下的水柱高乘以相應(yīng)的折減系數(shù)的方法估算 表10。一般工程的地下水位均較低，隧洞放空時的外水壓力是內(nèi)水外滲后并存蓄在圍巖中的水產(chǎn)生的 對于此種情況。采用控制隧洞放空速率及間歇式放空措施 對降低外水壓力的作用是十分顯著的。表10,隧洞外水壓力折減系數(shù)7。4.11.采用混凝土襯砌的水工隧洞常有一個。最優(yōu)洞徑，或。經(jīng)濟洞徑.的概念.即隧洞直徑常通過經(jīng)濟比較.普通公用引水洞、動能.經(jīng)濟比較.電站引水洞,或技術(shù)經(jīng)濟比較,特大,特小隧洞、確定.而錨噴隧洞的糙率及水頭損失與混凝土襯砌隧洞的糙率及水頭損失差別甚大 若采用與混凝土襯砌相同的過水斷面即所謂，等過水斷面.等流速，的設(shè)計是十分不經(jīng)濟合理的、故本規(guī)范推薦采用水電行業(yè)中的、等水頭損失、的設(shè)計原則。錨噴隧洞的糙率系數(shù)n值與隧洞洞壁起伏差和底板鋪設(shè)情況關(guān)系較大，以往的經(jīng)驗公式不夠便捷。本規(guī)范推薦的糙率系數(shù)經(jīng)驗值,表7，4。11 是通過相關(guān)工程實例資料驗證的 其精度能夠滿足普通的水力計算及動能計算的要求 從工程效率考慮.設(shè)計要求噴層平均起伏差不應(yīng)超過0，15m,0，20m。7.4,12。錨噴支護的電站引水隧洞和尾水隧洞的水流流速均不高，一般為2m、s，4m,s.只在泄洪隧洞和導(dǎo)流隧洞采用較高流速,例如、星星哨水庫泄洪洞的流速為7m,s、豐滿電站2號泄洪洞的流速達13。5m。s.墨西哥奇森水電站兩泄洪洞的流速為12m.s、運行情況均較正常，一般來說 圍巖條件好、允許流速可適當提高 但不宜超過12m s 否則.有可能發(fā)生沖刷破壞或空蝕破壞。國內(nèi)外也有在12m。s左右的流速發(fā)生錨噴支護破壞的實例、其破壞一般發(fā)生在地質(zhì)條件較差的洞段.在泄洪隧洞和導(dǎo)流隧洞中.可根據(jù)圍巖條件選擇錨噴支護的允許流速.對于地質(zhì)條件較差.而流速又較高,還要采用錨噴支護作為最終永久支護的隧洞洞段，必須采取可靠的結(jié)構(gòu)措施增強支護與圍巖的整體性，有關(guān)防空蝕破壞和沖刷破壞。隨著近年來施工機械，施工方法和建筑材料的進步。使錨噴支護隧洞的起伏差 糙率,不平整度都有明顯的改善，噴混凝土的粘結(jié)強度也有明顯的提高.相應(yīng)提高了隧洞的防空蝕破壞和沖刷破壞能力、受采動影響的巷道錨噴支護設(shè)計7，4.14 受采動影響的巷道是指地下礦山開采中受采礦工作面開采、采場爆破 采空區(qū)及放頂?shù)扔绊懙南锏馈γ旱V來說，包括采煤工作面回采巷道。順槽 開切眼,回撤通道及聯(lián)絡(luò)巷等。受采動影響的采區(qū)上下山與集中巷.及受采動影響的大巷與洞室等。7.4,15、受采動影響巷道的支護型式與參數(shù)主要根據(jù)受采動影響程度。圍巖地質(zhì)與生產(chǎn)條件確定.受采動影響巷道承受不斷變化的采動力作用.最大采動應(yīng)力一般高出原始應(yīng)力數(shù)倍.導(dǎo)致圍巖應(yīng)力集中嚴重 變形增大.因此,支護形式應(yīng)以預(yù)應(yīng)力錨桿為主,既能有效控制圍巖離層。結(jié)構(gòu)面滑動 裂隙張開等有害變形 又具有一定的延伸率。允許圍巖有一定的持續(xù)變形，使高應(yīng)力得以釋放、根據(jù)巷道條件，可選擇采用錨桿支護，錨桿。金屬網(wǎng)支護,錨桿.鋼帶支護，錨桿、鋼帶.梁，金屬網(wǎng)支護等支護形式,受采動影響巷道的使用條件有很大區(qū)別,對于服務(wù)年限很短。2年以內(nèi)、且圍巖受風(fēng)化影響小的回采巷道.一般只采用錨桿支護 無須噴射混凝土支護 對于圍巖受風(fēng)化影響嚴重的巷道,及服務(wù)時間長的采區(qū)上下山.集中巷。大巷與洞室等.應(yīng)采用錨噴支護、對于服務(wù)時間長，圍巖變形大的巷道 宜采用韌性較大的鋼纖維噴射混凝土支護 對于受強烈采動影響 圍巖破碎的大變形巷道、單獨采用錨桿，錨噴支護不能有效控制圍巖變形、保證巷道安全，在這種條件下 可將錨固與注漿有機結(jié)合、通過注漿充填圍巖內(nèi)的裂隙。將破碎圍巖固結(jié)起來 改善圍巖力學(xué)性質(zhì),提高圍巖整體強度、也可將錨桿、錨噴支護與金屬支架聯(lián)合使用。采用U型鋼可縮性支架支護巷道,為全面了解受采動影響巷道圍巖,支護體系的受力與變形狀況.應(yīng)及時進行采動應(yīng)力 圍巖變形.錨噴支護受力與變形的監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)評價巷道支護效果與安全程度.必要時.應(yīng)調(diào)整錨噴支護形式與參數(shù).