1、第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况：第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.
2、1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 图图9-1 块状围岩坍塌过程及支护（拱部）块状围岩坍塌过程及支护（拱部）1-喷混凝土；喷混凝土；2-砂浆锚杆；砂浆锚杆；3-危石坍塌危石坍塌 顺序及方向用数字及箭头表示顺序及方向用数字及箭头表示9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2
3、 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 11sinsin(180)QG如下图如下图(P158)-所示：所示：1sinsinGQ1sin(sinGN）（9-1）剪力剪力拉力拉力9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 则有：则有：2()2gkNRdRg锚杆抗拉强度锚杆抗拉强度k设计安全系数，可取设计安全系数，可取 29.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2gkNdR则锚杆直径：则锚杆直径：（9-2）：21()2gd
4、kDLR9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 214gd RLkD（9-3）9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 式中：式中：L1 锚杆锚固深度锚杆锚固深度 L2 危石或不稳定岩层厚度危石或不稳定岩层厚度 L3 锚杆外露长度，略小于喷射混凝土锚杆外露长度，略小于喷射混凝土 厚度厚度9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九
5、章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 图图9-4 锚杆的加固作用锚杆的加固作用9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1()sstspDL ctg（9-5）式中式中 砂浆与岩石的粘结力砂浆与岩石的粘结力 岩体内的切向力岩体内的切向力 砂浆与岩石的摩擦角砂浆与岩石的摩擦角scts 锚杆单位长度上的承载力锚杆单位长度上的承载力 与与
6、 的合力的合力能阻止围岩位移的发展，在锚杆间的围岩中产生能阻止围岩位移的发展，在锚杆间的围岩中产生压缩及成拱作用，从而提高为岩体强度。压缩及成拱作用，从而提高为岩体强度。1spLt9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 Lk GhRuL ukGhRu 危石重量危石重量 安全系数，取安全系数，取35 危石底边周长危石底边周长 喷砼计算抗剪强度喷砼计算抗剪强度 喷层与岩石间粘结强度喷层与岩石间粘结强度GkuLRuLR9.2 9.
7、2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚
8、喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 C31Cx0图图9-7 摩尔摩尔-库仑准则库仑准则摩尔应力圆摩尔应力圆摩尔滑动包络线摩尔滑动包络线9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的
9、受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 当隧道周边的围岩应力超过弹性强度当隧道周边的围岩应力超过弹性强度极限时，从隧道周边到岩体深处某一范围极限时，从隧道周边到岩体深处某一范围内将出现塑性变形区，塑性区半径为内将出现塑性变形区，塑性区半径为 R,在在塑性区以外，为弹性变形区，如塑性区以外，为弹性变形区，如 p163 图图 9-8 所示。根据弹塑性理论，塑性区中任一所示。根据弹塑性理论，塑性区中任一点的应力值为：点的应力值为：9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2sin1 sinr(c)()irPC tgCctgr
10、2sin1 sin1 sin()()()1 sinirPCctgCctgr（9-89-8）径向应力径向应力切向应力切向应力 支护对围岩的支护力支护对围岩的支护力;隧道开挖半径；隧道开挖半径；塑性区中任一点到洞室中心的径向距离塑性区中任一点到洞室中心的径向距离iPrr9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 22022(1)rRRRPrr22022(1)RRRPrr（9-99-9）径向应力径向应力切向应力切向应力 弹性区中任一点的半径；弹性区中任一点的半径；弹塑性区的交界面至中心的半径弹塑性区的交界面至中心的半径;弹性区的内部压力；
11、弹性区的内部压力；弹性区的外部压力；弹性区的外部压力；rRR0P 而根据弹性理论的推导，弹性区中任一点的应力为：而根据弹性理论的推导，弹性区中任一点的应力为：9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 在弹塑性交界处（即在弹塑性交界处（即 )处，应力处，应力 、也应符合塑性平衡条件。令也应符合塑性平衡条件。令 式（式（9-89-8）=式式 (9-9)(9-9)整理后可得：整理后可得：rR1 sin2sin00P(1 sin)iCctgRrPCctg2sin1 sin00()(1 sin)()RirPPCctgCctg塑性区半径塑性区
12、半径支护力支护力（9-109-10）（9-119-11）r9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 由式（由式（9-109-10）可知：）可知：作用于围岩内缘的支作用于围岩内缘的支护力护力 Pi Pi 越小，则围岩体中出现的塑性区越小，则围岩体中出现的塑性区 （R R）越大；越大；由式（由式（9-119-11）可知：）可知：围岩体中出现的塑性围岩体中出现的塑性区越大（即区越大（即 R R 越大），则围岩对支护的形变越大），则围岩对支护的形变压力（该压力与支护力压力（该压力与支护力 Pi Pi 相平衡）就越小。相平衡）就越小。这就是
13、新奥法柔性支护理论的出发点。这就是新奥法柔性支护理论的出发点。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 利用新奥法柔性支护理论，在隧道开挖后，首利用新奥法柔性支护理论，在隧道开挖后，首先进行第一次支护，支护应有相当的柔性及变形能先进行第一次支护，支护应有相当的柔性及变形能力，允许围岩产生一定量的变形以形成足够大的塑力，允许围岩产生一定量的变形以形成足够大的塑性区，充分发挥塑性区岩体的性区，充分发挥塑性区岩体的“卸载卸载”作用，从而作用，从而使传到支护上的压力（其与支护力使传到支护上的压力（其与支护力 Pi Pi 相平衡）相平衡）大
14、大减小。当塑性区发展到一定的时候，围岩和支大大减小。当塑性区发展到一定的时候，围岩和支护的变形处于平衡状态时，再进行第二次支护，使护的变形处于平衡状态时，再进行第二次支护，使支护衬砌达到经济、安全、合理的要求。支护衬砌达到经济、安全、合理的要求。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 为了正确掌握第二次支护的时机，用新奥为了正确掌握第二次支护的时机，用新奥法锚喷支护时，在第一次柔性支护后，应该对法锚喷支护时，在第一次柔性支护后，应该对围岩变形及支护进行监测。围岩变形及支护进行监测。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷
15、支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 围岩位移支护特性曲线围岩位移支护特性曲线a)a)围岩特性曲线围岩特性曲线(支护需求曲线支护需求曲线)形变压力松散压力a弹塑性分界PPa,maxulimuaa,minPa,maxu图图 9-9 a 围岩特性曲线围岩特性曲线 这条曲线形象的表达了支护这条曲线形象的表达了支护结构与隧道围岩之间的相互作用：结构与隧道围岩之间的相互作用：在极限位移范围内，围岩允许的在极限位移范围内，围岩允许的位移大了，所需的支护阻力就小，位移大了，所需的支护阻力就小，而应力重分布所引起的后果大部而应力重分布所引起的后果大部分由围岩所承担；围岩允许的位分由围岩所承
16、担；围岩允许的位移小了，所需的支护阻力就大，移小了，所需的支护阻力就大，围岩的承载能力就得不到充分的围岩的承载能力就得不到充分的发挥。发挥。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 围岩位移支护特性曲线围岩位移支护特性曲线b)b)支护特性曲线支护特性曲线(支护补给曲线支护补给曲线)以圆形隧道为研究对象，并假定围岩给支护结以圆形隧道为研究对象，并假定围岩给支护结构的反力也是径向均布的。因此，这还是一个轴对构的反力也是径向均布的。因此，这还是一个轴对称问题。相对于围岩的力学特性而言，混凝土或钢称问题。相对于围岩的力学特性而言，混凝土或
17、钢支护结构的力学特性可以认为是线弹性的，也就是支护结构的力学特性可以认为是线弹性的，也就是说作用在支护结构上的径向均布压力说作用在支护结构上的径向均布压力 是和它的径是和它的径向位移向位移 成线性关系，即成线性关系，即aP0uua0uuKPasa式中的式中的 定义为支护结构的刚度定义为支护结构的刚度sKaPua锚喷联合支护喷混凝土支护锚杆支护9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 围岩位移支护特性曲线围岩位移支护特性曲线b)b)支护特性曲线支护特性曲线(支护补给曲线支护补给曲线)图图9-9 b 9-9 b 支护特性曲线支护特性曲
18、线 对于几种支护结构型式，其对于几种支护结构型式，其支护特性曲线如图支护特性曲线如图9-9 b 9-9 b 所示。所示。围岩特性曲线围岩特性曲线(支护需求支护需求曲线曲线)与支护特性曲线（支护补与支护特性曲线（支护补给曲线）相叠加，就形成如给曲线）相叠加，就形成如 p166 p166（图（图9-99-9）的围岩位移支的围岩位移支护特性曲线护特性曲线9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 在新奥法锚喷柔性支在新奥法锚喷柔性支护中，支护和围岩粘结紧护中，支护和围岩粘结紧密，共同工作，形成密，共同工作，形成“无无弯矩结构弯矩结构”，而
19、支护和围，而支护和围岩的破坏的主要形态是剪岩的破坏的主要形态是剪切破坏。其稳定的丧失常切破坏。其稳定的丧失常常是由围岩中产生塑性剪常是由围岩中产生塑性剪切滑移楔体开始的，如图切滑移楔体开始的，如图9-109-10中的剪切体中的剪切体9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 支护结构对围岩的支护力支护结构对围岩的支护力P Pi i可用下述方法计算：可用下述方法计算：如下图所示，当围岩体在压力作用下，沿着摩如下图所示，当围岩体在压力作用下，沿着摩尔剪切滑动面产生剪切滑移，此时，围岩内最大主尔剪切滑动面产生剪切滑移，此时，围岩内最大主应
20、力应力 ，和最小主应力，和最小主应力 组成的摩尔应力圆与摩尔组成的摩尔应力圆与摩尔滑动包络线相切。滑面与滑动包络线相切。滑面与 作用方向的夹角为作用方向的夹角为 。如摩尔滑动包络线为一直线，则如摩尔滑动包络线为一直线，则 。过隧。过隧道中心作一直线，与垂直轴夹角为道中心作一直线，与垂直轴夹角为 ，交隧道壁面，交隧道壁面于于A A点，由点，由A A点画出与隧道内壁同心圆成点画出与隧道内壁同心圆成 角的曲角的曲线，即为隧道侧壁岩体的滑移面。以极坐标表示，线，即为隧道侧壁岩体的滑移面。以极坐标表示，该曲线的方程为：该曲线的方程为：lsl45/29.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受
21、力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 ()002costgrr ebr（9-149-14）是径向锚杆与垂直面的夹角是径向锚杆与垂直面的夹角r r0 0-喷层外缘半径喷层外缘半径b-b-剪切楔体高度剪切楔体高度r-r-剪切滑移面曲线半径剪切滑移面曲线半径9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2sinssisdpb（9-159-15）d喷层厚度喷层厚度s -喷层破坏剪切角喷层破坏剪切角s -喷层的抗剪强度喷层的抗剪强度 b-b-剪切体总高度剪切体总高度 沿喷层沿喷层A处剪切面的抗剪阻力处剪切面的抗剪阻力 ，就是喷层，就
22、是喷层给剪力体的水平推力：给剪力体的水平推力：sip9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2sinstststistFpb（9-169-16）st -喷层内钢材破坏的剪切角喷层内钢材破坏的剪切角st -喷层内钢材的抗剪强度喷层内钢材的抗剪强度 F Fstst-每米隧道的钢材当量断面积每米隧道的钢材当量断面积 喷层内如设有钢筋网、钢拱支撑，喷层将增喷层内如设有钢筋网、钢拱支撑，喷层将增加抗剪支护力加抗剪支护力 ：stip9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 st
23、stAitqe t（9-179-17）tst -锚杆断面积锚杆断面积 st -锚杆的抗拉强度锚杆的抗拉强度 如按锚杆体抗拉强度计算，锚杆的间距为如按锚杆体抗拉强度计算，锚杆的间距为e和和t，则锚杆的径向平均支护力，则锚杆的径向平均支护力 ：Aiq 如是砂浆锚杆，可能沿孔壁粘结面破坏，宜如是砂浆锚杆，可能沿孔壁粘结面破坏，宜用下式计算：用下式计算：AiAqe tA-A-锚杆的抗拔力锚杆的抗拔力（9-189-18）9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 cos2AAiibpa q a-a-剪切滑面在洞室壁面上的投影剪切滑面在洞室壁面
24、上的投影 -锚杆与水平面的夹角；锚杆与水平面的夹角；是径向锚杆与垂直面的夹角是径向锚杆与垂直面的夹角0 0-是承载环宇剪切滑动面相交处与中心线和是承载环宇剪切滑动面相交处与中心线和 垂直轴的夹角垂直轴的夹角 把径向锚固力变为水平方向的支护力把径向锚固力变为水平方向的支护力 ：Aip/29.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 将将 的作用面转换成垂直上的投影，并同的作用面转换成垂直上的投影，并同 取得平衡，则：取得平衡，则：0(coscos)cosAAiiqpAiq（9-199-19）所以支护结构所提供的支护力：所以支护结构所提供
25、的支护力：sstAisiiipppp9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 研究图研究图9-10围岩中剪切体的平衡，除了上述围岩中剪切体的平衡，除了上述支护力外，尚有剪切体滑面支护力外，尚有剪切体滑面S长度上的抗剪应力长度上的抗剪应力，正应力，正应力 的水平分力。的水平分力。ispRRn 岩体沿滑面岩体沿滑面S上提供的支护阻力上提供的支护阻力 ：ip2sin2cosiRnRSSpbb（9-209-20）-为岩体剪切滑面与水平之水平倾角为岩体剪切滑面与水平之水平倾角 -为为 的水平分力之和的水平分力之和 0=/2 ipRRn、9.
26、2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 如果假定摩尔包络线为直线，岩体内摩擦角如果假定摩尔包络线为直线，岩体内摩擦角 ，粘结力为粘结力为c，则，则111cos2sin22sRRssn（9-219-21）而而 可用下式表示：可用下式表示：可认为可认为 就是从上述的支护力就是从上述的支护力 提供的。提供的。1131 sin=2()cossctgisps9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 这样，由岩体和支护所提供的总支护力为：这样，由岩体和支护所提供的总支护力为：sst
27、Awiiiiippppp9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 钢筋水泥砂浆锚杆因其造价低，加工制钢筋水泥砂浆锚杆因其造价低，加工制作容易，施工简单，在地下工程中得到广泛作容易，施工简单，在地下工程中得到广泛应用。树脂锚杆的研制和使用发展较快，下应用。树脂锚杆的研制和使用发展较快，下面予以重点介绍。面予以重点介绍。1.1.粘结型锚杆：金属砂浆锚杆粘结型锚杆：金属砂浆锚杆 金属树脂锚杆金属树脂锚杆 2.2.机械型锚杆：楔缝式锚杆机械型锚杆：楔缝式锚杆 胀壳式锚杆胀壳式锚杆 滑楔式锚杆滑楔式锚杆锚杆种类有：锚杆种类有：9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施
28、工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1.1.选孔、钻孔和注浆选孔、钻孔和注浆u 根据围岩状况和设计要求，布置孔眼根据围岩状况和设计要求，布置孔眼;u 锚杆间距：一般不超过其长度的锚杆间距：一般不超过其长度的1/2 1/2 u 锚杆与各种结构面的交角最好正交锚杆与各种结构面的交角最好正交;u 孔眼直径：孔眼直径：一般一般 373745 mm45 mm;u 用凿岩机钻孔，并用高压风或高压水清洗钻孔；用凿岩机钻孔，并用高压风或高压水清洗钻孔；u 用注浆器进行水泥砂浆注浆，注浆过程中，要始用注浆器进行水泥砂浆注浆，注浆过程中，要始 终保持注浆器内有终保持注浆器内有1/41/4以上砂浆。以上砂浆。9.3
29、 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2.2.注浆配置（水泥砂浆）注浆配置（水泥砂浆）u 水泥：水泥：40#40#以上普通硅酸盐水泥；以上普通硅酸盐水泥；u 砂子：选粒径砂子：选粒径 3mm 3mm 的中粗砂，用之前应过的中粗砂，用之前应过 筛；筛；u 水泥砂浆胶骨比：水泥砂浆胶骨比：1 1：1 1 1 1：2 2；u 水灰比：水灰比：0.380.380.420.42u 加速凝剂，并在使用前做速凝试验，加速凝剂，并在使用前做速凝试验，初凝时间不初凝时间不 大于大于5 5分钟分钟。速凝剂掺量占水泥重量的。速凝剂掺量占水泥重量的 3%3%9.3 9.3 锚喷支护的
30、施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 3.锚杆体锚杆体9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 4.4.锚杆、金属网的安设锚杆、金属网的安设 可先注浆后插锚杆，也可先锚后注。对于可先注浆后插锚杆，也可先锚后注。对于较大型锚杆或锚索，先给预应力，后注浆。采较大型锚杆或锚索，先给预应力，后注浆。采用金属网时，网格尺寸为用金属网时，网格尺寸为202020cm20cm左右，左右，金属金属网与岩面不能紧贴，应隔一间距（不小于网与岩面不能紧贴，应隔一间距（不小于 3 3 cmcm），宜为），宜为 5 cm5 cm。金属网与锚杆应牢固连接。金属网与锚杆应牢固
31、连接。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 采用合成树脂为粘结剂，将锚杆和孔采用合成树脂为粘结剂，将锚杆和孔壁岩石粘结成整体的锚杆称树脂锚杆。壁岩石粘结成整体的锚杆称树脂锚杆。优点优点：固结块，安设方便。：固结块，安设方便。缺点缺点：价格贵。：价格贵。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1.水泥、砂、石混合料水泥、砂、石混合料水泥水泥：水泥标号不得低于水泥标号不得低于40#40#，应使用新鲜水，应使用新鲜水 泥泥。使用前要进行复查试验。使用前要进行复查试验。砂砂：硬质洁净的中砂，或粗中混合砂硬质洁净的中砂，或粗中
32、混合砂。（喷砼。（喷砼不宜采用细砂，细砂会增加混凝土的收缩，降不宜采用细砂，细砂会增加混凝土的收缩，降低砼的强度，同时，喷射中还会产生大量的粉低砼的强度，同时，喷射中还会产生大量的粉尘。砂子含水率控制在尘。砂子含水率控制在 5 57%7%（按重量）（按重量）9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1.水泥、砂、石混合料水泥、砂、石混合料石石：喷砼应采用坚硬的卵石或碎石，：喷砼应采用坚硬的卵石或碎石，d20mm,d20mm,使用前应筛洗使用前应筛洗。卵石有利于管道。卵石有利于管道输送，对管道磨损不大。但碎石能提高砼输送，对管道磨损不大。但碎石能提高砼的密实性
33、，对管道的磨损比卵石的磨损大。的密实性，对管道的磨损比卵石的磨损大。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2.速凝剂速凝剂 在混合料中掺入速凝剂，可使喷砼快凝、速在混合料中掺入速凝剂，可使喷砼快凝、速硬，防止喷层坍落。速凝剂使用前应作速凝效果硬，防止喷层坍落。速凝剂使用前应作速凝效果试验，以选择最佳掺量。试验，以选择最佳掺量。要求初凝时间不大于要求初凝时间不大于 5 5 分钟，终凝时间不大于分钟，终凝时间不大于10 10 分钟分钟u 水泥品种水泥品种：对普通硅酸盐水泥凝结较快，矿：对普通硅酸盐水泥凝结较快，矿渣硅酸盐水泥凝结效果较差，最好不采用矿渣渣硅酸
34、盐水泥凝结效果较差，最好不采用矿渣水泥。水泥。速凝剂对水泥速凝效果的影响因素速凝剂对水泥速凝效果的影响因素：9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2.速凝剂速凝剂u 速凝剂掺量速凝剂掺量：对于普通硅酸盐水泥，最佳：对于普通硅酸盐水泥，最佳掺量一般占水泥重量的掺量一般占水泥重量的3%3%左右。拱部为左右。拱部为 2 24%4%，边墙，边墙 2%2%。过多的掺量对喷砼反而有害。过多的掺量对喷砼反而有害。因其会阻止水在水泥中的均匀扩散，硬化后，因其会阻止水在水泥中的均匀扩散，硬化后，形成气孔，降低砼的强度。形成气孔，降低砼的强度。u 水灰比水灰比：水灰比越大，
35、速凝效果愈差。：水灰比越大，速凝效果愈差。u 施工温度施工温度：施工温度越高，速凝效果越：施工温度越高，速凝效果越好。施工温度应不低于好。施工温度应不低于 5 5C C。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 应通过试验确定喷砼的配合比。应通过试验确定喷砼的配合比。一般较佳的含沙率是一般较佳的含沙率是50%50%55%55%，胶骨比，胶骨比 1 1：4 41 1：5 5，砂石比一般以砂子含量不少于，砂石比一般以砂子含量不少于石子含量两者重量相差不大为宜。石子含量两者重量相差不大为宜。水灰比以水灰比以0.40.40.50.5为宜，太小，粉尘大；为宜，太小，粉
36、尘大；太大，会降低砼的强度，影响速凝效果。太大，会降低砼的强度，影响速凝效果。若使用液态速凝剂并掺和钢纤维填料，若使用液态速凝剂并掺和钢纤维填料，可提高喷砼的强度可提高喷砼的强度。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 喷射混凝土的配合比喷射混凝土的配合比表表 9-29-2喷喷 射射部部 位位配配 合合 比比水泥：中砂（粗中混合砂）：石子水泥：中砂（粗中混合砂）：石子边边 墙墙 1 1：（：（2.02.02.52.5）：（）：（2.52.5：2.02.0）拱拱 部部 1 1：2.0 :2.0 :（1.51.52.02.0）9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷
37、支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 设备主要有砼喷射机，分为：设备主要有砼喷射机，分为：u 转子式喷射机：机体小，操作方便，清扫转子式喷射机：机体小，操作方便，清扫 容易，粉尘中等；容易，粉尘中等；u 螺旋式喷砂机：水泥水化不易充分，水螺旋式喷砂机：水泥水化不易充分，水 灰比不好控制，粉尘大，质量难以保证。灰比不好控制，粉尘大，质量难以保证。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1.1.准备工作：准备工作：检查隧道净空断面，清除浮石，冲洗受喷检查隧道净空断面，清除浮石，冲洗受喷面，确保风水电畅通，试运转，混合料随拌随面，确保风水电畅通，试运转，混
38、合料随拌随用。用。掺速凝剂的混合料，存放时间不超过掺速凝剂的混合料，存放时间不超过 30 30 分钟；未掺的混合料，存放时间不超过分钟；未掺的混合料，存放时间不超过 8 8 小时小时。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2.2.喷射作业：喷射作业：喷射作业按划定区段进行，区段长度一般喷射作业按划定区段进行，区段长度一般不超过不超过 6 m 6 m。至下而上喷射，先墙后拱。喷射。至下而上喷射，先墙后拱。喷射顺序如顺序如 P195 P195 图图9-179-17所示。喷射时，喷嘴正对所示。喷射时，喷嘴正对受喷面做均匀顺时针方向螺旋转动，螺旋直径受喷面做均匀
39、顺时针方向螺旋转动，螺旋直径 202030 cm 30 cm。一次喷射厚度不能太大，一般拱部一次喷一次喷射厚度不能太大，一般拱部一次喷厚厚 4 46 cm 6 cm，边墙厚度，边墙厚度 6 68 cm 8 cm 。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2.2.喷射作业：喷射作业：喷射层间的间隔时间要视具体情况（如速喷射层间的间隔时间要视具体情况（如速凝剂的品种）而定。凝剂的品种）而定。常温下，采用红星常温下，采用红星 型型速凝剂时为速凝剂时为 1515 20 20 分钟；采用碳酸钠速凝分钟；采用碳酸钠速凝剂时为剂时为 30 30 分钟。分钟。9.3 9.
40、3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 3.3.喷射机操作要点：喷射机操作要点：喷射工艺中最主要的是喷射工艺中最主要的是调整风水压调整风水压。开始。开始时应先给风、给水，再给电，后送料；结束时时应先给风、给水，再给电，后送料；结束时应先停料再停电，后切断水、风源。应先停料再停电，后切断水、风源。水压要比输料管风压高水压要比输料管风压高0.1-0.15MPa0.1-0.15MPa。喷射。喷射区水压应大于区水压应大于0.4MPa0.4MPa。风压能否掌握好对减少喷混凝土回弹率，风压能否掌握好对减少喷混凝土回弹率，保证喷混凝土和降低粉尘都有很大影响。正常保证喷混凝土和降低粉
41、尘都有很大影响。正常工作风压可用工作风压可用0.15-0.2PMa0.15-0.2PMa。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 4.4.喷枪头的操作注意事项：喷枪头的操作注意事项：开始时，应先给水，再给料；结束时，应开始时，应先给水，再给料；结束时，应先停料，后关水。先停料，后关水。喷咀和受喷面的最优距离按喷射混凝土最喷咀和受喷面的最优距离按喷射混凝土最小回弹量和最高强度来确定，一般为小回弹量和最高强度来确定，一般为0.6-1.2m0.6-1.2m。严格控制水灰比严格控制水灰比。受喷面有金属网时水灰。受喷面有金属网时水灰比宜稍大。比宜稍大。施工中可把拢料
42、管增长施工中可把拢料管增长0.6-1.0m,0.6-1.0m,套上普通套上普通硬塑料管。硬塑料管。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 5.5.喷混凝土的施工安全：喷混凝土的施工安全：喷射之前要认真检查作业段的围岩状况，喷射之前要认真检查作业段的围岩状况，加强施工区的照明、通风和防尘措施。加强施工区的照明、通风和防尘措施。高压作业均应安置压力表、安全阀。高压作业均应安置压力表、安全阀。喷射和处理堵管过程中禁止喷咀对人。喷射和处理堵管过程中禁止喷咀对人。喷射作业人员，均应佩带防尘口罩。操作喷射作业人员，均应佩带防尘口罩。操作喷枪头的人员，应佩戴护眼罩、雨衣
43、、长筒乳喷枪头的人员，应佩戴护眼罩、雨衣、长筒乳胶手套等劳保用品。胶手套等劳保用品。尽量采用机械手，改善劳动条件。尽量采用机械手，改善劳动条件。9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工第九章 锚喷支护结构的设计与施工 6.6.喷混凝土施工温度与养护：喷混凝土施工温度与养护：喷射中温度及水温应不低于喷射中温度及水温应不低于5 5，养护时，养护时，气温如低于气温如低于5 时，不得浇水。喷混凝土强度时，不得浇水。喷混凝土强度低于低于10MPa时，不得受冻。气温低于时，不得受冻。气温低于5 的情的情况施工，应经过试验，并采取保温措施等综合况施工，应经过试验，并采取保温措施等综合性措施。性措施。喷混
44、凝土终凝后喷混凝土终凝后2h，即应开始洒水养护。，即应开始洒水养护。养护时间应在养护时间应在14d以上以上9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1.1.抗压强度和抗拉强度抗压强度和抗拉强度2.2.抗冲切性能（抗剪强度）抗冲切性能（抗剪强度）3.3.粘结力粘结力 u 与围岩的粘结力与围岩的粘结力u 与钢筋的粘结力与钢筋的粘结力u 喷射层之间的粘结力喷射层之间的粘结力u 抗渗、抗冻性抗渗、抗冻性u 收缩变形收缩变形 9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测第九章 锚喷
45、支护结构的设计与施工 水泥砂浆锚杆中的钢筋力学性能一般有水泥砂浆锚杆中的钢筋力学性能一般有保证。钻孔中注入水泥砂浆的标号应达到保证。钻孔中注入水泥砂浆的标号应达到20号。水泥砂浆与钢筋、与围岩的粘结状况，号。水泥砂浆与钢筋、与围岩的粘结状况，它本身的密实性、强度主要取决于施工质量。它本身的密实性、强度主要取决于施工质量。每根锚杆的锚固力应不低于每根锚杆的锚固力应不低于5t。9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1.1.原材料的检查原材料的检查2.2.喷射混凝土实际配合比与水灰比的测定喷射混凝土实际配合比与水灰比
46、的测定3.3.喷混凝土强度的检查喷混凝土强度的检查4.4.喷混凝土的厚度检查喷混凝土的厚度检查5.5.锚杆质量检查锚杆质量检查6.6.支护外观、尺寸等的检查支护外观、尺寸等的检查9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测第九章 锚喷支护结构的设计与施工 新奥法支护变形检测的重点是在新奥法支护变形检测的重点是在施工阶段。施工阶段。变形测量主要有变形测量主要有隧道周边位移的测量隧道周边位移的测量，围围岩内松弛范围的测量岩内松弛范围的测量，支护与围岩的接触应力支护与围岩的接触应力的测量的测量，支护衬砌内应力的测量支护衬砌内应力的测量。前两项是必。前两项是
47、必须的。须的。1.1.隧道周边位移的收敛量可用收敛计直接量隧道周边位移的收敛量可用收敛计直接量 出。出。9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测第九章 锚喷支护结构的设计与施工 2.2.围岩内松弛范围、岩体位移的测量，可用多围岩内松弛范围、岩体位移的测量，可用多 点或单点位移计测量。点或单点位移计测量。3.在钻孔中埋入量测锚杆，可以测定锚杆中的在钻孔中埋入量测锚杆，可以测定锚杆中的 轴向力及围岩中的应力分布状况轴向力及围岩中的应力分布状况9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测第九章 锚喷支护结构的设计与施工 锚喷支护工程质量、断面尺寸满足设计要锚喷支护工程质量、断面尺寸满足设计要求方可验收。工程验收时，应提供施工、试验、求方可验收。工程验收时，应提供施工、试验、检查、变形监测记录；竣工图和工程问题处理检查、变形监测记录；竣工图和工程问题处理文件文件
