隧道工程第7章隧道锚喷施工技术.pptx
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1、第七章第七章 隧道锚喷施工技隧道锚喷施工技术术 1 1 围岩预支护(预加固)围岩预支护(预加固)辅助稳定措施辅助稳定措施 1 围岩预支护(预围岩预支护(预加固)加固)隧道施工中常用的辅助稳定措施有:超前锚杆是沿开挖轮廓线,以稍大的外插角,向开挖面 前方一定范围内安装的斜向锚杆。一、超前锚杆性能特点及适用条件性能特点及适用条件锚杆超前支护的柔性较大,整体刚度较小。它主要适用于应力不太大,地下水较少的破碎、软弱围 岩的隧道工程中,如裂隙发育的岩体、断层破碎带等、浅埋无显著偏压的隧道。且一般与系统锚杆同时使用,形成联合支护。应力较大的严重破碎围岩中,超前锚杆的后期支护刚度 就有些不足,不宜使用。采用
2、风枪、凿岩机或专用的锚杆台车钻孔,锚固剂或砂 浆锚固,其工艺简单、工效高。二、管棚(一)构造组成管棚是利用沿开挖轮廓线、以较小的外插角、向开挖面前方 打入的钢管或钢板与钢拱架构成的一种钢管棚架或钢板棚架,简称“管棚”或 “板棚”。采用长度小于10 m的 钢管,称为短管棚;采用长度为1045 m且较粗的钢管,称 为长管棚。板棚采用的钢插板长度一般不超过10 m。(二)性能特点及适用条件管棚因采用钢管或钢插板作纵向预支撑,又采用钢拱架作环 向支撑,其整体刚度较大,对围岩变形的限制能力较 强,且能提前承受早期围岩压力。因此管棚主要适用 于围岩压力来得快来得大、对围岩变形及地表下沉 有较严格要求的软弱
3、、破碎围岩隧道工程中。若有地下水但水量不大,可减小钢管环向间距,减小 钢拱架纵向间距,加密管棚;若水量较大,采用钢插板封闭围岩更为有效;若水量较大且水压力较大,则可将管棚与注浆相结合,形成超前小导管注浆方能奏效。(三)设计、施工要点超前管棚支护结构一般按松弛荷载理论进行设计。在设计 中,要充分考虑地质、周边环境、隧道开挖断面、埋深以 及开挖方法等,决定管棚的配置、形状、施工范围、管棚 间隔及断面等。管棚实例:三、超前注浆小导管(一)构造组成自进式注浆锚杆几点改进:其一是它在小导管的前端焊接了一个简易的一次性钻头或 尖端,从而将钻孔和顶管同时完成,缩短了导管安装时间,尤其适用于钻孔易坍塌的地层;
4、其二是对于可以采用水泥浆的地层,它改用水泥砂浆作 为胶结材料,可进一步降低造价;其三是它的管体采用波纹或变径外形,以增加粘结和锚 固力,增强了加固效果(二)性能特点及适用条件机理:浆液被压注到岩体裂隙中并硬化后,不仅将岩块或 颗粒胶结为整体起到了加固作用,而且填塞了裂隙,阻隔 了地下水向坑道渗流的通道,起到了堵水作用。适用:渗透系数较大的无地下水或水量和压力较小的一般 软弱破碎岩体的地层条件。缺点:对围岩加固的范围和加固处理的程度有限,注浆压力较低。若用于渗透性差的地层,则容易形成“跑浆”,即浆液沿 管外与孔壁之间形成回流。占用较多的洞内作业循环时间,不利于提高施工速度。(三)小导管布置和安装
5、(1)小导管钻孔安装前,应对开挖面及5m范围内的坑道喷 射510 cm厚的混凝土封闭。(2)小导管一般采用32 mm的焊接管或40 mm的无缝钢 管制作,长度宜为36m,前端做成尖锥形,前段管壁上 每隔1020 cm交错钻眼,眼孔直径宜为68mm。(3)钻孔直径应较管径大20 mm以上,环向间距应按地层 条件而定,一般采用2050 cm;外插角应控制在10 30之间,一般采用15。超前深孔帷幕注浆是在开挖前,先用喷射混凝 土将开挖面和一定范围内 的坑道周边岩面封闭,然 后沿坑道周边轮廓向前方 围岩内打入带孔长钢管,并通过长钢管向围岩内压 注起胶结作用的浆液。四、超前深孔帷幕注浆渗透注渗透注浆劈
6、裂注劈裂注浆压密注密注浆高高压喷灌注灌注浆在施工中以注浆管为阳极、滤水管为阴 极,通过直流电电渗作用下孔隙水由阳 极流向阴极,在土中形成渗浆通道,化学浆液随之渗入孔隙而使土体结硬。压力注浆1.2.3.4.电动注浆在各种大小压力下使水泥浆液或化学浆 液挤压充填土的孔隙或岩层缝隙。(3)破坏区(4)震动区(2)抛掷区 2 2 隧道爆破施工技隧道爆破施工技术术(1)压缩粉碎区1、炸、炸药的性能的性能2、隧道工程常用的炸、隧道工程常用的炸药3、起爆材、起爆材料料(系(系统)一、爆破材料1、炸、炸药的性能的性能(1)敏感度炸药的敏感度简称感度,是指炸药在外界起爆能作用下发 生爆炸反应的难易程度,也就是炸
7、药爆炸对外能的需要程 度。热敏感度(爆发点)火焰感度机械感度 爆轰感度(2)爆速炸药爆炸时爆轰波在炸药内部的传播速度称为爆速。(3)爆力(威力)炸药爆炸时对周围介质作功的能力称为爆力(或威力)。2、隧道工程常用的炸、隧道工程常用的炸药(1)铵梯炸药(2)浆状(水胶)炸药(3)乳化炸药通常是以硝酸铵,硝酸钠水溶液与碳质燃料通过乳化作用,形成的乳脂状混合炸药,亦称为乳胶炸药。其外观随制作 工艺小同而呈白色、淡黄色、浅渴色或银灰色。(4)硝化甘油炸药13、起爆材、起爆材料料(系(系统)设置传爆起爆系统的目的是在装药(药包或药卷)以外的 安全距离处通过发爆(点火、通电或激发枪)和传递,使 安在药包或药
8、卷中的雷管起爆,并引发药包或药卷爆炸,从而爆破岩石。(1)导火索与火雷管(2)导电线与电雷管(3)塑料导爆管与非电雷管(4)导爆索与继爆管常用工业雷管常用工业雷管工程爆破中常用的工业雷管有:火雷管、电雷管和非电雷管等。普通电雷管、磁电雷管、数码电子雷管瞬发电雷管、秒与半秒延期电雷管、毫秒延期电工业雷管两个方面的要求:(1)技术条件方面的要求(2)生产经济条件方面的要求导爆管雷导爆管雷 管起爆法管起爆法雷管起爆法雷管起爆法导爆索起爆法导爆索起爆法起爆方法分类起爆方法分类电雷管电雷管起爆法起爆法数码电子雷数码电子雷管起爆法管起爆法无线无线起爆法起爆法药包起爆法药包起爆法电力起爆法电力起爆法非非电电
9、起起爆爆法法火雷管火雷管 起爆法起爆法321、掏槽眼、掏槽眼其作用是先在开挖面上炸出一个 槽腔,为后续炮眼的爆破创造新 的临空面。2、辅助眼助眼位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为 辅助眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔,为 周边眼爆破创造临空面。3、周、周边眼眼沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。帮眼、顶眼、底眼。二 炮眼的种类和作用三、周边眼的控制爆破(一)隧道的光面爆破(二)隧道预裂爆破(一)隧道的光面爆破1、隧道光面爆破的特点与、隧道光面爆破的特点与标准准2、隧道光面爆破的主要参、隧道光面爆破的主要参数数3、隧道光面爆破的技、隧道光面爆破的技术措施措施1、隧道光
10、面爆破的特点与、隧道光面爆破的特点与标准准光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法,在设计 断面内的岩体爆破崩落后才爆周边孔,使爆破后的围岩 断面轮廓整齐,最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破 坏,尽可能地保持原岩的完整性和稳定性的爆破技术。其主要标准开挖轮廓成形规则,岩面平整;围岩壁上保存有50以 上的半面炮眼痕迹,无明显的爆破裂缝;超欠挖符合规 定要求,围岩壁上无危石等。特点光面爆破对围岩扰动小,又尽可能保存了围岩自身原有的承 载能力,从而改善了衬砌结构的受力状况;由于围岩壁面平整,减少了应力集中和局部落石现象,增加 了施工安全度,减少了超挖和回填量,若与锚喷支护相结合,能节省大量混凝土,降
11、低工程造价,加快施工进度;光面爆破可减轻振动和保护围岩,所以它是在松软及不均质 的地质岩体中较为有效的开挖爆破方法。2、隧道光面爆破的主要参数、隧道光面爆破的主要参数(1)周边炮眼间距E。(2)光面层厚度及炮眼密集系数(3)周边眼装药量3、隧道光面爆破的技、隧道光面爆破的技术措施措施(1)使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆 炸威力大的炸药.(2)采用不偶合装药结构。光面爆破的不偶合系数最好 大于2,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径,以保证 稳定传爆。采用间隔装药时,相邻炮眼所用的药卷位置 应错开,以充分利用炸药效能。(3)严格掌握与周边眼相邻的内圈炮眼的爆破效果,为 周边眼爆破创造临
12、空面周边眼应尽量做到同时起爆。(4)严格控制装药集中度,必要时可采取间隔装药结构。为克服眼底岩石的挟制作用,通常在眼底需加强装药。(二)隧道预裂爆破预裂爆破是由于首先起爆周边眼,在其他炮眼未爆破之 前先沿着开挖轮廓线预裂爆破出一条用以反射爆破地震 应力波的裂缝而得名。预裂爆破的目的同光面爆破,只是在炮眼的爆破顺序上,光面爆破是先引爆掏槽眼,再引爆辅助眼,最后引爆周边 眼,而预裂爆破则是首先引爆周边眼,使沿周边眼的连心 线炸出平顺的预裂面。由于这个预裂面的存在,对后爆的 掏槽眼、辅助眼的爆轰波能起反射和缓冲作用,可以减轻 爆轰波对围岩的破坏影响,保持岩体的完整性,使爆破后 的开挖面整齐规则。预裂
13、爆破很适用稳定性较差而又要求控制开挖轮廓的软 弱围岩,但预裂爆破的周边眼和最小抵抗线都要比光面 爆破小,相应地要增多炮眼数量,钻眼工作量增大。影响预裂爆破效果的因素很多,如钻孔直径、孔距、装 药量、岩石的物理力学性质、地质构造、炸药品种、装 药结构及施工因素等,而这些因素又是相互影响的。确定预裂爆破主要参数的方法理论计算法经验公式计算法 经验类比法第四节第四节 初期支护初期支护一、概述二、锚杆三、喷射混凝土四、钢拱架五、初期支护的施工原则一、概述1初期支初期支护的基本的基本概念概念在开挖后的洞室周边,施作钢、混凝土等支撑物,向 洞室周边提供抗力,控制围岩变形,这种开挖后隧道 内的支撑体系,称为
14、隧道支护。为控制围岩应力适量释放和变形,增加结构安全度和 方便施工,隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久 承载结构一部分的结构层,称为初期支护。初期支护一般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网等及 其它们的组合组成,它是现代隧道工程中最常用的支护 形式和方法。2锚喷支支护工程特点工程特点(1)灵活性。(2)及时性。(3)密贴性。(4)深入性。(5)柔性。(6)封闭性(一)锚杆的支护效应(二)锚杆的种类及各自的设计施工要点(三)锚杆的布置(四)锚杆的长度(五)锚杆间距和布置=、锚杆(一)锚杆的支护效应锚杆(索)是用金属或其他高抗拉性能的材料制作的 一种杆状构件。(1)支承围岩。(2)加固围岩。(3)
15、提高层间摩阻力,形成“组合梁”。(4)“悬吊”作用。(1)支承围岩。(2)加固围岩。(3)提高层间摩阻力,形成“组合梁”。(4)“悬吊”作用。(二)锚杆的种类及各自的设计 施工要点A 按其对围岩加固的区域来分,可分为系统锚杆、超前锚杆和局部锚杆3种。系统锚杆是指在一个掘进进尺范围内的岩体被挖除后,沿隧道横断面的径向安装于围岩内的锚杆,以形成对已暴 露围岩的锚固,并在已加固且稳定的坑道中进行下一个循 环的开挖等作业。超前锚杆是指沿开挖轮廓线,以稍大的外插角,向开 挖面前方围岩内安装的锚杆,形成对前方围岩的预锚固,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。局部锚杆是指为维护围岩的局部稳定或对初
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- 隧道 工程 喷施 技术