深基坑及硐室噴錨支護設(shè)計及計算實例

噴錨支護概述圍巖分級噴錨支護設(shè)計施工信息的反饋圍巖穩(wěn)定性的分析

概述噴錨支護為由噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)組成的噴錨聯(lián)合支護或噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護，既可以用于加固局部巖體而作為臨時支護，也可以作為永久支護。噴錨支護施工及時、與圍巖密貼，共同變形，主要作用是加固圍巖。噴錨結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要采用工程類別法，必要時輔以監(jiān)控量測法和理論驗算法。噴錨結(jié)構(gòu)的施工主要是運用新奧法施工原理。

圍巖分級圍巖分級依據(jù)圍巖分級是工程類比設(shè)計的重要依據(jù)，主要目的是便于運用工程類別方法獲得地下工程噴錨支護設(shè)計參數(shù)。圍巖分級中主要考慮指標巖體的結(jié)構(gòu)特征及其完整性巖體的物理力學(xué)性質(zhì)地下水的影響原巖應(yīng)力的影響圍巖分級方法單因素巖石力學(xué)指標分級法多因素綜合指標分級法定性與定量多因素指標相結(jié)合分級法組合指標函數(shù)法圍巖分級表采用定性和定量多因素指標相結(jié)合的分級方法。圍巖級別圍巖或土體主要定型特征圍巖基本質(zhì)量指標（BQ）或修正的文言基本指[BQ]Ⅰ堅硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu)>550Ⅱ堅硬巖，巖體較完整，塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)550~451較堅硬巖，巖體完整，塊狀整體結(jié)構(gòu)Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎，巨塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；較堅硬巖或較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結(jié)構(gòu)450~351Ⅳ堅硬巖，巖體破碎，碎裂結(jié)構(gòu)350~251較堅硬巖，巖體較破碎~破碎，鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整-較破碎，中薄層狀結(jié)構(gòu)土體：1.略具壓密或成巖作用的黏性土及砂性土2.黃土3.一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊石土Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎~破碎；極破碎各類巖體。碎、裂狀、松散結(jié)構(gòu)<250一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍濕至潮濕的碎石土，卵石土、圓礫、角礫土及黃土。非黏性土呈松散結(jié)構(gòu)、黏性土及黃土成松軟結(jié)構(gòu)Ⅵ軟塑狀黏性土及潮濕、飽和粉細砂層、軟土等15.3噴錨支護設(shè)計噴錨支護的設(shè)計，是將噴射混凝土和錨桿作為加強和利用圍巖自身承載力的手段，因此設(shè)計時，必須從具體圍巖的變形、破壞和穩(wěn)定性出發(fā)，進行分析研究，針對不同的圍巖，采取不同的設(shè)計原則。錨噴設(shè)計原則上需要考慮：工程地質(zhì)條件和巖體力學(xué)特性依據(jù)不同的圍巖壓力特點，對拱、墻等不同部位，采用不同的支護參數(shù)。噴錨支護設(shè)計力求體現(xiàn)噴錨支護靈活的特點，對于圍巖局部和整體加固采取等強度支護原則，對于不同的巖體和不同的部位分別采用不同的支護類型與參數(shù)。噴錨支護設(shè)計應(yīng)遵循實測位移評價的原則。按局部作用原理的設(shè)計錨桿的設(shè)計和計算錨桿加固拱頂危巖由靜力平衡：錨桿所需截面積：錨桿設(shè)計長度：當危巖處于側(cè)壁上時：錨桿加固側(cè)壁危巖噴射混凝土的計算和設(shè)計噴混凝土加固采用噴混凝土支護洞室，要求噴射混凝土層應(yīng)有足夠的抗拉力，使噴層在節(jié)理面處不出現(xiàn)沖切破壞；同時噴層和圍巖間也應(yīng)有足夠的粘結(jié)力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。這種觀點稱為局部加固原理。噴層厚度：根據(jù)彈性地基梁理論，將噴層看作彈性地基上半無限長梁驗算。根據(jù)局部變形理論，梁端位移：梁端的彈性拉力：考慮強度安全系數(shù)：按整體作用原理的設(shè)計錨桿的設(shè)計和計算組合拱原理的計算K取1.2.錨桿長度應(yīng)超過組合拱高度：組合拱計算跨度：組合拱假定為兩端固定的等截面圓拱，荷載按自重形式均布與拱軸上。拱腳處截面內(nèi)力為：任意徑向截面內(nèi)力為：噴射混凝土的計算和設(shè)計噴混凝土組合拱計算組合拱高度及計算跨度：算例一地下洞室，開挖寬10m，高12m，頂部為割圓拱。圍巖為石英砂巖，屬穩(wěn)定性較差的Ⅴ級圍巖，重度為。采用16錳的螺紋鋼筋砂漿錨桿，。噴混凝土為C20，抗力設(shè)計強度為0.84MPa。鉆孔直徑38mm，砂漿與鋼筋的粘結(jié)力為3MPa，與鉆孔巖石粘結(jié)力2MPa。設(shè)計該洞室的噴錨結(jié)構(gòu)?！窘狻垮^桿參數(shù)的計算錨桿長度：錨固長度：?。喝。簞t：采用2.5m。錨桿間距：?。簢娀炷梁穸扔嬎闳缛挝粚挾葹?.0m計算，則均布荷載為：彎矩：應(yīng)力：所以：?。阂陨习磻业踉O(shè)計原理計算時，噴錨結(jié)構(gòu)參數(shù)為：錨桿直徑20cm，長2.5m，間距1.2m，噴混凝土厚度12cm。15.4施工信息的反饋施工開挖前就能準確的確定各項支護參數(shù)以及最優(yōu)開挖支護方案，并非易事。施工信息反饋，即所謂的信息化設(shè)計是一種新的圍巖穩(wěn)定性評價方法和地下工程設(shè)計方法?；谑┕ば畔⒎答伒男畔⒒O(shè)計要求在施工過程中布置監(jiān)測系統(tǒng)，從現(xiàn)場圍巖的開挖及支護過程中獲得圍巖穩(wěn)定性及支護設(shè)施的工作狀態(tài)信息。反饋分析根據(jù)部分測點的位移、應(yīng)力反求材料參數(shù)及初始地應(yīng)力，同時對洞室穩(wěn)定性進行判斷。反饋分析方法：正演法、逆演法。正演法利用力學(xué)貌計算應(yīng)力隊分析的基雙本格式，盡對反饋分評析所需的充參數(shù)進行醉數(shù)學(xué)上的繞近似，并玩不斷優(yōu)化褲?？捎酶鞣N癥優(yōu)化方法你使目標函劣數(shù)J趨于最描小，此攻方法適場應(yīng)性廣卵。逆演法需要建蘋立一套應(yīng)與常規(guī)妖應(yīng)力分廟析格式管相反的秤計算公擱式。在繭線彈性夏情況下罪，可用棍迭加原恩理建立柳逆演法號的計算穩(wěn)格式，晌非線性銅情況則役并非易堤事。15.逐5圍巖穩(wěn)瘡定性的垮分析圍巖穩(wěn)定才性分析通搖常是指圍輸巖的局部購穩(wěn)定分析軍，并進一初步依據(jù)各隔單元的分頸析結(jié)果，過評判圍巖繞的整體穩(wěn)板定性。圍巖出現(xiàn)者局部失穩(wěn)腰的原因主濫要是由于腎圍巖中的鹿軟弱結(jié)構(gòu)棵面與洞室煮臨空面的軋不利組合插所構(gòu)成的攏不穩(wěn)定塊拿體的掉落昏和塌滑所蜂造成。不穩(wěn)定始塊體并聲非全是鞋由軟弱蔥結(jié)構(gòu)面變與臨空攔面切割岸而成，從很多情蛇況下，子它是由祝軟弱結(jié)群構(gòu)面、至臨空面姥以及由方于不利館受力狀終態(tài)而形夜成的切騙割面切臂割等所貞組成。不穩(wěn)定塊撫體的計算純與加固的共步驟不穩(wěn)定塊早體的幾何賴分析失穩(wěn)方泉式的運僅動學(xué)分扔析是指確乘定結(jié)構(gòu)喪面面積近、結(jié)構(gòu)手體體積榨和重量纖等。以鄉(xiāng)豐地質(zhì)勘春查工作飯所獲得鋤的地質(zhì)帆結(jié)構(gòu)面插產(chǎn)狀和問測點坐吹標，以劫及工程碎設(shè)計開資挖的幾尋何參數(shù)煌為前提秧，通過巾解析法發(fā)或圖算姨法來確盈定。主要任啄務(wù)是判讓別不穩(wěn)庸定塊體鋒的運動饒趨勢是懂失穩(wěn)方鞏式。在育幾何學(xué)廈分析的座基礎(chǔ)上是，再考喉慮荷載朗矢量的場作用。由于不寇穩(wěn)定塊毅體邊界癥切割面談的情況糠不同，貨初始位響移趨勢優(yōu)可能有碌多種發(fā)液展結(jié)果油，可能雅有多種鞋失穩(wěn)方母式：由于受澇到邊界爭切割面女的限制苦，結(jié)構(gòu)京體不能搏向臨空軟面位移叛，而是旺在某一藥結(jié)構(gòu)面硬上壓緊駁，或者缸所有結(jié)握構(gòu)面不乒能脫開偷，則結(jié)云構(gòu)體是坊穩(wěn)定的被；由于切割帥面的影響?zhàn)W，產(chǎn)生沿季結(jié)構(gòu)面或鑒結(jié)構(gòu)面交姓線滑動，榴位移方向筆指向臨空傷面，這時蝴形成滑動衣失穩(wěn)；當合力節(jié)矢量作南用于邊閘界面以痛外，或很是結(jié)構(gòu)熔體受力芝位移后撐形成一云定力矩鄙時，若筆指向臨珠空面，辮則可能艷發(fā)生轉(zhuǎn)役動或傾援倒；不受切割伶面影響，經(jīng)結(jié)構(gòu)體的冷初始位移唐即造成所耗有結(jié)構(gòu)面齒上的拉開探，這是形擠成崩落或遞拋出。穩(wěn)定系娘數(shù)的計舉算分析根據(jù)巖石邪結(jié)構(gòu)體受逝力運動和識阻抗力的解對比關(guān)系月，確定相項對于極限束狀態(tài)時的灶穩(wěn)定程度鞠，作出穩(wěn)悟定性評價繪。拱頂不牧穩(wěn)定塊雞體的穩(wěn)稈定程度不考慮邁原巖應(yīng)瞇力時，黎墜落時棋自由的胞，穩(wěn)定睜系數(shù)職。一裙般以結(jié)樹構(gòu)體重芒量作為冤噴錨支評護設(shè)計民的依據(jù)落。邊墻不穩(wěn)稿定塊體的請穩(wěn)定系數(shù)單面滑動雙面滑鴨動不穩(wěn)定塊就體的噴錨恭支護計算噴錨支護識是當前加瞇固不穩(wěn)定墊塊體的主寒要支護方叉式。對可棗能失穩(wěn)的