地下工程支护

地下工程开挖过程中,为防止围岩坍塌和石块下落采取的支撑、防护等安全技术措施。安全支护是地下工程施工的一个重要环节,只有在围岩经确认是十分稳定的情况下,方可不加支护。需要支护的地段,要根据地质条件、洞室结构、断面尺寸、开挖方法、围岩暴露时间等因素,做出支护设计。支护有构架支撑及锚喷支护两种方式,除特殊地段外,一般应优先采用锚喷支护。

构架支撑

用支撑围岩来防护开挖出来的空间,是早期普遍采用的方法。支撑有多种材料和结构形式,主要有:

(1)木支撑,有门框形、拱形和扇形等(图1),适用于较小的开挖断面。它具有重量轻、加工架立方便和损坏前有显著变形,不会突然折断等优点,但消耗木材多,施工干扰大。

(2)钢支撑,也可制成门框形或拱形。它能承受较大的荷载,可以多次使用,耐火性好,占空间小,但需用钢材较多,费用高。在一般木支撑不能承受的荷载条件下,或支撑不能拆下必须留在衬砌中时,可考虑使用钢支撑。

(3)钢筋混凝土支撑,采用预制钢筋混凝土构件。它适用于岩石软、山岩压力大、支撑必须留在衬砌内等情况。这种支撑刚性大,耐火性好,耐久性高,但重量大,运输安装不便。无论采用哪种支撑形式,每排支撑均要保持在同一平面上,有足够的整体性,接头牢固可靠,并用剪刀撑、水平撑等连接。支撑和围岩之间需用板、楔等背材塞紧。对支撑还要进行监测和定期检查,必要时进行加固。

图 锚喷支护

采用锚杆和喷射混凝土(见锚喷)支护围岩的措施,60年代以来,已被广泛采用。锚杆和喷射混凝土与围岩共同形成一个承载结构,可有效地限制围岩变形的自由发展,调整围岩的应力分布,防止岩体松散坠落。它可用作施工过程中的临时支护,在有些情况下,也可以不必再做永久支护或衬砌。根据围岩的地质条件,可以采用多种支护形式(图2):

(1)单独采用锚杆,一般只用于局部;

(2)单独采用喷射混凝土,有时也只用于局部;

(3)锚杆结合喷射混凝土,多用于地下洞室的顶拱和边墙;

(4)锚杆和喷射混凝土,加设单层或双层钢筋网,可提高喷层抗拉强度和抗裂能力,从而提高支护能力;

(5)锚喷加金属网,并在喷层内加设工字钢等型钢作成的肋形支撑。上述各种形式的锚喷支护,所采用的锚杆根数、深度、间距,喷层的厚度以及金属网和肋形支撑的尺寸等,均要根据实际情况确定。为搞好支护还需要进行围岩变位和变形等现场量测工作。锚喷支护常紧跟开挖掘进,平行作业,特别是在隧洞或地下厂房施工中采用分部开挖的方式时,可随着开挖断面的扩大,边挖边喷,直至全断面完成。

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参考书目
  1. 电力工业部东北勘测设计院锚喷组主编:《地下洞室的锚喷支护》,水利电力出版社,北京,1981。