姜成波

（深圳市深水水務(wù)咨詢有限公司，廣東 深圳 518000）

1 國外錨噴支護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀

錨噴支護(hù) 20世紀(jì)初期在美英等國家已經(jīng)試用，40年代即開始系統(tǒng)研究試驗(yàn)，50年代以來已經(jīng)在金屬、煤礦、水利以及土木工程地下結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。錨噴支護(hù)這項新技術(shù)，由于它從根本上能改變巖石強(qiáng)度的特性，有著傳統(tǒng)的外部支承所不能獲得的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效果，因而在世界各國發(fā)展很快。美國在50年代初已經(jīng)大量應(yīng)用錨噴支護(hù)，特別是在煤礦中，近年來平均每年的錨桿使用量達(dá)1億根以上，成為煤礦巷道支護(hù)的主要形式。蘇聯(lián)煤田70年代錨噴支護(hù)量約占進(jìn)尺的l0 %以上。法國煤礦井巷中2/3左右采用支護(hù)。加拿大每年錨桿用量也達(dá)570萬根。瑞典也將錨噴支護(hù)廣泛應(yīng)用于金屬礦山中。當(dāng)前，錨噴支護(hù)正在不斷發(fā)展中，全世界每年使用錨稈的總數(shù)量約在2億～3億根之間。每年僅錨桿的耗費(fèi)就達(dá)10余億美元。

工程實(shí)踐證明，錨噴支護(hù)較傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土襯砌支護(hù)優(yōu)越。由于錨噴結(jié)構(gòu)能及時支護(hù)和有效地控制圍巖的變形，防止巖塊墜落和坍塌的產(chǎn)生，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，所以錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)比模注混凝土襯砌的受力更為合理。錨噴支護(hù)能大量節(jié)省混凝土、木材和勞動力，加快施工進(jìn)度，工程造價可大幅度降低，并有利于施工機(jī)械化程度的改進(jìn)和勞動條件的改善等。此外，錨噴支護(hù)是一種符合巖體加固原理的積極支護(hù)方法，加固體具有良好的物理力學(xué)性能。即它能及時地支護(hù)和加固圍巖，與圍巖密貼并封閉巖體的張性裂隙和節(jié)理，加固圍巖結(jié)構(gòu)面，有效地發(fā)揮和利用巖塊間的鑲嵌咬合和自鎖作用，從而提高巖體自身的強(qiáng)度、自承能力和整體性。由于錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)柔性好，它能同圍巖共同變形，構(gòu)成一個共同工作的承載體系。在變形過程中，它能調(diào)整圍巖應(yīng)力，抑制圍巖變形的發(fā)展，避免巖體坍塌的產(chǎn)生，防止過大的松散壓力出現(xiàn)。

2 錨噴支護(hù)施工

加強(qiáng)施工技術(shù)管理，在精心設(shè)計的基礎(chǔ)上做到精心施工，是錨噴支護(hù)能否收到預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。錨噴支護(hù)施工前，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)水文資料和設(shè)計，編制施工組織設(shè)計或作業(yè)規(guī)程，據(jù)此作好施工前的準(zhǔn)備工作和組織施工。支護(hù)施工要達(dá)到快速、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、經(jīng)濟(jì)效益好和安全的要求，除加強(qiáng)設(shè)計與施工技術(shù)管理外，正確地選擇施工作業(yè)方式、采用科學(xué)的施工組織，也是很重要的。

2.1 錨噴支護(hù)的設(shè)計與施工步驟

勘察隧道工程地質(zhì)和水文情況，分析圍巖的穩(wěn)定條件。在圍巖分類的基礎(chǔ)上采用工程類比方法選擇支護(hù)類型及設(shè)計參數(shù)，對錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析和結(jié)構(gòu)計算，并提出施工注意事項。在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中，密切注意地質(zhì)情況的變化，及時修改設(shè)計參數(shù)，變更施工工序。支護(hù)完成后，觀察隧道的穩(wěn)定狀況，對其長期穩(wěn)定性作出預(yù)測和評價。必要時，可對支護(hù)變形和應(yīng)力進(jìn)行量測，包括施工階段的監(jiān)測?？偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)設(shè)計與施工。掌握巖體變形、坍塌的規(guī)律之后，在恰當(dāng)?shù)臅r間，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行支護(hù)。

錨噴支護(hù)不單純是一種施工方法，而是一種指導(dǎo)原則和思路。使用時應(yīng)掌握三個基本點(diǎn)：圍巖是隧道穩(wěn)定的基本部分。支護(hù)是為了與圍巖共同形成能自身穩(wěn)定的“承載圈”或支承單元，因此應(yīng)盡量維護(hù)圍巖體的強(qiáng)度性能，盡量采用控制爆破或無爆破開挖，盡量采用大斷面或全斷面掘進(jìn)技術(shù)。支護(hù)、襯砌要薄而具有柔性并與圍巖密貼，使因產(chǎn)生彎矩而破壞的可能性達(dá)到最小。當(dāng)需要增加支護(hù)襯砌強(qiáng)度時，宜采用錨桿、鋼筋網(wǎng)以及鋼支撐等加固，而不宜大幅度增加噴層或襯砌厚度。設(shè)計施工中要正確地估計圍巖特性及其隨時間的變化。需要進(jìn)行必要的試驗(yàn)和量測，以確定圍巖類型、自穩(wěn)時間和位移變形速率等重要參數(shù)，選擇最合適的支護(hù)措施和支護(hù)時間。

2.2 實(shí)施錨噴支護(hù)施工原則

即為了達(dá)到技術(shù)上可靠和經(jīng)濟(jì)上合理的目的。本節(jié)所述的錨噴支護(hù)施工原則雖然目前還不能完全以定量的關(guān)系反映出來，但它對指導(dǎo)錨噴支護(hù)的設(shè)計和施工卻是十分重要的。

保證錨噴支護(hù)與圍巖形成共同體。由于計算模型中把支護(hù)和圍巖視為不可分割的共同體，因此，在設(shè)計施工中要求保證實(shí)現(xiàn)圍巖、噴層和錨桿之間具有良好的黏結(jié)和接觸，使三者共同受力。例如，噴層與巖石、噴層與噴層、噴混凝土與鋼筋網(wǎng)、錨桿與巖石之間都要做到良好的結(jié)合。加強(qiáng)施工質(zhì)量檢驗(yàn)，目前，國家規(guī)范已把噴層與巖石的黏結(jié)力和錨桿錨固力正式列入施工質(zhì)量檢驗(yàn)的項目。錨桿錨固力的設(shè)計應(yīng)力和與錨桿材料的承載能力應(yīng)相匹配，以充分發(fā)揮錨桿強(qiáng)度作用。從這個角度看，采用黏結(jié)式螺紋錨桿效果較好，但如果沒有良好的錨固力和噴混凝土與巖體的黏結(jié)力，則錨桿與噴混凝土支承不穩(wěn)定塊體的承載力也將大大喪失。

2.3 選擇合理的支護(hù)類型

支護(hù)類型的確定應(yīng)根據(jù)圍巖地質(zhì)特點(diǎn)、工程斷面大小和使用條件要求等綜合考慮，一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮選用噴混凝土支護(hù)或錨噴聯(lián)合支護(hù)。對于堅硬裂隙巖體中的大斷面隧道，錨噴支護(hù)技術(shù)發(fā)展速度快、使用范圍廣、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。錨噴支護(hù)的結(jié)構(gòu)有錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)、噴射混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨桿笆支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨噴聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)、混合支護(hù)結(jié)構(gòu)等。從穩(wěn)定的巖石巷道到松軟破碎的巖石巷道、從靜壓巷道到動壓巷道、從采區(qū)上山到回采巷道都得到普遍應(yīng)用。錨噴支護(hù)也成為巷道維修的重要手段。噴錨支護(hù)是噴混凝土支護(hù)、錨桿支護(hù)及噴混凝土與錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的統(tǒng)稱。它是地下工程支護(hù)的一種新形式，也是新奧地利隧洞工程法（簡稱新奧法）的主要支護(hù)措施。這一層混凝土一般作為臨時支護(hù)，以后再在其上加噴混凝土至設(shè)計厚度作為永久支護(hù)。這種施工方法稱為“新奧法”。必要時加采用噴錨支護(hù)，可以減少襯砌工程量50 %以上，節(jié)約水泥1/2～1/3，減少勞動力和工程投資50 %左右，縮短工期50 %以上。

新奧法施工時常用的支護(hù)手段是噴射混凝土和錨桿支護(hù)。地層性質(zhì)較差時，可采用鋼網(wǎng)、鋼拱架、二次噴射混凝土或可縮性支架等加強(qiáng)噴層，也可采用注漿工藝或凍結(jié)工藝等預(yù)先加固地層。噴射混凝土、錨桿和現(xiàn)場臨控量測被認(rèn)為是新奧法的三大支柱。為使周圍地層能夠有效地發(fā)揮其自承作用，確保洞室穩(wěn)定，除需及時施筑薄層噴射混凝土支護(hù)和錨桿加固外，通過臨控量測實(shí)行信息化設(shè)計和施工，控制調(diào)節(jié)周圍地層的變形，使地層、噴射混凝土和錨桿等共同發(fā)揮作用也是非常重要的。噴錨支護(hù)不需要安裝模板，也不需要進(jìn)行回填灌漿，操作方便，施工安全。噴混凝土就是將水泥、砂、石等與料按一定比例拌和后裝入噴射機(jī)中，再用壓縮空氣將混合料送到噴嘴處與高壓水混合，噴射到巖石表面，經(jīng)凝結(jié)硬化而成的一種薄層支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴射到巖面上的混凝土，能填充圍巖的縫隙，將分離的巖面黏結(jié)成整體，提高圍巖的強(qiáng)度，增強(qiáng)圍巖抵抗位移和松動的能力，還能封閉巖石，防止風(fēng)化，緩和應(yīng)力集中。

噴混凝土支護(hù)是一種不用模板就能成型的新型支護(hù)結(jié)構(gòu)，具有生產(chǎn)效率高、施工速度快、支護(hù)質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。噴錨支護(hù)適用于不同地層條件、不同斷面大小的地下洞室工程，既可用作臨時支護(hù)也可用作永久性支護(hù)。噴錨支護(hù)是在隧洞開挖后，及時在圍巖表面噴射一層厚3 cm～5 cm的混凝土，必要時加上錨桿、鋼筋網(wǎng)以穩(wěn)定圍巖。