导流洞工程地下洞室挂设钢筋网喷射混凝土方案设计.pdf

导流洞工程地下洞室挂设钢筋网喷射混凝土方案设计易鹏等 l 5 【 设计 与施 工 】 导脑羽E留四 宦圆强钢团圆啊国固翻 图腿 易 鹏 ， 许建述 ( 1 新疆伊犁州喀什河流域管理处 ， 新疆 伊犁 8 3 5 0 0 0 ； 2 新疆额河建管局克孜加尔项 目部， 新疆 北屯8 3 6 0 0 0 ) 摘要 文章对新疆某水利枢纽导流洞工程地下洞室挂设钢筋网喷射 混凝土的方案设计进行 了 探讨 ， 以供类似工程参考。 关键词 洞室； 锚喷 支护 ； 挂设钢筋网； 喷射混凝土 中图分类号 ： T V 5 5 1 1 2 文章标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 50 0 1 5 0 2 1 工程结构特点 定性。 此水利枢纽导流洞工程位于河谷右岸 ， 为无压隧 洞 。开挖断面设计根据岩石结构不同分为大、 中、 小 3 个断面 ， 开挖最大断面 9 7 6 1T I 1 1 0 8 m( 宽 高) ， 城 门洞型。隧洞混凝土衬砌 ( 或喷锚支护 ) 后 断面尺寸 为 6 m 8 4 m( 宽 高) ， 城 门洞型。导流洞洞身段总 长度为 2 0 7 2 3 4 m。设计开挖 支护措 施主要是 挂设 8 m m钢筋网片结合喷锚支护来完成。 2 新奥法原理 新奥法作为地下洞室开挖锚喷支 护的原则 ， 是基 于如下支护原理： 把围岩视为具有弹性 、 塑性及粘性的 连续介质 ， 利用岩体开挖中洞室变形的时间效应与空 3 地 下洞室开挖 围岩变形的类型分析 在实际工程 中， 尽管围岩的破坏形态很多 ， 但总起 来看 ， 可 以归纳为局部性破坏和整体性破坏两大类 。 整体性破坏也称强度破坏， 是大范围内岩体应力超 限所引起的一种破坏现象。常见的形式为压剪破坏， 多 发生在围岩应力大于岩体强度的场合， 表现为大范围塌 落、 边墙挤出、 底鼓 、 断面大幅度缩小等破坏形式。 只在局部范围内发生破坏称为局部性破坏 ， 其表 现形式包括开裂 、 错动 、 滑移、 崩塌等 ， 一般多发生在受 到地质结构面切割 的坚硬岩体 中。对于局部性破坏 ， 按下式校核计算进行局部挂网喷射混凝土设计参数调 整 。 间效应 ， 适时采用既有一定 刚度又有一定柔性的支护 结构主动加 固近壁 围岩 ， 使 围岩 的变形 受到抑制 ， 同 式中 时 ， 与围岩共 同形成具有抵抗外力作用 的承载拱 圈或 称广义的复合支护系统 ， 从而有效增加洞室围岩 的稳 = 。， 一 -0- R 、 正面有利影响)1 o - ； i C l _ ： (1】 C L ft) 、 J KG1 0 0 mm时， 仍 以 1 0 0 m m计算 ； 挂网钢筋抗剪强度设计值 ， MP a ； A s ， 一与剪切破坏锥体斜截 面相 交的全部挂 网 钢筋截面面积， m m ； K 一 安全 系数 ， 取 2 O 。 表 1 喷射 混凝土强度设计值 MP a 4山岩压力计算 山岩压力计算方法 主要有 ： 塌落 拱法 ( 普 氏松 散 介质理论 ) ； 弹塑性理论法 ； 经验公式法 。 其经验公式法是我国原水利电力部总结工程实践 经验的基础上于1 9 6 4年颁布了 水工隧洞设计规范 建 议采用山岩压力系数来确定山岩压力 ， 其计算公式如下： 垂直山岩压力 ： q：S B 水平 山岩压力 ： C=S H y 式中S 一垂直山岩压力系数 ； S 水平山岩压力系数 ； B 一地下洞室开挖宽度 ， m； H 地下洞室开挖高度 ， m； 一 上覆岩体容重 ， k N m 。 该工程地下洞室设计开挖宽度 9 7 6 m、 设计开挖 高度 1 1 0 8 m、 上覆岩体容重 2 7 1 0 k N m 。 。查我 国原 水利电力部 1 9 6 4年颁布 的 水 工隧洞设计 规范 ， 得 出垂直山岩压力系数为 0 1 ， 水平 山岩压力系数 为 0 ， 代入上式得 ： q=2 6 4 4 9 6 Kg m。 C =0 5 挂设钢筋网喷射 混凝土方案设计 5 1 挂设钢筋网喷射混凝土方案设计参数拟定 根据该工程地下洞室围岩情况， 按照工程类比法 初步拟定挂设钢筋网喷射混凝土参数为： 挂设 m m 2 0 c m 2 0 c m钢筋网片； 喷射 C 2 5混凝 土进行支护 ， 喷射厚度 8 c m( 进洞 2 0 m衬砌段) 和 1 5 c m( 洞身非衬 砌段) 。 5 2 挂 网喷射混凝土结构承载力校核计算 喷射混凝土和挂网结构承载力校核计算按照剪力 破坏进行 ， 其喷射混凝土按照下式校核计算承载力： D 一 ! pRs i n ac o s a 式 中8 一喷射混凝土厚度 ， 校核计算取 8 c m； 下 一喷射混凝土抗剪强度， 校核计算取 3 M P a ； 一 剪切面与洞中心线的夹角 ， 取 3 0 。 ； R 一洞顶圆弧半径 ， 取 4 1 3 m。 将以上数据代人上式得 ： P。= 1 3 69 4 5 3 Kg m 按下式进行挂网承载力校核计算 ： p 一 ! 呈 Rs i n ac o s a 式中 F a 一每延 m挂 网钢筋截面积， 经计算 为 2 5 1 cm 2 ； 下 一钢筋网抗剪强度 ， 取 1 5 r p 。 代入上式得 ： P ：6 4 4 5 0 Kg m P。+ P =1 4 3 3 9 03 Kg m 6 结语 可见其承载力合计为 1 4 3 3 9 0 3 k g m ， 大于洞顶 垂直山岩压力 2 6 4 4 9 6 m ， 安全系数为5 4 。说明设计 所拟定的挂设钢筋网喷射混凝土方案设计参数可行。 参考文献 1 张光斗， 王光纶 水工建 筑物 M 水利 电力 出版社， 1 9 9 4 ， ( 2 ) ： 3 85 0 2 朱雏申 地下大型洞室群稳定性的系统性研究 J 岩石 力学与工程学报 3 张伟 钢筋网壳锚喷结构在软岩巷道的支护机理与应用 D 西南交通大学， 2 0 0 7 4 贾剑青 复杂条件下隧道支护体时效可靠性及风险管理 研究 D 重庆大学， 2 0 0 6 5 陈勇军， 庞建勇 钢筋网壳锚喷支护新技术理论分析及工 程应用 J 安徽理工大学学报(自然科学版) ， 2 0 0 4 3 6 李全根， 宋广太， 梁建 民， 庞建勇 钢筋网壳锚喷支护结构 的设计与应用 J 煤炭工程， 2 0 0 1 7 7 刘松玉， 郭兰波 软岩巷道新型网壳锚喷支架静力分析及 其应用 J 岩土工程学报， 2 0 0 3 5 ( 编校 ： 郭宝丽) 收稿日期： 2 0 1 0 0 6 3 0 作者简介： 易鹏( 1 9 8 0 一) ， 男， 助工 现从事水利工程施工 工作。