支护加固技术措施

支护加固技术措施（精选8篇）

支护加固技术措施 篇1

1 工程概况

某高速公路位于 (K26+808-K26+910) 位置, 全长100m, 坡高70m, 因城市发展需要, 将该边坡沿铅直方向切除, 修筑城市道路, 同时做好高速公路护坡支护, 不影响高速公路行车安全。该原始地貌为侵蚀性堆积岗地, 经土质勘察揭露, 地层由上至下主要为素填土, 含亚粘土砾砂, 强风化泥质砂岩, 弱风化泥质砂岩等, 基层节理、裂隙发育, 强风化泥质砂地吸水易软化, 岩石因节理、裂隙发育而易破碎, 另外, 粘土覆盖厚度较大, 含较多卵石及不同粘经的砂, 土层透水性较好, 土体稳定性差, 在高速公路汽车动荷载影响下, 土体开挖后易产生滑坡, 直接危害高速公路行车安全。因此, 必须进行系统整治和加固支护。

2 边坡支护设计概况

根据边坡的特点, 边坡加固采用预应力锚索加混凝土格册梁支护和锚杆挂网喷射混凝土支护 (图1) 。

⑴预应力锚索加混凝土格栅梁加固支护段.根据场地地土质情况和周边工程环境, 本着合理、经济、安全的原则, 在坡面上采用预应力锚索加混凝土格栅梁加固方案, 在坡顶及坡底设置浆砌块石排水沟.

(1) 预应力锚索成孔直径130mm, 倾角15°, 孔深有20、24、28、26、30m等多种, 钻孔深度要求进入中风化岩少于8m, 进入微风化岩不少于5m。

(2) 预应力锚索材料采用5×7φ5mm的钢铰线, 强度标准值1860Mpa, OVM5-5型锚具, 锚索锚固力设计值为500KN, 锚索施加预应力为400KN。

(3) 混凝土格栅梁主体强度为C25, 规格400×400mm, 纵梁水平间距4m, 横梁沿坡向间距3m, 主筋为8φ22mm通长筋, 箍筋为8φ200mm。

(4) 注浆材料采用水泥砂浆, 水泥采用42.5Mpa的普通硅酸盐不泥, 注浆压力0.5～1.0Mpa, 注浆28d后的无侧限抗压强度≮30Mpa。

⑵锚杆挂网喷射混凝土加固支护坡段 (自然坡高小于8m区域)

(1) 锚杆成孔直径130mm, 倾角150, 孔深8～12m, 钻孔深度要求进入中风化泥质岩面。

(2) 锚杆材料采用φ22mm II级钢筋, 坡面挂网钢筋采用φ8mm, 网筋φ8@200×200mm。

3 施工流程及操作方法

3.1 施工流程 (见图1)

3.2 操作方法

3.2.1 搭设脚手架作业平台

边坡最高70m, 坡角陡, 全部工作均在高空作业, 作业平台的牢固性与安全性十分重要, 采用φ48mm×35钢管作支架, 用锁扣连接, 平台宽度5m, 侧面安全防护栏高度1.5m, 作业台上全部铺设建筑模板, 模板与脚手架用铁丝绑扎牢固, 在作业平台上安装钻机要保证稳固。

3.2.2 成孔

⑴锚索制作:钢铰线下料长度=钻孔深度+格栅梁厚度+钢垫板+千斤顶长度+工具锚和工作锚厚度+张拉操作预留量+截长误差 (约100mm) 用电动切割机截取。钢绞线全段除锈及除污垢后, 将每束锚索平顺地放在制作平台上, 用钢卷尺量出锚固段和自由段, 分别作出标记, 在自由段涂抹黄油, 作防腐处理。后再外套PVC管, 锚固段每隔1m设置架线环与紧箍环, 紧箍环系16号铁丝绕制, 不少于2圈, 自由段每隔2m设置一个定位支架, 定位支架焊接要牢固, 以防钢筋下孔内时受冲击碰撞孔壁后脱落, 并保证钢筋顺直, 在锚索端头套上导向帽。

⑵锚杆制作:钢筋下料长度=钻孔深度+喷射混凝土厚度-30mm, 用电动切割机截取, 要钢筋通长每隔1.0～1.5m设置一个定位支架, 定位支架焊接要牢固, 以防钢筋下孔内时受冲击碰撞孔壁后脱落, 并保证钢筋顺直。

3.2.3 清孔

钻机成孔后, 钻孔内有残留钻渣和孔壁泥皮, 采用高压泵送清水+空压机送大风量水气综合清孔, 保证孔内干净。

3.2.4 锚索 (锚杆) 安装、注浆

注浆管与锚索 (锚杆) 一起包扎好后, 用人工方法缓缓扦入孔内, 注浆管口与孔底保持300～500mm的距离, 采用孔底返浆法进行锚固段注浆, 水泥砂浆水灰比0.45, 注浆压力保持在0.5～1.0Mpa, 待一次注浆完毕后, 观察一段时间, 若有缺陷, 则进行二次补浆。

3.2.5 混凝土格栅梁施工

把格格栅梁位置坡面清理干净, 人工绑扎钢筋后支牢模板, 并在锚索位置套上2.5inPVC管, 采用分段浇筑混凝土, 浇筑时振捣要均匀、密实、保证浇筑质量。

3.2.6 喷射混凝土及养护

混凝土配合比为水泥:砂:水=1:2:2, 水灰比控制在0.4～0.5之间, 碎石粒径15mm, 应对喷射面钢筋作全面自检, 对喷射厚度应专门设置标记, 确保喷射混凝土厚度。

喷射作业时, 喷头与喷面应垂直, 宜保持在0.6～1.0m距离, 喷射要控制好水灰比, 保持混凝土面平整, 呈湿润光泽, 无干斑或滑移流淌现象。

喷射混凝土终凝2h之后, 应洒水养护, 根据天气情况, 一般保证养护时间≥7d。

4 质量控制

⑴施工前应认真进行技术交底, 施工中明确分工、清楚责任、统一指挥、严格按设计图纸及相关规范要求施工, 施工中严格按工序顺序, 严格把好各工序质量关, 对隐蔽工程做好施工记录。

⑵因土质情况复杂, 容易出现产钻、埋钻等事故, 成套设备、机具应处于完好可靠状态。

⑶钢绞线要调直、除锈、去污垢, 检查有无损坏、交叉重叠、锈坑等。不合格者应剔除。截取后的钢绞线两端应用铁丝扎捆牢固, 同一束钢绞线必须等长。锚索安放要保证平直, 张拉段要放锚孔中央, 确保锚索孔壁有20mm厚的砂浆保护层。

⑷施工使用材料要有出厂合格证和送检合格证明, 严禁使用不合格材料。

⑸预应力锚索的锚固长度、锚固段孔壁的情况干净与否是保证锚固力的重要环节, 应严格按设计进行, 不得随意缩短。锚索 (杆) 长度, 钻孔深度采取岩心样, 入岩深度, 浇孔质量, 注浆压力等6道关键工序须经监理工程师确认后才可进行下一道工序。

⑹喷射混凝土墙体应设置适量排水管, 减小边坡外围水压, 使支护更加安全。

⑺各种焊接件、绑扎物要符合设计要求, 是支护系统充分发挥设计效果的关键保证。

⑻各种锚索、锚杆、喷射混凝土面、混凝土格栅梁要满足设计养护条件后才可进行下一道工序施工, 不得为了赶工期, 赶进度而盲目超前施工。

5 动态设计与信息施工措施

边坡岩土工程往往有难以估计的因素, 土质条件与勘察报告可能存在一定的误差, 在实际施工中必须坚持动态设计原则, 对于实际情况发生变化的部位应及时做出设计变更, 以保证边坡与边坡施工的安全。

⑴监控要求:沿坡长方向每隔10m设置一个水平及沉降观测点 (观察点设置在截水沟上) 施工期间每施工一层锚索监测一次, 雨天适当加密, 当边坡顶出现裂缝或水平位移>30mm或沉降>20mm, 且变形不稳定或超出规范要求时, 及时通知有关方面变更设计并采取应急加固措施, 经加强监控和采取必要的各项措施, 各项参数均满足设计要求, 边坡处于稳定安全状态。

⑵监测点的设置:坡顶截水沟砌好之后, 在截水沟沿坡长方向每隔10m设置一个水平及沉降观测点, 并做好原始记录。

⑶监测点的测量:施工期间每施工一层锚索监测一次, 雨天适当加密, 根据雨量大小, 监测间隔一般1～3d测量1次。

6 结束语

预应力锚索加混凝土格栅和锚杆挂网喷射混凝土施工技术已广泛成功地运用于高速公路边坡治理等各种工程中, 认真掌握好以上技术的施工要领和运用效果, 能得到较好的社会效益。

支护加固技术措施 篇2

一、动压巷道破坏机理

动压或动压力指由于矿山开采活动所形成的各种集中压力，包括回采工作面超前集中压力、顶板垮落集中压力，一侧采空的单侧煤柱压力，两侧采空的双侧集中压力，以及其它叠加压力。动压巷道泛指经受采动影响的井下巷道，其特点表现为：巷道所处的矿山压力稳定状态受到采动影响，打破了围岩原有稳定性，导致围岩应力再次或多次重新分布，原有的静压状态下的稳定平衡被打破，围岩发生显著变形、位移和压力增大，需要经过应力重新分布达到新的平衡后，巷道围岩才能重新稳定下来。如果巷道的支护不能适应采动影响带来的应力变化，或者没及时采取相应的加固补救措施，则巷道将受到不同程度的破坏，或断面变形，或围岩松动失稳，甚至片帮、冒顶，严重影响巷道的正常安全使用。

二、锚网喷支护机理

锚喷网支护既能充分发挥锚杆作用，又充分发挥喷射混凝土的作用。同时网使围岩表面破碎圈完整化，使喷层平整均匀，增加抗弯、抗剪能力，并具有较高柔性和较大的允许变形量。

锚喷网支护突破了传统旧的支护形式和支护理论，不是消极地支护已松动的围岩，而是主动地保持围岩的完整性、稳定性，控制围岩变形、位移及裂隙发展，充分发挥围岩自身的支承作用。即以护为主，以支为辅，是加固松动圈而不是支护松动圈的一种较为合理且适用断层破碎带不稳定岩石的一种支护形式。

1锚杆作用

通过锚杆的挤压加固作用，在围岩中形成一定厚度，均匀地连接压缩带，即挤压加固作用，它不仅能保持自身稳定，即锚杆－围岩共承载组合拱，而且能够承受地压，阻止上部围岩的松动和变形。

2喷射混凝土作用

（1）及时封闭围岩，加固阻止风化作用，提高围岩强度，同时防止因水和风化作用造成围岩破坏与剥落。

（2）改善围应力状态，提高强度，充填张开的节理、裂隙，固结围岩，起到加固作用。

（3）起到柔性支护结构作用，喷射混凝土和围岩紧密地粘结在一起，在厚度不太大时，具有柔性，能随围岩一起位移，并在位移过程中产生支护反力。

（4）可以使喷层与岩石的粘结力和抗剪强度足以抵抗围岩的局部破坏，防止个别危岩活动、滑移或坠落。

（5）形成组合拱作用，喷射混凝土把破坏的岩块联成整体，形成承载结构，从而隔绝深部围岩进一步变形，使其达到三向应力状态。

3金属网

（1）铺设金属网相应增大锚杆托板的面，从而改变了原来的巷道壁的点锚固，为全面积锚固挤压。在锚杆长度相同，密度相同的情况下，增大挤压加固拱的厚度，提高巷道抵抗破坏的能力。

（2）提高了喷层抗剪、抗拉的能力，增强了喷层的支护强度。

（3）通过锚杆和金属网，把喷层与巷壁牢固地结合一起，使得喷层与围岩之间不易离层、脱落。

3 支护参数的选择

1锚杆长度：

L＝N（1.1＋B/10）=1.2×（1.1＋3.2/10）＝1.7m

锚杆间距：D≤0.5L＝0.5×1.7＝0.85m

式中B－巷道跨度，3.2m

N－围岩稳定性影响系数，Ⅴ类围岩取系数1.2。

根据以上计算结果，锚杆规格：φ16×2000mm的高强螺纹锚杆，每排10根，排距900mm，间距850mm、1000mm不等，锚固剂树脂药卷规格：φ25×49mm，每眼用1卷，托板规格：直径160mm、厚10mm圆形托板，采用φ32mm的钻头打眼施工。

2金属网的选择条件

（1）网筋必须满足强度和刚度的要求，具有一定抗剪、抗弯能力。

（2）人力能使金属网随巷道拱弯曲，经锚杆锚固后能紧贴巷壁。

（3）网眼不能过小，以免喷碹时网后出现空洞，影响碹体强度。

（4）网片大小合适，施工中使用方面，易于操作，故选用金属网片规格：1.5×1.2m，网眼规格：80×80mm，钢筋直径4mm。网铺设要平直，紧贴岩壁。金属网为保证搭接，盘条网相邻两边作钩，用于钩挂连接，再用φ10铁丝加固连接，最后用托板压紧金属网。

4喷射混凝土

（1）喷射混凝土厚度选择。喷层过薄影响支护强度，过厚影响其柔性，使脆性增加，易于围岩离层，而使围岩形成的承载结构不能保持。根据巷道服务年限、跨度、围岩稳定性和该矿实际经验，确定喷射混凝土厚度为100mm。分二次喷射混凝土，初喷厚度40mm，复喷达到100mm厚度。

（2）喷射混凝土材料要求。选用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥，采用粒径为0.3mm ~ 3mm的中砂，石子直径不大于25mm，水泥：砂子：石子＝1：2.5：1.5。

（3）喷射混凝土参数。选用旋转式ZHP－2型混凝土喷浆机，工作压力0.12 MPa ~ 0.18MPa，喷口到喷面距离1m ~ 1.5m，输料管长20m，速凝剂控制在3% ~ 5%范围内，喷两墙时取小值，喷拱顶时应取大值，并做到潮拌料，喷前岩壁洒水，降低回弹、粉尘，保证混凝土的强度。

四、锚杆施工

从巷道中顶部位按要求向两侧施工，要求安装锚杆与打锚杆眼交叉进行，每眼锚杆安装到位后，及时用人工加扭，确保每根锚杆扭矩不小于200kN，锚杆锚固力不小于5t。挂网从两帮开始，先打临时支护，接着拆撤原有的金属棚腿。

五、结束论

浅谈深基坑支护加固施工技术 篇3

该工程位于厦门市区两条主干道交汇处西北角, 基础采用人工挖孔灌注桩, 围护结构为人工挖孔悬臂挡土桩和钢筋锚杆喷射砼护坡相结合。

原基坑开挖深度为西侧6 m, 东侧4.7 m。后改变原设计, 地下室埋深加大1.3 m。基坑开挖深度变更为西侧7.3 m, 东侧6.0 m, 地下室平面尺寸为120×44.1 m。除东侧局部维持原设计的地下室轮廓线外, 在西、北、南三向的支护工程均有变化。报废12根旧的支护排桩, 在三处放坡的开挖坡段, 增设49根支护排桩, 对其余原支护体系的排桩和砼喷锚护坡。按更改后的基坑深度和桩长进行强度和稳定性验算, 根据验算结果, 设置锚杆和土钉进行加固。

二、工程地质情况及周围环境:

从地质勘察报告知, 场内地质从上至下分别为:人工填土0~2.2 m;冲洪积粘性土及含泥中粗砂, 砂质粘土:0.7~6.1 m;含泥中粗砂:3.0~10.5 m;粘土:2.8 m;残积土:0~10.3 m;辉绿岩残积土:0.8~7.4 m。基岩分强、中、微三个亚层, 强风化:12.3~25.7 m;中风化:11.5~33.0 m;微风化:13.6~44.0 m, 场内地下水综合稳定水位埋深为0.5~2.4 m。本工程西北角及北面与周边建筑物为邻, 相距约3~5 m。

三、基坑支护加固质量方案:

设计单位决定继续采用排桩和喷锚砼护坡相结合的形式, 桩采用人工挖孔灌注桩。桩径800 mm, 最长桩长11.75 m, 其中嵌固深度5.5 m, 空孔2.5 m。桩中心距地下室外墙线1.5 m, 桩身砼强度C25, 钢筋笼主筋8Φ25+6Φ18, 砼护壁, 支护桩顶设置800×300 mm的锁口圈梁。桩顶以上2 m高土方按1:1放坡, 坡面插钢筋挂钢丝网, 并用50厚1:3水泥砂浆抹面。

其中, 西侧和北侧靠东端二处部分桩设置了桩间Φ25锚杆, 锚杆长17 m。

喷锚砼护坡C20, 厚80 mm, 内配Φ6@200双向钢筋。并设二~三排1Φ20@1 500钢筋土钉, 长7.5 m。

桩间用M7.5水泥砂浆砌120厚砖拱挡土, 在砖拱垂直方向设Φ500@1 000的PVC管泄水孔。

四、支护结构的施工工艺

1. 施工顺序

检查、修补原排水设施→重新复核、测定现场地面标高→放线定出新增桩的位置→成孔、锚杆、腰梁施工→新增围护桩养护→等新增桩强度达到70%设计强度后, 凿除原设计报废的围护桩, 同时施工锁口梁、桩间墙→重新设置坑底排水→验收。

2. 人工挖孔桩施工要点

挖土必须从中心向四周对称开挖, 防止因开挖不对称造成上部的护壁倾斜。护壁配筋、砼厚度及砼强度均按设计图纸进行, 每一节护壁的设计长度可根据土质的好坏进行调整, 但壁厚和配筋不能变。

护壁模板采用工具式定型模板, 并用组合式环形圈撑牢, 使规格一致, 受力均匀, 防止变形。

挖孔、护壁达设计要求深度, 经检查合格, 方可将钢筋笼吊入孔内, 按设计图纸绑扎成型。也可在地面绑扎成钢筋笼, 用吊车整体吊入孔内。

桩身砼采用插入式振捣器捣实, 采用串筒下料分层振捣。在浇砼之前必须将桩孔底面清理干净, 同一根桩的砼连续浇灌完。

3. 基坑锚杆施工要点

施工工艺:放样定位→成孔→锚杆制作→安放锚杆→洗孔→一次注浆→二次注浆→腰梁施工、养护。

钻孔时应根据地质及水文情况决定钻进速度, 并对易塌孔的孔段采用泥浆护壁或加套管等措施。对土层裂隙大、存在孔洞的孔段采取先固结灌浆处理再二次钻成孔, 确保成孔质量。

锚杆体放锚孔前应清除孔内的石屑与岩粉, 检查注浆管是否畅通, 锚杆灌浆采用二次灌浆。

4. 喷锚砼护坡施工要点

喷射采用的空压机和喷射机应设置合理, 其位置应能在其左右各工作一个区段, 并尽量满足一根胶管长度所能工作到的喷射位置。喷射时要根据受喷面上的固定钢丝中的钢筋所露标记, 逐遍喷射到设计厚度。喷射砼时, 一方面要使喷机风压稳定;另一方面, 要随进调节好水灰比, 以确保喷层的密实性, 防止干砂和夹层存在。

5. 锁口梁的施工

围护桩新增加的锁口梁施工前, 应在新增桩的砼浇筑完成后, 把相邻旧围护桩的锁口梁头人工凿除砼露出钢筋。并把新增梁的钢筋按设计要求与相邻梁的钢筋焊接, 再支模浇筑砼。

在围护结构调整施工完成后, 并达到设计要求强度的70%, 才使用风炮凿掉旧废弃桩。在凿旧桩时, 应保护好新围护结构。

6. 桩间砖拱墙施工

基坑土方开挖后, 应及时将桩间拱墙砌筑上, 以防桩间土方坍塌。砌筑时砂浆饱满, 并按规定留设泄水孔。

7. 基坑土方开挖及排水

为减小对原围护设计中的部分围护桩和护坡的影响, 基坑四周预留局部土方。待大面积承台、地梁土方完成后, 再施工。

场地排水采用地面和孔内排水相结合的方法, 基坑顶部四周设砖砌排水沟, 防止地表水流入坑内。基坑开挖完土方后, 在基坑底四周及中间每隔6 m交叉设置临时排水沟。并每隔一定距离设集水坑10个, 井深3~5 m, 坑内四周明沟和集水井全部连通, 然后由水泵排出坑外。

五、为结合加固质量方案和施工工艺, 确保基坑围护方案的落实, 我们应采取以下控制措施

(1) 基坑土方开挖前, 按设计单位提供的“基坑支护监测平面布置图”设置观测点, 监测的主要内容包括桩顶位移、坡顶土方位移、周边建筑物沉降等。共设沉降点57个, 位移观测点20个。

(2) 本工程围护结构有效安全保证时间为2年, 主要预警指标:A支护结构的位移累计达45 mm;B支护结构位移≥2.5 mm/d且位移速率不能收敛。

(3) 各项监测的时间间隔视施工进程而定。在土方开挖期间每天观测一次, 土方挖完观察数据稳定后每十天观测一次, 雨天适当增加观测次数。当有危险事故征兆时, 应进行连续监测。

(4) 该新增围护结构至地下室施工基坑土方回填完成, 历时100天, 共观测25次。周边建筑物最大累计沉降量21 mm, 最小沉降量4 mm;桩顶最大累计位移17 mm, 最小位移3 mm。均未超过设计预警值, 围护结构安全可靠。

六、结语

(1) 深基坑施工前, 要对周边环境及地下管网进行详细调查。取得周边建筑物基础形式、地下综合管线图等详细资料, 以便选择基坑支护方式。

(2) 设计单位专项设计人员经常到现场了解施工情况, 能做到基坑施工过程中出现异常及时予以解决, 确保设计质量。

(3) 深基坑对旧围护结构进行补强加固, 施工中要确保对原基坑围护设计不造成破坏。报废旧围护桩必须等新增围护桩具有设计规定强度后, 才能凿除。

(4) 深基坑的施工要严把工序、材料、质量关, 特别是灌注桩及锚杆的施工要制定专项施工方案, 并根据实际情况和遇到的问题制定相应措施。

(5) 要科学组织施工, 尽量缩短地下工程的施工工期。地下室施工完成后及时回填土方, 以消除对周边建筑物等的不利影响。

(6) 深基坑必须按规定进行监测和信息化施工, 掌握和控制支护结构的变形情况, 以便及时采取相应措施, 确保支护结构以及周边建筑物、道路等的安全和正常使用。

摘要：某深基坑工程在基坑开挖完成后, 因特殊原因需设计变更, 地下室埋深加深1.3 m。经采取一系列有针对性的支护加固措施后, 取得了良好的效果, 对类似工程施工有一定的参考价值。

关键词：深基坑,支护加固,施工技术

参考文献

[1]聂淼, 郑玉元.贵阳某深基坑土钉支护设计研究[J].山西建筑, 2009.

[2]晁得祥.建筑工程深基坑支护方案的设计[J].中国住宅设施, 2011.

支护加固技术措施 篇4

关键词：复杂地质条件,分段支护,研究分析

1 概况

祁南煤矿84采区主体上山位于84采区中部, 从南向北依次为行人上山、轨道上山、回风上山、运输上山, 各上山间平面间距30m。根据生产揭露情况分析, 巷道在施工过程中将揭穿8、9煤层, 巷道位于72煤底板下20~50m范围内施工。巷道在掘进的过程中揭露两条大的断层, 巷道水文地质条件简单, 预计该巷道在72煤层底板下约10m范围内掘进期间瓦斯涌出量可能较大。巷道大角度上山且穿煤施工, 泥岩段遇水易泥化。巷道中部在F12和BF21两断层之间施工, 预计地压活动较为强烈, 施工中加强顶板管理。巷道在施工至断层破碎带附近有水量增大的可能。

2 巷道维护特点

根据现有资料分析, 84采区主体上山巷道维护特点主体表现在以下几方面:a.巷道将穿过F12和BF21两个大断层, 且需穿过8、9煤, 预计地压活动较为强烈, 易造成巷道变形破坏。b.巷道周围应力变化剧烈, 局部地段应力集中, 水平应力大, 必然造成帮部的大变形;巷道底部与顶端为强拉应力区, 易造成底鼓与冒顶。c.从目前已施工的邻近84采区回风上山下段及回风斜巷的情况看, 巷道围岩岩性较差, 矿山压力显现情况严重。且考虑该采区为多煤层联合布置采区, 上山将受多次回采动压影响时, 巷道变形破坏较为严重。d.巷道服务年限长, 对变形控制要求高。

3 巷道支护基本技术路线

在巷道围岩的变形过程中维护, 针对性地采取分阶段加固加固补强措施, 在不同阶段分别采取“护”、“让”、“支”、“限”技术, 以适应围岩的变形特征, 并最大限度地利用围岩的自承能力, 实现围岩稳定。

施工分四步进行:a.简单释放, 仅喷薄层保证安全;b.利用锚喷支护的柔性变形使围岩在有效约束下让压;c.通过二次锚带网支护, 进一步控制巷道变形;d.通过全段面注浆加固, 防止围岩松动破坏, 实现长期稳定。

4 支护方案及支护参数设计

84采区主体上山正常地段采用锚注联合支护, 特殊地段采用高强预应力锚杆与全封闭U型支架相结合的综合控制方案, 特别破碎地段需要结合超前预注浆技术。

4.1 高性能超强预拉力锚网支护支护参数

据现场资料分析, 巷道围岩较为破碎, 裂隙发育, 水平应力大, 属于典型的松软破碎高地压围岩巷道。因此考虑一定的预留变形与满足巷道使用要求, 初步确定巷道断面尺寸为:

84采区行人、轨道、运输及回风上山巷道尺寸:b×h=4200mm×3600mm;

一次锚网喷支护:采用GQ-22×2400m超高强螺纹钢高强预应力锚杆加电弧焊钢筋网联合支护, 每根锚杆采用两节K2950和Z2950型树脂药卷加长锚固, 锚杆采用200×200mm新型大托盘;锚杆间距800mm, 排距800mm。锚杆初锚扭矩不小于300Nm, 锚固力不小于80k N。

4.2 二次锚带网索支护

根据巷道来压变形情况, 合理确定二次支护与一次支护的间隔时间, 初步定为滞后50m。

4.2.1 采用GQ-22×2800m超高强螺纹钢高强预应力锚杆加纵向M4钢带 (长4000mm) 加电弧焊钢筋网联合支护, 每根锚杆采用两节K2950和Z2950型树脂药卷加长锚固, 锚杆采用150×150mmM型托盘;锚杆间距8 0 0 mm, 排距8 0 0 mm。锚杆初锚扭矩不小于3 0 0 Nm, 锚固力不小于8 0k N。

4.2.2 每断面锚索布置三套, 规格为φ18mm, 长度为6500~8500mm (具体长度视锚固端岩性而定) 采用400×400mm大托盘, 中间一排在顶板中央, 间距×排距=1600mm×1600mm, 每根锚索配置快速和中速树脂锚固剂各2卷, 预紧力100k N, 喷浆封闭。正常情况下顶锚索紧跟迎头施工安装。

4.3 全断面注浆加固

在巷道进行二次支护后及时进行全断面注浆加固。

4.3.1 锚杆采用内锚外注式强力注浆锚杆, 规格为φ20×2050mm。一卷K2350型树脂锚固剂端锚, 锚固力7t, 每个孔口采用2卷快硬水泥药卷封孔。

4.3.2 帮顶注浆锚杆间距为1.3~1.5m (即断面内布置7根) , 排距1.4m (施工中根据现场注浆情况及围岩松动情况及时调整布置参数) ;锚杆垂直于巷道轮廓线, 底角注浆锚杆下扎30°。

4.3.3 注浆采用525#普通硅酸盐水泥, 浆液水灰比为0.75~1.1, 水泥添加剂为水泥用量的4%~6%, 注浆压力为2.0~3.0MPa, 稳压时间为15~20min。

5 矿压监测

为了观测锚杆支护效果, 研究支护参数的现实合理性, 进行顶板离层监测。巷道中安设的顶板离层指示仪, 每100m安设一组, 顶板离层指示仪实际上是两点巷道围岩位移计, 在顶板钻孔中布置两个测点, 一个在围岩深部稳定处, 一般超过锚索锚固端300mm, 一个在锚杆端部围岩中, 与锚杆锚固尾端一致, 具体形式如图4所示。

多个监测点显示巷道顶板无离层, 在局部地质构造破碎带, 顶板有数值较小的离层, 表明此巷道支护方案的具有明显的合理性。

6 结论

根据祁南煤矿84采区主体上山地质和施工技术条件, 在巷道围岩的变形过程中不同阶段分别采取“护”、“让”、“支”、“限”等技术进行维护, 以适应围岩的变形特征, 并最大限度地利用围岩的自承能力、实现围岩稳定, 达到了大角度穿层上山安全快速掘进的目标, 为矿井安全高效生产奠定了基础, 也为此类复杂条件下的工程施工提供有益的借鉴和指导。

参考文献

[1]钱鸣高, 刘听成.矿山压力及其控制 (修订本) [M].北京:煤炭工业出版社, 1991.

[2]钱鸣高, 石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.

[3]钱鸣高, 缪协兴, 许家林, 等.岩层控制的关键层理论[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000.

[4]宋振骐.实用矿山压力控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1988.

支护加固技术措施 篇5

1 基本概况

1.1 主、副井井筒

主、副井井筒净直径设计分别为4.5, 5.5 m, 地面标高均为+155.5 m。主井井筒实际井深为381m (含井底水窝10 m) , 马头门底板标高-215.5 m;副井井筒实际井深为389.4 m (含井底水窝18 m, 原设计井筒深度为393 m) , 马头门底板标高-216.1m。主、副井井深0~150 m段的冲积表土层混凝土强度均为C35, 井壁壁厚分别为500, 550 mm;基岩段混凝土强度均为C40, 井壁壁厚分别为400, 450mm。

1.2 主、副井马头门

(1) 主井马头门。主井马头门单侧的规格为4 000 mm×3 900 mm×5 000 mm (净宽×净高×净长) , 采用锚网+单层钢筋+混凝土支护技术。采用20 mm×2 000 mm树脂锚杆, 间排距均为800mm;钢筋规格为20 mm;混凝土强度C30, 壁厚400 mm。

(2) 副井马头门。副井马头门单侧的规格为5 200 mm×5 500 mm×5 250 mm (净宽×净高×净长) , 支护方式为锚网喷+双层钢筋+混凝土支护。采用18 mm×2 000 mm树脂锚杆, 间排距均为800 mm, 抗拔力不低于80 k N;钢筋规格为18 mm;喷射混凝土强度C20, 喷厚100 mm;浇筑混凝土强度C40, 壁厚500 mm (图1、图2) 。

鉴于主、副井马头门落底于相同层位, 破坏机理近似, 本文主要对副井马头门加固方式进行阐述。

2 施工存在问题

2.1 副井井筒

副井井筒掘进至井深362 m时, 遇一推断落差为13 m的正断层, 井深354~374 m局部见煤线, 岩层为泥岩、砂质泥岩, 岩性破碎, 岩体块度小、强度低, 且伴有水流现象, 施工时井筒岩层易片帮, 影响井壁混凝土浇筑质量及副井井筒马门头落底标高的确定, 致使井深362~370 m范围未按设计铺设双层钢筋支护, 造成此段抗压能力差。副井马头门于井底水窝施工结束后上提吊盘才开口施工 (未预留马头门开口位置) , 马头门放炮破除井壁混凝土, 造成井深358~370 m井壁段出现不同程度的开裂现象。

2.2 副井马头门

副井井筒在井深268 m处进行工作面第3次探放水, 1#钻孔 (方位角16°) 在深度415 m遇水, 单孔涌水量80 m3/h。为保证井底水窝与涌水点间超前岩柱安全距离, 同时使井底水仓远离奥灰水, 副井马头门选择布置在断层带中。另外, 1#钻孔遇水注浆复钻时, 钻孔出现偏孔且封孔质量不理想, 副井北马头门 (方位角20°) 掘进遇该偏孔, 钻孔内涌水量约6m3/h, 造成北马头门掘进时有淋水, 顶板有冒落的可能, 混凝土浇筑施工难度大, 影响井壁及马头门的稳定性。再者, 主、副井马头门浇筑混凝土后, 巷道压力大, 局部有开裂现象, 影响混凝土强度。

3 加固方案

井巷掘进后围岩原三向受力平衡状态被二向受力取代, 原平衡状态被打破, 矿山压力重新分布、平衡[1,2,3]。矿山压力大于井巷支护强度时, 即造成井巷破坏。井筒马头门是提升系统的瓶颈, 一旦破坏, 不仅维修较困难, 而且直接制约矿井正常生产, 影响矿井经济效益。

为保证主、副井马头门支护强度和服务年限, 对其进行了壁后注浆充填和锚索群支护研究, 对副井井筒358~370 m段井壁开裂段采取壁后注浆充填和锚索、锚杆、井圈加固处理 (井筒段此处不作阐述) 。

锚杆、锚索支护具有悬吊作用、减小跨度作用、组合梁作用和挤压应力拱作用[4,5]。结合该地段地质岩性及实际施工情况, 先采取壁后注浆充填空洞、裂隙, 将破碎岩体胶结成一整体, 减少岩体位移空间, 提高岩层自身承载能力;后进行锚索群支护, 利用锚索群形成大范围、高强度挤压应力拱 (图3) , 增强承载矿山压力。

3.1 壁后注浆

注浆锚杆规格为Ø25.4 mm×1 500 mm, 钻孔深3 000 mm, 间排距均为2 000 mm (图4、图5) , 采用玻璃水、水泥封孔, 注浆单液浆水灰比为1∶0.5~1∶1, 注浆压力不超过1.0 MPa, 水泥为P.C42.5复合硅酸盐水泥。

3.2 锚索群

(1) 参数设计。副井马头门单侧规格5 200 mm×5 500 mm×5 250 mm (净宽×净高×净长) , 锚索群间排距设计均为2 000 mm, 每排7组, 总计42组, 锚索群抗拔力不低于500 k N, 锚索托盘规格为400 mm×400 mm×20 mm (长×宽×厚) 。锚索群孔深度为12.5 m, 钻孔采用砂浆充填, 砂浆配合比为1∶1, 注浆压力控制在0.6~0.8 MPa, 不大于1MPa。

(2) 构件及充填材料。锚索群构件: (1) 锚索为15.24 mm×12 300 mm (含外露300 mm) ; (2) 锚索套管为20 mm×5 000 mm的蛇皮软管; (3) 注浆管为25.14 mm×4 500 mm; (4) 排气管为20 mm×12 000 mm的蛇皮软管; (5) 固定环规格为50.28mm×80 mm, 固定环外侧环节为5 mm×100 mm钢筋, 便于锚索绑扎固定; (6) 钻孔堵口材料为破布、树脂锚固剂; (7) 水泥为P.C32.5复合硅酸盐水泥; (8) 采用细砂。

(3) 锚索群施工。每组锚索群由4根锚索组成, 锚索均匀绑扎在间距为1 000 mm的固定环焊接钢筋上 (锚索里端头则放置在端头固定环的内部) , 排气管及注浆管放置于固定环内部, 与锚索一起绑扎, 锚索外端5 m套20 mm蛇皮软管, 作为锚索预应力张拉段 (图6) 。 (1) 锚索群钻孔施工顺序:先钻设底部钻孔, 后搭设工作平台施工拱部钻孔。 (2) 锚索安装工艺:锚索群组装→放入锚索群→检查注浆管通气情况→破布、树脂锚固剂封孔→注浆→拔除注浆管、等凝→安装锚索托盘、张拉锚索群→外露锚索处理。

(4) 施工器具。采用ZYD1200S型钻机, 配合XHH90潜孔冲击器及92 mm金刚复合钻头。另配套设备为QLM15-4型锚索张拉仪和QZB-50/60型注浆泵。

(5) 注意事项。 (1) 锚索群里端头固定环必须为毛尖端头且端头封闭, 以保证锚索顺利送入孔底;同时锚索及排气管须放置固定环内, 保证20 mm胶管不受杂物堵塞。 (2) 锚索预应力张拉蛇皮套管段, 蛇皮管里端头采用铁丝绑扎, 紧固在锚索上, 避免注浆浆液流入蛇皮管中影响锚索张拉。 (3) 锚索入孔底后, 必须人工检查Ø20 mm排气蛇皮管是否畅通, 不通气则拔出, 重新安装, 注浆前仍需检查。注浆时, 排气蛇皮管插入装有水的塑料瓶中, 观察钻孔内泛出气泡, 当塑料瓶内有浆液泛出时, 则停止注浆。 (4) 锚索群采用破布、树脂锚固剂封孔, 深度不低于150mm, 树脂锚固剂深度不低于50 mm, 保证锚索群注浆不漏液。注浆满4 h后, 可去除注浆管, 安装固定锚索托盘;注浆凝固5 d后进行锚索群张拉紧固。 (5) 钻机工作平台搭设必须牢固, 钻机稳设必须牢固, 控制好钻机钻杆角度, 避免靠近井壁锚索群钻孔施工时钻透井壁。 (6) 锚索群张拉力较大, 锚索器具与锚索群之间保持足够的安全距离, 锚索及器具高压管波及范围内严禁有人。

4 矿压观测

主、副井马头门壁后注浆和锚索群加固后, 经过近4个月的矿山压力观测, 巷道顶板移近量、两帮移近量无明显变化;混凝土无开裂及剥离现象, 此表明锚索群加固及壁后注浆充填方式取得了良好的支护效果。

5 结论

(1) 地质条件复杂、矿压显现是马头门及井壁开裂、破坏的直接原因;马头门设计布置在断层带、压力大, 是马头门及井壁开裂、破坏的间接原因。顶板混凝土振捣不到位也直接影响混凝土强度, 长距离人工输送混凝土应加强混凝土振捣。

(2) 壁后注浆一方面充填了岩体之间裂隙及施工空洞;另一方面将破碎岩体胶结成一整体, 提高了岩体自身承载力。

(3) 锚索群与单根锚索支护相比, 增大了支护范围及支护强度, 抗拔力超过500 k N。壁后注浆及锚索群对庙口煤矿主、副井马头门加固支护取得了理想的支护效果, 该支护方式可为类似条件大断面硐室支护提供借鉴。

参考文献

[1]沈季良, 崔云龙.建井工程手册[M].北京:煤炭工业出版社, 1986.

[2]吕建青.井巷工程[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

[3]刘加旺.锚杆锚索联合支护原理及应用[J].陕西煤炭, 2009, 28 (2) :63-64.

[4]杜小河, 牛小森.深井煤巷底板组合锚索注浆技术研究[J].河北煤炭, 2011 (4) :10-12.

支护加固技术措施 篇6

关键词：土钉支护,基坑,加固,施工技术

一、前言

随着我国城镇化建设的不断加快。对于建筑数量的需求也与日俱增, 但是就目前的建筑技术还达不到我国的需求, 因此就要求目前的施工企业在建设时注意提高建筑使用率, 设置地下室。但是地下室的建设中, 由于深基坑技术在我国进入得较晚, 并且基坑支护所需要的技术以及施工工人较多, 从而让地下室深基坑的建设变得较为困难。因此对于土钉支护技术的研究和基坑施工技术的探讨在建筑工程领域显得十分重要。

二、土钉支护结构的特点、原理及适用范围

土钉支护技术能够适用于各种土质的基坑, 对施工现场土地的适应能力相当强。而如果是传统的支护技术, 那么对于施工现场土质的要求就会很高, 不能在一些较为松软, 土质粘合度不高的基坑内进行支护, 从而造成了土质的支护工作不能够起到相应的效果, 对基坑施工仍然有安全隐患, 在建筑完工后的整体质量也不高, 影响建筑企业声誉。

(一) 地下室土钉支护的特点

1、在土钉支护技术使用的过程中, 往往会用到较多的注浆土钉。而这些注浆土钉在泥土中不仅能让泥土的质量变高, 密度增大。而且在日后的施工及使用过程中如果有一个或几个土钉失效或者断裂, 损害的情况发生也不会对整个基坑土地的质量产生影响, 地下室的质量仍然可以保持在一个较高的水平。因此在土钉支护技术的使用过程中大量的使用注浆土钉是很有必要的, 能够保证地下室施工工作中的安全。

2、在土钉支护技术的使用中, 不会像连续墙支护以及桩支护技术那样耗费大量的工程材料以及施工工具, 只需要注浆土钉以及让钢筋网喷射混凝土就能够完成, 不仅使用的材料简单而且价格实惠, 为建筑施工企业减少了成本, 增加了收益。而且土钉支护技术所使用到的专业技术较少, 过程也比较简单, 往往只需要施工工人利用一天时间就能完成整个深基坑的泥土加固工作, 大大减少了建筑工程的施工时间, 能够让建筑工程的完工时间提前, 提升了建筑工程企业的整体效率。另外, 土钉支护技术所影响的泥土不仅是基坑内部的泥土, 如果泥土能与土钉融为一体, 那么基坑周围的泥土质量也会提高, 让建筑质量更加稳定与牢固。

(二) 土钉支护结构的特点以及适用范围

1、土钉支护法的基本原理是:

尽可能的提高以及利用基坑边壁土体固有的力学强度, 以及变土体荷载, 为支护结构体系的一部分。土钉与土体共同作用, 并且主动支护土体, 具有施工快速及时, 适应性强, 施工简便, 机动灵活, 随挖随支以及安全经济的特点。因此在各个基坑的挖掘中, 被广泛的应用。取得了良好的经济效益和社会效益。但是在基坑支护的过程中, 也发生看很多事故, 比如地面开裂, 邻近地下管破裂破坏, 坑壁塌方, 以及坑地土隆失稳等等。因此《建筑施工安全检查标准》 (JGJ59-99) 把基坑施工, 列入安全检查的内容。要求对比较深的基坑进行检查。

2、适用范围:

一般来说比较适合用于地下水位以上, 或者经过排水措施后的素填土, 黏性的粉土和砂土, 普通性粘土等比较均匀的土体边坡。土钉墙支护应用范围很广泛。主要有永久挡土结构, 土体开挖时候的临时支护, 边坡稳定以及现有挡土结构和支护的修理。

三、地下室土钉支护在基坑施工中的具体应用

(一) 地下室土钉支护工作的总体流程

在地下室土钉支护工作中, 主要进行的两项工作为注浆土钉墙的施工以及钢筋网喷射混凝土的施工。对于注浆土钉墙的施工而言, 首先应该对地下室所在区域进行挖掘从而造成基坑, 而在挖掘过程中要注意如果有不符合要求的墙体要注意及时进行修整。在挖掘完基坑后, 就需要对基坑深度进行精确的测量, 然后将钻机安放到正确位置, 并且设置好钻杆。然后将钻孔的位置调整正确, 角度进行校准, 然后就可以进行钻孔。在钻孔工作完成后, 就可以对基坑内的孔洞进行填补, 插入土钉形成土钉墙, 并且进行注浆工作。而对于钢筋网喷射混凝土而言, 在基坑挖掘完毕后就需要固定钢筋网片, 然后将混凝土所需材料进行配制, 然后在各种能源设备到位后开始钢筋网喷射混凝土的工作, 从而实现基坑内壁的混凝土养护。

(二) 土钉支护所需的工艺

1、在基坑挖掘之前, 需要对地下室所在的位置进行精确测量, 并且设置明显的标志, 以保证施工人员在进行挖掘时能够严格按照基坑位置标准进行。

2、如果再挖掘基坑时遇到了下雨的情况, 应该立即在施工现场进行大面积的基坑挖掘工作。因为大雨很容易会使基坑内产生积水, 让土质变得极为松软, 让整个基坑内的土钉支护工作不能很好地进行。而大面积的开挖能够避免积水的产生。

3、在进行打孔工作时, 施工人员要严格按照打孔标准进行, 孔径大小要保持在100mm, 并且在使用钻机打孔时必须保证钻头水平进入基坑内壁。

4、在土钉与混凝土进行连接时, 可以使用一根长度约为30cm左右的钢筋和肋筋进行焊接。

5、在进行钢筋网喷射混凝土工作时, 第一步是需要进行放坡挖土的工作, 在挖土工作完成后就需要将基坑内壁进行修整, 使之完全符合要求。并且在修正完成后按照施工方案将钢筋土钉钉入到基坑内壁中。在这一操作过程中, 需要施工人员特别注意在钉入钢筋土钉时严格按照施工方案进行, 混凝土的厚度在6cm左右, 保护层需要设置为2cm左右, 而钢筋网喷射需要c20.

6、在基坑中进行挂网工作时, 尤其需要注意的是挂网时间的控制, 一般保持在注浆过后4小时后开始挂网, 并且在挂网时的钢筋网需要保持在3cm左右。而在进行钢筋网喷射混凝土时, 当钢筋网的肋筋全部结合完成后就必须立即进行混凝土的喷射, 如果时间太长会使钢筋网与混凝土不能进行很好的粘合, 出现不牢固现象或是有裂纹。

(三) 土钉墙施工安全措施

1、制定基坑专项施工方案, 根据施工过程分析确定威胁部位和过程, 并且制定出, 相应的应急措施。让这些危险的过程和部位, 都可以得到有效的控制。

2、制定安全生产责任制, 要明确项目安全生产的第一责任人——项目经理, 严格按照有关规定, 对有关的管理, 检察人员和执行过程都要明确具体的责任, 做到分工明确, 各司其职。

3、坚持以“预防为主, 安全第一”的方针, 加强对施工人员的安全教育, 并且体现全员, 全过程, 全面的原则, 必须确保只有通过了安全教育的人员, 才能执证上岗。

四、结语

对于地下室的建造工作而言, 土钉支护技术是极其必要的。它相对其他支护技术不仅需要的场地不大, 而且所需的专业技术以及人力也很少, 能够极大地降低施工企业的完工时间, 提升效率。而且土钉支护技术不需要太多的施工用具以及材料, 可以极大地减少施工企业的成本, 增加收益。并且土钉支护可以让基坑施工的安全稳定性增加。

参考文献

[1]赵鹏, 董阳, 任婷婷, 陈仙东.锚索复合土钉墙在大厚度填土深基坑中的应用[J].陕西建筑.2013 (08) .

[2]张钦喜, 刘力, 霍达.复杂条件下土钉支护技术的应用[J].北京工业大学学报.2003 (03) .

支护加固技术措施 篇7

为实现煤炭资源的高效合理开发, 采区巷道沿空掘进技术得到了较为深入的研究和推广。但多数沿空煤巷由于受到采深、采动、时间及空间效应的综合影响, 其工程力学环境复杂化, 巷道局部开帮维护高达3~4次[1]。卧底扩帮的修复工作使得围岩扰动加剧, 围岩破碎、裂隙发育更为明显, 巷道产生非对称性收缩, 支护问题凸显。研究卧底扩帮沿空巷道加固补强支护技术, 可解决一些制约沿空巷道发展中的瓶颈问题, 有效拓宽沿空巷道的应用范围。

1巷道概况

开采巷道位置关系如图1所示。

白庄矿11071工作面位于该矿北一采区, 东部以北翼轨道大巷保护煤柱线为界, 南至一区段11煤底抽巷, 西部以11煤岩浆岩侵蚀边界为界, 北部尚未开拓。该矿地面平坦, 标高+28.9~+31.6 m。 11071工作面井下标高-510~-520 m, 无煤与瓦斯突出危险性, 围岩原生结构破碎, 裂隙发育, 强度较低。工作面机巷长848.5 m, 风巷长867.6 m, 工作面长155 m。煤层结构较简单, 无夹矸, 煤厚0.9~4.8 m, 均厚2.5 m, 倾角平均8°。老顶以灰色粉砂岩为主, 厚度8.8~15 m, 均厚10 m。直接顶为岩浆岩~砂岩, 岩浆岩厚0~3 m, 均厚2.5 m, 砂岩层均厚2.5m。底板为深灰色泥岩、粉砂岩, 直接底厚度1.0~3.1 m, 局部底板为岩浆岩。

11071工作面上下顺槽均为矩形断面。上顺槽净断面规格:宽×高=5.1 m×3.2 m=16.32 m2;下顺槽净断面规格:宽×高=4.6 m×3.2 m=14.72 m2。 上顺槽长2 088 m, 下顺槽长为2 130 m。11071工作面下顺槽为小煤柱沿空掘巷, 与相邻的11050工作面上顺槽之间小煤柱宽度为3~5 m。11071工作面上下顺槽受工作面超前压力和相邻11050工作面采空区扰动双重应力影响, 围岩破碎、裂隙发育, 煤柱整体性遭到破坏, 巷道顶板下沉、两帮收缩严重。当基本支护不足以承受采动压力影响时, 为保证工作面正常回采, 需进行卧底扩帮。施工过程中面临低强度破碎围岩巷道的支护问题。

2卧底扩帮巷道补强支护技术分析

2.1卧底扩帮沿空巷道变形失稳模拟分析

根据该矿11071工作面现有地质采矿条件和数值模拟研究的重点, 建立了平面应变模型。模型尺寸为130 m×74 m, 共划分38 480个有限差分单元。模型底边界为固定边界, 水平边界为支承边界, 上边界为应力边界。在模型的顶部加13 MPa的等效载荷, 相当于约520 m厚的上覆岩层, 侧压系数取1.3。通过岩样的单轴、三轴压缩及剪切试验, 应用岩体强度参数分析软件Roc Lab, 选取模型主要岩体的力学参数如表1所示。

经FLAC2D数值模拟计算分析看出, 工作面开采前后, 沿空巷道受多因素扰动影响, 关键岩块在从破断到形成“砌体梁”结构的过程中, 顶板回转下沉, 实体煤帮以及窄煤柱各作为梁的一个支点[2], 根据侧向支承压力分布规律, 巷道实体煤帮帮角及窄煤柱支承位置会产生应力集中, 应力集中系数可达到3倍以上, 如图2 (a) 所示。窄煤柱一侧塑性区发育明显, 围岩受到较大的剪胀变形, 如图2 (b) 所示。实际中窄煤柱岩体本身较破碎, 承载能力弱, 受高应力作用易发生帮鼓内移, 产生推垮型破坏。而实体煤侧边缘煤体受高应力作用会产生不同程度的变形而更加破碎, 该区域内形成压力卸载区。回采工作面顶板的冒落将造成卸载区内的顶板出现离层、断裂, 离层、断裂后的岩体承载能力也大大降低。这些围岩体强度薄弱区和变形凸显区也成为支护设计控制的关键部位。

2.2卧底扩帮沿空巷道支护技术分析

如何提高窄煤柱强度, 减小煤柱内移, 提高实体煤帮及顶板的稳定性, 成为控制巷道变形的关键。巷道支护时面临如下问题:1卧底扩帮将对弱强度围岩产生二次扰动, 巷道围岩整体性进一步遭到破坏。2受工作面超前支承压力和采空区侧向支承压力的双重应力影响, 煤柱松软。3采用普通注浆方式加固煤体时, 浆液渗透性差, 加固效果不理想。4由于普通锚杆、锚索缺乏支护着力点, 易发生脱锚、断锚现象。为解决上述问题, 试验矿首先通过大量的现场试验, 最终将波雷因材料确定为岩体注浆加固材料。波雷因材料是一种新型有机高分子双液型注浆材料, 双组份材料通过专用气动注浆泵和混合枪, 注入破碎岩体后迅速反应与岩体凝固生成高强度、有韧性的固结体, 从而达到对岩体的加固或涌水裂隙的封堵[3,4,5,6]。在采用新型注浆材料加固围岩的同时, 为维护沿空掘进巷道围岩系统的整体稳定性, 必须采取巷道围岩补强支护措施, 通过布置高预应力锚索、增强护表构件刚度、提高锚索及锁具的匹配度等措施, 控制实体煤帮及煤柱内位移, 维护留巷巷道顶板的完整性, 防止切顶和冒落失稳, 以及局部位置因应力集中和结构不稳定而造成的强烈不均匀变形。这样既可以强化围岩强度, 又可以使应力集中向深部转移并维持巷道稳定。

3加固补强技术方案及支护参数

加固补强方案:采用锚杆配合钢带加大巷道围岩表面的封闭面积, 防止围岩压力的卸载;用组合锚索替代单体锚索, 配以高抗弯性能的钢梁, 形成对顶板的整体式、组合式支护。补强支护方案及参数如图3所示。

3.1补强支护技术方案

根据巷道变形特点及支护补强技术分析, 首先在窄煤柱侧帮部及顶部钻打注浆孔, 通过注浆管向3 m岩层范围内注射波雷因化学浆液, 可实现锚固区域内岩体的峰值强度和峰后强度的强化, 围岩内摩擦角及内聚力都将得到提高。在锚杆、锚索主支护有完整和较高强度的着力基础后, 顶板采用锚索+ 工钢梁支护方式, 帮部采用锚索+槽钢梁支护方式。支护方案及相关支护参数如图3所示。

补强支护分为顶板工字钢梁锚索支护和帮部槽钢梁锚索支护, 其中工字钢梁及槽钢梁均为二次利用的废旧材料。顶板补强支护为人工采用锚杆机在超前支护范围内打设, 工字钢梁垂直于巷道中心线布置, 打设在超前支护2根 π 型梁中间。下帮煤柱侧打设3排槽钢梁锚索作为补强支护, 具体布置方式见帮部补强支护断面图3 (b) 。 第一排和第二排锚索超前综掘机卧底打设, 第三排锚索待综掘机卧底后再进行补打。

3.2下顺槽卧底扩帮技术施工要点

(1) 下顺槽下帮只进行卧底, 不进行扩帮, 上帮进行扩帮卧底。扩帮卧底后断面要求净宽4.5~ 5.5 m, 净高4.2~4.5 m。

(2) 扩帮时按照由上至下的顺序进行施工, 采用前探梁进行支护时, 前探梁采用D60×6 mm的无缝钢管制做, 前探梁长度3.8 m, 前探梁用专用吊环固定在顶板锚杆上。

(3) 扩帮后打设1排工钢梁锚索支护, 并按照原巷道设计间排距, 打设锚杆支护。

(4) 扩帮卧底过程中, 采用叉子棚施工技术对巷道进行临时支护。

(5) 综掘机卧底后, 及时补打叉子棚:叉子棚采用DW45/250-110X型单体柱, 顶梁使用1200 mm长铰接梁, 柱底配大铁鞋, 单体液压支柱活柱伸缩量不得低于400 mm。沿巷道方向打设。

3.3现场实测结果分析

采空区侧窄煤柱及顶板是巷道变形观测的重点, 为此对窄煤柱横向和垂直位移及巷道整体位移变化情况进行现场的长期观测。从观测结果来看, 窄煤柱上部和下部横向变形量相当, 最大变形量在32 mm左右, 横向变形为1.1%, 远低于支护体的极限变形量。采空区侧窄煤柱垂直变形量较小, 最大变形量为28 mm。从巷道整体位移情况来看, 受影响范围内两帮位移量最大在200 mm, 顶底板位移量最大在165 mm。在采动影响期间巷道变形量在许可范围内, 满足安全使用要求。

4结论

(1) 受时间效应、空间位置效应、采动效应及支护强度、支护结构完整性及稳定性方面的影响, 卧底扩帮沿空巷道整体产生不均匀扭曲变形, 实体煤侧易片帮, 顶板围岩破碎, 而采空区侧小煤柱在3倍原岩应力作用下多发生帮中内移, 进而导致推垮型破坏。这些也成为支护设计控制的关键因素。

(2) 波雷因注浆材料可实现对破碎煤、岩体的加固补强作用, 可应用在围岩破碎的沿空巷道窄煤柱及顶板的变形控制当中。

(3) 锚杆、锚索配合工字梁、槽钢梁的使用, 可有效阻止巷帮煤体变形、破坏, 提高小煤柱对顶板的支撑能力, 减小顶板离层、旋转下沉量, 减小巷旁支护体载荷, 为实现切顶提供有利条件。

(4) 卧底扩帮沿空巷道加固补强技术研究与实践, 改善了沿空煤巷的支护效果。废旧材料的二次利用, 使支护成本减少近20%, 成功地解决了沿空掘巷推广过程的中面临需多次维护的瓶颈问题。

摘要：在煤炭开采过程中, 为实现煤炭资源的高效合理开发, 优化开采巷道布局, 采区巷道沿空掘进技术得到了较为深入的研究和推广。但对于受多因素综合影响的沿空巷道的稳定性控制及已受破坏沿空巷道的二次补强问题依然存在。结合FLAC2D模拟分析结果对沿空巷道的变形特征及稳定性进行分析, 提出了卧底扩帮沿空巷道新型加固补强技术, 并在白庄矿11071工作面下顺槽成功应用, 解决了制约沿空巷道技术推广过程中需多次维修支护的瓶颈问题。

关键词：沿空巷道,卧底扩帮,新型化学浆全长锚固,加固补强支护

参考文献

[1]权景伟, 柏建彪, 王襄禹.沿留巷锚杆支护技术研究及应用[J].煤炭科学技术, 2002, 34 (12) .

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[3]陈玉萍, 张生华.软岩巷道二次支护最佳时间的研究[J].矿山压力与顶板管理, 2003 (2) :43-47.

[4]孔一凡, 姬阳瑞.初压巷道锚注回固原理技术应用研究[J].煤炭科学技术, 2006, 34 (8) :33-35.

支护加固技术措施 篇8

关键词：喷锚,喷射混凝土,边坡

1 喷锚支护作用原理

喷锚支护是目前支护工程采用较多的一种支护形式,它是锚杆(锚索)、喷射混凝土、钢筋网联合支护的简称,作为一种先进的加固技术,在岩土质高边坡和大跨度地下工程,特别是在不良地质条件下,国内外已进行了广泛而成功的应用。

喷锚支护是土体内增设一定长度和分布密度的锚固体,它与土体牢固结合而共同工作,以弥补土体自身强度的不足,增强土体的稳定性,这种方法是以主动制约机制为基础,通过锚杆与土体的相互作用,使土体自身结构强度增加,锚杆对复合土体起着骨架箍束作用,分担外荷载和土体自重,应力传递和扩散的作用。而钢筋网喷射混凝土则约束坡面变形。

2 工程概况

杜儿坪矿储煤场工程,是一个设计建3个20 Mt储煤仓的大型工业建筑工程,北侧需进行开挖,开挖深度35 m,为加快施工进度,开挖施工采用放坡处理,坡度为45°～50°左右,由于该边坡地质构造较为复杂,自上而下土层分别为:①杂填土,成分以煤矸石、矿井废渣为主,②块石土,③石灰岩。在储煤仓基础施工过程中,边坡上部的杂填土不时有东西落下,严重影响施工进度和施工安全,为保证施工安全,业主拟对该边坡进行处理。

3 喷锚支护方案

为使支护方案安全、经济、适用,通过招标邀请了6家具有设计施工资质的单位参加,方案各抒己见,有采用锚索格构的,有采用土钉支护的,还有采用抗滑桩锚索再加喷面的等等,最后经过评审,采用了造价相对较低、安全适用的锚杆支护方案。

由于目前边坡的现状已经成型,角度介于45°～50°之间,坡度较缓,且下半部分为岩石,主要的矛盾是护面处理,拟采用喷锚支护方案,锚杆从上到下共布置16排,间距采用2 m×2 m正方形布置,锚杆长度在杂填土及块石土内15 m和10 m间隔设置,在岩石部分为6 m。锚杆极限承载力为180 kN,锚杆采用1ϕ25钢筋。面层采用厚度为200 mm的C20喷射混凝土,内配ϕ6@250双层双向钢筋网片。

4 施工方案、施工工艺及技术措施

4.1 工艺要求

喷锚支护施工的工艺流程如下:1)搭设脚手架,修整坡面;2)锚杆成孔;3)制备锚杆钢筋;4)安放锚杆钢筋并采用压力灌浆封孔;5)编制钢筋网,焊接加强钢筋;6)安装泄水管;7)喷射混凝土;8)坡顶截水沟、坡脚排水沟的施工。

4.2 技术保障措施

钻孔前,应了解和掌握邻近建筑物基础形式和锚杆长度范围内地下管线的具体位置,以指导调整锚杆的孔位、角度和长度,避开上述障碍物。施工前及施工中,做好各种材料的送检、化验,保证使用合格产品,按有关要求做好试块和焊接件的制作与送检工作。

边坡坡顶位置设位移、沉降观测点、定期观测,随时监控边坡位移情况,指导边坡支护工作。

边坡支护重在过程控制,一旦出现质量问题,事后纠正和补救比较困难。因此,监理工程师必须把关,确保工程质量。

4.3 质量保证措施

严格按设计方案组织施工。工程施工前,有关人员应熟悉地质资料,设计图纸及周围环境,必要的施工设备应正常运转。施工单位在施工过程中,不得随意改变锚杆位置、长度、型号、数量、钢筋网间距、加强筋范围等。设计方案更改时,必须重新经专家评审。

核验水准点及坐标控制点的正确性和保护措施。审查施工单位水平和竖向施工放线是否正确,随时检查位移沉降观测,监控边坡的变形情况。

坚持见证取样制度,对进场材料严格把关。施工单位进场的水泥、钢筋、砂、石子、外加剂等必须按规定报验,并见证取样送检。

做好隐蔽工程验收。施工过程中,监理工程师应对锚杆位置、锚孔直径、深度及角度、锚杆插入长度、注浆配比、压力及注浆量、喷锚面层厚度及强度等进行检查,按规定留置混凝土试块、水泥浆体试块、锚杆抗拔力试验等。

4.4施工监测

边坡监测的内容是坡顶水平位移及沉降。观测点在坡顶施工喷射混凝土层时建立,用钢筋作为标志,标志高度不超出混凝土面2 cm,沿坡顶每20 m布置一个,边坡施工过程中,每周观测不少于2次,遇暴雨或变形异常时,应每天观测。施工完成后,每年在雨季均应进行监测。测量采用全站仪进行,测量基准点由边坡外土体稳定地引测。

5施工中的难点

该边坡加固在施工过程中遇到两个难点:1)以煤矸石为主的杂填土内采用普通成孔工艺无法成孔;2)注浆量较大。在施工初期,成孔问题比较难解决,最后采用跟管钻机解决了这一难题,也就是在钻孔过程中,套管跟进护壁,钻孔完成后套管仍留下,待将土钉注浆管放入孔内后,再用拔管机将套管拔出,然后高压注浆,完成土钉施工,跟管钻进工艺在无法成孔的杂填土中是一种比较有效的施工方法,但是设备较重,在脚手架上施工移动不方便,再加上工序较多,施工效率较低。

成孔问题解决后,随之而来的是土体疏松,注浆量较大,根据施工记录,第一孔注浆量达到4 t,分两次注入,按这样的用量,水泥用量将超预算近10倍,为解决这个难题,查找了有关资料,咨询了许多专家,最后采用土钉外加土工袋,在土工袋内注浆的方案效果较好,土工袋具有了弹性,注浆过程中,可以将土工袋撑大,跑浆较少,经现场拉拔试验,达到了设计要求。

6结语

以上通过杜儿坪矿储煤场边坡加固中的实例介绍,说明了喷锚支护施工技术在边坡加固中的成功应用,针对施工中出现的难点问题,经过查阅资料,咨询以及现场施工人员的经验积累,可以找到合理的解决方案,对以后相类似的工程施工有借鉴意义。施工完成已近一年,该工程已经接受了雨季的考验,是一项既经济又合理的加固工程。

参考文献