地下工程的支护方法优化

喷混凝土支护是目前已普遍使用的方法。喷混凝土的厚度,若为防止岩石风化,约3～5cm 即可;若作永久衬砌,则不得少于5cm。瑞典工程界认为,喷混凝土一般厚度均不超过15cm。超过15cm 既不经济也不合理。在喷混凝土中,加入钢丝网,不但可以防止岩石落块,而且可以对喷混凝土起加筋作用。如喷混凝土层中加入由直径6mm 钢丝的钢丝网,其承载力可提高约25%～30%。在使用喷混凝土时,应使岩面不平整度不超过喷层厚度的1/2,并要保证喷层与围岩有一定的粘结强度:临时支护不少于0.5MPa,永久支护不少于0.8MPa。

喷锚支护,喷混凝土与锚杆相结合的支护技术,是加固大断面地下建筑物的有效措施。加拿大生产的锚杆,直径一般为25～33mm,张拉力为13.5～20t。瑞士生产的VSL 型锚索,系由18根、27根或34根直径8mm 的钢丝组成,张拉力分别为100t、150t和170t。

从发展趋势看,钢筋混凝土支护有可能被喷锚支护所取代。根据英古里地下厂房(原苏联所建)的应力分析,有人认为钢筋混凝土对改变应力的分布无显著作用,不是今后的发展方向。瑞典人也认为,对于净跨度大于30m 的大跨度地下建筑物,采用厚层钢筋混凝土衬砌,往往会发生一些问题。(www.xing528.com)

瑞典在地下式水电站设计中总是尽量将开挖出来的岩石筑坝或作其他建筑材料,在地下工程施工中不用或少用支撑而使开挖后的岩体达到稳定。瑞典一些专家认为,岩石洞不衬砌和使其达到稳定的基本条件是要有稳定的岩顶,形成自然拱。理论上可以证明这个条件是岩体中的水平初始压应力至少应和垂直压应力相等,或者大一些。另一个重要因素是岩拱在结构上具有相当大的自身稳定能力,这两种情况可能各自发生作用,但是更多的情况下,两者可能是共同起作用的。若节理方向适宜,则即使抗压力不足,拱也可能在沉陷后而自身稳定。反之,若抗压力足够,而只是节理方向不适宜(只要条件不是太不利),则岩石坍落后总是会形成一个新的稳定拱的。鉴于应力情况对于岩洞稳定的重要性,瑞典发展了岩石应力深孔测量的方法与技术,可以测定深达500m 的充水钻孔中的岩石三向应力,从而能够为地下建筑的设计提供更多的科学依据。