作用及時(shí)
噴錨支護(hù)的及時(shí)性主要體現(xiàn)在它可以在隧洞開挖后幾小時(shí)內(nèi)立即施工,從而迅速有效地為圍巖提供支護(hù)抗力。由于巖石的峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度均與側(cè)壓力成正比,而其強(qiáng)度的下降程度與側(cè)壓力成反比,因而,在開挖后及時(shí)的進(jìn)行噴錨支護(hù),能為圍巖提供徑向抗力,使圍巖處于有利的三軸應(yīng)力狀態(tài),有利于保持圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定。噴錨支護(hù)的及時(shí)性還體現(xiàn)在它緊跟施工作業(yè)面進(jìn)行,可以完全利用工作空間來(lái)限制開挖后支護(hù)前變形的進(jìn)一步發(fā)展,防止圍巖發(fā)生松弛。
粘結(jié)性強(qiáng)
噴錨支護(hù)具有粘結(jié)性主要是由于噴射混凝土與圍巖之間的粘結(jié)強(qiáng)度一般可以保持在1.0Mpa以上。兩者不僅粘結(jié)緊密,而且可以通過(guò)粘結(jié)面上的粘結(jié)力和抗剪力把被節(jié)理裂隙等切割的隧道表面的巖體連接起來(lái),使巖塊之間保持咬合和鑲嵌。此外,噴射混凝土還可以將荷載從將要失穩(wěn)的巖體傳給周圍穩(wěn)定的巖體,防止巖石的滑落。
與傳統(tǒng)混凝土襯砌相比,噴射混凝土具有可以改善荷載分布不均和降低支護(hù)層內(nèi)彎矩值的作用。這是由于噴射混凝土能與周圍巖體緊密粘結(jié),使得在它們的接觸面上既能承受徑向荷載,也能承受切向荷載。統(tǒng)計(jì)多個(gè)采用噴錨支護(hù)的地下工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,其平均徑向應(yīng)力一般能夠穩(wěn)定在0.3~0.5Mpa之間。這也從另一方面反映出了噴錨支護(hù)與圍巖相互作用的實(shí)質(zhì)就是調(diào)整兩者之間的應(yīng)力狀態(tài),做到充分發(fā)抨圍巖自身的承載能力。
深入性強(qiáng)
噴錨支護(hù)的錨桿可以嵌入巖體內(nèi)部,調(diào)整巖體應(yīng)力分布,進(jìn)而提高圍巖整體強(qiáng)度。特別是經(jīng)過(guò)預(yù)應(yīng)力的錨桿,可以起到增大圍巖受壓區(qū)域,減小受拉區(qū)域的作用,其改善圍巖應(yīng)力的作用更加突出。若使用錨桿群進(jìn)行加固,則可以形成具有一定范圍的壓縮帶,加固效果尤為顯著。
柔性強(qiáng)
噴錨支護(hù)的柔性方而體現(xiàn)在噴射的混凝上噴層厚度一般都比較薄,多在5~10cm之間,凝結(jié)后可立即作用于巖體;另一方面錨桿自身也具有強(qiáng)大的承載能力,可以承受較大變形或同加固的圍巖一起移動(dòng)。這個(gè)柔性支護(hù)的特點(diǎn)在控制巖體的塑性流變時(shí)顯得更為重要。它使得圍巖可以有一定的塑性區(qū)發(fā)展,避免出現(xiàn)應(yīng)力高峰但卻不出現(xiàn)有害的松散,充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力。
大量工程實(shí)踐表明,噴錨支護(hù)的柔性卸壓作用對(duì)于保持圍巖穩(wěn)定是有利的。如我國(guó)金川鎳礦某巷道,由于水平構(gòu)造應(yīng)力大,初采用各種剛度大的傳統(tǒng)襯砌支護(hù)后卻出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。而后采用了噴錨支護(hù)作為初期支護(hù),使圍巖應(yīng)力得以釋放。初始支護(hù)后三個(gè)月,巷道的變形速率明顯降低,其水平收斂值維持在15~20cm之間。
靈活性好
噴錨支護(hù)的靈活性主要指其支護(hù)類型、支護(hù)參數(shù)和施工步驟等的可變性。由于不同工程的巖體條件是不同且復(fù)雜的,傳統(tǒng)支護(hù)方式往往無(wú)法做到隨機(jī)應(yīng)變。而噴錨支護(hù)則不同。其加固范圍可以是局部也可以是整體,加固形式可以是單獨(dú)使用錨桿或噴層,或采用噴錨聯(lián)合支護(hù),或與鋼拱架等一起使用。此外,還可以根據(jù)不同部位的加固需求的不同,選擇不同的加固方式。
噴錨支護(hù)的靈活性還表現(xiàn)為它既可以一次進(jìn)行,也可以分多次進(jìn)行。這樣就可以滿足塑性流變圍巖對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)要具有柔性的需要,用以調(diào)節(jié)支護(hù)柔性與抗力之間的平衡關(guān)系。
密封性好
噴射混凝上的水泥含量較高而水灰比較低,抗?jié)B性能較高,幾乎無(wú)施工縫使得噴層間粘結(jié)較好,因此具有較高的密封性能。而且與普通混凝土相比,噴射混凝土不透水性更好,這樣能防止巖體受到潮濕空氣或地下水的侵蝕及由此產(chǎn)生的潮解和變質(zhì),維持了圍巖原有的強(qiáng)度。噴射混凝土還可以阻止斷層或節(jié)理間填充物的流失,維持節(jié)理間的摩擦力。此外,噴層還可以防止具有腐蝕性的化學(xué)氣體入侵并可以提高巖體的抗凍性能。
經(jīng)濟(jì)性好
大量工程實(shí)踐統(tǒng)計(jì)顯示,與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土支護(hù)相比,噴錨支護(hù)的厚度可減小1 /2一2/3,巖石開挖量可以節(jié)省10%---15%,支護(hù)速度可以提高2~4倍,勞動(dòng)力可節(jié)省一半,模板可節(jié)約混凝土可節(jié)省一半,整個(gè)支護(hù)成本可節(jié)約40%左右。因此,噴錨支護(hù)還具有良好的經(jīng)濟(jì)性。