[实用新型]一种地下工程混凝土喷层压力监测结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地下工程混凝土喷层压力监测结构。适用于地下工程领域。

背景技术

喷锚支护自从上世纪50年代问世以来，随同现代支护设计原理，尤其是新奥地利隧道施工方法的进展，已在世界各地矿山、建筑、铁道、水工及军工等地下工程领域广为应用。

喷锚支护之所以比传统支护优越，主要是由于喷锚支护在工艺上的特点，使得它能充分发挥围岩的自承能力和支护材料的承载能力，适应现代支护结构原理对支护的要求。

喷锚支护属于柔性支护，容易调节围岩变形，发挥围岩自承能力。虽然喷混凝土本身属于脆性材料，但由于工艺上的原因，它可以做到喷得很薄，而且还可以分次喷层的方法进一步发挥喷层的柔性。另外，由于喷层柔性大且与围岩紧密粘帖，因此喷层主要是受压或剪破坏，它比受弯破坏的传统支护更难发挥混凝土承载能力。同时，采用分次喷层施工，也能起到提高承载能力的作用。因此喷锚支护具有比传统支护更好的调控围岩变形的作用。

除上所述外，喷层还有把松动的岩壁粘结在一起与填平裂隙凹穴的作用，因而能减小围岩松动和应力集中。同时，喷层又是一种良好的隔水和防风化的材料，能及时封闭围岩，尽管传统支护也有这一特性，但由于喷混凝土施作及时，因而它对膨胀、潮解、风化、蚀变岩体比传统支护具有更好的防水、防风化效果。

由于喷层混凝土支护围岩的作用机理主要为表层粘结抗切作用、封闭柔性壳作用和表面反力作用，因此，采用喷射混凝土支护时需要有一定的喷层厚度，这样才能形成一个具有承载能力的封闭弧形壳和具有一定的粘结和抗剪切能力。但是目前，对于混凝土厚度的确定主要依赖于工程经验，没有相应的计算和测量方法，对于喷层压力的确定也缺少相应的技术手段。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种地下工程混凝土喷层压力监测结构，其目的是为现场混凝土喷层的厚度及喷层压力提供设计依据，在保障工程安全的前堤下减少材料浪费。

本实用新型所采用的技术方案是：一种地下工程混凝土喷层压力监测结构，其混凝土喷层喷锚支护于围岩的岩面上，其特征在于在围岩条件基本相同的洞段布置若干个监测断面，每个监测断面上的混凝土喷层与岩面之间安装压应力计，并在垂直于岩面方向预埋带刻度的测针。

所述监测断面上的混凝土喷层的厚度在5～20cm范围之间不等。

所述监测断面上的混凝土喷层的类型包括钢纤维混凝土、纳米混凝土或仿钢纤维混凝土。

每个监测断面的长度为1倍洞径，相邻两个监测断面之间的距离也为1倍洞径。

所述压应力计和测针与岩面之间采用环氧类粘结剂粘结安装。

本实用新型的有益效果是：混凝土喷层是地下工程喷锚支护中的重要组成部分，具有支护及时性、柔性、围岩与支护的密贴性、封闭性、施工灵活性等特点，从而充分发挥围岩的自承作用和材料的承载作用。本实用新型提供的监测结构能够实现对喷层压力的有效监测，工艺技术简单，现场便于推广，能够为现场混凝土喷层厚度的确定提供设计依据。

附图说明

图1是本实用新型的安装结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例地下工程混凝土喷层压力监测结构布置于围岩的岩面1上。实施时，可以在围岩条件基本相同的洞段布置若干个监测断面，为了确定混凝土喷层2与岩面1之间的压力，在每个监测断面的混凝土喷层2与岩面1之间安装压应力计3(或压应力盒)，并在垂直于岩面1方向预埋带刻度的测针4。

相邻两个监测断面上的混凝土喷层2的厚度可以不同，视隧洞地质条件和洞室规模而定，通常混凝土喷层2的厚度在5～20cm范围内选择，如5cm、10cm、15cm。此外，混凝土喷层2的类型也可选择不同类型，例如钢纤维混凝土、纳米混凝土或仿钢纤维混凝土等，以评价不同厚度、不同类型混凝土喷层产生的压力。

被测洞段上不同喷层厚度的监测断面的长度大约为1倍洞径，相邻两个监测断面之间的距离也大约为1倍洞径。其目的是一方面保证各监测断面的初始条件基本相同，另一方面是消除喷层厚度变化对相邻测试断面可能造成的影响。

所述压应力计3和测针4安装时应注意仪器与岩面1之间粘贴剂的选择，不建议选用水泥浆或水泥砂浆，这种粘结方式取得强度的耗时可能不能满足要求，推荐采用环氧类粘结剂来粘结安装，以保证仪器安装完成以后能很快进入稳定状态，具备监测要求。

最后，在安装完成后即需要加密观测，特别是此后掌子面向前推进过程中的加密观察，了解掌子面拱效应对喷层支护效果的影响。