Крепление выработок набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов. Нормы проектирования и производства работ (взамен ВСН 126-78)

ВСН 126-90. Крепление выработок набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов. Нормы проектирования и производства работ (взамен ВСН 126-78)

МИНИСТЕРСТВОТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

КРЕПЛЕНИЕ ВЫРАБОТОК

НАБРЫЗГ-БЕТОНОМ ИАНКЕРАМИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ И МЕТРОПОЛИТЕНОВ

НОРМЫПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

ВСН 126-90

Минтрансстрой СССР

РазработаныВНИИ транспортного строительства Минтрансстроя СССР, Главнымкоординационно-технологическим управлением строительства, ЛИИЖТом, МПС СССР.Руководитель темы д-р техн. наук В. Е. Меркин;ответственные исполнители: канд.техн. наук В. М. Смолянский, инж. И. В. Гиренко, канд.техн. наук Н. С. Четыркин, д-ра техн. наук Д. Т. Голицинский, А. Е. Шейкин.

Внесены ВНИИтранспортного строительства Минтрансстроя СССР.

Подготовленык утверждению Главтехнормированием Госстроя СССР Ю. А. Кузьмичем.

С введением вдействие ВСН 126-90 “Крепление выработок набрызгбетоном и анкерами пристроительстве транспортных тоннелей и метрополитенов. Нормы проектирования ипроизводства работ” утрачивают силуВСН 126-78“Инструкция по применению анкеров и набрызг-бетона вкачестве временной крепи выработок транспортных тоннелей”.

Согласовано сГосстроем СССР 25 июня 1990 г. № 7-524.

ПРЕДИСЛОВИЕ

НастоящиеНормы разработаны в дополнение к главам СНиП по проектированию (СНиП II-44—78 “Тоннели железнодорожные и автодорожные” и СНиПII-40—80 “Метрополитены”) и строительству тоннелей иметрополитенов (СНиП III-44—77 “Тоннелижелезнодорожные, автодорожные и гидротехнические. Метрополитены”) на основеобобщения передового отечественного и зарубежного опыта применения анкеровинабрызгбетона для крепления подземных выработок.

Нормысодержат: необходимые указания для выбора вида временных и постоянныхконструкций крепи из набрызгбетона и анкеров, а также комбинированныхконструкций; расчетные положения для определенияихпараметров; требования к материалам конструкций,технологии и организации работ по их возведению, включая методики контролякачества и оценки состояния закрепленных выработок.

Нормывключают переработанные материалы действующих ведомственных строительных норм(ВСН 126—78) а также результатыисследований, проведенных за последние десять лет ЦНИИСом, СибЦНИИСом,СКТБГлавтоннельметростроя, МИИТом, ЛИИЖТом и другими организациями.

Нормыразработаны д-ром техн. наук В. Е. Меркиным инж. И. В. Гиренко, кандидатамитехн. наук В. М Смолянским, Д. И. Колиным, В. М. Кононовым, инженерами А. В.Бурнштейном, Л. А. Воробьёвым, Э. Г. Кобиашвили(ЦНИИС), канд. техн. наук Г. Ф.Петровым (СибЦНИИС), инж. В. В. Филатовым, кандидатами техн. наук Б. А.Виттенбергом, Н. С. Четыркиным (СКТБ Главтоннельметростроя), докторами техн.наук Д. М. Голицинским(ЛИИЖТ) A. Е. Шейкиным, канд.техн. наук Л. М. Добшицем (МИИТ)

Зам. директораинститута Г. Д. ХАСХАЧИХ

Ведомственные строительные нормы ВСН-126—90Министерствотранспортногостроительства

СССР

Крепление выработок набрызгбетоном ианкерами при строительстве

транспортных тоннелей иметрополитенов. Нормы проектирования

и производства работ

Взамен ВСН 126—78

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.Требования настоящих Норм должны соблюдаться при проектировании и возведенииконструкций крепления из набрызгбетона, анкеров, арок или их комбинаций ввыработках метрополитена, железнодорожных иавтодорожных тоннелей.

Нормыпредназначены для организаций Министерства транспортного строительства СССР,осуществляющих проектирование и строительство тоннелей, а также другихминистерств и ведомств, проводящих приемкуэтих сооружений.

1.2. Нормыразработаны в соответствии с требованиями СНиП II-40—80; СНиПIII-44—77; СНиП 2.05.05 и “Правил безопасности и производственнойсанитарии при строительстве метрополитенов и тоннелей” и другихдействующихнормативных документов, а также в соответствии с аналогичными требованиями длярасчета, установленными главами СНиП по проектированию тоннелей иметрополитенов.

1.3. Работыпо возведению рассматриваемых в настоящих Нормах крепей должны выполняться всоответствии с проектами организации строительства и проектами производстваработ, разработанными иутвержденными в установленном порядке.

1.4. Привыборе способа проходки предпочтение следует отдавать комбайновому способу, какобеспечивающему минимальную шероховатость контура выработки и минимальноенарушение массива.

1.5. Прибуровзрывном способе ведения работ применение анкеров и набрызгбетона следуетсочетать с контурным (гладким) взрыванием, обеспечивающим повышение точностиобработки поверхности и устойчивостивыработки.

1.6. При возведении крепей с применением анкеров и набрызгбетонаследует стремиться к максимальной механизации и автоматизации крепежныхпроцессов и операций уделяя особое внимание технологическойнадежностиприменяемых проходческих комплексов.

Внесены Всесоюзнымнаучно-исследовательскиминститутом транспортногостроительства (ЦНИИСом)

Утверждены указаниемМинтрансстроя СССР от

18.07.90 № Св-519

Срок введения вдействие 1 января

1991 г.

1.7.Возведение крепи должно выполняться только на основании паспорта крепленияподземной выработки, составляемого в соответствии с требованиями настоящих Нормна основании рабочих чертежей ирезультатов предварительных испытаний.

Паспорткрепления утверждается главным инженером строительной организации. Техническийперсонал строительной организации обязан вести систематический контроль засоблюдением паспорта крепления,состоянием выработок, закрепленных анкерами,арками, набрызгбетоном и их комбинациями. При изменении инженерно-геологическихусловий паспорт крепления подлежит корректировке.

1.8. Прииспользовании анкеров, арок и набрызгбетона в постоянных конструкциях втехнической документации должны быть указаны меры по обеспечению ихдолговечности: омоноличивание металлических стержнейанкеров и арок; снижениеконцентрации химических добавок до норм установленных для постоянныхконструкций по условиям предотвращения коррозии; применение металлических сетокили дисперсной арматуры.

2.ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АНКЕРОВ И НАБРЫЗГБЕТОНА. ВЫБОР ВИДА И КОНСТРУКЦИИ КРЕПИ

2.1. Анкернуюи набрызгбетонную крепи, а также их комбинации в виде анкер-набрызгбетонной,арочно-набрызгбетонной и анкер-набрызгбетон-арочнойкрепей разрешается применять в горизонтальных и наклонныхтоннельных выработкахвсех видов, проходимых в сухих и слабообводненных массивах (грунтах влажных,капежах) не ниже средней устойчивости (расчетное допустимое времятехнологического использованиянезакрепленного обнажения пород до 10 сут),сложенных породами с сопротивлением одноосному сжатию “в массиве” (по СНиП2.05.05) не менее 30 МПа.

2.2.Применение анкеров и набрызгбетона для крепления выработок в слабоустойчивыхмассивах (расчетное допустимое время технологического использованиянеподкрепленного обнажения пород не менее 1 сут)самостоятельно или в сочетаниис арками (комбинированная анкер-набрызгбетон-арочная крепь, обязательно сметаллической сеткой) разрешается только при наличии инженерного обоснования—подтверждениеопытными работами в условиях строительства или на других объектах в аналогичныхусловиях с учетом применяемой технологии, имеющегося оборудования иквалификации проходчиков.

Применениеанкеров и набрызгбетона как самостоятельной крепи или как составной частиарочной (рамной) системы крепления (межрамная затяжка) в неустойчивых массивах(расчетное время неподкрепленногообнажения менее 1 сут) и зонах тектоническихнарушений разрешается только при получении положительных результатов опытнойпроверки в условиях строительства.

2.3. Во всехслучаях применения набрызгбетонной крепи должно обеспечиваться сцеплениенабрызгбетона с грунтом не менее сопротивления самого грунта на растяжение “вкуске” для слабых и сильнотрещиноватыхпород и не менее 0,5 МПа для крепкихскальных.

2.4. Выборкрепи предпочтительнее осуществлять в два этапа—сначала ориентировочно выбираютвид крепи (варианты), который может быть технологически осуществлен в данныхусловиях строительства, а затемуточняют конструкцию и параметры крепи посовокупности инженерно-геологических и технологических факторов.

2.5. В общемслучае проектирование крепи с применением анкеров и набрызгбетона должновключать выбор (назначение) следующих параметров: длины анкеров, шагакрепления, диаметра штанг, количества слоевнабрызгбетона, его класса.

Дляпредварительного (ориентировочного) выбора типа крепи в зависимости отинженерно-геологических условий и размеров выработки можно пользоваться даннымиприложения 1.

Привозведении набрызгбетонной крепи (обделки) в выработках, проходимыхбуровзрывным способом, следует обеспечивать допустимую шероховатостьповерхности породного обнажения. Критериями допустимойшероховатости являютсяотношение У суммарной длины отпечатков (следов) шпуров к суммарной длине всехконтурных шпуров и высота hk неровностей (выступов впадин) между отпечаткамишпуров:

Y = 4,83 Т + 0,52 f + 30,29 %;

hk £1,08 T + 0,06 f + 13,23 см,

где Т—категория трещиноватостискального массива по классификации Межведомственной комиссии по взрывному делу;f—коэффициент крепости по М. М.Протодьяконову (приложение 2).

Необходимоекачество поверхности контура тоннеля можно обеспечить путем примененияконтурного взрывания. Методика расчета параметров контурного взрывания,критерии состояния поверхности контура иметоды устранения сверхнормативнойшероховатости поверхности при набрызгбетонировании приведены в приложении 3.

2.7.Окончательные параметры конструкции крепи тоннеля (толщину набрызгбетонногопокрытия, длину анкеров и т. д.) следует устанавливать расчетом согласнотребованиям глав 3 и 4 настоящих Норм.

2.8. Выбороптимального варианта конструкций комбинированной крепи рекомендуетсяпроизводить на основе технико-экономического сравнения в соответствии суказаниями п. 2.5.

2.9. Приприменении анкеров и набрызгбетона в вечномерзлых грунтах должны бытьобеспечены:

надежноезакрепление анкеров и сцепление набрызгбетонного покрытия с породой притемпературе породного массива;

достаточнаянесущая способность крепи и сохранение ее работоспособности при возможномоттаивании мерзлоты.

Указаннымтребованиям отвечают, прежде всего клинощелевые и распорные анкеры,закрепляемые в массиве (в случае перехода приконтурного слоя пород внеустойчивое состояние при оттаивании) за пределамизоны оттаивания пород.

Применениежелезобетонных анкеров, анкеров на пласторастворах и набрызгбетона допускаетсяпри создании условий для нормального твердения омоноличивающих растворов ибетона покрытий путем введенияпротивоморозных добавок, искусственногоподогрева и т. д.

3.НАБРЫЗГБЕТОННАЯ КРЕПЬ

Материалы, подбор состава смеси и технологиякрепления набрызгбетоном

3.1.Конструкции крепи из набрызгбетона могут выполняться в зависимости от условийприменения в виде неармированного или армированного металлической сеткойфибрами покрытия как самостоятельнойконструкции так и в сочетании с анкерамиили арками.

3.2. Дляустройства набрызгбетонного покрытия должны применяться конструкционные бетоны,соответствующие ГОСТ 25192—82, в том числе тяжелый и легкий плотной структурыследующих классов и марок,определяемых в 28-суточном возрасте:

1. Классы бетона по прочности насжатие:

тяжелый ...................В25; В30;В35; В40; В45

мелкозернистый............. В25; В30;В35

легкий бетон примарках по

средней плотности Д1600—

Д2000..................... В25; В30; В35;В40

2. Классыбетона по прочности на Вt = 1,6;Вt = 2; Вt = 2,4;

осевое растяжение........... Вt = 2,8; Вt = 3,2

3. Марки поморозостойкости..... F100; F150; F'200; F300

4. Марки по водонепроницаемости . W4; W6; W8

3.3. Дляприготовления набрызгбетонных смесей следует применять цементы, заполнители идобавки по стандартам и техническим условиям на материалы конкретных видов всоответствии с ГОСТ 26633—85.

3.4. Взависимости от требуемого класса набрызгбетона по прочности на сжатие маркуцемента следует назначать по табл.1.

Таблица 1

Класс набрызгбетона Марка цемента рекомендуемая допускаемая

В25 400 500В30 500 400, 600В35 500 400, 600В40 550 600В45 600 550

3.5.В качестве вяжущего необходимо применять портландцемент, в том числебездобавочный и с минеральными добавками по ГОСТ 10178—85 и ГОСТ 23464—85.

3.6. Приагрессивных воздействиях на набрызгбетонные конструкции при напоре воды до 0,1МПа в процессе эксплуатации цемент, мелкий и крупный заполнители выбирают всоответствии со СНиП 2.03.11—85“Защита строительных конструкций от коррозии”.

3.7. Длябыстрого закрепления выработки (особенно при обводнении ее поверхности), атакже для создания набрызгбетонного покрытия толщиной 20—30 см прииспользовании обычного (не специального) цемента всостав смеси должны бытьвведены добавки—ускорители схватывания и твердения.

3.8. Видвяжущего и химических добавок для технологической крепи выбирают в зависимостиот требований, предъявляемых к набрызгбетону, определяемых характеристикойгрунтов, их устойчивостью,обводненностью, температурой и наличием агрессивныхсред (приложения 4, 5, 6).

3.9. Дляполучения проектных марок набрызгбетона по морозостойкости иводонепроницаемости рекомендуется применять цементы с содержанием С3А£ 7% и С3А + С4АF £ 20%.

3.10. Каждаяновая партия цемента, поступающая на строительство и используемая длянабрызгбетона, должна испытываться на активность, нормальную густоту и срокисхватывания в соответствии с требованиямиГОСТ 310.1—76*, ГОСТ 310.4—81*, ГОСТ310.2—76*, ГОСТ 310.3—76*, ГОСТ 310.5—88, ГОСТ 310.6—85.

3.11. Дляобеспечения класса набрызгбетона на осевое растяжение Bt 1,6 и выше рекомендуется вводить в смесь фибры—стальныеволокна длиной до 32 м и диаметром до 0,5 мм в количестве до 6% от массы смеси.

3.12. Вкачестве мелкого заполнителя для набрызгбетона следует использовать плотныйпесок, удовлетворяющий ГОСТ 8736—85 и имеющий следующие характеристики:

модулькрупности—не менее 2 (использование песка с модулем крупности менее 2допускается при специальном экспериментальном обосновании);

относительнаявлажность—до 7%;

предельноесодержание глинистых частиц—до 0,5%;

содержаниезерен фракции меньше 0,14 мм—до 10%;

предельноесодержание фракций крупнее 10 мм—не более 5%.

Допускаетсяприменение пористого песка, отвечающего требованиям ГОСТ 9759—83.

3.13. В качествекрупного заполнителя для набрызгбетона следует применять щебень или щебень изгравия, удовлетворяющий ГОСТ 8267—82, ГОСТ 8269—87, ГОСТ 9757—83 ГОСТ 10260—82.

3.14.Максимальный размер крупных частиц заполнителей следует назначать с учетомтехнических характеристик применяемых набрызгбетонмашин и толщинынабрызгбетонного покрытия, но не более 25 мм, причемв покрытиях толщиной до 5см максимальный размер зерен крупного заполнителя не должен превышать 10 мм, ав покрытиях толщиной от 5 до 10 см—не более 15 мм. Совмещенные кривыегранулометрическогосостава заполнителей для этих случаев должны укладываться взону графиков на рис. 1.

Рис. 1.Гранулометрический состав заполнителей с максимальными размерами зерен 25 мм (а),15 мм (б) и 20 мм (в):

———средние значения; — — — предельные значения

3.15. Водадля затворения набрызгбетонной смеси должна соответствовать требованиям ГОСТ23732—79.

Вода длязатворения сухой смеси в условиях температур ниже плюс 5°С должна иметь (намомент подачи ее к соплу) температуру 40—70°С. Влажность смеси заполнителейдолжна быть не менее 2%. Прииспользовании смеси заполнителей с влажностью до2% с целью снижения концентрации пыли при набрызгбетонировании следуетиспользовать две камеры смешения, одна из которых отнесена от сопланарасстояние 4—5 м.

3.16. Составнабрызгбетона надлежит подбирать, дозируя компоненты по массе, в соответствии срекомендуемой методикой (приложение 7).

3.17.Водоцементное отношение набрызгбетона следует принимать в пределах от 0,4 до0,5 (с учетом влажности заполнителей) .

Приопределении необходимого количества воды следует учитывать, что оптимальнаяжесткость набрызгбетонной смеси составляет от 20 до 60 с по ГОСТ 10181—76.

3.18. Принанесении набрызгбетона на слабые или склонные к размоканию породы, а также принизких температурах окружающей среды количество воды следует уменьшать доВ/Ц=0,35—0,40. Равномерноесмачивание сухой смеси при этом достигается путемподачи в сопло или в камеру смешения распыленной паровоздушной смеси.

3.19.Расчетный (теоретический) состав набрызгбетона необходимо корректировать повеличине отскока путем проведения контрольных нанесений материала согласнометодике, приведенной в приложении 8.

Рекомендуетсявеличину отскока принимать не более 20% от массы сухой смеси при нанесении настены выработки и 30%—при нанесении на свод. В случаеполучения отскока больше приведенных величин составнабрызгбетона следуетизменять в сторону уменьшения размера крупного заполнителя.

Наиболееэкономичным составом набрызгбетона будет такой, когда при наименьших расходецемента и величине отскока достигается проектная прочность. Правильнонанесенное покрытие из набрызгбетона срекомендуемым водоцементным отношениемимеет жирный блеск без сухих пятен и оплываний. При нанесении смеси отсутствуетнапыление.

Расчет набрызгбетонных конструкций

3.20. Классыи марки набрызгбетона по прочности, морозостойкости и водонепроницаемостидолжны назначаться как для конструкций из монолитного бетона, укладываемого сприменением опалубки, в соответствии стребованиями СНиП II-40—80; СНиП 2.05.05; СНиП 2.03.01—84; СНиП 2.06.08—87.

3.21. Прирасчете крепи нормативные и расчетные характеристики набрызгбетона (прочность,модуль упругости) при отсутствии опытных данных в условиях строительстваназначают в зависимости от класса бетона попрочности по таблицам СНиП2.03.01—84 (приложение 9, табл. 1—3).

Приопределении прочности набрызгбетона по образцам следует руководствоваться ГОСТ18105—86, при определении морозостойкости—ГОСТ 10060—86, водонепроницаемости— ГОСТ12730.5—84.

3.22. Возрастнабрызгбетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевоерастяжение, следует назначать при проектировании, исходя из возможных реальныхсроков загружения конструкции проектныминагрузками, способа возведения иусловий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс набрызгбетона можетустанавливаться в возрасте 28 суток по табл. 2.

Таблица 2

Классы набрызгбетона по прочности

на сжатие

В25 В30 В35 В40 В 50

Средняя прочность на сжатиебетонов, МПа, при коэффициентевариации 0,135

32,7 39,2 45,7 52,4 65,4

3.23. Маркунабрызгбетона по водонепроницаемости W следуетназначать не менее: W4—приградиенте гидростатического напора (отношение максимального напора воды вметрах к толщине обделки в метрах) от 5до 10; W6—от 10 до 20; W8—от 20 до 30.

3.24. Маркунабрызгбетона по морозостойкости F надлежитназначать в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха всоответствии с п. 1.8 СНиП 2.03.01—84, F 300—длятемпературы ниже минус40°С; F200— от минус 40 до минус 20°С; F 150—от 20°С и выше.

3.25. Толщинанабрызгбетона, применяемого в качестве защитного покрытия против выветриванияпородного обнажения, принимаемая без расчета, должна быть не менее 3 см.

Толщинанабрызгбетона в качестве защитного слоя для рабочей арматуры должна быть неменее 2 см.

Толщинунабрызгбетона, применяемого в качестве расчетной несущей конструкциисамостоятельно или в сочетании с анкерами или арками, следует назначать неменее 5 см.

Расчет набрызгбетонного покрытия как несущейконструкции

3.26.Нагрузки на набрызгбетонную крепь принимают по результатам натурныхисследований в условиях строительства.

До проведенияуказанных исследований нагрузки на набрызгбетонную крепь могут быть оцененырасчетным путем в соответствии с действующими нормами проектирования тоннельныхсооружений.

3.27. Толщинунабрызгбетонного покрытия, используемого в качестве несущей конструкции,определяют следующим образом.

Если поусловиям технологии проходки выработки возможно обеспечение гладкого контура(механизированная проходка), то набрызгбетонное покрытие следует проектироватькак распорную конструкцию,работающую совместно с прилегающим грунтом, вкоторой предельное состояние покрытия обуславливается работой на сжатие. В этомслучае для определения толщины покрытия следует руководствоватьсяположениямип. 3.28.

Если поусловиям технологии проходки нельзя гарантировать создание гладкого контуравыработки и, следовательно, работу покрытия как распорной конструкции, топокрытие из набрызгбетона следует рассчитыватькак жесткую пластину, работающуюв упругопластическом режиме от нагрузки в виде локального вывала. В этом случаедля определения толщины набрызгбетонного слоя следует руководствоватьсяположениями п.3.30.

3.28. Дляпредварительной (ориентировочной) оценки несущей способности набрызгбетонногопокрытия как распорной подземной конструкции, работающей преимущественно насжатие, следует использоватьпроверку условия:

где Vн—минимальное радиальное смещениеконтура выработки, м (рекомендуется пользоваться программой типа FOK-4 и FAK-1, приложение 10); Rв—расчетное сопротивление набрызгбетонного покрытиянасжатие по первой группе предельных состояний, МПа (см. приложение 9); R—радиус сводавыработки, м; Ен—модуль упругости набрызгбетона (начальный) насжатие, МПа (см. приложение 9).

Еслиуказанное условие выполняется, то полагают что прочность набрызгбетонногопокрытия будет обеспечена. В противном случае рекомендуется применениеанкер-набрызгбетонной крепи.

Если прочностьгрунта недостаточна для обеспечения устойчивости выработки, то при ровномконтуре толщину набрызгбетона следует назначать, исходя из расчетанабрызг-бетонного покрытия как монолитнойобделки. При этом, учитывая, чтотехнология возведения набрызгбетонной обделки по сравнению с опалубочнымбетонированием позволяет существенно снизить разуплотнение массива, особенно всводовой частивыработки, и тем самым способствует большей стабилизациинапряженно-деформированного состояния массива, допускается принимать расчетнуюнагрузку на крепь в этом случае на 30% меньше по сравнению снагрузкой намонолитную обделку для этих же условий. Учет влияния неровностей фактическогоконтура выработки на несущую способность такой крепи следует проводить всоответствии с п. 3.29.

Рис. 2. Определениепараметров неровностей контура выработки при расчете

набрызгбетоннойкрепи:

— —— проектное очертание выработки

3.29.Отклонение реального контура поверхности выработки от гладкого может явитьсяпричиной появления в вершинах неровностей нежелательных растягивающихнапряжений. В этом случае необходимо обеспечитькорректировку толщинынабрызгбетонного покрытия hн изусловия недопущения растягивающих напряжений в вершинах неровностей.

Характеристикаминеровностей являются их среднее число на контуре Кк и ихсредняя амплитуда

где аiпри i=1, ... Ккопределяется как расстояние от наиболее выступающей точки реального контура дохорды, стягивающей два соседних наиболее глубоких участка впадин (рис. 2). Приэтом в расчетах рекомендуется

учитывать неровности с амплитудой аi ³ 10 см,число которых находится, как правило, в пределах от 8 до 20.

Приотсутствии фактических данных среднее число неровностей на контуре Ккрекомендуется определять расчетным путем как половину отношения длины контура красстоянию между контурными шпурами.

В этом жеслучае среднюю амплитуду неровностей рекомендуется принимать равной допустимойнорме перебора.

Расстояниемежду шпурами в метрах при опытных взрывах в зависимости от крепости и трещиноватостигрунта ориентировочно следует определять по табл. 3, а допустимую нормуперебора в сантиметрах—по табл.4.

Таблица 3

Коэффициент Степень трещиноватости породкрепости пород нетрещиноватые слаботрещиноватые трещиноватые

исильнотрещиноватые

4—6 0,6 0,7 0,86—8 0,5 0,6 0,7

8—10 0,4 0,5 0,610—12 0,3 0,4 0,5

Таблица 4

Выработка Величина перебора, см 1 £ f £ 4 4 £ f £ 12

Тоннели 10 15Штольни 8 8

Результатомопытных взрывов должно явиться определение окончательного расстояния междуконтурными шпурами и других режимов взрывания, которые обеспечивают достижениезаданных критериев состоянияповерхности контура тоннелей.

При наличиистатистических данных по отклонениям контура тоннеля от проектного при проходкев аналогичных условиях толщину набрызгбетонного покрытия рекомендуетсякорректировать из условия отсутствиярастягивающих напряжений в вершинахнеровностей

где —приведенный радиус выработки, м; Sв—площадь поперечного сечения выработки, м2;l*—коэффициент, характеризующийсоотношение жесткостей породы и набрызгбетона, определяемый по табл.5.

Таблица 5

Породы Средний радиус выработки rср, м 3 6 9 12

Туфы 2,4 4,8 7,2 9,6Глинистые сланцы 4,8 9,6 14,4 19,2Известняки плотные 7,8 14,4 21,6 28,8Песчаники 10,8 21,6 32,4 43,2Граниты, диориты 84 118 252 336Гнейсы 51 102 153 204

Если данноеусловие не выполняется, необходимо уменьшить межанкерное (межарочное)расстояние а, исходя из необходимой толщины слоя набрызгбетона hн.

3.30.Ориентировочно, с последующей корректировкой по результатам наблюдений, толщинунабрызгбетонного покрытия при неровном контуре выработки (не выполняютсятребования п. 3.28) рекомендуетсяопределять по формуле, м:

0,03< hH < 0,20 м, fкр.р ³ 2,

где m1, т2,т3 — коэффициенты условий работы, учитывающие соответственнообщую конструкцию крепи (обделки); качество сцепления покрытия с грунтом;армирование покрытия; т1=1—прианкер-набрызгбетонной крепи; 1,15—при арочно-набрызгбетонной крепи или арочно-анкер-набрызгбетоннойкрепи; 3,3/fкр.р—винженерно-геологических условиях, когда допустимо применение в качестве крепиодногонабрызгбетона (обеспечивается эффективное использование несущейспособности пород); m2=1—когдагарантируется хорошее сцепление покрытия с грунтом; 1,5—когда имеется опасностьнарушения сцепленияпокрытия с грунтом например при обводненной поверхностивыработки; т3=1—покрытие без учета армирования или безармирования; 0,8—с учетом армирования покрытия сеткой, стержнями,устанавливаемыми

конструктивно; и—характерный размер возможного вывала,м; gгр—объемный вес грунтавывала, МН/м3 (при отсутствии фактических данных рекомендуетсяпринимать gгр=0,0245 МН/м3=2,5тс/м3);Rbt—расчетноесопротивление набрызгбетона на осевое растяжение по первой группе предельныхсостояний, МПа (см. приложение 9, табл. 1); fкр.р— расчетное значение коэффициента крепостигрунта “в массиве”(приложение 11);

Значениеи принимают в зависимости от следующих условий:

в случаеанкер-набрызгбетонной крепи и принимают равным наибольшему расстояниюмежду анкерами;

в случаеарочно-набрызгбетонной крепи и принимают равным шагу арок;

в случаекомбинации анкеров, арок и набрызгбетона и принимают либо по межанкерномурасстоянию, либо по шагу арок в зависимости от того, какой из этих элементовконструкции крепи принят за определяющий(основной);

в случаеприменения набрызгбетона как самостоятельной крепи, покрытие рассчитывают навывал в своде, принимая u=B/4, где B—пролетвыработки “вчерне”, м.

Поконструктивно-технологическим соображениям в общем случае принимают толщину hH покрытия одинаковымв своде и в стенах. Допускается принимать разную толщину набрызгбетонногопокрытия в своде и встенах, если это целесообразно по результатам наблюденийза состоянием крепи.

Даннаяформула получена расчетом по предельному состоянию круговой пластины,работающей в упругопластическом режиме, защемленной по краям. При этомучитывается несовершенство защемления пластиныпо контуру; неровностьповерхности и изменения толщины покрытия по площади пластины; частичноевключение в работу пластинки омоноличиваемого в процессе набрызга поверхностныхслоев грунта (коэффициентнадежности по нагрузкам на пластину в расчетах принятравным 1,6).

3.33. Приповышенных требованиях к надежности расчетов набрызгбетонной крепи (например,при использовании в качестве обделки) следует применять соответствующеематематическое обеспечение по расчетукрепей и обделок на ЭВМ (см. прил. 10).

Организация работ

3.34. Вкомплекс работ по возведению набрызгбетонного покрытия (крепи) входит:подготовка поверхности выработки, послойное нанесение покрытия, уход засвеженанесенным покрытием, контроль качества. Вконструкциях крепи, содержащихпомимо крепи другие элементы (анкеры, арки, металлическую сетку) в комплексработ входит также установка и монтаж этих элементов.

3.35.Допустимое отставание возведения набрызгбетонного покрытия от забоя и порядоквыполнения операций устанавливается проектом, исходя из конкретныхинженерно-геологических условий. Наибольший эффектот применения набрызгбетонадостигается при нанесении покрытия сразу после обнажения пород.

3.36. Вневыветривающихся грунтах с устойчивостью выше средней допускается наноситьнабрызгбетонное покрытие с отставанием от забоя на 50 м и более (уточняется впроцессе проходки).

Вслабовыветривающихся грунтах средней устойчивости и ниже набрызгбетонноепокрытие следует наносить без отставания от забоя. При буровзрывном способепокрытие наносят сразу после уборки породы.

Всильновыветривающихся грунтах, склонных к образованию локальных вывалов,интенсивному разуплотнению и трещинообразованию, отставание в нанесениинабрызгбетонного покрытия не допускается. Прибуровзрывном способе проходкипервый слой набрызгбетона следует наносить на свод и доступную часть стен послевзрывания сразу после проветривания и оборки; последующие слои покрытия наносятпослеуборки породы.

Для креплениятоннельных выработок в плотных глинах естественной влажности (типапротерозойских) рекомендуется применение дисперсно-армированного набрызгбетонас армирующими волокнами и арматурнымистержнями, которые устанавливаются посводу выработки и опираются одними концами в штрабу лба забоя, а другие ихконцы заводятся между грунтом и набрызгбетоном предыдущей заходки (рис.3).

3.37.Доведение набрызгбетонного покрытия до проектной толщины может выполнятьсясразу или поэтапно, что должно быть определено проектом, исходя из скоростипроявления горного давления и особенностейтехнологии работ.

Рис. 3. Примеркрепления тоннельных выработок в плотных глинах типа протерозойских:

1—набрызгбетон;2—металлические стержни; 3—«штраба»; 4— лоб забоя

3.38. Взависимости от конкретных инженерно-геологических условий и принятой схемыорганизации работ операции по возведению крепи могут выполняться цикличноотдельными заходками в соответствии спродвижением забоя или по поточной схемепосле окончания проходческих работ на достаточно большой длине тоннеля.

3.39. Непосредственно перед нанесением набрызгбетона на поверхность выработкинеобходимо очистить ее от отслаивающихся кусков породы, продуть сжатым воздухоми промыть водой при давлении в шланге 0,2—0,3 МПа (промывка исключается, когданабрызгбетон наносят на слабые породы, склонные к размоканию, или на породы сотрицательной температурой).

3.40. Приналичии фильтрации и сосредоточенных течей на поверхности породы вода должнабыть отведена до нанесения набрызгбетона. Для этого в местах концентрированныхтечей следует пробуривать шпуры наглубину 10—20 см и устанавливать в нихводоотводные трубки. Для выбора способа нанесения набрызгбетона на обводненныеповерхности рекомендуется пользоваться данными приложения 12.

3.41. Привозведении набрызгбетонных покрытий на обводненных поверхностях рекомендуетсяприменять добавки для ускорения схватывания и твердения (см. приложение 6).

3.42. Принанесении набрызгбетона на поверхность породы с отрицательной температуройнеобходимо очистить ее от льда, продуть сжатым воздухом и при необходимостипескоструйным аппаратом. Промыватьпороду водой не следует во избежаниеобразования ледяной корки.

3.43.Набрызгбетонирование армированных покрытий должно производиться при соблюденииследующих требований: арматурная сетка должна иметь ячейки размерами не менее100 х 100 м при диаметре проволоки2—4 мм и отстоять от поверхности породы неменее чем на 2 см.

3.44. Сеткуприжимают к поверхности выработки, с помощью стержневых подхватов, заводимых заопорные плитки анкеров или привариваемых к выступающим концам анкеров.

Принеобходимости дополнительного крепления армосетки, например в случае большихнеровностей контура, следует устанавливать специальные монтажные анкеры длиной0,4—0,6 м или заделыватьпроволочныескрутки в первый (защитный) слой набрызгбетона. При резких колебаниях рельефаконтура выработки, например при местных вывалах, для обеспечения требуемыхзазоров сетку рекомендуется разрезатьи концы ее подогнуть внутрь впадины споследующим дополнительным армированием в местах таких разрезов

3.45. Вгрунтах, склонных к размоканию или интенсивному разуплотнению из-за выветривания,трещинообразования и т. п., анкеры и сетку следует устанавливать посленанесения первого слоя, при этом надоприменять анкеры на омоноличивающихсоставах, не содержащих воду, например на полимерной основе, а шпуры бурить безпромывки.

Прииспользовании набрызгбетона в комбинации с арочной крепью арки рекомендуетсямонтировать после нанесения первого (выравнивающего) слоя набрызгбетона.

Прииспользовании решетчатых (арматурных) арок набрызгбетонирование выполняетсяпосле установки арки и монтажа арматурной сетки.

3.46. Сухуюсмесь для набрызгбетона следует, как правило, приготовлять централизованно намеханизированных бетонных узлах при соблюдении точности дозирования по ГОСТ7473—76.

Приготовлениесухой смеси непосредственно в забое допускается при ограниченных объемах работв случае, когда невозможно обеспечить доставку сухой смеси в забой вгерметичных сосудах за время, меньшеевремени схватывания цемента.

Максимальныйсрок доставки и хранения сухой смеси от момента ее приготовления до моментаиспользования не должен превышать двух часов.

3.47.Доставку сухой смеси следует, как правило, выполнять в закрытых емкостях,капсулах или в сосудах, обеспечивающих ее побуждение, например вбетоносмесителях.

3.48. Приограниченных объемах работ и при коротких плечах возки в сухих выработкахдопускается доставка сухой смеси в шахтных вагонетках, контейнерах или кузовахавтосамосвалов.

3.49.Набрызгбетонирование рекомендуется выполнять механизированным способом спомощью установленного на манипуляторе сопла, управление которым осуществляетсяоператором из защищенной кабины.Набрызгбетонирование с ручным вождением соплацелесообразно при малых габаритах выработки и незначительных объемах работ.

3.50.Набрызгбетон следует наносить слоями по 5—6 см. При применении быстротвердеющихсмесей допускается увеличивать толщину слоев при условии неоплываниясвежеуложенного материала и обеспечения егоплотности в конструкции не менее2,2 г/см3.

3.51. Дляуменьшения количества отскока нанесение первого (выравнивающего) слоя набрызгбетонногопокрытия на породу рекомендуется выполнять смесью без крупного заполнителя(гравия или щебня).

3.52.Набрызгбетонное покрытие следует наносить горизонтальными полосамипоследовательно снизу вверх, равномерно перемещая сопло по спирали вдольполосы. Длина участка бетонирования и соответственнодлина и ширина горизонтальныхполос на этом участке принимаются в зависимости от организации проходческихработ, технических параметров и возможностей манипулятора.

При нанесениипокрытия следует обеспечивать перекрытие свежим слоем ранее уложенного покрытияна величину не менее 20 см.

3.53. Дляполучения покрытия требуемого качества давление воздуха Рн.м внабрызгбетон-машине следует регулировать в зависимости от длины материальногошланга, его диаметра, длины горизонтальных zrивертикальных участков zb и количества поворотовшланга п. Ориентировочно параметры режима работы набрызгбетон-машиныкамерного типа при диаметре материального шланга (бетоновода) 50 ммрекомендуетсяопределять по выражению:

Рн.м = Ра + a zr + b zB + dn,

где Ра—начальное давление при длинешланга 20 м, равное 0,09— 0,10 МПа; a—коэффициентпотери давления на горизонтальном участке (для резиновых шлангов равен0,0022—0,0025); b—коэффициентпотеридавления при подъеме смеси (для резиновых шлангов равен 0,007— 0,0076); d—коэффициент потери давления при поворотетрубопровода на 90° (для резиновых шлангов равен 0,039—0,045).

Давлениевоздуха в набрызгбетон-машине роторного типа с диаметром материального шланга65 мм рекомендуется принимать в зависимости от длины бетоновода следующим:

Длина бетоновода,м Давлениев

машине, МПа

20 ............................... 0,2—0,25

40 ...............................0,25—0,35

60 ...............................0,35—0,45

80 ...............................0,45—0,50

Давлениевоздуха в машине необходимо уточнять опытным путем в зависимости от влажностисмеси, крупности заполнителя и дозировки смеси, приняв за исходное давление,определяемое по пп. 3.55.

3.54. Впроцессе нанесения струя набрызгбетона должна быть направлена перпендикулярно кбетонируемой поверхности, а расстояние от сопла до этой поверхности—в пределах0,7—1,5 м в зависимости от составаисходной смеси.

Так, присоотношении (Ц+П) : Щ ³2 сопло рекомендуется располагать на расстоянии 0,7—1 м, а при (Ц+П) : Щ < 2— на расстоянии 1,1—1,5 м с последующим уточнением на месте по результатампробного нанесенияпокрытия.

3.55. Толщинунабрызгбетонного покрытия следует контролировать с помощью специальных маяков(из цементного теста либо в виде металлических штырей), устанавливаемых внаиболее характерных точках сечениятоннеля, или с помощью передвижных лекал, атакже маркшейдерскими замерами.

3.56. Дляпредотвращения деформаций и сохранения структуры свежеуложенного бетонапроектом должны устанавливаться минимальные сроки между нанесением последующихслоев, которые следует уточнять поместу строительной лаборатории, исходя изскорости твердения бетона, температуры воздуха и прочих факторов, определяющихсроки набора набрызгбетоном требуемой прочности. При этом каждыйпоследующийслой набрызгбетона разрешается наносить после приобретения предыдущим слоемпрочности не менее 1 МПа.

Приприменении обычных цементов и добавок-ускорителей очередной слой набрызгбетонаориентировочно можно наносить через 20 мин на стены и 40 мин на свод.

Приотсутствии добавок-ускорителей схватывания и твердения интервалы времени междунанесением слоев должны составлять не менее 2 ч.

3.57.Содержание воды в смеси устанавливает (регулирует) оператор по визуальнойоценке: при пылении следует увеличивать расход воды до прекращения пыления, апри оплывании свежеуложенного бетона—уменьшить расход до прекращения оплывания.

Прииспользовании водяного насоса для подачи воды расход ее следует назначать всоответствии с приложением 7, п. 15.

3.58.Набрызгбетон в период схватывания и твердения должен быть предохранен отзамораживания, высыхания, сотрясений, механических повреждений и химическихвоздействий до набора прочности не менее 0,1МПа.

3.59.Набрызгбетон через сутки после нанесения необходимо увлажнять распыленнойструёй воды не менее 2 раз в сутки в течение 7 дней. При относительнойвлажности воздуха в тоннеле более 90% допускаетсяполивать набрызгбетон 1 раз всутки.

При снижениитемпературы воздуха ниже плюс 5°С увлажнять набрызгбетон нетребуется.

3.60. Дляпредохранения поверхности набрызгбетона от высыхания рекомендуется покрыть еераствором эмульсии или лака (поливинилацетатной эмульсией ПВА,поливинилхлоридной эмульсией ПВХ, этиленовымлаком и т. п.), наносимыми методомраспыления.

3.61. Воизбежание попадания воды из сопла в материальный шланг сопло в перерывах междунанесением покрытия следует держать насадкой вниз.

3.62.Возведение крепи из набрызгбетона должно выполняться оборудованием,обеспечивающим механизированное транспортирование, приготовление и нанесениесмеси. В состав оборудования следует вводить:

транспортныесредства для доставки смеси или ее составляющих к месту работы;

смесительноеоборудование, обеспечивающее приготовление и тщательное перемешивание смеси;

дозирующиеустройства;

механизмы дляперегрузки сухой смеси с транспортных средств в смесительное оборудование;

машину длянанесения набрызгбетона;

загрузочноеоборудование для подачи сухой смеси в машину;

резервуар сводой, обеспечивающий подачу ее к соплу под давлением;

устройства иприспособления для управления движением сопла в процессе набрызга.

Оборудованиенадлежит комплектовать в зависимости от конкретных условий производства.

При этом взависимости от конкретных условий производства работ используются два основныхтипа:

передвижнойнабрызгбетонный узел, включающий набрызгбетон-машину в сочетании с самоходнымили перемещаемым тягой агрегатом для нанесения набрызгбетона и установкианкеров, а также доставочнымирельсовыми или безрельсовыми средствами;

технологическийсостав для доставки в выработку и подачу к соплу сухой смеси в сочетании ссамоходным или перемещаемым тягой агрегатом для нанесения набрызгбетона иустановки анкеров.

Основноетехнологическое оборудование современных механизированных комплексов длянабрызгбетонирования приведено в приложении 13.

3.63. Монтажармосетки при армировании набрызгбетонного покрытия надлежит проводить сбуровой рамы, люлек самоходных буровых агрегатов или специальных тележек.

3.64.Оборудование механизированных комплексов следует монтировать на передвижных илисамоходных транспортных средствах (шасси, тележках, платформах, автомобилях ипр.) в соответствии со схемами,приведенными в приложении 14.

3.65. Всостав механизированных комплексов должны, как правило, включаться такжеследующие приспособления, инструменты и средства малой механизации:

сборникиручные для контроля состояния кровли;

телескопныеперфораторы (или перфораторы с пневмоподатчиками) с буровым инструментом дляразовых малообъемных буровых работ;

сварочныйтрансформатор для монтажа поддерживающего каркаса армосетки и срезкивыступающих концов анкеров;

маневровыелебедки для перемещения технологических платформ и тележек в рабочей зонеприрельсового транспорта;

тормозныебашмаки (для технологических тележек и платформ в прирельсовом транспорте);

комплектпредупредительных знаков и сигналов для обозначения границ опасных зон.

3.66. Дляобеспечения энергией отдельных механизмов технологического оборудования ихэлектрические кабели. воздушные и водяные шланги должны быть оснащеныбыстроразъемными соединениями дляподключения оборудования к соответствующимтоннельным коммуникациям.

3.67.Организация работ по возведению конструкций крепления из набрызгбетона должнаопределяться общей схемой организации строительства, т. е. принятыми в проектетранспортной схемой, типом используемыхпри строительстве транспортных средств,способом и местом приготовления сухой смеси, технологией набрызгбетонных работи т. п.

Основныесхемы организации работ и рекомендации по их выбору приведены в справочномприложении 13.

3.68.Оборудование для нанесения набрызгбетона должно быть обеспеченоэлектроэнергией, сжатым воздухом и технической водой. Давление сжатого воздухав сети должно быть не менее 0,5 МПа (5 кгс/см2), расход8—10 м3/мин на одну машину. Давление воды должно превышать давлениевоздуха не менее чем на 0,1 МПа (1 кгс/см2) при расходе не менее 12л/мин.

3.69. Вслучае приготовления сухой смеси вблизи объекта на специальном бетонном заводеее доставку в выработку следует производить в технологических сосудах или вгерметичных капсулах.

3.70. Сухуюсмесь рекомендуется приготовлять централизованно на бетонных заводах супаковкой в капсулы или мешки, что позволяет стабильно обеспечить требуемоекачество покрытия, улучшить санитарно-технические условия на рабочем месте прибольшей простоте механизации работ и меньших потерях сухой смеси.

3.71. Ведениевзрывных работ в непосредственной близости от покрытия из набрызгбетонадопускается при наборе им прочности не менее 1 МПа (10 кгс/см2).

Обеспечение и контроль качестванабрызгбетонного покрытия

3.72.Нанесение набрызгбетонного покрытия при креплении подземных выработок должновыполняться специализированной бригадой, имеющей в своем составе опытногокрепильщика, на которого возлагаетсяоперационный контроль (контроль качествавыполнения всех технологических операций по нанесению покрытия).

3.73. Входнойконтроль качества используемых материалов и готовых смесей следует осуществлятьв соответствии с общими правилами контроля выполнения строительных работ.

3.74.Операционный контроль в соответствии со СНиП III-44—77должен включать в себя проверку соответствия технологического процесса(приготовление и транспортировка исходной набрызгбетонной смеси;подготовкаповерхности под набрызг; техническое состояние комплекса оборудования; режимынанесения набрызгбетонного покрытия; соблюдение требований по уходу зауложенным бетоном) требованиям,установленным проектом производства работ.

3.75.Контроль за приготовлением сухой смеси и транспортировкой (расход компонентов ивремя перемешивания) рекомендуется проводить непосредственно на местеприготовления (на БСУ). Результаты контроляследует заносить в журнал.

3.76. Режимнабрызгбетонирования и соответствие работ по набрызгбетонированию ППРконтролируется производителем работ.

3.77.Техническое состояние оборудования и питающих систем следует контролировать всоответствии с инструкцией по эксплуатации комплекса с фиксацией результатовконтроля в специальном журнале суказанием места, даты и лица, осуществляющегоконтроль.

Таблица 6

Вид испытаний Частотапроведенныхиспытаний1

Допустимыеотклоненияот проекта

Исполнительотбора

образцов

Исполнительпроведенияиспытаний

Государственныестандарты,методики

испытанияПрочность при сжатии 1 раз на 50

м тоннеляТолько вбольшуюсторону

Бригада иобслуживающий

установкуперсонал

Строительныелаборатории

ГОСТ 10180—78;ГОСТ 18105—86;ГОСТ 18105.0—80;ГОСТ 18105.2—80

Водонепроницаемость 1 раз на 200м

тоннеля

То же То же То же ГОСТ 12730.5-84

Морозостой-кость То же ” ” ” ГОСТ 10060—86или по методикеускоренныхиспытаний(приложение 16)

Сцепление с грунтом 1 раз на 50м тоннеля

” ” ” По методикеприложения 8

Прочность нарастяжение осевое

То же ” ” ” ГОСТ 10180-78,ГОСТ 18105-86

Толщина набрызг-бетонного покрытия

1 раз на 10м тоннеля

10% ” Начальниксмены

Три замера на 100м2 покрытия приустановке маяковили щупов

_________

1Приизменении исходных материалов или условий производства работ проводятся всеконтрольные испытания.

Вжурнал заносятся также замечания по работе оборудования и задание на следующуюсмену дежурным слесарю и электрику.

3.78.Контроль за качеством уложенного набрызгбетона должен заключаться в визуальномосмотре и регулярном простукивании покрытия. На поверхности набрызгбетона недолжно быть усадочных трещин, вздутий иотслоений. Глухой звук (бунение)указывает на неплотность прилегания набрызгбетона к породе или отслаивание потолщине. Обнаруженные дефектные места (оплывы, отслоения, выкрашивания, мелкиеотдельныетрещины и т. д.) подлежат устранению путем вырубки, очистки, промывкиструёй распыленной воды, а затем заделки набрызгбетоном.

Все указанныевиды операционного контроля следует проводить ежесменно с фиксацией данныхконтроля в соответствующих журналах (приложение 15).

3.79. Приемочныйконтроль является завершающей частью технологического процесса на определеннойстадии строительства и осуществляется постадийно с использованиеминструментальных, в том численеразрушающих методов. Состав работ по контролюкрепи из набрызгбетона, частота проведения контрольных испытаний, а такжедопустимые отклонения от проекта приведены в табл. 6.

3.80.Приемочно-сдаточный контроль законченного тоннеля осуществляется сначаларабочей комиссией, а затем государственной, при этом учитываются результаты входного,операционного и постадийногоприемочного контроля.

3.81. Дляповышения эффективности контроля качества возводимых тоннельных конструкцийрекомендуется использовать статистические методы выборочного контроля на любойстадии возведения сооружения.

При всехвидах производственного контроля должна быть выполнена оценка качества.

4.АНКЕРНАЯ КРЕПЬ

Конструкции и материалы анкеров

4.1. Похарактеру восприятия и передачи нагрузок анкеры подразделяются на две группы:закрепленные в породе концами и омоноличенные по всей длине.

Анкеры первойгруппы, усилия закрепления которых сохраняются или увеличиваются по мереизвлечения их из шпуров, следует рассматривать как разновидность податливойкрепи нарастающего сопротивления.Конец стержня со вставленным в прорезь клиномобразует замок анкера. Из анкеров этой группы наибольшее распространение имеютклинощелевые (рис. 4).

Рис. 4. Конструкцияклинощелевых анкеров:

а—сплошной;б—составной; 1—гайка; 2—опорная шайба; 3—стержень;

4— прорезь; 5—клин;6—контактная сварка

Анкерывторой группы (омоноличиваемые) обладают высокой жесткостью: при возрастаниинагрузки до предельной у них практически не наблюдается перемещений. Ониподразделяются на набивные, нагнетаемые,анкеры типа “Перфо”, сталеполимерные и предварительно-напряженные. Наиболее просты по конструкции и технологииустановки набивные железобетонные анкеры.

4.2. Привыборе типа анкера необходимо руководствоваться следующим.

Клинощелевыеанкеры просты по устройству и в грунтах с коэффициентом крепости более 4(сопротивление одноосному сжатию более 40 МПа) обладают достаточной прочностьюзакрепления в грунте.

Распорныеанкеры (первая группа, рис. 5) можно применять в грунтах с коэффициентомкрепости не ниже 3. Однако их конструкция более сложна и они могут бытьизготовлены только в заводских условиях. Прочностьих закрепления в массивесравнительно невелика.

Железобетонныеи сталеполимерные анкеры (вторая группа) при достаточной длине замкаобеспечивают высокую прочность закрепления во всех грунтах, где анкерноекрепление применимо. Они могут восприниматьпоперечные смещения грунтов, таккак их армирующие стержни омоноличены со слоями пород по всей длине шпура.Недостатком этих анкеров является невозможность их нагружения омоноличивающим растворомдонеобходимой прочности.

4.3. Анкернуюкрепь можно использовать как в качестве самостоятельной конструкции (одиночныеанкеры с опорными шайбами и анкеры с сеткой), так и в сочетании с подхватами,арками, армированным инеармированным набрызгбетонным покрытием.

Рис. 5. Конструкция распорного анкера СКШ:

1—распорнаямуфта из двух полугильз; 2— проволочное кольцо; 3—стержень; 4—установочная труба; 5—гайка

4.4.Анкеры рекомендуется применять также в качестве монтажных элементов приустановке арок, подтяжки ограждающих и арматурных сеток и т. п.

4.5.Одиночные анкеры следует применять только в монолитных, слаботрещиноватых ивесьма устойчивых грунтах.

4.6. Анкерамис опорными шайбами и армирующей сеткой размерами 50х50 мм (диаметр проволоки 3мм) следует крепить выработки, заложенные в устойчивых грунтах, в которыхвозможны небольшие отслоения.Сетку разрешается устанавливать в зависимости отстепени трещиноватости грунтов только по своду, либо по своду и стенамвыработки.

4.7. Анкерамис подхватом, объединяющим один их ряд, следует крепить выработки в грунтахсредней устойчивости, трещиноватых и слаботрещиноватых. В качестве подхватов взависимости от величины ожидаемыхотслоений между анкерами следует применятьполосовую сталь или прокатные профили.

4.8. Анкерыследует устанавливать рядами, желательно в шахматном порядке. Расстояние междуанкерами должно определяться расчетом (см. пп. 4.42; 4.43) и указываться впроекте (паспорте) крепления.

4.9. В местахвозможных (вероятных) локальных вывалов в промежутках между проектными анкерамидолжна быть предусмотрена постановка по месту дополнительных анкеров,количество, диаметр и глубина которыхназначается производителем работ.

4.10. Вподземных выработках со сводчатой кровлей анкеры следует располагать радиально.В выработках с плоской кровлей крайние анкеры необходимо устанавливать под,углом 30° к вертикали, но с такимрасчетом, чтобы конец анкера выходил запределы пролета выработки не менее чем на 40 см; средние анкеры устанавливаютсявертикально (рис. 6).

4.11. Анкерыследует устанавливать вкрест явно выраженным плоскостям напластования илитрещинообразования. При множественных разноориентированных плоскостях нарушенийи в массивах нетрещиноватых ислаботрещиноватых анкеры следует устанавливатьперпендикулярно закрепляемой поверхности.

4.12.Комплект клинощелевого анкера (см. рис. 4) включает анкерный стержень с резьбойна наружном конце и прорезью для клина на заглубляемом конце (замке), клин,гайку и опорную шайбу. Диаметр замковогоучастка анкерного стержня для шпуровот 40 до 42 мм составляет 36 мм, для шпуров от 36 до 37 мм—30 мм.

4.13.Комплекты распорных анкеров включают замки различных конструкций,расклинивающихся в шпуре при натяжении или вращении анкерного стержня (см. рис.5).

4.14.Металлические клиновые и распорные анкеры рекомендуется изготавливать взаводских условиях, так как отклонения в размерах элементов и грубое исполнениедеталей анкера значительно снижают прочностьзакрепления замков.

Рис. 6. Схемарасположения анкеров при слоистой кровле

4.15.При изготовлении металлических анкеров необходимо выполнять следующие условия:

а) стерженьдолжен быть прямым, а торцы—перпендикулярными к его оси; стержень длиной до 2 мрекомендуется изготовлять из стали марки Ст.З, при большей длине—из стали сболее высоким пределом текучести;диаметр стержня клинового анкера определяютрасчетом, однако, из условия обеспечения необходимой жесткости, он должен бытьне менее 20 мм при длине анкера до 1,8 м и 25 мм—при длине анкера от 1,8 м до3,3м.

Еслирасчетный диаметр стержня анкера меньше диаметра его замка, то анкерцелесообразно делать составным. Соединение замка со стержнем необходимоосуществлять на резьбе или контактной сваркой встык;

б) резьбадолжна быть образована накаткой; нарезка резьбы допускается при условии, еслипри расчете анкеров учтено ослабление в результате нарезки сечения стержня;

в)поверхность прорези в замке анкера должна быть гладкой, без заусенцев иокалины. Прорезь при ширине 2—4 мм не должна отклоняться от оси анкера более 1мм; кромки прорези в верхнем конце анкера должныбыть округлены; режущие кромкив торце замка должны быть острыми;

г) клин,отлитый из чугуна или штампованный из стали марки Ст.З, должен быть очищен отзаусенцев и окалины;

д) гайкидолжны соответствовать ГОСТ 5915—70;

е) стыкисоставных анкеров должны быть равнопрочными со стержнем; длина резьбовыхсоединений должна быть не менее 40 мм;

ж) опорныешайбы из стали Ст.З должны иметь размеры от 100 х 100 х 8 до 200 х 200 х 12 мм.

4.16.Применение клиновых и распорных анкеров рекомендуется в технологических крепяхдля подвески ограждающих сеток и закрепления отдельных вывалов или неустойчивыхучастков обнажения.

4.17.Цельноомоноличиваемый набивной железобетонный анкер представляет собойарматурный стержень периодического профиля с заостренным заглубляемым концом,омоноличенный по всей длине шпурапесчано-цементным раствором (рис. 7).

Прииспользовании анкеров для подвески ограждающей сетки или армирующих элементовобделки наружный конец анкерного стержня должен иметь отверстие для шплинта.

Рис. 7. Схеманабивного железобетонного анкера:

1—арматурныйстержень; 2— раствор

4.18.Железобетонные анкеры следует применять в слабообводненных или сухихвыработках, расположенных в монолитных или слаботрещиноватых породах, т. е. вусловиях, исключающих утечку или вымывание изшпура песчано-цементногораствора.

4.19. Вкомплект цельноомоноличиваемого анкера типа “Перфо” (рис. 8) входят арматурныйстержень периодического профиля и перфоцилиндр с отверстиями диаметром от 4 до6 мм, заполненный консистентнымпесчано-цементным, быстротвердеющим раствором.

Изприведенных на рис. 8 двух типов перфоцилиндров более удобным для снаряжения иустановки анкера является щелевой.

4.20.Диаметры анкерных стержней и перфоцилиндров должны приниматься в зависимости отдиаметра шпура в соответствии с данными табл. 7.

Рис.8. Цельноомоноличенный анкер типа “Перфо”:

а—анкер в сборе при установке в шруп; б—анкерпосле установки;

в—перфоцилиндрразъемного типа; г—разрезной перфоцилиндр; 1—анкерный арматурный стержень; 2—деревянный клин; 3—кондуктор; 4—песчано-цементный раствор; 5— перфоцилиндр;6—разрушаемоефибровое дно перфоцилиндра

Таблица 7

Диаметры анкеров типа “Перфо”, мм

шпура

перфо-

цилиндра

стержня-

анкера

“Перфо”

стержня сталеполимермогоили железобетонного

набивного и нагнетаемогоанкера

34 29 18—22 16—1836 31 22—25 18—2040 35 25—28 22—2543 38 28—32 25—28

4.21. Анкеры“Перфо”, ввиду их более высокой стоимости и сложности изготовления,рекомендуется применять в постоянных и временных конструкциях в условиях,непригодных для набивных железобетонных анкеров.

Наиболеецелесообразно использование таких анкеров в интенсивно деформируемых иразуплотняющихся сильнотрещиноватых и обводненных грунтах.

4.22.Применяемые для железобетонных анкеров растворы должны состоять из материалов,соответствующих требованиям государственных стандартов: портландцемент— ГОСТ10178—85; глиноземистый цемент—ГОСТ 969—77; песок—ГОСТ 10268—80; хлористыйкальций—ГОСТ 450—77; вода—ГОСТ 23732—79.

4.23. С цельюудовлетворения требованиям технологичности (свободное прохождение растворачерез растворонагнетатель, подводящие шланги и инъектор, а также исключениевытекания раствора из шпуров) наместе производства работ допускаетсякорректировать величину водоцементного отношения.

4.24. Вкомплект сталеполимерного анкера входят заостренный анкерный стержень из сталипериодического профиля и ампул-патроны, заполненные пластораствором на основеэпоксидной, полиэфирной или другихсинтетических смол с капсулой, заполненнойотвердителем.

Омоноличиваниеанкера после достижения им в течение 5—10 мин расчетной несущей способностиосуществляют путем разрушения оболочек ампул-патрона и капсулы и последующегоперемешивания ихсодержимого при внедрении в шпур и вращении анкерного стержня.

4.25.Цельноомоноличиваемые сталеполимерные анкеры с соответствующимибыстросхватывающимися составами рекомендуется использовать в сложныхгидрогеологических условиях, в том числе при высокойстепени трещиповатостипород.

4.26.Армирующие стержни омоноличиваемых анкеров следует изготовлять из горячекатанойстали периодического профиля (ГОСТ 5781—82). Корневой конец стрежня должен бытьзаострен, другой конец—расклепанс отверстием для шплинта.

Допускаетсяиспользование иных конструктивных решений концов стержня, выступающего ввыработку (резьба с гайкой, петля и т. д.). Корневые концы сталеполимерныханкеров должны быть кососрезанными дляобеспечения внедрения в ампул-патрон икачественного перемешивания пласторастворов.

4.27. Передприменением анкеров необходимо проверять свойства закрепляющих составов (методика по ГОСТ 5802—86) и проводить испытания анкеров, установленных на этихрастворах.

4.28. Длязакрепления в слабоустойчивых грунтах на глубину более 5 м подземных выработокпролетом более 10 м сопряжении выработок, а также откосов котлованов присоответствующем технико-экономическомобосновании следует применятьомоноличиваемые в скважине по всей длине или в замковой части предварительнонапрягаемые анкеры прядевой или стержневой конструкции (приложение 17)

4.29. Во всехобделках, а также в крепях, устанавливаемых в агрессивных средах или со срокомслужбы крепей от 1 года и более, анкерные стержни должны иметь покрытие в видеконсистентной смазки, резиновой илиполиэтиленовой рубашки, песчано-цементногокамня и пр., обеспечивающее необходимую антикоррозийную защиту.

Расчет анкеров и составление паспорта

4.30.Параметры анкерной крепи—тип, размеры замка длина анкеров, расстояние междуними, величина натяжения стержней—определяются строением горного массивамеханическими свойствами грунтов иразмерами подземной выработки. Как правило,параметры анкерной крепи следует назначать с учетом опыта ее применения ваналогичных инженерно-геологических условиях.

4.31.Основной эффект от крепления выработок анкерами состоит в том, что окружающиевыработку породы, имеющие склонность к расслоению и обрушению, прикрепляются кустойчивым областям горного массива,лежащим за пределами расчетного сводадавления, при помощи анкеров. В отдельных случаях кровля выработки,закрепленная анкерами, может рассматриваться как несущая армокаменнаяконструкция,уменьшающая высоту свода давления грунта.

4.32. Анкеры,применяемые в качестве временной крепи подземных сооружений, рассчитывают попрочности закрепления замков и прочности стержней по аналогии ссоответствующими требованиями главстроительных норм и правил на проектированиетоннелей и бетонных (железобетонных) конструкций.

Подпрочностью закрепления замка анкера понимают максимальную нагрузку, приприложении которой к стержню установленного анкера осевое перемещение его концане превышает 10 мм.

4.33. Врасчете основных параметров анкерной крепи (рис. 9), исходя из гипотезы“подвешивания” зоны возможного обрушения к ненарушенным грунтам, согласнотребованиям к временному креплению, расчетследует производить в следующемпорядке:

определитьрасчетную (рабочую) длину стержня анкера lр;

определить длину части анкера, заглубленную в ненарушенный грунт (замковой части) l3;

определитьпредельное расстояние между анкерами а по прочности закреплениязаглубленной части замка;

выбиратьдиаметр и материал стержня dст.

Рис. 9. Основныепараметры анкерной крепи:

1—анкер;2—шайба или подхват; 3—граница зоны возможного обрушения

4.34.Расчетную длину стержня анкера lрследует назначать равной не менее высоты возможного обрушения ,принимаемой на основании опыта строительства в аналогичныхинженерно-геологических условиях.

Приотсутствии опытных данных расчетную глубину зоны возможного обрушения следуетопределять по формуле, м:

где Кт—коэффициентучета трещиноватости скальных грунтов, принимаемый здесь равным: дляслаботрещииоватых грунтов 1; для трещиноватых 2; для сильнотрещиноватых 2,5.

Есликоэффициент крепости грунта f (см. приложение11) определен с учетом трещиноватости, то Кт=1.

Вслабоустойчивых грунтах типа аргиллитов должно удовлетворяться условие

lр ³0,5В (z—1),

где z—относительная величина, принимаемая взависимости от глубины заложения тоннеля Н и предела прочности грунта насжатие sк по номограмме(рис. 10).

Расчетнуювеличину прочности закрепления заглубленной части необходимо корректироватьнатурными испытаниями согласно пп. 4.40.

4.35. Длинузамковой части l3и концевой части lк, выступающей ввыработку, следует назначать конструктивно в зависимости от типа замка иконструкции крепления подхвата. При этом для клинощелевых анкеровдлиназамковой части должна быть не менее 20 см.

Рис. 10. Номограммадля определения относительных

размеров зонывозможного обрушения z в зависимости

от глубины заложениятоннеля

4.36.Разница между диаметрами шпура и замка клинощелевого анкера не должна превышать8 мм. Толщину клина в в основании рекомендуется назначать равнойдиаметру замка анкера, но не менее величины,определяемой из выражения

вmin = 2l + (dш– dа) + tп ,

где l—глубина внедрения “усов” анкеров и породу, принимаемаяпри отсутствии фактических данных но табл. 8; dши da—соответственно диаметры шнура и замка анкера; tп—ширинапрорези.

Таблица 8

Коэффициент крепости грунта f 10-20 6 4Глубина внедрения l, мм 2 4 6

Длину клинаследует назначать конструктивно, но при условии, что его длина не должнапревышать половину основания более чем в 12 раз.

4.37.Правильность назначения параметров замка необходимо обязательно проверить путемиспытаний прочности за крепления замков в производственных условиях, проводимыхв соответствии с указаниями пп. 4.71—4.81 настоящих Норм.

Дляконструкций замков, приведенных в пп. 4.13; 4.14 и предназначенных дляприменения в грунтах с коэффициентом крепости 6—10 (“в куске”), разрешаетсяпринимать расчетную прочность закрепления по табл. 9без предварительныхиспытаний.

Таблица 9

Диаметр замка, мм Толщина клина, мм Диаметр коронки,мм

Расчетнаяпрочность

закрепления, кН125 25 32 ± 1 9036 25 41 ± 1 60

_________

1Расчетнаяпрочность закрепления приведена для фрезерованных поверхностей прорези ибоковых граней клина анкера.

4.38.В случаях, когда замки анкеров могут подвергаться воздействию попеременногозамораживания и оттаивания, испытания замков на прочность закрепления следуетпроводить в талом грунте.

4.39. Длину замковой части железобетонных анкеров сначала назначаюториентировочно, как правило, в пределах от 20 до 60 см. При этом прочность N1,МПа, закрепления замка определяют по формуле

,

где —предварительнаядлина замка, см; dст—диаметр армирующего стержня, см; tсц—удельное сцепление бетонас армирующим стержнем, МПа, принимая по табл. 10.

Таблица 10

Температуратвердения,

0С

tсц , МПа, при сроке твердения бетона, ч

2 4 6 24 48 и более+5 0,5 1,0 1,5 4,0 4,5

+10 0,8 1,5 2,0 4,0 4,5+15 1,0 2,0 3,0 4,5 4,5+20 1,5 3,0 3,5 4,5 4,5

Примечания:1. Удельные сцепления даны для следующих быстротвердеющих растворов:

указанного вп. 4.22 (для набивных анкеров); раствора из глиноземистого цемента марок400—500 и воды (В/Ц=0,45—0,55) с добавкой 6% хлористого кальция от массыцемента (для нагнетаемых анкеров).

2. Удельноесцепление цементно-песчаных растворов состава 1 : 1 без ускорителей тверденияследует принимать равным 4,5 МПа при глиноземистом цементе марок 400—500 ввозрасте 48 ч и более;портландцементе марок 400—500 в возрасте 72 ч и более.

Ориентировочнопрочность закрепления железобетонных анкеров с замковой частью длиной 50 см притемпературе в шпуре не ниже +5°С допускается принимать:

присодержании СаСl2 5—6% от массы цемента 50 кНчерез 6 ч и 100 кН через 24 ч после установки; при содержанииCaCI2 менее 3% от массы цемента 100 кН через 48 ч послеустановки.

Прочность закрепления замков железобетонных анкеров должна бытьподтверждена результатами испытаний (см. п. 4.37).

4.40. Еслирезультаты проведенных испытаний покажут прочность закрепления замков анкеровниже расчетной, необходимо изменить конструкцию замка или отдельные параметры(диаметр, толщину клина и т. д.).

Длину замковой части железобетонных анкеров l3, м, на основе результатов испытаний следуетоткорректировать по соотношению:

,

где N—расчетная прочностьзакрепления, определяемая в результате испытаний, кН.

4.41. Длякрепления тоннельных выработок запрещается применять анкеры длиной менее 1 м, атакже анкеры с прочностью закрепления замка менее 40 кН.

4.42. Предельное расстояние между анкерами а, м, следуетопределять по формуле

,

где gгр—объемныйвес грунта, кН/м3.

4.43. Чтобыисключить возможность образования вывалов между анкерами, должно быть выполненоусловие а £ lр.

Всильнотрещиноватых породах расстояние между анкерами следует назначать не более0,5 lр.

4.44.Расчетная нагрузка Р, кН, на анкер будет

P=1,5g a2 lр

где 1,5—коэффициентперегрузки.

4.45. Ориентировочно выбранный диаметр стержня анкера необходимокорректировать по формуле

,

где Р= l,5gгра2L, Ra—расчетное сопротивление материаластержня, кПа.

4.46. Для нетрещиноватых, слаботрещиноватых и трещиноватых грунтов содной или двумя системами трещин, где возможно омоноличивание грунтовых блокованкерами, крепь рекомендуется рассчитывать погипотезе образования несущейконструкции из окружающих выработку грунтов (рис. 11). Представляя этуконструкцию в виде породной арки, следует пользоваться соотношением,связывающим длину анкеров la ирасстояние между ними (межанкерное расстояние) а.

где коэффициент m принимается равным

, для одиночных анкеров;

, при наличии групповой шайбы илиподхватов;

sр—пределпрочности породы на растяжение (табл. 11)

;

Таблица 11

№

пп

Горные породы Предел прочности на растяжение sp,МПа

1 Порфирит 20,02 Габбро-диабаз 23,9—16,03 Базальт 9,0—19,04 Алеврит 8,0—12,05 Известняк 9,06 Аргиллит 4,6—7,17 Песчаник 4,4—8,08 Сланец 3,0

Рис. 11. Схеманесущей породной конструкции,

образуемой вокругвыработки с помощью анкеров:

1—анкер;2—несущая породная конструкция

4.47.При установке анкеров непосредственно возле забоя сразу после обнажениявыработки в стержнях возникают дополнительные усилия, связанные свзаимовлияющим деформированием крепи и породы.Определение этих усилийрекомендуется выполнять по программе для ЭВМ “Анкер-контакт” (см. приложение10), в которой учтены взаимное влияние анкеров, место и время их установки,ползучесть окружающеговыработку грунта.

Технология установки анкерной крепи

4.48. Анкерыследует устанавливать сразу вслед за продвижением забоя. В слаботрещиноватыхпородах допускается отставание постановки подхватов или сетки (должно бытьотражено в паспорте крепления), но неболее чем на 20 м от лба забоя. В этомслучае для навешивания подхватов или сетки па стальной анкер устанавливаютвторую опорную шайбу и гайку.

4.49. Передустановкой крепи следует произвести тщательную оборку кровли и подтянуть ганкина двух последних рядах анкеров способом, указанным в п. 4.55 настоящих Норм.

4.50. Бурениешпуров под анкеры следует производить по размеченной сетке, строгосоответствующей паспорту крепления, бурильными машинами с манипуляторами насамоходных шасси или на буровых рамах.

Допускаетсябурение анкерных шпуров телескопическими или ручными перфораторами спневмоподатчиками.

4.51. Бурениес промывкой водой разрешается при последующей тщательной продувке шпура сжатымвоздухом; в нестойких по отношению к воде грунтах бурение следует производитьтолько всухую при обеспечениипылеулавливания (отсосе пыли).

4.52.Отклонения диаметра и длины шпуров от указанных в паспорте крепления не должныпревышать соответственно 1 мм и 5 см.

4.53. Передустановкой необходимо осмотреть детали анкера. Смазка элементов замка должнабыть удалена за исключением стержней корневых анкеров, где смазкапредусмотрена как защита от коррозии.Запрещается устанавливать анкеры с плохонарезанной или поврежденной резьбой, гнутым стержнем и прочими механическимидефектами.

4.54. Приустановке клинового анкера стержень с вставленным в прорезь на 20—30 мм клиномвводят в шпур. Для создания предварительной расклинки следует доводить анкер доконца резким движением до упора вдно шпура, после чего анкер следует забиватьпневматическим ударным инструментом со специальной насадкой до прекращениязаглубления анкерного стержня.

Забивкаанкера кувалдой допускается как исключение при установке отдельных анкеров илиих малочисленных партий.

После забивкина наружный конец анкера следует установить опорную шайбу, гайку.

4.55. Вклинощелевых и распорных анкерах сразу после установки следует произвестинатяжение стержня для предотвращения расслоений и частичной релаксациинапряжений в горном массиве.

Величинанатяжения менее 40 кН (4 тс) при установке анкеров не допускается.

Гайки анкеровдолжны быть затянуты до отказа ключом длиной 0,7 м, либо пневматическим илиэлектрическим сбалчивателем с крутящим моментом 350 кН·см.

4.56. Внабивных железобетонных анкерах нагнетание раствора в шпуры следует производитьрастворонагнетателями.

4.57.Заполнение шпуров раствором производится через шланг с соплом в два приема;первая доза нагнетается при сопле, недоведенном на 20—30 см до дна шпура,вторая при сопле, выдвинутом к устью на 20—30см.

4.58.Анкерный стержень следует устанавливать в шпур сразу после извлечения сопла изакреплять в устье шпура деревянным клином.

4.59. Зазормежду стенками шпура и шлангом при нагнетании раствора и между стержнем истенками шпура при установке следует перекрывать в устье резиновым илисальниковым уплотнением, препятствующимутечке раствора из шпура до твердения.

4.60.Навешивать сетку или подхват разрешается после достижения раствором 20%, апроизводить взрывные работы—60% проектной прочности. Сроки достижения этойпрочности должны быть оговорены в паспортекрепления подземной выработки.

4.61. Прианкерном креплении с жестким подхватом вначале следует установить анкеры всредней трети свода и к ним подвешивать подхват. Шпуры для остальных анкеровпробуривают через отверстия в подхвате,после чего устанавливают анкеры.

4.62. Еслианкер установлен не перпендикулярно подхвату, вместо обычных опорных шайбследует устанавливать специальные: сферические, клиновые или из неравнобокихуголков.

4.63.Установку омоноличиваемых преднапрягаемых анкеров (рис. 12) производят послеустройства оголовка в такой последовательности:

очисткаскважины сжатым воздухом;

промерглубины скважины;

сборкаанкера;

установкаанкера в сборе в скважину на заданную глубину;

нагнетаниераствора в корневой замок до истечения его из воздухоотводной трубки;

глушениенагнетательной и воздухоотводной трубок;

натяжение(после набора песчано-цементным камнем 100% прочности) анкерного стержня сфиксацией его в оголовке.

В анкерах спесчано-цементной изоляцией напрягаемого участка стержня нагнетание раствора внезаполненную часть скважины осуществляется после напряжения стержня.

4.64. Привозможности утечки или вымывания раствора из скважины установку анкеров снагнетаемым корневым замком (см. рис. 12) следует производить только послецементации, глинизации или силикатизациизакрепляемой области породногомассива.

4.65.Натяжение анкерных стержней следует производить гайкой при помощидинамометрического ключа или гидравлическими домкратами с цанговым илирезьбовым захватом. Рекомендуется применять домкраты сцанговым захватом иполым штоком.

Домкраты имаслостанции должны быть укомплектованы тарированными манометрами.

4.66.Операции по установке анкеров с закрепляющим составом в ампул-патронах ижестким стержнем (рис. 13) осуществляются в такой последовательности:

заполнениешпура требуемым количеством ампул-патронов;

заглублениестержня с разрушением оболочек ампул и капсул до упора в дно, вращение стержнядо начала схватывания полимерного состава;

натяжение ификсация стержня после отверждения омоноличивающего состава (в анкерахзамкового типа).

Прииспользовании анкеров с канатной тягой операции по установке следует выполнятьв следующей последовательности:

заглублениепри помощи трубчатого упора анкера в сборе, включая требуемое количествоампул-патронов и уплотнительную диафрагму, до упора анкера в дно шпура;

досылказамковой части анкера трубчатым упором до отказа и вращение анкерного стержнядо начала схватывания закрепляющего раствора;

извлечениетрубчатого упора из шпура;

натяжениестержня после схватывания (отверждения) до достижения расчетной нагрузки и фиксациянаружного конца в оголовке.

Рис. 12. Нагнетаемыйкорневой многопрядевый анкер:

1—наконечник; 2—распорки;3—хомут; 4—арматурная высокопрочная прядь;

5—растворонагнетательнаятрубка; 6—разделительная диафрагма; 7—кондуктор; 8—фиксатор натяженияарматурных прядей; 9—железобетонный оголовок; 10— гнездофиксатора;

11—металлическаяопорная плита; 12—воздухоотводная трубка; 13— корневой замок

467.Установку анкеров с жестким анкерным стержнем с размещением закрепляющего растворав ампул-патронах рекомендуется осуществлять анкероустановочными модулями,смонтированными на манипуляторахбуровых установок и позволяющими с однойпозиции выполнить механизированно весь комплекс операций—бурение шпура, подачув шпур ампул-патронов и установку анкерного стержня.

4.68.Операции по установке цельноомоноличиваемых стержневых анкеров типа “Перфо”следует производить в такой последовательности:

приготовлениепесчано-цементного раствора;

формовка изаполнение раствором перфоцилиндров;

заглублениеперфоцилиндров в шпур с последующим внедрением арматурного стержня на заданнуюглубину, фиксация стержня деревянным клином в устье шпура.

Формовку изаполнение раствором перфоцилиндров производят в шаблоне на верстаке вблизиместа установки анкеров партиями не более 8—10 шт. Готовые перфоцилиндрыскрепляют проволокой или хомутамичерез 0,3—0,5 м.

4.69. Забивкув шпур анкерного стержня следует производить пневматическим инструментом(отбойным или чеканочным молотком, перфоратором с насадкой).

Рис. 13. Корневойсталеполимерный анкер:

а—анкерв сборе в процессе установки в шпур; б—анкер после установки: 1—ампул-патрон;

.2—пластораствор;3—капсула с отвердителем; 4—разрушаемое (фибра, резина и т. п.)дно;

5—разделительноеэластичное уплотнение; 6—анкерный арматурный стержень

4.70. Приустановке преднапряженных анкеров типа “Перфо” с плунжером на замковом концеанкерного стержня (рис. 14) последовательность операций должна быть такой:

приготовлениепесчано-цементного раствора;

заполнениераствором и формовка перфоцилиндров в количестве не более 3 шт. при ранееуложенном в перфоцилиндр анкерном стержне;

установкаанкера в сборе в скважину до упора в дно;

внедрениеплунжера в перфоцилиндр с вытеснением раствора в зазор между перфоцилиндром истенками скважины;

натяжениеанкерного стержня после набора песчано-цементным раствором проектной прочностис фиксацией наружного конца в оголовке.

Внедрениеплунжера в перфоцилиндр может производиться двумя способами:

надвижкойвглубь скважины перфоцилиндра трубчатым упором (например, буровым снарядом,подаваемым буровым станком) при зафиксированном в устье скважины рабочемстержне;

вытягиваниеманкерного стержня натяжным устройством (домкратом или механизмом подачибурового станка) при застопоренном в скважине трубчатом упоре или распорномстопоре перфоцилиндра.

Рис. 14. Схемаплунжерного корневого анкера типа “Перфо”:

а—анкер всборе в процессе установки; б—анкер после установки; 1—плунжер;

2—перфоцилиндр;3—песчано-цементный раствор; 4— жесткое дно перфоцилиндра;

5—разделительнаядиафрагма-уплотнение; 6—анкерный стержень; 7—трубчатый упор

Испытания анкеров на прочность закрепления.

Контроль качества привозведении анкерной крепи

4.71.Установку анкеров следует производить только под наблюдением ответственногопредставителя технического персонала, имеющего необходимый опыт, на котороговозложен операционный контроль иобеспечение соответствия конструкции анкеров ишпуров проекту (паспорту крепления), а также контроль за проявлениемособенностей инженерно-геологических условий, влияющих на качество иэффективностьанкерной крепи.

Выработки,закрепленные анкерной крепью, следует осматривать ежесуточно. Осмотрпроизводится начальником участка или его заместителем и участковыммаркшейдером. Начальники смен и сменныемаркшейдеры должны осматриватьпризабойные участки выработок с анкерной крепью ежесменно.

4.72. Всеотступления от проекта при установке анкеров подлежат исправлению, либо должныбыть обоснованы и согласованы с представителями, компетентными приниматьрешения по изменению паспортакрепления или его корректировке.

4.73.Определяющие параметры в виде расчетных значений характеристик анкерногокрепления, подлежащие выходному контролю, должны быть указаны в паспортекрепления выработки.

Обязательнымявляется включение в число определяющих параметров анкеров, контролируемых сособой тщательностью и ответственностью, расчетных значений несущей способностизамков (для клиновых и другиханкеров этого типа) или прочности закреплениязамковой части анкеров омоноличиваемой конструкции (железобетонных, напласторастворах и т. д.).

4.74. Дляиспытания анкеров рекомендуется применять гидравлический домкрат типа СМ-514 снасосной станцией, а также комплект гидроинструмента УВШ-5/15.

4.75. Припроведении испытаний металлические анкеры следует устанавливать в кровле или встенах выработки, но обязательно в тех инженерно-геологических условиях, вкоторых они будут применяться.Железобетонные анкеры и анкеры напласторастворах необходимо устанавливать для испытаний только в кровлевыработки, причем осуществлять .проверку только прочности закрепления замковойчасти.

Длинаметаллических анкеров, отобранных для испытаний, должна соответствоватьпаспорту крепления.

Дляопределения прочности закрепления необходимо испытать не менее 10 анкеров.

4.76. Передначалом испытаний необходимо снять с установленных анкеров гайки и опорныешайбы, выровнять поверхность выработки вокруг анкеров и удалить выступы,мешающие опиранию домкратов. На анкерследует надеть сферическую шайбу инавинтить гидравлический домкрат. Нагрузка должна фиксироваться по показателямманометра.

Перемещениеконца анкера следует определять, как правило, с помощью теодолита. В скальныхгрунтах с коэффициентом крепости более 6, Rc³60МПа, когда есть уверенность, что грунт под сферической шайбой небудетсминаться, допускается измерять перемещение конца анкера с помощью линейки.

4.77. Прииспытаниях металлических анкеров нагрузку следует прикладывать ступенями через10 кН, начиная с 40 кН, и при каждой ступени нагрузки фиксировать перемещение.Испытания следует прекратить придостижении перемещения 10 мм. Полученныерезультаты отмечают в журнале испытаний (приложение 18).

4.78. Прииспытаниях прочности закрепления замков железобетонных и сталеполимерныханкеров перемещения не измеряют, а фиксируют только максимальное усилие,развиваемое испытательным домкратом,которое резко падает при нарушениисцепления стержня с раствором.

В случаях,когда шаг и длина таких анкеров приняты .конструктивно заведомо большерасчетных значений по несущей способности при испытании их усилием,превосходящим расчетное в 1,5 раза, вырыва анкераможет и не произойти В этихслучаях дальнейшее нагружение не производят, а несущую способность замкаусловно принимают равной этому испытательному усилию.

4.79.Результаты натурного определения прочности закрепления замков анкеров следуетобрабатывать по форме указанной в табл. 12.

Таблица 12

Номераиспытанных

анкеров

Прочностьзакрепления замка

Отклонения отсреднего

арифметического

Квадраты отклоненийвеличин от среднего

арифметического1 N1 Nн— N1 (Nн— N1)2

2 N2 Nн— N2 (Nн— N2)2

3 N3 Nн— N3 (Nн— N3)2

¼ n Nn Nн— Nn (Nн— Nn)2

åNi — å(Nн— Ni)2

—

Разбросрезультатов испытания оценивают коэффициентом вариации V=S/Nн. Результатыследует считать удовлетворительными, если V£0,25. При V>0,25 испытания анкеров необходимо повторить.Разбросрезультатов можно уменьшить путем повышения качества изготовления анкеров иосвоения технологии их установки.

Конечной целью обработки результатов испытаний является определениерасчетной прочности закрепления N, вычисляемойпо формуле

4.80.Для замков, находящихся в условиях сезонного замораживания и оттаивания,расчетное значение прочности закрепления принимают с понижающим коэффициентом0,85.

4.81. Приопределении прочности закрепления замка должна быть исключена возможностьпластических деформаций стержня анкера.

Появлениепластических деформаций стержня характеризуется наличием перемещений его концабез увеличения давления жидкости в домкрате.

4.82.Натяжение установленных в выработке металлических анкеров с течением времениуменьшается. Снижение напряжения до величины менее 20 кН не допускается. Дляконтроля за изменением натяжения следует

применять предварительнопротарированные пружинные шайбы, гипсовые маячки или резиновые динамометры.

Допускаетсяопределять натяжение по величине крутящего момента при завинчивании гайкианкера.

Контролюподлежат не менее 2% всех установленных металлических анкеров, но не менее 10штук.

4.83. Поусмотрению главного инженера строительной организации не реже чем 1 раз в двамесяца необходимо производить осмотр всех анкеров и в необходимых случаяхпроизводить подтягивание гаек. Эти работыдолжны выполнять квалифицированныекрепильщики.

Результатыосмотра анкеров с указанием пикетов и устраненных нарушений, результатыконтроля натяжения и выборочных испытаний анкеров, а также допущенныеотклонения от паспорта анкерной крепи следуетзаносить в журнал производствагорных работ, предусмотренный главой СНиП на строительство тоннелей.

5.ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

5.1.Комбинированные конструкции крепей из сочетании анкеров с набрызгбетоном, арокс набрызгбетоном, анкеров с арками и набрызгбетоном следует рассчитывать нанагрузки, определяемые в соответствии с п.3.26. При этом необходимую толщинунабрызгбетона следует определять в соответствии с пп. 3.29, 3.30.

5.2. Обделкииз набрызгбетона и анкеров рекомендуется рассчитывать как многослойныеконструкции, внешний слой которых—омоноличенная (набрызгбетоном, анкерами)породная зона (рис. 15). В качестве исходныхданных для расчета следуетпринимать: толщину породобетонного слоя hос усредненным модулем деформации Е2; толщину слоя грунта,омоноличенного анкерами ha с модулем деформации E1; толщинунабрызгбетонногопокрытия hн с модулем деформации Eн. В результате расчета определяетсянормальное давление Pо и сдвигающее усилие Рсна контакте “обделка—грунт”.

Рис. 15. Конструкциякомбинированной анкер-набрызгбетонной крепи (обделки):

1—анкер:2—слой грунта, “прошитый” анкерами; 3—породобетонный слой; 4—первичная крепь: 5—вторичная крепь (обделка)

Толщину hо бетонопородного слоя (см. рис. 15) следуетопределять на основании натурных измерений или теоретически.

Для вычисления указанных параметров конструкции рекомендуютсяследующие выражения:

,

где dт—ширинатрещин, см; Кт—категория трещиноватости;

E2= (0,5¸0,7)Е + (0,5¸0,3)Ен,

где Е—модуль деформации грунта “вкуске”, МПа.

, где

, где ;

g—коэффициентПуассона грунта.

5.3. Сцепление Рс на контакте “обделка—порода”необходимо проверять на выполнение условия

,

где Ро—нормальноедавление грунта на обделку, МПа; f*—коэффициенттрения по контакту “обделка—порода”; К*—сцепление “обделка—порода”,МПа.

Приневыполнении этого условия возможно проскальзывание покрытия по контакту, вэтом случае обделку следует рассматривать как обычное монолитное кольцо.

Анкеры повышают надежность совместной работы набрызгбетонного покрытияс породой. При этом перемещение конца анкера Wp, в см, должноудовлетворять условию

где Qa—предельная несущаяспособность анкера, кН.

5.4. При проектировании анкер-набрызгбетонной обделки в грунтах,склонных к ползучести, последнюю следует учитывать, полагая модуль деформации Еи коэффициент Пуассона у грунта функциями времени,определяемыми путемнатурных исследований, МПа:

где fэ(t)—конвергенцияэкспериментальной выработки, м; Нз—глубина заложениявыработки, м; Rэ—радиусэкспериментальной выработки, м.

В качестве условия устойчивости выработки в таких грунтах в различныепериоды времени рекомендуется пользоваться соотношением:

,

где f(zy)—функция, учитывающая место установкикрепи, допускается принимать f(zy)=

5.5. Припроектировании анкер-набрызгбетонной обделки в сейсмических зонах параметрыконструкции, полученные расчетным путем, следует проверять в соответствии с“Инструкцией по учету сейсмическихвоздействий при проектировании горныхтранспортных тоннелей” (ВСН 193—81). М., ВПТИтрансстрой, 1982.

Особенностьрасчета в этом случае состоит в том, что напряжения сжатия от сейсмических волнследует суммировать со статическими напряжениями сжатия в первичной обделке,что может явиться причинойразрушения обделки в то время, как напряжениярастяжения от сейсмических волн могут стать опасными для менее нагруженнойвторичной обделки.

5.6. Варьируямежанкерное расстояние а, длину анкера lаи толщину покрытия из набрызгбетона hн,добиваются устойчивости выработки при минимальных затратах труда и материаловна их возведение. Задачаоптимизации комбинированной конструкции в этом случаесводится к определению такого сочетания параметров крепи а, lа и hн,при котором будет обеспечено устойчивое состояние выработок и вместе стемминимизируются функции себестоимости и трудозатрат на возведение крепи (целеваяфункция).

Методикарешения этой задачи и выбора оптимальных значений параметрованкер-набрызгбетонной крепи в большом диапазоне горно-геологических условийприведена в приложении 19.

5.7. Прирасчете конструкции арочно-набрызгбетошюй крепи следует учитывать, чтонабрызгбетон может быть использован: в качестве затяжки между арками; какзабутовка, обеспечивающая гарантированный контактпо периметру выработки; какэлемент обделки, для которой арки являются армирующим элементом. В зависимостиот функций, в расчетной схеме должны приниматься соответствующие условияконтакта конструкциис контуром выработки. Принципы оптимизации параметроварочно-набрызгбетонной крепи приведены и приложении 20, расчет арочной крепикак самостоятельной конструкции приведен в приложении 21.

5.8. Припроектировании арочно-анкерной крепи длину анкеров ориентировочно можновыбирать по п. 4.34 таким образом, чтобы она превосходила глубину зонывозможного обрушения.

Упругие опоры, моделирующие контакт с породой, следует совмещать сместами установки анкеров, причем жесткость опоры в направлении внутрьвыработки—по формуле:

где Еа—модульупругости материала анкера, МПа; Fa—площадь сечения анкерногостержня, м2; lс—свободная(до замка) длина анкера, м.

6.КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ КРЕПИ

6.1. Присооружении тоннеля с использованием набрызг-бетонной крепи в грунтах, заметнопроявляющих горное давление, для обеспечения безопасности работ необходимопомимо обоснованного назначенияпараметров крепи также проведение специальныхнаблюдений с последующей оценкой состояния крепи.

6.2.Оценивать состояние системы крепления следует, прежде всего, по скоростиприроста деформаций контура выработки, а также по абсолютной величинедеформации (конвергенции). На основе этих оценокпринимают решение онеобходимости возведения постоянной обделки или усиления временной крепи.

Дополнительноцелесообразно измерять усилия в элементах крепи, сопоставляя их с предельнымидля повышения значимости обоснования решения.

6.3.Конвергенцию выработки следует определять по осадкам свода выработкинивелированием и измерением сближения стен. Точность измерения должнасоставлять не менее 0,5 см. В крепкихслабодеформируемых грунтах точностьизмерений должна быть повышена, например с помощью рулетки ЦНИИС (точность 0,2мм) и прецизионного нивелирования.

6.4. Частотупроведения измерений следует выбирать в зависимости от скорости измененияпараметра. Чтобы надежно зафиксировать начальные изменения параметров, следует вначалепроводить частыеизмерения (от 1 раза в смену до 1 раза в сутки). Пристабилизации параметров допускается уменьшать частоту измерений (до 1 раза водин-три месяца).

6.5. Сначалаизмерения проводят в сечениях, удаленных друг от друга на расстояние 10—30 м.На участках значительных геологических изменений, а также участках измененийрасположенного над тоннелем массива,участках сбросов и разрушенных слоевизмерения проводят на более близком расстоянии (5—10 м). При выявлении участковзначительных деформаций оборудуют дополнительные измерительные сечения.

6.6. Оценкусостояния системы крепления рекомендуется проводить путем сопоставления:

эталонной иреальной кривых конвергенции;

предельногозначения конвергенции и реальной конвергенции.

Дополнительнодля повышения достоверности выводов можно сопоставить реальные усилия вконструкции крепи с предельными расчетными усилиями для данных конструкций.

6.7. Эталонную кривую конвергенцию с учетом полученных опытным путемхарактеристик грунта (уточненных реологических параметров грунта, определяемыхс помощью замеров конвергенции Wk=fk(t)стенэкспериментальной выработки радиусом Rэ)определяют по выражению:

,

Расположениена графике реальной кривой конвергенции над эталонной свидетельствует оразвитии зон неупругих деформаций в грунте, окружающем выработку, и являетсяпредупреждающим сигналом кнеобходимости принятия решения об усилении крепи.Таким выработкам следует уделять повышенное внимание.

Предельное значение конвергенции, обеспечивающее прочность элементовкрепи, определяют по формуле:

6.8. Усиление крепи(корректировка ее конструктивных параметров) необходимо при условии, если вкакой-либо момент времени

Параметры крепипредварительно уточняют с использованием эталонной кривой конвергенции приусловии

Рекомендациипо устранению возможных дефектов в обделке из набрызгбетона приведены вприложении 22.

6.9. Дополнительно рекомендуется измерять напряжения в анкерах. Припомощи глубинных реперов измеряется абсолютная разность смещения точек грунта уконцов анкера .Усиление крепи необходимо, еслиреальное усилие в анкере больше расчетногопредельного усилия в анкере или несущей способности анкера, т. е. если невыполняется условие

7.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

7.1. Работыпо креплению выработок должны выполняться в соответствии с требованиямиследующих документов:

1. СНиП III-4—80*. Техника безопасности в строительстве. (М.,Стройиздат, 1989).

2. Правилатехники безопасности и производственной санитарии при строительствеметрополитенов и тоннелей (М., Оргтрансстрой, 1975).

3. Правилатехнической эксплуатации железных дорог Союза ССР (М., Транспорт, 1985).

4. Правилатехнической эксплуатации метрополитенов Союза ССР. (М., Транспорт, 1985).

5. Инструкцияпо движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Союза СССР (М.,Транспорт, 1985).

6. Инструкцияпо движению поездов и маневровой работе на метрополитенах (М., Транспорт,1978).

7. Инструкцияпо сигнализации на железных дорогах Союза ССР (М., Транспорт, 1985).

8. Инструкцияпо сигнализации на метрополитенах (М., Транспорт, 1978).

7.2. Рабочиеи инженерно-технический персонал, выполняющие работы по установке анкеров инанесению набрызгбетона, должны быть ознакомлены с принципами работы этих видовкрепи, их конструктивнымиособенностями и паспортом под расписку.

7.3. Паспорткрепления должен быть вывешен вблизи забоя или на фанере или металле.

7.4. Работы,связанные с обслуживанием стандартных машин, механизмов и приспособлений,должны выполняться в соответствии с требованиями типовых инструкций и указанийпо технике безопасности для данногооборудования.

Приобслуживании нестандартного оборудования, механизмов и приспособлений местногоизготовления следует руководствоваться требованиями инструкций по ихэксплуатации, утвержденными главным инженеромстроительной организации.

7.5. Напорныеемкости (бак для воды, ресивер и т. п.) должны быть снабжены паспортами,инструкцией по обслуживанию и зарегистрированы в Госгортехнадзоре.

Установки итрубопроводы, работающие под давлением, не реже 1 раза в три месяца должныподвергаться гидравлическим испытаниям на давление, превышающее рабочее в 1,5раза.

7.6.Запрещается пользоваться установками и аппаратами, работающими под давлением,при отсутствии или неисправности манометров и предохранительных клапанов.Исправность манометров необходимопроверять ежедневно перед началом смены.

7.7.Устранение неисправностей, чистка и смазка оборудования или отдельных егоузлов, подтягивание соединений в трубопроводах должны проводиться после снятиядавления воздуха и отключения сетиэлектропитания.

7.8. Призакреплении поверхности выработок на высоте более 2 м работы должны проводитьсясо специальных подмостей или технологической тележки.

7.9.Конструкция технологических платформ, тележек, площадок и другого оборудованиядля производства работ по установке анкеров и нанесению набрызгбетона должнысоответствовать “Правилам по техникебезопасности и производственной санитариипри строительстве тоннелей и метрополитенов” (М., Оргтрансстрой, 1975).

Все площадкина тележке на высоте более 1,5 м должны быть оборудованы ограждающими периламивысотой не менее 1 м и сплошным настилом с бортовой доской высотой не менее 15см.

7.10. Доустановки крепи необходимо произвести тщательную оборку кровли, лба забоя ибоков выработки, а также проверить на призабойном участке состояние ранееустановленной крепи.

Нарушениякрепи, вызванные взрывными работами, должны быть устранены немедленно.

7.11.Запрещается снимать или ослаблять гайки после установки анкерной крепи. Длязамены сетки и дополнительного навешивания подхватов необходимо устанавливатьвторую опорную шайбу и гайку.

7.12.Запрещается производить подработку породы около анкеров для установки затяжки.

7.13.Запрещается крепить на выступающие в выработку концы анкеров или на подхватывентиляционные трубы и леса. Для этой цели нужно использовать специальноустановленные анкеры.

7.14. Приустановке железобетонных анкеров сопло должно быть снабжено специальнымкозырьком для защиты крепильщика от смеси, вылетающей из шпура.

7.15.Растворонагнетатели должны быть проверены в соответствии с правиламиКотлонадзора.

7.16. Припоявлении на закрепленной анкерами породе свежих трещин необходимо на опасномучастке установить дополнительное анкерное или стоечное крепление.

7.17.Испытывать анкерную крепь следует в закрепленной выработке. Во время испытанийнеобходимо следить за состоянием устойчивости выработки.

7.18. Припроведении испытаний анкеров гидравлический домкрат должен быть подвешен кэлементам крепи, чтобы при разрыве стержня анкера исключить возможность падениядомкрата.

7.19.Находиться против испытываемого анкера или под ним запрещается. Не разрешаетсяпроизводить замеры перемещений во время работы насосной станции.

7.20. Привозведении и испытаниях анкерной и набрызг-бетонной крепи запрещаетсянахождение лиц, не связанных с этими работами, в пределах опасной зоны:

при нанесениинабрызгбетона—не менее 30 м; при оборке—не менее 15 м; при прочих работах—неменее 10 м.

7.21. Рабочиеместа машиниста набрызгбетон-машины и сопловщика должны быть оборудованыдвухсторонней звуковой и световой сигнализацией. Персонал должен быть подрасписку ознакомлен с системойсигналов, а таблицы сигналов—вывешены на рабочихместах.

7.22.Машинисту набрызгбетон-машины запрещается подавать сжатый воздух в машину ивключать ее в работу без сигнала сопловщика.

7.23. Передначалом работы материальные трубопроводы и шланги должны быть продуты сжатымвоздухом. Запрещается перегибать материальные шланги, а также устранять пробкипутем подачи воздуха поддавлением, превышающим рабочее.

Во времяпродувки материального шланга в начале и в конце работы или после устраненияпробки запрещается держать в руках сопло или свободный конец материальногошланга. Они должны быть отведены всторону от места нахождения или постоянногодвижения людей и закреплены.

Рабочие,непосредственно не занятые на этой работе, должны быть удалены из рабочей зонына расстояние не менее 30 м.

7.24. Впроцессе бетонирования сводовой части выработки рабочие не должны находитьсяпод поверхностью свеженанесенного набрызгбетона. Запрещается производить работыв двух ярусах но одной вертикали приотсутствии между ярусами сплошногонастила.

7.25. Рабочееместо сопловщика и место размещения технологической установки должно бытьоборудовано системой вентиляции. Запыленность воздуха в пределах рабочего местане должна превышать 5 мг/м3.

7.26.Рабочие, приготовляющие смесь для набрызгбетона, должны работать впредохранительных очках с небьющимися стеклами и респираторах, сопловщики—врезиновых перчатках и предохранительных масках и вспецодежде, предусмотреннойдействующими нормами для бетонщиков. Лицо и руки сопловщик должен смазыватьвазелином или специальной защитной пастой.

7.27.Разгрузка, а также очистка барабанов и корыт смесительных машин лопатами идругим ручным инструментом во время работы машин запрещается. Очисткадопускается только после полной остановки машины иснятия давления воздуха.

7.28.Передвижение технологических тележек или подмостей на очередной участок следуетпроизводить только с разрешения лица, ответственного за ведение работ покреплению, после осмотра закрепленногоучастка выработки и соответствующейзаписи в журнале.

Послепередвижки на очередной участок тележку следует застопорить тормознымиустройствами, подложить под колеса тормозные башмаки и оградить опасную зонуспециальными сигнальными знаками.

7.29. Всеместа работы, а также лестницы и проходы должны иметь освещение. В местахнанесения покрытий источники света должны быть расположены так, чтобы нарабочие поверхности не попадали тени отработающего, его инструмента илиэлементов оборудования. Все осветительные приборы, расположенные в зоне работысопловщика, должны иметь защитные колпаки из небьющегося стекла.

7.30. Приработе с добавками (ускорителями сроков схватывания бетонной смеси) следуетсоблюдать правила работы с едкими веществами. Вблизи мест, где производятсяработы”. должен находиться бак с чистойводой и специальные нейтрализующиерастворы для оказания первой помощи.

Приложение1

Рекомендуемое

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ ВЫБОРУКОНСТРУКЦИИ КРЕПИ

Предварительно конструкцию крепивыбирают, исходя из вида грунтового массива, его устойчивости и склонностигрунта выработки к размоканию (табл. 1).

Таблица 1

Вид грунтового массива Скальный с категорией устойчивости1

с учетом обводненности

Глинистый с оценкой

устойчивости2

Глинисто-песчаный без

Конструкция крепи

I

II

III

IV

V

неустойчивый оценкиустойчивости

устойчивый неразмокаемый размокаемый с в с в с в с в с в с/в с в Анкерная:

отдельные анкеры

Р

Р

Д

Д

Н

Н

Н

Н

П

р

Н

Н

Н

Н

Н

Нсистема анкеров Д Д Р Р Д Н Н Н и Н Н Н Н Н ННабрызгбетонная,покрытие:

простое

Р

Д

Н

Н

Н

Н

Н

Н

м

е

н

Д

Н

Н

Н

Н

Нпростое Д Д Д Д Р Д Н Н е Р Д Н Н Н Нсложное Д Д Р Р Р Д Н Н н Н Р Р Д Н НАрочная:

без затяжки

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

и

е

Д

Н

Н

Н

Н

Нс затяжкой:

местами

Н

Н

Д

Д

Н

Н

Н

Н

с

Д

Д

Н

Н

Н

Нсплошь Н Н Д Р Р Д Н Н п Д Р Д Д Д ДКомбинированная:

набрызгбетон с

анкерами:

точечными без

подхватов

Д

Д

Р

Р

Д

Д

Н

Н

е

ц

п

р

Н

Н

Н

Н

Н

Н

точечными с

подхватами

Н Н Д Д Р Д Н Н о

х

Н Н Н Н Н Н

с распределен-ными

Н Н Д Д Р Д Н Н о

д

Р Д Н Н Н Н

набрызгбетон сарками:

без затяжки

Н

Н

Д

Д

Д

Н

Н

Н

к

и

Д

Н

Н

Н

Н

Нс затяжкой Н Н Д Д Р Р Р Р Д Р Р Р Р Р

_________

1 Категорияустойчивости скального грунта—по приведенной ниже методике.

2 Устойчивый—сдопустимым временем стояния неукрепленной выработки более 1 мес.;неустойчивый—менее 1 мес.

р—тип крепи, рекомендуемый кприменению; д—то же допускаемый к применению; н—то же не рекомендуемый кприменению; с—массив сухой или влажный; в—то же существенно обводненный.

Методика оценки устойчивости неподкрепленнойвыработки в скальном массиве

Методикапозволяет получать относительные оценки устойчивости, которые подлежаткорректировке по результатам наблюдений за состоянием выработки при проходке икреплении.

Методика определяет зависимость предельного (допустимого) времени tпр, сут, снабжения пород в зависимости отхарактеристической прочности S,МПа, массива в виде

tпр= KS,

где К—коэффициент ответственностипрогноза, сут/МПа, K=20 сут/МПа—для нормального прогноза; 10 сут/МПа—дляособо ответственного прогноза.

Характеристическую прочность грунта “в массиве” находят по формуле:

S=1,07Rc k1 k2 k3 k4k5 k6 k7

где 1,07—нормирующиймножитель; Rc—временное сопротивление образца грунта одноосному сжатию(прочность “в куске”), МПа; k1 . . . k7—безразмерные коэффициенты (нормированные к 1),обеспечивающиепереход от прочности грунта “в куске” к прочности “в массиве”приведены ниже.

Учет ориентации выработки по отношению кнаиболее развитой (опасной) системе трещин

k1

Ориентация благоприятная(90°—70°) ................ 1

Ориентация неблагоприятная(70°—20°) .............. 0,667

Ориентация крайне неблагоприятная(20°—0°) ......... 0,5

Учет расчлененности массива трещинами

k2

Одиночные случайные трещины ..................... 1—0,5

Одна система трещин .............................. 0,25

То же и слоистость ................................ 0,167

Две системы трещин ............................... 0,125

То же и слоистость ................................ 0,083

Три системы трещин ............................... 0,056

То же и слоистость ................................ 0,042

Четыре системы трещин ............................ 0,033

Раздробленный массив ............................. 0,025

Учет интенсивности сетки трещин в породах

k3

Нетрещиноватые, n<6 .............................. 1—0,90

Слаботрещиноватые, п=6—12....................... 0,95—0,75

Трещиноватые, n=12—25 ........................... 0,75—0,5

Сильнотрещиноватые, n=25—60 ..................... 0,50—0,25

Раздробленные, n>60 ............................... 0,25—0,05

п—модуль относительнойтрещиноватости массива n=B/bt,

где В—пролет выработки, м;bt—среднеерасстояние между

трещинами, м.

Учет сопротивления отдельностей смещениям поповерхности трещин

k4

Прерывистые трещины ............................. 1

Волнистые трещины:

неровные ....................................... 0,75

ровные ......................................... 0,50

зеркальные ..................................... 0,375

Плоские трещины, ровные,заполненные породой........... 0,25

Зеркала скольжения................................ 0,125

Учет ширины раскрытия трещин, мм, без учетаих заполнения

k5

До 3 ............................................ 1

От 3 до 15 ....................................... 0,5

15 и более ....................................... 0,25

Учет заполнения трещин в зависимости отзаполнителя

k6

При наличии контакта стеноктрещин:

песок, упрочненная порода ........................ 1—0,75

песок, измельченная порода (безглины) .............. 0,375

глина ........................................ 0,25

каолинит, слюда, тальк, графит .................... 0,188

При отсутствии контакта стеноктрещин:

песчано-глинистый .............................. 0,15

глина в зависимости от шириныраскрытия

трещин ...................................... 0,125—0,0375

Учет степени обводненности выработки

k7

Сухо ............................................ 1

Влажно .......................................... 0,8

Капеж ........................................... 0,5

Струи ........................................... 0,3

При учете интенсивности сетки трещин следует принимать во внимание,что при взрывной разработке забоя возможно увеличение первоначальной (бытовой)трещиноватости массива вокруг выработки, что можнооценить по эмпирическойформуле

где в1—среднее расстояние между трещинами при изыскательскихработах; в2—то же после взрывания забоя; R—расстояниеот центра заряда до оцениваемой зоны, м; q3—массатротилового заряда, кг.

Пример 1

S= 1,1 · 30 · 0,667 · 0,042 · 0,40 · 0,25 ·0,5 · 0,375 · 0,3 = 0,0052 МПа;

tпр = 20 · 0,0052 = 0,104 сут= 2,52 ч.

Порода весьманеустойчива, пересчитываем, принимая значение К для условий повышеннойопасности:

ч.

Вывод:Обнажение может обрушиться почти сразу вслед за разработкой (наиболее сильноевлияние k2 = 0,042).

Пример 2. В условиях примера 1 принимаемрешение—омоноличивание массива путем применения химического закрепления грунта.

S= 1,1 · 30 · 0,667 ·0,056 · 0,90 · 1 · 1 · 0,75 ·0,8 = 0,666 МПа

tпр= 20 · 0,666 = 13,3 сут.

Вывод:Химическим закреплением грунта достигается существенное повышение устойчивостивыработки.

Допустимоевремя обнажения увеличилось с 1,26 ч до 13,3 сут. Возможна проходка при условиикрепления выработки лишь в отдельных местах.

Категориюустойчивости грунта скального массива определяют в соответствии с табл. 2.

Таблица 2

Характеристическаяпрочность грунта

Устойчивость массива

“в массиве”, МПа Категория Характеристика tпр, сут.>9 I Вполне устойчивый Практически

неограничено9—1,5 II Устойчивый 180—30

(6—1 мес.)1,5—0,35 III Средней устойчивости 30—7

0,35—0,05 IV Слабоустойчивый 7—1<0,05 V Неустойчивый 1

Приложение2

Справочное

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ ПО М. М.ПРОТОДЬЯКОНОВУ

Таблица 1

Грунты Коэффициенткрепости, f

Плотность

r, т/м3Наиболее крепкие плотные и вязкие кварциты ибазальты, исключающие по крепости другие породы

20 2,8—3

Очень крепкие гранитовые породы, кварцевыйпорфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец;менее крепкие, чем указанные выше, кварциты, самыекрепкие песчаники и известняки

15 2,6—2,7

Гранит (плотный) и гранитовые породы, очень крепкиепесчаники и известняки, кварцевые рудные жилы,крепкий конгломерат, очень крепкие железные руды

10 2,5—2,6

Известняки (крепкие), некрепкий гранит, крепкиепесчаники, крепкий мрамор, доломит, колчеданы

8 2,5

Обыкновенный песчаник, железные руды 6 2,4Песчанистые сланцы, сланцеватые песчаники 5 2,5Крепкий глинистый сланец, некрепкий песчаник иизвестняк, мягкий конгломерат

4 2,8

Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель 3 2,5Мягкий сланец, мягкий известняк, мел, каменная соль,гипс, мерзлый грунт, антрацит, обыкновенныймергель, разрушенный песчаник, сцементированнаягалька и хрящ, каменистый грунт

2 2,4

Щебенистый грунт, разрушенный сланец,слежавшиеся галька и щебень, крепкий каменныйуголь, отвердевшая глина

1,5 1,8—2

Глина (плотная), средний каменный уголь, крепкийнасос, глинистый грунт

1 1,8

Легкая песчанистая глина, лёсс, гравий, мягкий уголь 0,8 1,6Растительный грунт, торф, легкий суглинок, сыройпесок

0,6 1,5

Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпной грунт,добытый уголь

0,5 1,7

Плывуны, болотистый грунт, разжиженный лёсс идругие разжиженные грунты

0,3 1,5—1,8

Таблица 2

Трещиноватостьскального массива по классификации межведомственной комиссии по взрывному делу

Категориятрещиноватости

Степеньтрещиноватости

(блочности) массива

Среднеерасстояние

между

Удельнаятрещиноватость,

м

Содержание, %, в массивеотдельностей, мм

трещинами,м

300 700 1000

I Чрезвычайнотрещиноватый(мелкоблочный)

До 0,1 10 До 10 0 Нет

II Сильнотрещиноватый(среднеблочный)

0,1—0,5 2—10 10—70 До 30 До 5

III Среднетрещиноватый(крупноблочный)

0,5—1 1-2 70—100 30—80 5—40

IV Мелкотрещиноватый(весьмакрупноблочный)

1,0—1,5 1,0—0,65 100 80—100 40—100

V Практическимонолитный

Свыше 1,5 0,65 100 100 100

Приложение3

Рекомендуемое

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КОНТУРНОГОВЗРЫВАНИЯ И УСТРАНЕНИЯ СВЕРХНОРМАТИВНОЙ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПОРОДЫ ПРИПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ

Расчет параметров контурного взрывания

Контурнымвзрыванием при проходке тоннелей и других горных выработок решается две задачи:

обеспечениемаксимального соответствия фактической площади сечения тоннеля проектной(снижение переборов) для снижения расходов бетона на возведение крепи;

снижение нарушений(трещиноватости и шероховатости) в приконтурной части массива для повышения егонесущей способности.

Основныетребования при производстве контурного взрывания:

выноспроектной линии контура на “грудь” забоя;

расположениеконтурных шпуров на проектной линии, а их бурение производить с минимальным(постоянным) углом наклона к продольной оси тоннеля;

заряжаниешпуров специальными зарядами из низкоэнергетических типов ВВ с отношениемдиаметра шпура к диаметру заряда не менее 2;

одновременноеинициирование зарядов в контурных шпурах;

обеспечениеконтроля за состоянием поверхности контура тоннеля и оперативное изменениережимов БВР при изменении горно-геологических условий.

Применяют двавида контурного взрывания—предварительное щелеобразование и последующееоконтуривание (метод контурной отбойки). В их основу положен метод сближенныхзарядов, при котором расстояниемежду контурными шпурами не превышает 0,3—0,5м. Низкоэнергетические заряды должны при этом обеспечивать разрушение массивамежду шпурами.

Дляуменьшения объема буровых работ при применении контурного взрываниярекомендуется в скальных массивах с категорией трещиноватости 2—5 применятьконтурное взрывание на основе шпуров с надрезами,а в массивах с меньшейкатегорией трещиноватости—метод сближенных зарядов.

Наилучшие результаты от контурного взрывания достигаются привыполнении условия

(1)

где а—расстояние между шпурами, м, В—линиянаименьшего сопротивления (л.н.с.), м.

Удельныйрасход ВВ при контурном взрываний определяется из условия разрушения объемагрунта взрывом заряда контурных шпуров и соответствует нормам, установленнымСНиП IV-2—82, сб. 29 “Тоннели иметрополитены”.

При взрыванийметодом сближенных зарядов расчет параметров БВР следует выполнять всоответствии с “Рекомендациями по производству БВР с применениеммеханизированного заряжания и гидрозабойки припроходке транспортных тоннелей”,М., ЦНИИС, 1980.

При применении технологии контурного взрывания на основе шпуров снадрезами удельный расход ВВ q определяют поформуле:

(2)

где q0—удельный расход ВВ для заданных условий проходки,кг/м3, определяемый или по существующим формулам, или по СНиП IV-2—82, сб. 29 “Тоннели и метрополитены”, Кэ—коэффициентсниженияэнергоемкости разрушения, определяемый из условия:

Кэ = 0,8335 +0,0336f—0,0015f2—0,1014H + 0,0037H2 + 0,0018Hf, (3)

где f—коэффициент крепости породы поМ. М. Протодьяконову (см. приложение 2); Н—средняя глубина надреза, мм.

Последовательностьрасчета паспорта БВР при контурном взрываний на основе шпуров с надрезами(метод последующего оконтуривания) следующая:

1. Определяютудельный расход ВВ для заданных условий проходки тоннеля по СНиП IV-2—82, сб.29 “Тоннели и метрополитены”.

2. Определяютпо формуле (3) значение коэффициента Кэ, а по формуле (2)—удельныйрасход ВВ для шпуров с надрезами.

3. Задаютсярасстоянием а между контурными шпурами и из условия (1)определяют л.н.с.

4.Находят общую массу Q заряда для контурных шпуров по формуле

(4)

где l—глубинашпуров, м; П—периметр поперечного сечения тоннеля (кроме подошвы), м.

5. Определяют число контурных шпуров Nк по формуле:

шт. (5)

6. Находят массу шпуровзаряда ВВ по формуле

кг. (6)

7. Проводят уточненныйрасчет расстояния aк между контурнымишпурами по формуле

м, (7)

где r—радиусзаряда, м; n—коэффициентзатухания волн в скальном грунте (обычно, для зоны дробления п=2, длязон единичных трещин n==1,5); [s]р—динамический предел прочностигрунта на растяжения, кПа (для

большинства скальных грунтов ); Ни r—соответственно, сумма глубинынадреза и радиуса шпура или радиус закругления вершины надреза (r=0,001 м); Р—усредненное давлениевзрыва вшпуре, кПа, которые можно принять Р»Ед или определить из упрощеннойформулы:

кПа, (8)

где Qшпи Е—соответственно, масса ВВ в шпуре и теплота его взрыва, кг и кДж/кг(таблица); V— объем шпура, заполненного зарядом, м3; b— показатель изоэнтропы ВВ (для промышленныхВВ b»3).

8. Определяютколичество остальных шпуров (врубовых, подошвенных, отбойных и т. д.), а такжерасстояние между ними и массу зарядов по существующим методикам.

Проведениемдвух-пяти опытных взрывов уточняют параметры БВР, рассчитанные по формулам(1—8) и при необходимости их корректируют.

Критерием качества поверхности стенок горной выработки при примененииконтурного взрывания является допустимая ее шероховатость, которую измеряютфактическим отношением Yф суммарнойдлины

отпечатков (следов) шпуров на поверхности выработки к суммарной длиневсех контурных шпуров и фактической линейной величиной неровностей(выступов и впадин) между отпечатками шпуров, т. е.

,% (9)

см, (10)

где Lc—сумма длин отпечатков шпуров на поверхности,определяемая маркшейдерскими измерениями, м; Lш—длина контурных шпуров (кроме подошвенных), м; h—к.и.ш. шпуров (h»0,9—0,95); —линейнаявеличина (средняя) неровностей поверхностей, определяемая маркшейдерскими измерениями,см; Y и hк—нормативные значения показателей шероховатости контура, определяемые всоответствии с п.2.6 настоящих Норм.

Устранение сверхнормативной шероховатостиконтура тоннеля

Правильноеприменение технологии контурного взрывания при соблюдении технологическойдисциплины обеспечивает требуемое качество поверхности контура тоннеля.

Нормативныезначения характеристик шероховатости контура определяют для конкретных условийпроходки. Соответствие фактических величин характеристик шероховатости нормативнымустанавливаютмаркшейдерскими измерениями и в случае несоответствиякорректируют режимы БВР.

Сверхнормативнаяшероховатость поверхности выработки может появиться при резком паденииинженерно-геологических условий проходки а также при превышении угловзабуривания контурных шпуров.

В данныхситуациях требуются дополнительные затраты труда материалов и времени наустранение неровностей путем заполнения локальных впадин черновым слоемнабрызгбетона. Последующие (расчетные) слоинабрызгбетона наносят на поверхностьконтура и на слой чернового набрызгбетона.

Характеристика некоторых ВВ, применяемых на подземных горных работах

Тип ВВ, ГОСТ Теплота взрыва,кДж/кг

Объем газов взрыва,

л/кг

Скоростьдетонации, км/с

Гранулит АС-8 ГОСТ21987—76

5191 847 3,0—3,6

Аммонит скальный№ 1 ГОСТ 21985—76

5400 830 6,0—6,5

Детонит М ГОСТ21986—76

5786 832 4,9—5,3

Аммонит 6ЖВ ГОСТ21984—76

4305 895 3,6—4,8

Аммонит ПЖВ-20ГОСТ 21982—76

3404 717 3,5—4,0

Угленит Э-6 ГОСТ21983—76

2680 560 1,9—2,2

Приложение4

Рекомендуемое

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЯЖУЩИХ, ПРИМЕНЯЕМЫХДЛЯ НАБРЫЗГБЕТОНИРОВАНИЯ

Вид цемента

В/Ц

Срокисхватывания,

мин

Предел прочности на сжатие, МПа,раствора в возрасте

нача-ло

окончание 2ч 1 сут 3 сут 7 сут 14 сут 28 сут

Напрягающий цемент(НЦ)

0,31 4 6,5 — 40,8 — — — 65,0

Водонепроницаемыйрасширяющийсяцемент

0,36 5 8 — 10,5 — — 27,3 —

Пуццолано-белитовыйраствор:

низкоалюминатный

0,31

8,5

9

—

1,75

2,4

3,1

9,3

16,2высокоалюминатный 0,31 2,3 5 — 3,5 5,5 6,9 19,0 22,0Пуццолано-алитовыйраствор:

низкоалюминатный

0,31

4

8

—

2,1

8,4

16,5

25,5

37,0высокоалюминатный 0,31 3 5 — 2,9 10,8 24,6 24,2 38,1Водонепроницаемыйбезусадочный

0,31 3 5 5,0 — 25,0 — — 30,0

НабрызгцементДнепродзержинскогозавода

0,4 5 10 2,3 5,1 24,1 — — 50,9

Быстросхватывающийсябезусадочный Нижне-Салдинского завода

0,4 6 8 2,0 4,9 — — — 37,0

Быстросхватывающийся“быстряк”Криворожского завода

0,4 3 5 1,5 2,7 16,1 25,3 — 45,6

Быстросхватывающийся“быстряк” Усть-Каменогорского

завода

0,4 1,5 3,5 0,3 1,4 10,4 15,7 — 23,3

Быстросхватывающийсябыстротвердеющийбесалит Подольскогозавода НИИцемент

0,3 15 20 14,9 30,4 —

31,1 — 40,2

Глиноземистый цемент 0,4 5 10 — 10-15 30-35 — — 50

Приложение5

Рекомендуемое

ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА ДОБАВОК

Вид добавки Количество,% от массы

цемента,

плотность r,г/см3

Вид вяжущего Назначение

При наличии агрессивных средNa2S04+K2C03 присоотношении 5:3

2 Любойпортландцемент

(п/ц)

Ускоритель, неуменьшающий стойкостибетона в агрессивныхсредах

Fe(МО3)3+Са(КО3)2 2

3—10+3—10

То же Повышает прочностьсцепле-ния, улучшаетсостав и структуруконтактного слоя, повышаетдолговечность кон-тактадаже при действииминерализованных вод.Бетон повышеннойводонепроница-емости икоррозионной стой-кости,быстро схватывается итвердеет

Любой ускорительсхватывания

— Сульфато-стойкий п/ц

Повышает стойкость бетонапри наличии агрессивных

схватывания стойкий п/цМ500

при наличии агрессивныхвод по SO4

Na2SO4

K2SO4

CaSO4 2H2O

Fе2(SO4)3

1—4

1—6

2—5

1—5

Пуццолановыйили шлаковый

п/ц

Повышает стойкость бетонапри наличии агрессивныхвод по SO4

Ca(NO2)2+Ca(NO3)2 1—5 Любой п/ц Повышает стойкость в агрес-сивной среде, повышаетводо-непроницаемость иморозо-стойкость

Для обводненных грунтов с водопритоком, по всей поверхностиNaAlO2 2—5 Любой п/ц Повышает

сопротивляемость размывусвежих растворов и бетонови уменьшает ихводонепроницаемость.Уменьшает адгезиюнабрызг-бетона, несколькоувеличивает усадку,возможно повышениеводопроницаемости ввозрасте 1—6 месяцев в 3—4 раза и снижениеконечной прочности

ОЭС 2—5 ” Повышаетсопротивляемость размывупри водопритоке до 2л/(мин×м). Возможноснижение конечнойпрочности бетона,увеличение усадки,повышениеводопроницаемости бетонав возрасте 1—6 мес. в 3—4раза

Жидкое стекло (ЖС) r =1,18—1,21 ” Повышаетсопротивляемость размывупри водопритоке до 5л/(мин×м). Увеличиваетусадку, замедляет ростпрочности (в большомколичестве снижаетпрочность набрызгбетона исцепление с породой)

ЖС (Na2O×SiO2) +“Альфа”

r =1,19—1,21+ +0,2

—0,9

”

Повышаетсопротивляемость размывудо 8—10 л/(мин×м) и более.Возможно применение припониженной температурегрунта и воздуха

ЖС+Оксикарбоноваякислота

r =1,19—1,21+

+0,005—0,010

” То же

CaCl2+FeCI3

соотношениеопределяется опытнымпутем

5—9 ” Повышаетсопротивляемость размывупри водопритоке до 8—10л/(мин×м) и более.Возможно применение припониженной температурегрун-та и воздуха

СаСl2+ОЭС 4—5+2—3 ” То жеА1С13 1—5 ”

Повышает сопротивлениеразмыву. Для алитовыхцемен-тов повышаетодносуточную прочность в1,5 раза, 28-суточнаяпрочность такая же, как идля бетона без добавки

НКА-1, НКА-2(NаАlO2+K3СО3)

1:0,6

2—6 ” Повышает сопротивлениеразмыву при водопритокедо 3 л/(мин×м)

NaAlO2+K2CO3+Na2SO4 2+0,5—1

1—4

” Повышает сопротивлениеразмыву при водопритокедо 3 л/(мин×м)

ОЭС+NaF 2+0,5—1 ” ТоксиченNaF 1—4 ”

Для мерзлых грунтовNaCl

СаСl2

К2СО3

1—3

2—5

1—10

П/ц с умереннойэкзотермией при

C3S£55%

С3А£6%

Не дает сниженияпрочности в 28-суточномвозрасте, но вызываеткоррозию арматуры,способствует интенсивномунарастанию прочности присхватывании за счетвыделения тепла при егорастворении

Ca(NO3)2Ca(NO3)2+Ca(NO2)2

1—6 То же Эффективнаяпротивоморозная добавка,повышает водо-непроницаемость,увеличивает стойкость вагрессивной среде, невлияет на морозостойкость

Приложение6

Обязательное

ТРЕБОВАНИЯ К ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМХАРАКТЕРИСТИКАМ НАБРЫЗГБЕТОНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

№

Характеристики грувтов

Возможваяпродолжительность

Требуемая прочность набрызгбетона на сжатие, МПа

Требуемые срокисхватывания вяжущего

для набрызгбетонатехнологи-

пп обнажения грунтавыработки без

технологической крепя в возрасте обделки ческой крепя, мин.

крепления 1 ч 6 ч 1 сут 7 сут 28 сут 1 сут 28 сут 1 Устойчивые, монолитные,

крепкие или очень крепкие,не оказывающие горногодавления

Практическипостоянно

— — — — — 5—10 30 —

2 Крепкие,слаботрещиноватые,выветривающиеся,склонные квывалообразованию

Несколько месяцев — — — — — 8—12 30 —

3 Средней крепости,слаботрещиноватые,склонные квывалообразованию

Несколько суток — 2 10—15 — 30 — 30 Начало схватывания—30;конец схватывания—60

4 Средней крепости,слаботрещиноватые,оказывающие небольшоедавление

Несколько часов 0,5—1 5—8 10—15 20 30 — 30 Начало схватывания—10;конец схватывания—30

5 Средней крепости,сильнотрещиноватые,оказывающие значительноегорное давление

Несколько минут 1—2 5—8 15—20 — 30—40 8—10 30 Начало схватывания—10;конец схватывания— 80

с

6 Мерзлые устойчивыегрунты

Несколько месяцев — — 5—6 — 20—30 — 30 —

7 Мерзлые грунты средяейкрепости

От нескольких сутокдо нескольких мес.

— — 6—10 20 30 — 30 —

8 Водоприток 1—3 л/(мин×м) — 0,7-1 — 10 — 30 — 30 Начало схватывания—1;конец схватывания—2

9 Водоприток более 3л/(мин×м)

— 0,7-1 — 10 — 30 —

30 Начало схватывания—15с; конец схватывания

—40 с

Примечание. Способ нанесения набрызгбетона и требования квяжущему определяются в зависимости от характера обводнённой поверхности порекомендуемому приложению 13. Вид вяжущего выбирается порекомендуемомуприложению 4.

Приложение7

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПОДБОРА СОСТАВА СУХОЙ СМЕСИ, ОПРЕДЕЛЕНИЯРЕЖИМА НАНЕСЕНИЯ, РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 1 м3НАБРЫЗГБЕТОНА

1.Определение характеристик материалов:

цемента—активностьцемента Ац и нормальная густота цементного теста (н.г.ц.т) (всоответствии с ГОСТ 310.4—81 и ГОСТ 310.3—76);

песка—плотностьrп; насыпная плотность rнас.п ; модуль крупности Мк ГОСТ8735—75) и содержание пыли, глины и ила;

щебня—плотностьrщ; насыпная плотность rнас,щ; содержание пыли, глины иила, т. е. фракции, проходящей через сито № 014; гранулометрический состав щебнядолжен отвечать составу, представленному в п. 3.13настоящих Норм.

Максимальнуюкрупность заполнителя следует назначать в соответствии с требованием п. 3.13.

2.Определение производственного коэффициента К в зависимости отпроизводственных условий (табл. 1).

Таблица 1

№

пп

Уровень производства Коэффициент

вариации Vп, %

Производственныйкоэффициент К.

1 Высокий 12—8 0,96—12 Средний 13 0,953 Низкий 17—14 0,90—0,94

3.Уточнение производительности набрызгбетом-машины Пнб, м3/ч; длина материального шланга Lш, м; диаметр шланга dш, мм.

4.Определение требований к набрызгбетону; класс по прочности на сжатиеВ, марка по морозостойкости F, марка поводонепроницаемости W.

5. Предварительное определение водоцементного отношения по формуле

, (1)

где А—коэффициент, учитывающий качествозаполнителей (табл. 2);

(2)

Здесь —марочнаятребуемая прочность; К—производственный коэффициент (см. табл. 1); Rp—расчетнаяпрочность набрызгбетона.

Таблица 2

Суммарноесодержание пыли и

ила, % (в

Значение коэффициента А для бетона на

навеске щебня 2 кг,песка 2 кг)

щебне гравии горном гравии речном иморском

0 0,64 0,60 0,570,75 0,61 0,56 0,541,5 0,58 0,53 0,51

2,25 0,55 0,5 0,483 0,52 0,47 0,45

Таблица 3

Марка поводонепроницаемости

Марка по морозостойкости Предельное максимальноеВ/Ц

W2 — 0,7W4 F 100 0,6W6 F 200

F 300

0,55

0,5W8 F 400 0,45

W12 F 500 0,4

Рис. 1. Графикрасхода воды на 1 м3 бетонной смеси

в зависимости от жесткостибетонной смеси:

I, II, III—определение жесткостисоответственно

потехническому вискозиметру; по упрощенному способу,

поГОСТ 10181—76; 1—для песка; 2—4—длящебня

соответственно HK1O, НK15,НК20

6.Уточнение водоцементного отношения, исходя из условий службы бетона марки поморозостойкости и водонепроницаемости (табл. 3).

7.Определение расхода воды в зависимости от крупностизаполнителя и жесткости набрызгбетонной смеси по рис. 1.

8. Уточнение расхода воды в зависимости от вида применяемыхматериалов (табл. 4).

(3)

Таблица4

Материал

Изменение расхода воды

, л/м3

Дополнительные указания увеличение уменьшение Щебень изметаморфическихосадочных пород

4—13 —

4 л/м3 при прочности камня80 МПа, 13 л/м3— припрочности 40 МПа (длянужной прочности поправкиопределяются поинтерполяции)

Гравий:

горный

морской и речной

—

—

5—10

9—15

Меньшие значения — присредней окатанности зерен,большие — при хорошоскатанной поверхностизерен

Щебень из пород камня сгладкой поверхностьюизлома (диабаз, базальт,кварцитовый песчаник идр.)

—

3 —

Промытый щебень — 6 —Щебень при увеличениисодержания в щебне ила,пыли (сверх 1%) и частицменьше 5 мм (сверх 5%) накаждый процент сверхнормы

1—2 —

1 л—при содержаниичастиц меньше 5 мм; 2 л—при содержании толькоила и пыли

Песок с гладкой, хорошоскатанной поверхностьютипа Вольского

— 4 —

Песок с модулем крупности,отличным от 3:

в меньшую сторону

в большую сторону

3; 4; 5

—

—

3; 4; 5

Изменения расхода воды,равные 3, 4 и 5 л/м3,соответствуют содержаниюпыли, ила и глины 1, 3 и 5%

Промытый песок приувеличении содержания впеске ила, пыли (но неглины) на каждый процентсверх 3%

2 — —

Цемент с нормальнойгустотой цементного тестаНГЦТ, отличной от 28%:

в большую сторону

4

—

—в меньшую сторону — 4 —Бетонная смесь притемпературе, "С:

5

—

5

—10 — 4 —15 — 2 —20 — — Эталон25 3 — —30 7 — —35 11 — —

9. Определение расходацемента на 1 м3 набрызгбетона:

. (4)

10. Определение расходацемента на 1 м3 сухой смеси по формуле:

, (5)

где Купл= 1,2—коэффициент уплотнения при набрызгбетонировании.

11.Определение соотношения между песком и щебнем (доля песка в смеси заполнителей r) в зависимости от маркицемента, модуля крупности песка Мк и необходимой прочностинабрызгбетона (с учетомкоэффициента производственных условий К) по рис. 2.

Рис. 2. Зависимостипредела прочности набрызгбетона на сжатие

Rсжи доли песка в заполнителях уложенного набрызгбетона

от доли песка взаполнителях исходной смеси:

1 — rнббез химических добавок; 2 — rнб с химическимиускорителями схватывания; 3 — Rсж для Мц 300 и Мк =3;4 — Rсждля Мц 400 и Мк=3; 5 — Rсждля Мц 500 и Мк=3; 6 — Rсж для Мц 400 и Мк=2; 7 — Rсж для Мц400 и Мк=3,4.Мк— модуль крупности песка

12. Определение расходапеска на 1 м3 сухой смеси по формуле

Псм = (rсм — Цсм)r см, (6)

где rcм — насыпная плотность смеси, равная 1440—1520 кг/м3(для смеси на гранитном щебне и кварцевом песке) в зависимости от rм (1440 кг/м3 для rсм = 0,7; 1520 кг/м3 —для rсм = 0,3; остальныезначенияопределяются интерполяцией).

13. Определение расхода щебня в 1 м3 сухой смеси ноформуле:

Щсм = rсм— Цсм — Псм, (7)

14.Определение оптимального режима нанесения набрызгбетона (давление внабрызгбетон-машине и расстояние от сопла до бетонируемой поверхности) по п.3.55.

Расходвоздуха для разных типов набрызгбетон-машин при влажности смеси до 10%определяют по рис. 3 и табл. 5.

Рис. 3. Графикзависимости расхода воздуха от длины

и диаметра шланговнабрызгбетон-машины

(см. табл. 5 приложения7)

15.Назначение расхода поды при подаче насосом в зависимости от водоцементногоотношения В/Ц, расхода цемента Цсм , производительностинабрызгбетон-машины.

Определение производительности набрызгбетон-машины по цементу , кг/мин:

(8)

Расход воды Всм,л/мин,

(9)

Таблица 5

Производительность,м3ч

Диаметрматериального

шланга, мм

Плотность.

кг/дм3

Номер кривойна рис. 3

Двигатель

2 32 0,6 1 Э2 32 1,6 2 Э2 38 1,6 3 Э4 50 1,6 4 Э5 38 1,6 5 Э8 38 0,6 6 П4 50 1,6 7 П8 50 1,6 8 П5 50 1,6 9 П8 90 1,6 10 Э8 90 1,6 11 П

12 110 1,6 12 Э

Э—электродвигатель;П—пневмодвигатель.

16.Определение количества материалов для получения 1 м3 набрызгбетонапо коэффициенту выхода для оценочного расчета стоимости набрызгбетона:

Квых = Купл+ Ко, (10)

где Купл=1.2; Ко —коэффициент отскока материала (табл. 6).

Таблица6

Материал Ко при доле песка r в заполнителе 0,3 0,5 0,7

Цемент 0,04 0,07 0,08Песок 0,2 0,4 0,5Щебень 0,8 0,5 0,4

Количество материалов в килограммах для получения 1 м3набрызг-бетона равно:

(11)

(12)

(13)

17.Состав нанесенного набрызгбетона отличается от состава исходной смеси, так каксмесь в процессе набрызга уплотняется и частично теряется из за отскокаматериала.

Дляопределения ориентировочного состава набрызгбетона по рис. 2 находят rнб—долю песка в заполнителях набрызгбетона.Для этого от заданного значения rсмпроводят прямую до r и от точкипересеченияопускают перпендикуляр на ординату rнб.

Значениеточки на оси rнб соответствуетзначению доли песка в заполнителях в уложенном набрызгбетоне.

С учетомполученного значения rнб определяютколичество составляющих, кг/м3, в набрызгбетоне:

цемента ............. Цнб= Цсм × 1,7; (14)

воды ............... Внб= Цнб ( ); (15)

песка ............... Пнб= (rнб — Цнб — Внб)rнб; (16)

щебня .............. Щнб= rнб — Цнб — Внб — Пнб. (17)

rнб определяют опытным путем:делают выломку куска из свежеуложенного набрызгбетона, кусок укладывают вполиэтиленовый пакет, который завязывают и взвешивают, определяют Qнб. Затем опускают всосуд, до

верха наполненный водой, и определяют объем вытесненной воды Vнб. Тогда .

18.Определение сроков схватывания цементного раствора с добавкой для нахожденияоптимального количества добавки выполняют на приборе Вика.

Навескацемента принимается равной 100 г. Цемент тщательно перемешивается спорошкообразной добавкой, количество которой принимается в начале опытаминимальным. В раствор заливается вода в количестве,соответствующем нормальнойгустоте данного цемента.

Примечания: 1. Нормальная густотацементного теста определяется по стандартной методике.

2. Жидкая добавка — ускорителя схватывания — вводится в смесь вместе сводой.

Минимальноеколичество добавки в начале опыта принимается равным 2%-й массы цемента. Послезатворения смесь быстро перемешивается и укладывается в кольца прибора Вика.

Игладоводится до соприкосновения с поверхностью теста, после чего стержень иглымассой 100 г освобождается и игла свободно погружается. За начало схватыванияпринимается время от начала затворения дотого момента, когда игла не доходитдо дна на 1 мм. За конец схватывания принимается время, прошедшее от началазатворения до момента, когда игла проникает в раствор не более 1 мм.

Оптимальноеколичество добавки должно соответствовать времени окончания схватывания неболее 3 мин.

Послеопределения оптимального количества добавки производится проверка прочностицементно-песчаного раствора. Прочность определяется на образцах-кубикахразмерами 3х3x3 см, приготовленных изцементно-песчаного раствора состава 1 : 3 (цемент: песок по массе). Ввиду тогочто цементно-песчаный раствор с добавкой быстро схватывается, образцы должныприготовляться из небольших порций смеси. Навески(цемента 50 г, песок 160 г) идобавка перемешиваются в металлической или фарфоровой чаше. Затем в смесьвводится вода в количестве 20—25 см3что соответствует водоцементному отношению 0,4—0,5.

Послеперемешивания раствор быстро (до начала схватывания) укладывается в формы наодин час, после чего образцы распалубливаются.

Количествообразцов назначается из расчета на проведение 5 серий испытаний в возрасте 3 ч,1, 3, 7 и 28 суток. Одновременно изготавливаются и испытываются контрольныеобразцы из цементно-песчаногораствора аналогичного состава без добавки.

Прочностьобразцов с добавкой в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток не должна быть ниже прочностиконтрольных образцов того же состава

Пример. Расчет состава сухой смеси,определение режима нанесения и ориентировочного состава набрызгбетона

Исходные данные. 1. Характеристикиматериалов: цемента—портландцемент марки400, ПГЦТ = 28%; песка кварцевого — gп=2,65; gнас×п = 1,56; = 3,27; содержание пыли3%, глины и ила 2%; содержаниеорганических примесей — в пределах нормы; щебня gщ =2,66 gнас×щ= 1,38; НКЩ = 15 мм. Гранулометрические составы песка и щебня представлены втабл. 7 и 8.

Таблица 7

Наименование остатковна

Гранулометрическнй состав песка, мм, для сит размерами,мм

ситах, % от массы 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 ПоддонЧастные 25 26 19 16 9 5Полные 25 51 70 86 95 100

Таблица 8

Наименование остатковна

Гранулометрический состав щебня, мм для сит размерами,мм

ситах, % от массы 15 10 5 ПоддонЧастные 5 57 37 1Полные 5 62 99 100

2.Производственные условия: дозировка материалов — по массе;общая культура производства — низкая; коэффициент вариации Vп=16%; производственный коэффициентК=0,91.

3.Применяемое оборудование: набрызгбетон-машина СБ-67 производительностью 4 M3/4; длина материальногошланга 40 м; диаметр шланга 50 мм; камера смешения отнесена от сопла на 4 м;вода подаетсяводяным насосом.

Задание. Подобрать состав набрызгбетона соследующими свойствами: В 22,5 (средняя прочность прикоэффициенте вариации Vп=13,5%, =30,4 МПа); F 300; W6 (для вторичнойобделки), расчетная толщина d=15 см.

Решение. 1. Определяемводоцементное отношение по формуле (9), а значение А — по табл.2.

2.Уточняем водоцементное отношение.

Из условийслужбы бетона по водонепроницаемости В/Ц < 0,55. В зависимости от маркибетона по морозостойкости для F 300 В/Ц <0,5. Принято наименьшее значение В/Ц = 0,475.

3. Определяемрасход воды в зависимости от крупности заполнителя и жесткости набрызгбетоннойсмеси по рис. 1.

Исходя изтого, что оптимальная жесткость набрызгбетонной смеси равна 20 с, крупностьщебня 5 — 15 мм, расход воды равен 175 л/м3.

Уточняем расход воды в зависимости от вида применяемых материалов потабл. 4.

л.

Принятрасход поды В = 178 л/м3.

4. Определяем расход цемента на 1 м3 набрызгбетона.

кг/м3.

Тогда количество на 1 м3сухой смеси определяем по формуле (5).

.

5. Определяемсоотношение между песком и щебнем (долю песка в смеси заполнителей rсм) в зависимости от марки цемента, модулякрупности песка Мк и необходимой прочности набрызгбетона, а также сучетомкоэффициента производственных условий К по рис. 2.

Для МПа, Мц = 400,Мк = 3,27 r = 0,7.

6. Расход пескаопределяем из условия

Псм = (gcм — Цcм)rсм= (1440—313) × 0,7=789 кг/м3

7. Количество щебня всмеси будет

Щсм = gсм— Цсм — Псм = 338 кг/м3

Исходный состав на 1 м3сухой смеси, кг/м3:

Цсм = 313; Псм = 789; Щсм =338.

8. Выбор оптимальногорежима нанесения набрызгбетона: для материального шланга длиной 40 м идиаметром 50 мм давление в набрызгбетон-машине определяется согласно п. 3.55:

Рмм =0,1+0,0022 × 40 + 0,007 × 2 + 0,04 × 2 = 0,28 МПа.

Расстояние от сопла донабрызгиваемой поверхности определяется в соответствии с п. 3.56:

(Ц + П) : Щ = (313 + 789): 338 = 3,26.

Оптимальноерасстояние нанесения 0,7 м.

9. Расход воды при подаче насосом при набрызгбетонированин назначаетсяв зависимости от водоцементного отношения, расхода цемента ипроизводи-тельности набрызгбетон-машины. Припроизводительностинабрызгбетон-машины П = 4 м3 смеси/ч или 0,067 м3/мин прирасходе цемента Цсм = 313 кг/м3 производительность поцементу равна

П = 0,067 × 313 = 21 кг/мин.

Необходимый расход водыбудет

Всм = П = 21 × 0,475 = 10 л/мин.

10. Определяем расходматериалов для получения на 1 м3 набрызг-бетона в килограммах:

= 313 · 1,28 = 401;

= 789 · 1,7 = 1341;

= 338 · 1,4 = 473.

11.Определение ориентировочного состава набрызгбетона:

по рис. 2определяем изменение состава в процессе набрызгбетонирования: rисх = 0,7; rнб= 0,81.

Внабрызгбетоне:

цемента ............... Цнб= 401 · 1,7=532 кг/м3;

воды ................. Внб= 532 (0,475 — 0,01) = 247 л/м3;

песка ................. Пнб= (2272 — 532 — 247) · 0,81 = 1209;

щебня ................ Шнб= 2272 — 532 — 247 — 1209 = 284 кг/м3.

Приложение 8

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВИЗ НАБРЫЗГБЕТОНА

Набрызгбетонныеобразцы получают из специально приготовленных плит большого размера.

Плитыизготовляют в деревянных ящиках размерами 50 х 50 х 12 см. Крайние части плитыс нарушенной структурой спиливают, а из средней выпиливают 9 кубиков размерами10 х 10 х 10 см, используемых дляиспытания на сжатие, осевое растяжение иморозостойкость. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 101080—78, ГОСТ18105—86. Допускается получение образцов из набрызгбетона в виде керновдиаметром75 — 135 мм, выбуриваемых с помощью станка вращательного бурения скольцевой коронкой.

Выпиливание ивыбуривание образцов производят после того, как набрызгбетон наберетдостаточную прочность (7 суток и более).

Для достижения сопоставимости результатов испытаний образцов, размерыили формы которых нестандартны, со стандартными образцами необходимо вводитьпоправочные коэффициенты, приведенные в таблице.

Вид образцов Размер грани или диаметр,см

Переходный коэффициент

Кубики 7 0,75 10 0,85 15 0,90 20 1,00 30 1,10

Цилиндр (керн) h=d 1,25То же h=2d 1,80

Дляиспытания на водонепроницаемость по ГОСТ 12730,5—84 применяют керны изнабрызгбетона диаметром и длиной 15 см.

Возможнопроведение испытаний по упрощенной методике с изготовлением образцов изнабрызгбетона в виде плит размерами 70 х 40 х 18 см с тремя цилиндрическимиполостями диаметром 36 мм. Образецизготовляют в деревянной форме, к днищукоторой прикреплены три металлических вкладыша, образующие полости. Прииспытаниях в полости подается вода через специальные штуцеры. Режимиспытанийустанавливают в соответствии с ГОСТ 12730,5—84.

Привозведении тоннельных обделок из набрызгбетона для определения качестваматериала в процессе производства работ рекомендуется определять сцеплениенабрызгбетона с породой путем отрыва образцов припомощи сетчатой рамки (рис.1) или прибора конструкции ЛИИЖТа (рис. 2), а в слабых породах—прибораконструкции НИИСПа Госстроя УССР (рис. 3).

Прииспытаниях с помощью сетчатой рамки (см. рис. 1) образцы изготовляют следующимобразом. Па выбранный относительно ровный участок поверхности выработки наносятслой набрызгбетона толщиной 2 — 3 см.В этот слой втапливают сетчатую рамку.Затем наносят слой набрызгбетона толщиной 8 — 10 см. Через 1 — 1,5 ч послеэтого образец оконтуривают ручным зубилом. Применять для этой целимеханизированныйинструмент не рекомендуется, так как можно повредить образец.

Отрываяобразцы домкратом с использованием опорного приспособления, определяют величинусцепления с учетом особенностей данной поверхности (шероховатости,микротрещиноватости и т. п.). Для болееразносторонней оценки величинысцепления производят серию контрольных покрытий набрызгбетоном не наповерхности выработки, а на специально подобранных монолитных блоках породы.

Описаннаяметодика позволяет определить сцепление в любом возрасте набрызгбетона, начинаяс нескольких часов после нанесения.

Рис. 1.Приспособление для определения сцепления набрызгбетона:

а—опорноеприспособление; б— рамка

Уменьшитьтрудоемкость испытаний на сцепление в натурных условиях помогает прибор,разработанный в Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта.Прибор состоит из двух колец—наружного и внутреннего (см рис. 2). Вставленныеодно в другое кольца постепенно вдавливают вращением и слой свежеуложенногонабрызгбетона и оставляют в нем до полного схватывания материала. Диаметрвнутреннего кольца 100 —150 мм, сцепление определяют путем отрыва внутреннегокольца гидродомкратом, опирающимся на внешнее кольцо.

Вследствиебольшого сцепления набрызгбетона с внутренним кольцом, имеющим спиральнуюнарезку, отрыв происходит но контакту с породой.

Рис. 2. Прибор дляопределения сцепления набрызгбетона с грунтовой поверхностью:

1—опорный столик:2—захват; 3—внутреннее кольцо; 4—штифт; 5—уплотняющаяшайба;

6—фиксирующеекольцо; 7—наружное кольцо

Рис. 3. Прибор дляопределения сцепления набрызгбетона со слабой породой:

1—динамометр; 2—тяги; 3—набрызгбетон; 4— порода; 5—фиксирующие винты

Прииспользовании прибора НИИСПа Госстроя УССР (см. рис. 3) для определениясцепления набрызгбетона со слабыми породами производят отбор образцов породыпри помощи компрессионных колец дляиспытания грунтов, вдавливаемых в породу.Компрессионные кольца с отобранными образцами породы закрывают крышками ипомещают в специальный прибор так, чтобы они открытой лицевой сторонойбылиприжаты по контуру к отверстиям в панели прибора. Затем на панель с образцаминаносят набрызгбетон и после схватывания динамометром определяют усилие отрывапороды от набрызгбетона. Во всехслучаях следует испытывать не менее трехобразцов-близнецов одного возраста, а сами испытания проводить непосредственнона месте производства работ.

Приложение 9

Обязательное

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА

(извлечение из СНиП2.03.01—84)

Таблица 1

Расчетноесопротивление бетона для предельных

состояния первойгруппы Rb,и Rbt, МПа,

приклассе бетона по прочности на сжатие

Вид сопротивления Бетон В25 В30 В35 В40 В45Сжатие осевое(призменнаяпрочность) Rb

Тяжелый имелкозернистый

14,5 17,0 19,5 22,0 25,0

Легкий 14,5 17,0 19,5 22,0 —

Растяжение осевоеRbt

Тяжелый 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45

Мелкозернистыйгрупп:

A (Мк > 2)

1,05

1,20

1,30

1,40

—

Б (Мк £ 2) 0,90 1,00 — — —

Легкий при

мелкомзаполнителе:

плотном

1,05

1,20

1,30

1,40

— пористом 0,90 1,00 1,10 1,20 —

Таблица 2

Расчетныесопротивления бетона для предельных состояний

второй группыRb,serи Rbt,ser ,МПа,

приклассе бетона по прочности на сжатие

Вид сопротивления Бетон В25 B30 В35 В40 В45Сжатие осевое

(призменнаяпрочность) Rb,ser

Тяжелыймелкозернистый

18,5 22,0 25,5 29,0 32,0

Легкий 18,5 22,0 25,5 29,0 —Растяжение Тяжелый 1,60 1,80 1,95 2,10 2,20

осевое

Rbt.ser

Мелкозернистыйгрупп:

A (Мк > 2)

1,60 1,80 1,95 2,10 —

Б (Мк £ 2) 1,35 1,50 — — —

Легкий примелком

заполнителе:

заполнителе:плотном

1,60

1,80

1,95

2,10

— пористом 1,35 1,50 1,65 1,80 —

Таблица 3

Начальные модулиупругости бетона при сжатии и растяжении, МПа,

приклассе бетона по прочности на сжатие

Бетон В25 B30 B35 В40 В45Тяжелый естественного твердения 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5Мелкозернистый естественноготвердения групп:

A (Мк > 2)

24,0

26,0

27,5

28,5

—Б (Мк £ 2) 21,5 23,0 — — —Легкий поризованный марки посредней плотности Д:

1600

16,5

17,5

18,0

—

—1800 18,5 19,5 29,5 21,0 —2000 21,0 22,0 23,0 23,5 —

Приложение 10

Справочное

СВЕДЕНИЯ ОБ АЛГОРИТМАХ И ПРОГРАММАХ РАСЧЕТАКРЕПИ ТОННЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

№

пп

Название программы Авторы алгоритмаи программы

Языкпрограммирования

Тип

ЭВМ

Краткая характеристика программы Организация—держательпрограммы

1 Расчет обделок некруговогопоперечного сечения

Н. Н. Фотиева

В. Л. Кипенев

А. А. Ланда

ФОРТРАН ЕС Определение напряженного состояниямонолитных обделок некруговогоочертания. Расчет основан на решенииплоской контактной задачи о равновесиикольца в упругой среде

Ленметрогипротранс

2 Расчет многослойныхи комбинированныхобделок круговогоочертания

Н. С. Булычев

Е. Е. Левин

А. А. Ланда

ФОРТРАН ЕС Расчет сборной или монолитнойтрехслойной обделки кругового очертанияметодами теории упругости

То же

3 Крепь Б. 3. Амусин

Н. С. Булычев

Н. А. Романова

ФОРТРАН ЕС Расчет обделки подземной выработкинекругового очертания замкнутой,незамкнутой монолитной, шарнирной илисборной при условии сцепления илипроскальзывания по контакту и свозможной потерей устойчивости. Расчетпроводится по методу начальныхпараметров

”

4 Комбинированнаякрепь

Д. И. Колин

Л. Н. Колина

АЛГОЛ-60 ЕС Определение оптимальных параметровкомбинированной крепи из анкеров инабрызгбетона по критериям минимумасебестоимости и трудовых затрат привозведении крепи

ЦНИИС

5 “Недра” Б. 3. Амусин

К. А. Ардашев

Ю. М. Васинский

ФОРТРАН ЕС Автоматизация системы проектированиякапитальных горных выработок позволяетвыбрать параметры крепи по заданнымгабаритам, данным геологическихизысканий и т. п.

ВНИМИ

6 “Сейсм” Н. Н. Фотиева

И. Я. Дорман

С. Ю. Хазанов

С. А. Абдрафикова

ФОРТРАН ЕС Расчет круговых обделок глубокогозаложения на сейсмические воздействия

ЦНИИС

7 Расчет круговыхобделок

И. Е. Левин ФОРТРАН ЕС Расчет круговых обделок мелкого заложенияна сейсмические воздействия

Ленметрогипротранс

8 Анкер Л. Л. Старчевская ФОРТРАН ЕС Определение напряженно-деформированного состояния иустойчивости выработки, подкрепленнойанкерами

То же

9 RAK В. В. Чеботаев ПЛ-1 ЕС Расчет арочной крепи. Определение шагаарок в зависимости от горно-техническихусловий. Определение эпюры моментов,нормальных сил и реакции от единичныйнагрузок

ГТМ

10 Нелинейный расчетобделки

В. А. Гарбер ФОРТРАН ЕС То же с учетом нелинейности физико-механических свойств грунта, материалаобделки, диаграммы деформирования

ЦНИИС

11 Расчет крепи Л. Б. Кучумова АП

Расчет анкер-набрызгбетонной крепиподземных гидротехнических сооружений впородах с коэффициентом крепостибольше 4

ЦНИИС

12 “Спринт” Н. Н. ШапошниковВ. Б. Бабаев

Г. В. Полторак

Е. Г. Перушев

ПЛ-1, ФОРТРАН,АССЕМБЛЕР

ЕС Система пространственного расчетаконструкции и материалов, находящихсяпод воздействием статических идинамических нагрузок. Алгоритм расчетаоснован на методике конечных элементов(МКЭ)

МИИТ

13 STATUS Т. Л.Бердзенешвили О.К. Постольская

ФОРТРАН ЕС Программный комплекс для статическогорасчета по МКЭ плоских ипространственных систем с анизотропнымии нелинейными характеристиками

МИСИ

14 FAK-1 Н. Н. Фотиева ФОРТРАН ЕС Расчет напряженного состояния замкнутойнекруговой обделки с учетом местаустановки и сейсмических воздействий

ТПИ

15 “Анкер-контакт” Д. И. Колин

Л. Н. Колина

АЛГОЛ-60 ЕС Определение усилий, возникающих ванкерах в процессе взаимодействия их сгрунтом, с учетом влияния их друг на друга,времени и места установки, ползучестигрунта

ЦНИИС

16 FOK-4 Н. Н. Фотиева

А. Н. Козлов

ФОРТРАН ЕС Расчет набрызгбетонной крепи на действиесобственного веса пород

ТПИ

Приложение11

Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА КРЕПОСТИ fкp.p, СКАЛЬНЫХГРУНТОВ ДЛЯ РАСЧЕТОВ НАБРЫЗГБЕТОННЫХ И АНКЕРНЫХ КРЕПЕЙ

Коэффициент крепости fкр.р(коэффициент крепости “в массиве”) определяют по формуле

fкр.р = a · fкр ,

где fкр— нормативный коэффициент крепости пород (коэффициент крепости по М. М.Протодьяконову) “в куске”; а — коэффициент, учитывающий трещиноватостьмассива и обеспечивающий переход от

коэффициента крепости “в куске” ккоэффициенту крепости “в массиве” (табл. 1).

Коэффициент крепости “в куске” определяют по формуле:

fкр= g · Rc

где Rс—временноесопротивление образца грунта в водонасыщенном состоянии, МПа; g—постоянная сводообразования, равная 0,1 МПа-1.

Таблица 1

Значениякоэффициента а

Категория скальных грунтов по

степени трещиноватости

Временное сопротивление Rс

грунта одноосному сжатию, МПа 10 20 40 80 160

1. Практически нетрещиноватые 1,7 1,4 1,2 1,1 1,02. Слаботрещиноватые 1,4 1,2 1,0 0,9 0,83. Трещиноватые 1,2 0,9 0,7 0,6 0,54. Сильнотрещиноватые 0,9 0,7 0,5 0,4 0,3

Категориюгрунтов по степени трещиноватости определяют согласно табл. 2 в зависимости оттрещинной пустотности и густоты трещин (среднее расстояние между трещинами, м);наличие микротрещин неучитывается.

Таблица 2

Категориигрунтов

Трещинная пустотность, % Степень трещиноватости и густота трещин, м очень

редкая,

более 1,0

редкая,

1,0—0,3

густая,

0,3—0,1

очень

густая,

менее 0,1Малая, менее 0,3 I II III IVСредняя, 0,3—1,0 II III IV —Большая, 1,0—3,0 III IV — —Очень большая, более 3,0 IV — — —

Примечание. Прочерки в табл. 2 означают, что в этих условияхприменение анкерной или набрызгбетонной крепей неэффективно или невозможно.

Приопределении трещинной пустотности рыхлый или глинопородный материал заполнениятрещин не учитывают.

При большой иочень большой трещинной пустотности и хорошо выраженной расчлененности массивана блоки его относят к V категории (прочерки в табл. 2).

В условияхожидаемого полного нарушения сплошности скальных грунтов в результатеинтенсивного их расслоения (кливаж) грунты относят к V категории (прочерки втабл. 2).

При наличииповерхностей скольжения категорию грунта повышают на одну ступень.

При трещинах,частично залеченных твердым (кристаллическим) материалом, категорию грунтапонижают на одну степень, а при полностью залеченных трещинах грунт относят к Iкатегории.

В условияхобводненной выработки расчетные значения коэффициента крепости fкр.р следует дополнительно снижать умножениемна понижающий коэффициент по табл. 3.

Таблица 3

Значениядополнительного понижающего коэффициента

ккоэффициенту крепости породы fкp.p за счетобводненности выработки

Интенсивность водопритока в Грунты скальные при трещинной пустотностивыработку малой средней большой и

очень большойСлабый капёж 1,0 1,0 0,9Сильный капёж 1,0 0,9 0,8Очень сильный капёж и струи 0,9 0,8 0,7

Еслинаиболее развитой системой трещин являются трещины напластования, составляющиес осью тоннеля угол менее 45°, на расчетный коэффициент крепости fкр.р вводят дополнительный коэффициент 0,9.

При проходкевыработки в скальных грунтах без применения буровзрывных работ расчетныйкоэффициент крепости умножают на повышающий коэффициент:

1,3—длясильнотрещиноватых и раздробленных грунтов;

1,2—дляпрочих грунтов.

Приложение 12

Рекомендуемое

ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА СПОСОБА НАНЕСЕНИЯНАБРЫЗГБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ОБВОДНЕННУЮ ПОВЕРХНОСТЬ. ТРЕБОВАНИЯ К ВЯЖУЩИМ

Характер обводненнойповерхности

Рекомендации по технологиинанесения набрызгбетонного

покрытия

Необходимое времясхватываниявяжущего (не

позднее).Небольшой водоприток ввиде капежа илинезначительных течей

Первый слой набрызгбетонарекомендуется наносить спониженным В/Ц

—

Сконцентрированныйводоприток

Предварительно осуществляютотвод воды посредствомвыбуривания коротких шпуров иустановки на быст-ротвердеющем цементекоротких патрубков-кондукторов,на которые надевают шланги.Набрызгбетон на осушенныеповерхности наносят обычнымспособом

—

Водоприток по всей поверх-ности, л/(мин·м):

до 1

Выбирают расстояние от сопладо поверхности набрызга от 0,5до 0,6 м

2до 2 1до 3 1до 5 Мгновенное8 Сначала закрепляют сухие или

сырые поверхности обычнымспособом, затем сжатымвоздухом, истекающим изнасадки с овальным щелевымотверстием, сдувают воду науже закрепленные поверхности синтенсивным водопритоком. Подзащитой воздушной струинаносят набрызгбетон сускорителями на еще незакрепленные поверхности

”

>8 В местах течей устанавливаютрезиновые и металлическиетрубки для отвода воды, приналичии водоносных трещин—разрабатывают канавки

”

Примечание. Во всех случаях, указанных в таблице, используютсмеси с повышенным содержанием цемента. Для выбора вида вяжущего и химическихдобавок следует использовать данные табл. 1 прил. 7.

Приложение13

Справочное

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАБРЫЗГБЕТОННЫХ РАБОТ

Таблица 1

Техническиехарактеристики набрызгбетон-машины

Камерные Шнековые РоторныеПоказатели С-630Л С-702* БМ-60 БМ-60П СБ-67

(С-1007)

ТП-2 ПБМ-1 ПБМ-2 ПБМ-1,5 БМ-68У БМ-70**

Производительность посухой смеси, м3/ч

4 3 4 3—4 4 2 8 8 11 6 6

Максимальная крупностьзаполнителей, мм

25 10 25 25 20 15 10 10 10 16 16

Внутренний диаметрматериального шланга,мм

50 38 50 50 50 50 50 50 50 50 65

Давление сжатого воздуха,МПа (кгс/см2)

0,15—0,5(1,5—5)

0,15—0,5(1,5—5)

0,15—0,5(1,5—5)

0,5

(5)

0,5

(5)

0,3—0,5

(3—5)

0,2—0,3(2—2,8)

0,2—0,3(2—2,8)

0,2—0,3(2—2,8)

0,4—0,5

(4—5)

0,5

(5)Дальность транспор-тировки, м:

по горизонтали

200

150

200

200

200

100

200

200

200

200

200по вертикали 50 40 30 30 35 40 — — — 10 50Мощностьэлектропривода, кВт

2,8 2,8+1 4,5 — 2,8 7 — — — 5,5 1,5

Мощностьпневмопривода, кВт

— — — 2,2 — — 8,8 10,2 8,8 — —

Основные размеры, мм:

высота

1660

1830

1600

1600

1700

—

—

1630

1630

1625

—ширина 1000 895 1100 1100 1100 540 1320 1270 880 850 1080длина 1670 1537 1420 S700 2000 1000 4313 3300 3470 1400 3400Загрузочная высота, мм 1660 — 1600 !600 1700 800 1780 1630 1630 1400 —Масса, кг 886 1000 1000 1000 1000 470 4500 3100 2225 850 5400

_________

* Отличается от С-630А наличиемзагрузочного ковша.

** Отличается от БМ-68У наличием загрузочного устройствагрейферного типа.

Рис. 1. Комплектоборудования для набрызгбетонирования при возведении транспортных сооружений:

1—набрызгбетон-машина:2—материальный шланг; 3—трактор трелевочный ГТД-55А; 4—рамапромежуточная: 5—манипулятор; 6—водяной шланг; 7—смеситель;8—сопло

Комплектоборудования ЦНИИС для набрызгбетонных работ

Комплектмеханизированного оборудования для набрызгбетонироиания “сухим” методом состоитиз набрызгбетон-машины роторного типа с материальными шлангами и манипулятора,выполненного в видеавтономного модуля, который может устанавливаться насоответствующее транспортное средство на гусеничном, пневмоколесном илирельсовом ходу в зависимости от условий строительного объекта (рис. 1).

Комплектпредназначен для работы и наземных и подземных условиях при температуре от 0 до+ 40°С при влажности до 100%.

Дляобеспечения работы комплекса необходимы источники: электроэнергии общеймощностью не менее 1,5 кВт, напряжением 380 В и частотой 50 Гц; сжатого воздухадавлением не менее 0,6 МПа и расходом 12м3/мин; водоснабжениядавлением 0,6 МПа и расходом 4 м3/мин.

Набрызгбетон-матина(рис. 2) предназначена для дозированного ввода сжатым воздухом готовойсухой бетонной смеси в систему материальных рукавов для пневмотранспорта ее ксоплу.

Рис. 2.Набрызгбетон-машина

Отмашины сухая смесь естественной влажности, в том числе содержащая волокна (дисперсноеармирование), транспортируется по рукавам в воздушном потоке с низкойконцентрацией материала, примерно 20%.

Вода длязатворения цемента впрыскивается в транспортную систему за 3 м до сопла.

Машинаработает по принципу непрерывной подачи сухой смеси и шланг длятранспортировки. Загрузка заранее приготовленной смеси естественной влажностипроисходит через загрузочную воронку в бункермашины, снабженный вибратором. Избункера, благодаря вибрации, смесь попадает в загрузочные камеры вращающегосяротора, футерованные резиновыми вставками в виде коротких отрезков шланга,забивкакоторых исключается благодаря вибрации под действием сжатого воздуха.

Техническаяхарактеристика

Производительность, м3/ч ....................... 8

Тип привода набрызгбетон-машины ..............Электрический

Электродвигатель:

тип ....................................... 4А1604/6УЗ

потребляемая мощность, кВт:

при n=16,3с-1 (970 мин-1) ..................... 7,5

при n=24,6с-1 (1470 мин-1) ................. 8,5

напряжение, В ........................... 380,50 Гц

Частота вращения ротора с-1(мин-1):

при n=16,3с-1 электродвигателя ............... 0,11 (6,5)

при n=24,6с-1 электродвигателя ............... 0,16 (9,8)

0,11—0,16

Расход воздуха, м3 с-1(м3, мин-1) ................. (6,5—9,5)

Давление подводимого воздуха, МПа .............. 0,4—0,6

Расход воды, м3/ч .............................. 4—5

Давление подводимой воды, МПа ................. 0,4—0,6

Максимальный размер фракцийбетонной

смеси, мм, не более ............................. 16

Емкость приемной виброворонки, м3............... 0,25

Дальность транспортировки, м, неболее ........... 100

Высота подъема, м, не более ..................... 30

Габаритные размеры, мм, не более:

длина ...................................... 1850

ширина .................................... 860

высота ..................................... 1552

Масса, кг, не более ............................. 1100

Роторс загрузочными камерами вращается вокруг вертикальной оси. Герметизацияротора осуществляется верхним и нижним неподвижными резиновыми дисками. Верхнийдиск имеет систему отверстий, служащихдля загрузки камер сухой смесью,продувки камер сжатым воздухом, выпуска остатка сжатого воздуха в конце цикла.Нижний диск имеет только два отверстия—для выхода смеси ротора и выпускасжатого воздуха.

Присовпадении отверстия загрузочной камеры с отверстием для загрузки в верхнемдиске сухая смесь попадает в загрузочную камеру, а при совпадении нижнегоотверстия заполненной загрузочной камеры сотверстием для выхода в нижнем дискесмесь через продувочную камеру уносится постоянным непрерывным потокомсжатого воздуха в транспортную систему. За три метра до подхода к соплу смесьпроходит черезспециальную камеру где ее затворяют регулируемым количествомводы, впрыскиваемой перпендикулярно к воздушному потоку. На выходе из соплаполучается смоченный и перемешанный песчано-гравийныйраствор, который сбольшой скоростью под действием сжатого воздуха наносится на обрабатываемуюповерхность. Материальные рукава соединяются между собой, а также снабрызгбетон-машиной при помощиспециальных быстрорязъемных соединений.

Манипуляторстрелового типа (рис. 3) предназначен для производства набрызгбетонированиябезопасным механизированным способом, обеспечивая дистанционное управлениесоплом и ведение его по требуемойтраектории.

Рис. 3. Общий вид (а)и зона действия (б) манипулятора для набрызг-бетонирования:

1—насосная станция; 2—пультуправления; 3—опорно-поворотное устройство;

4—стрела;5—сопло; 6—рама скабиной

При этом сохраняетсянеобходимое строго перпендикулярное положение сопла на консоли стрелы кобрабатываемой поверхности на постоянном заданном расстоянии от нее.

Манипуляторможет применяться для работы с машинами как для “сухого”, так и “мокрого”способов набрызг-бетона.

Техническаяхарактеристика

Зона действия, мм:

максимальный диаметр тоннеля ................. 9000

минимальный диаметр тоннеля ................. 3800

максимальный вылет стрелы (сопла) ............. 3950

Максимальная величина подачи соплавдоль

центральной оси машины (рабочийход), мм 1500±50

Тип привода манипулятора ..................... Гидравлический

Максимальное давление рабочейжидкости

в гидросистеме, МПа, не более .................. 10

Электродвигатель насосной станции:

потребляемая мощность, кВт ................. 7,5

тип ...................................... 4А1324Ц1

напряжение, В ............................. 380

Диаметр материального рукава, мм .............. 65

Угол поворота стрелы вокруггоризонтальной

оси ......................................... 360

Частота вращения стрелы, мин-1,не менее ........ 1,3

Угол поворота 1-го и 2-го коленстрелы, град ...... 60 ±3

Угол поворота 3-го колена стрелывокруг

горизонтальной оси, град ....................... ±45

Угол поворота сопла в плоскоститретьего

колена стрелы, град ............................ 60±3

Величина подачи сопла вдольпродольной

оси манипулятора, мм .......................... 1500±50

Скорость перемещения сопла, мм/с-1.............. 0—500

Диаметр сопла, мм, не менее .................... 50

Частота вращения сопла, с-1..................... 0—0,6

Величина эксцентриситета вращениясопла, мм ..... 17; 20; 25

Габаритные размеры в транспортном

положении, мм, не более:

длина ..................................... 4940

ширина .................................... 982

высота .................................... 157

Масса, кг, не более ............................. 1500

Шарнирно-сочлененнаястрела имеет возможность неограниченного вращения в опорно-поворотномустройстве вокруг центральной оси манипулятора.

Держательсопла шарнирно закреплен на консоли 3-го колена стрелы и с помощьюгидроцилиндра может изменять наклон в плоскости этого колена. Само сопло припомощи гидромотора совершает вращательныеэксцентричные движения, имитирующиедвижение сопла при ручной технологии набрызгбетона.

Манипуляторработает по принципу последовательного нанесения сплошной полосы набрызгбетоназаданной толщины и ширины, слой набрызгбетона равномерно покрываетобрабатываемый участок поверхности.

При обработкебоковой поверхности (стен тоннелей, откосов и т. п.) сопло перемещаетсяпараллельно этой поверхности на величину рабочего хода. После нанесениянабрызгбетона на обрабатываемом участкеповерхности сопло поднимают илиопускают в зависимости от технологии ведения работ при помощи соответствующихмеханизмов управления. После этого производится обработка следующего соседнегоучастка(полосы верхней или нижней) при обратном рабочем ходе сопла. Затемтехнологический цикл повторяется. В процессе технологических перемещений соплаидет непрерывная подача смеси на обрабатываемуюповерхность.

При обработкеперпендикулярных к центральной оси машины поверхностей, например лба забоявыработки, рабочим движением является вращение стрелы манипулятора вокруг егоцентральной оси. Направлениесопла на консоли стрелы при этом переориентируетсяна 90°.

Притехнологии “сухого набрызгбетонирования” в кабине манипулятора устанавливаетсявентиль управления режимов ввода воды в материальный шланг.

Таблица 2

Предотвращениеи устранение неисправностей в работе

набрызгбетон-машины

Признаки неисправности Возможные причины Способ предотвращения иустранения

При открытом впускномкране воздух выходитмедленно, при работемашины замечаетсяпыление из-под прокладкиверхнего затвора

Порча или загрязнениерезиновой прокладки подверхним колокольнымклапаном; засорениеотверстийраспределительной втулкисопла

Осмотр резиновойпрокладки, очистка при еезагрязнении, замена новойпри неисправности;поддержка рычага нижнегозатвора рукой во времязагрузки верхней камеры,очистка или заменапрокладки новой во времяперерыва или послеокончания работы;разборка сопла, прочисткаотверстия враспределительной втулке

Замечается пыление из-под прокладки верхнегоклапана. При открытомпроходном краневыпускной трубы нижнийклапан самопроизвольнооткрывается

Образование пробки вматериальном шланге илив сопле вследствиепопадания в сухую смесьзерен размером более 25мм, а также в результатерезких перегибовматериального шланга

Простукивание шланга научастке предполагаемогозасорения, разборка соплаи прочистка, продувка ираспрямление шланга,снятие выходногоматериального патрубка ипрочистка его

Материал при выходе изсопла сильно пылит,наблюдается усиленныйотскок материала отрабочей поверхности илинаносимый на поверхностьслой материала чрезмерножидкий (материалоплывает)

Резкое изменениеконсистенции смеси из-занеравномерной подачиводы или неравномернойзагрузки сухой смеси внабрызгбетон-машину

Поддержка равномерногодавления в водяном баке ислежение за равномернойподачей воды; загрузканабрызгбетон-машинравномерная и слежениеза тем, чтобы в нижнейкамере было всегдадостаточно материала

Прекращение подачи сухойсмеси к соплу

Прорыв воздуха в местахсоединений

Замена резиновыхпрокладок в случае ихпорчи или подтяжка гаекпри их ослаблении

Резкое повышениедавления па манометре

Недостаточность числаоборотов двигателя,засорение воздушногофильтра, понижениедавления в компрессоре

Разборка и прочисткавоздушного фильтра;увеличение давлениявоздуха в компрессоре

Понижение давления вматериальном шланге,шум воздуха в местепрорыва или стыка

Отказ в работе двигателяпри пуске вследствиеторможенияраспределительнойтарелки машинысхватывающейся смесью

Очисткараспределительнойтарелки

Медленное вращениемаховика пневмодвигателя,не вращаютсяпиевмодвигатель припоказании нормальногодавления на манометре

Неравномерное гудениемотора на высоких тонах

Нагревание подшипниковвала, недостаток смазкиили ее загрязнение

Проверка смазки и в случаеее загрязнения заменановой, а при недостаткесмазки—дополнение дотребуемого количества

Приложение14

Рекомендуемое

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИНАБРЫЗГБЕТОННОИ КРЕПИ

Таблица 1

Вариантысхем организации набрызгбетонных работ

Способ и местоприготовления сухой

Технологическийтранспорт

Варианты транспортныхсхем

Средства для доставкисухой смеси в рабочую

Используемое оборудование при технологическихоперациях

смеси зону подача материалов кнабрызгбетон-

машине

очистка основания инанесение

набрызгбетонного покрытияЦентрализованно супаковкой в капсулы

Безрельсовый Через портал выработкипо транспортной

Капсулы,автотранспортом

Переставнойнабрызгбетонный

Самоходный агрегат нанерельсовом ходу,

штольне и сбойкаммежду выработкой и

транспортной штольней

узел на нерельсовомходу

снабженный манипулятором

То же Рельсовый, шахтнаяколея с электровозной

тягой всех типов

То же, а также черезклетьевой ствол

Капсулы, на тележкахшахтной колеи

То же, на рельсовомходу или

смонтированный набуровой раме илитехнологическойтележке по типу

тележки длянагнетания

Передвижной агрегат нашахтной колее или

манипулятор,смонтированный на буровой

раме

Централизованно, супаковкой в капсулы

Рельсовый,железнодорожнаяколея 1524 мм с

локомотивной тягой

Через портал тоннеля Капсулы натехнологических

платформахжелезнодорожной

колеи

Оборудование технологического состава нажелезнодорожной колее, включающее бето-

носмесители, набрызгбетон-машину иманипулятор для вождения сопла

Централизованно, супаковкой в капсулы

Рельсовый,железнодорожнаяколея 1524 мм с

локомотивной тягой

Через портал тоннеля Капсулы доперегрузочного узла

тележками на шахтнойколее, далее натехнологическихплатформах на

железнодорожнойколее

Оборудование технологического состава нажелезнодорожной колее, включающее бето-

носмесители, набрызгбетон-машину иманипулятор для вождения сопла

На бетонном узле нашахтной поверхности

Безрельсовый Через портал выработкипо транспортной

штольне и сбойкаммежду выработкой и

транспортной штольней

Автобетоносмесителиодиночные или

автобетоносмесителив сцепе (автопоезда)

Переставной на-брызгбетонный узелна нерельсовом ходу

Самоходный агрегат нанерельсовом ходу,

снабженныйманипулятором

То же Рельсовый, шахтнаяколея, электровозная

тяга всех типов

То же Шахтные вагонеткисаморазгружающиеся

или опрокидные:пневмобетононагне-

татели типа ПБМ

То же, на рельсовомходу или

технологическаятележка (по типу

тележки длянагнетания)

пневмонагнетателями

То же на рельсовом ходуили смонтированный на

буровой раме

На бетонном узле нашахтной поверхности

Рельсовый, шахтнаяколея при тяге

аккумуляторнымиэлектровозами

” Пневмобетононагне-татели типа ПБМА, а

такжебетоносмесители на

тележках шахтнойколеи

Оборудование технологического состава нашахтной колее, включающее бетоносмесители,

набрызгбетон-машину и манипулятор длявождения сопла

То же Рельсовый, шахтнаяколея при тяге

электровозами всехтипов

Через клетьевой ствол Шахтные опрокидныевагонетки или

контейнеры натележках шахтной

колеи

Перестановочныйнабрызгбетонныйузел на рельсовом

ходу, а такжеоборудование,

смонтированное набуровой раме илитехнологическойтележке по типу

тележки длянагнетания

Передвижной агрегат нашахтной колее или

манипулятор,смонтированный на

буровой раме

” То же Через технологическуюскважину с подземным

перегрузочным бункером-дозатором

То же; пневмобето-нонагнетатели типа

ПБМА

То же; пневмобето-нонагнетатели

То же

” Рельсовая,железнодорожнаяколея 1524 мм с

локомотивной тягой

Через портал выработки Бетоносмесители натехнологических

платформах колеи1524 мм

Оборудование технологического состава нажелезнодорожной колее, включающее бето-

носмесители, набрызгбетон-машину иманипулятор для вождения сопла

” То же По транспортнойштольне к

перегрузочному узлу усбойки штольни с

тоннелем

Саморазгружающиесявагонетки на шахтной

колее, потранспортной

штольне доперегрузочного узлабетоносмесителя на

технологическихплатформах

железнодорожнойколеи

То же

Таблица 3

Порядокпроизводства работ в тоннеле при постоянной и временной анкер-набрызгбетонныхкрепях

(грунтыот средней и большей устойчивости, разработка грунтов буровзрывным способом)

Работы Операции Последовательность операций 1 2 3 4 5 6 7

Заряжание,взрывание,проветривание

Проходка

выработки

Уборка породы

Разработка грунта Оборка забоя и

контура выработки

Обуривание забоя

Бурение анкерныхшпуров

Временное креплениевыработки

Установка анкеров

Нанесение

набрызгбе-тона

Бурение анкерных

шпуров

Возведениепостоянной обделки

Установка анкеров

Монтаж армосетки

Нанесение

набрызгбе-тона

Таблица 4

Порядокпроизводства работ в забое выработки при проходке с временнойанкер-набрызгбетонной крепью

(грунты нижесредней устойчивости, разработка грунтов буровзрывным способом,

постояннаяобделка монолитная бетонная или сборная)

Работы Операции Последовательность работ 1 2 3 4 5 6 7 8 Заряжание,

взрывание,проветривание

Разработка грунта Уборка породы

Оборка забояконтура выработки

Обурирание забоя

Нанесениена-

I слой

брызгбетона II слой

Временное креплениевыработки

Бурение анкерныхшпуров

Установка анкеров

Монтажметаллической сетки

Таблица 5

Ориентировочныепоказатели сооружения однопутных и двухпутных тоннелей

Показатели Единица Вид выработки измерения Полный профиль Подсводная часть Нижний уступ Проходческие работы Площадь сечениявыработки

м2 120 120 92 59,8 52,8 52,8 63,7 63,7

Коэффициенткрепости

— 4—6 6—8 8 4—6 4—6 6—8 4—6 6—8

Продвигание забоя зацикл

м 2 2,0 3,5 2,7 3,2 3,2 3,6 3,6

Продолжительностьцикла

ч 24 28 41 34 33 42 28 21

Скорость проходки поциклограмме

м/мес 40 42,5 50 47,5 57,5 45 77,5 102,5

Временная крепь — Арки,

набрызгбетон

Клиновыеанкеры,набрызг-

бетон

Железобетонныеанкеры

Железобетонныеанкеры, набрызг-

бетон

Железобетонные

анкеры,

набрызгбетон

Металлические

анкеры,

набрызгбетон

Трудозатраты на 1 м3породы

чел.-см. 0,04 0,04 0,05 0,08 0,08 0,11 0,05 0,03

Состав звена чел. 5 5 4 5 6 6 6 6 Установочнаямощностьоборудования

кВт 180 180 50 150 250 250 250 250

Потребность в сжатомвоздухе

м3/мин 100 100 80 80 100 100 100 100

Потребность в воде л/мин 60 60 60 50 50 50 50 50 Возведение обделки Объем бетона на 1 мтоннеля

м3 31,9 6,7 2,5 4,5 31,9 5,7 31,9 5,7

Толщина обделки:

свод и стены

мм

400—600

200

100

200

500—1000

200

500—1000

200

обратный свод 400—800 — — 200—400 400—1150 — 400—1150 — Скоростьбетонирования:

свод и стены

м/мес

150

400

478

508

150

308

150

308

обратный свод 400 — — 559 300 — 300 — Продолжительностьцикла;

свод и стены

ч

43,4

10,7

4,4

3,2

42

7

42

7

обратный свод 9 — — 12 12 — 12 — Состав звена:

свод и стены

чел.

6

4

4

4

6

4

6

4

обратный свод 5 — — 5 4 — 4 — Трудозатраты на 1 м3 чел./см. 0,10 0,15 0,15 0,15 0,10 0,15 0,10 0,15 бетона:

свод и стены

0,10

0,15

0,15

0,15

0,10

0,15

0,10

0,15

обратный свод 0,14 — — 0,25 0,16 — 0,16 — Установленнаямощностьоборудования

кВт 150 20 20 20 30 20 30 20

Потребность в сжатомвоздухе

м3/мин 20 15 15 15 30 15 30 15

Потребность в воде л/мин 50 10 10 10 50 10 50 10

Приложение 15

Обязательное

ФОРМЫ ЖУРНАЛОВ ОПЕРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯКАЧЕСТВА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ И ОБДЕЛКИ

Журналконтроля качества песка, щебня, ПГС (песчано-гравийной смеси)

Дзтаиспы

Местоотбора

Фракционный состав, % Объемно-насыпная

Влажность,%

Содержание пылевидныхилистых и

тания проб, массыпробы

более

20 мм

20—

10 мм

10—

5 мм

5—

2,5 мм

2,5—

1,25 мм

1,25—

0,63 мм

0,63—

0,315 мм

0,315—

0,14 мм

менее

0,14 мм

масса, т/м3 глинистых частиц, %

1 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Испытаниепровел ф.,и., о., должность

Журнал испытанияцемента по ГОСТ 10178—76*; ГОСТ 310.3—76; 310.4—76

Датаиспытания

Завод-изготовитель

Марка цементапо паспорту

Нормальная густотацементного

Срокисхватывания

начало ,

конец

Обеспеченностьравномерности

изменения

Предел прочности, МПа, в возрасте,сут.

завода теста, % ч, мин объема (да, нет) 3 7 281 2 3 4 б 6 7 8 9

_________

* Дляопределения активности цемента допускается применение ускоренной методикиЦНИИПС-2.

Испытаниепровел ф.,и., о., должность

Журнал контролярежима набрызгбетонирования

Место отборапробы пикета

Дата работы Давлениевоздуха Рн/бм, внабрызгбетон-машине, МПа

Давление воды вмагистрали Рв,

МПа

Расстояние отповерхности

нанесения досопла l, м

Угол наклонасопла к

поверхности,град

Величинаотскока, Q, %

Отказы приработе

оборудования

1 2 3 4 б 6 7 8

Контрольосуществил Ф., и., о., должность

Журнал контроляработоспособности комплекса оборудования для набрызгбетонных работ

Гидрав- Набрызгбетон-машина

Дата

Матери-

альныешланги

Воздухопроводнаясеть

Манжетыи

уплотне-ния

Арматуралическиешланги ицилин-

дрыманипу-лятора

Распределителигидравлические

РС-1

Маслофильтры

Давление вгидросистеме

Дросселина пульте

управленияи стреле

Стрелыманипулятора

стаканыбарабана

верхнийи

нижнийдиски

воздушнаяарматура

вкладышикамеры

смешения

ЭлектрооборудованиеПримечанияЗаданияпо

ремонту

Подписьсменногоинженера

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Журнал контролясостава сухой смеси, приготовления и транспортировки

Местоотбора

Теоретический расход материалов на 1м3 сухой смеси, кг

Фактический расход материалов на 1 м3 сухойсмеси, кг

Время

Вид доставкикомпонентов

Время

доставки смесипробы Цемент Песок Щебень Химические

добавкиЦемент Песок Щебень Химические

добавки

перемешиваниясмеси, мин

смеси(раздельный.совместный)

(компонентов) отБСУ до рабочего

места, ч, мин

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Испытаниепровел Ф., и., о., должность

Журнал контролясоответствия работ по набрызгбетонированию ППР

Местоконтроля,

пикет

Оборкаповерхностивыработки(да, нет)

Количествошпуров под

анкеры;наличие

сеткишпуров

Глубинашпура поданкеры, м

Уголзабуриванияшпура, град

Количествоампул-

патроновна 1 шпур

Времявращенияанкера, с

Вид сетки,размер

ячеек, мм

Способкрепления

сетки санкером(сварка,

шайба и т.д.)

Максимальная иминимальная

величины зазорамежду сеткой и

грунтом, см

Мытьеповерхностивыработкиперед н/б(да, нет)

Толщина слоянабрызгбетона,

см

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Дата проведения контроля

Контрольпровел Ф.,и., о., должности

Приложение16

Рекомендуемое

УСКОРЕННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯМОРОЗОСТОЙКОСТИ НАБРЫЗГБЕТОНА

1.Применение ускоренного метода определения морозостойкости

1.1.Ускоренное определение морозостойкости осуществляется для контроляморозостойкости набрызгбетонов тоннельных обделок.

1.2. Контролюподвергаются набрызгбетоны рабочего состава, твердевшие 28 суток в условиях,аналогичных условиям твердения набрызгбетона в обделке тоннелей.

1.3. Методпредусматривает оценку морозостойкости набрызгбетонов по параметрам структуры образцовбетона.

1.4. Дляконтроля морозостойкости проводятся испытания бетонных образцов по приведенномуниже способу.

2.Приборы и оборудование

Дляпроведения испытаний требуется следующее оборудование и приборы:

металлическиеформы размерами 100 х 100 х 100 или 150 х 150 х 150 мм дляизготовления образцов, соответствующие требованиям государственного стандарта;

термовакуумныйили сушильный шкаф, обеспечивающий температуру в камере до +95°С;

колбыЛе-Шателье—Кандло или объемометры, обеспечивающие точность измерения 0,1 см3;

лабораторныевесы типа ВЛТ или ВЛТК или другого типа, обеспечивающие измерение массы до 1 кгс точностью измерения 0,1 г;

пресс дляиспытаний образцов на сжатие, обеспечивающий усилие сжатия не менее 1,2 МН.

3.Изготовление образцов

3.1. Дляпроведения ипытаний из рабочей смеси набрызгбетона изготавливают 6 образцовразмерами 100 х 100 х 100 (150 х 150 х 150) мм.

3.2. Образцыизготавливают из набрызгбетонной смеси состава, идущего на приготовлениеобделки, морозостойкость которых определяется.

3.3. Режимприготовления и твердения набрызгбетонных образцов должны быть такими же, как ипри изготовлении и твердении обделки, морозостойкость которых определяется.

3.4. Образцыизготавливают на специальном стенде или любым способом, обеспечивающимполучение образцов с той же плотностью и структурой, что и набрызгбетон вобделке.

3.5. Послеизготовления и твердения полученные образцы проверяют на наличие в них видимыхдефектов (отколов, раковин и др.). Образцы, имеющие дефекты, исключают изиспытаний.

4.Проведение испытаний и прогнозирование морозостойкости

4.1.Изготовленные образцы испытывают с целью определения их структурныххарактеристик: условно-замкнутой Пу.з интегральной Пипористостей.

4.2. Каждыйизготовленный образец испытывают на сжатие и из оставшейся после испытаниичасти образца отбираются отдельные куски из различных частей образца дляполучения среднего значения пробы такимобразом, чтобы общая масса отобранныхчастей составляла не менее 300 г.

4.3.Определение интегральной и условно замкнутой пористостей производится согласнотребованиям ГОСТ 12730.0, ГОСТ 12730.1—78, ГОСТ 12730.2—78, ГОСТ 12730.03—78, ГОСТ 12730.04—78, ГОСТ12730.05—78.

4.4.Определение величины Пи ведут в следующем порядке. Из кусковобразцов, отобранных согласно и. 4.2, удаляется крупный заполнитель иразрушенные некрепкие части. Затем каждый из кусков насыщают водой

до полногонасыщения путем постепенной заливки водой. После этого образцы вынимают изводы, взвешивают и определяют массу водонасыщенных образцов тв.

После этого производят гидростатическое взвешивание водонасыщенныхкусков образца и определяют массу водонасыщенного образца в воде тн.Далее определяют объем образца Vo пoформуле

(1)

где rH2O — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Затем отобранные части образцов высушивают до постоянной массы втермовакуумном шкафу при температуре 25°С и давлении 66,6 Па или в сушильномшкафу при температуре не выше 95°С и определяют массукаждого высушенного кускаmc. После этого определяют среднюю плотность каждого rо по формуле

(2)

ивычисляют среднее значение rодля образца.

Затем определяют интегральную (открытую) пористость, численно равнуюводопоглощению по массе по формуле

. (3)

4.5. Условно-замкнутуюпористость определяют следующим образом. Вначале определяют истинную плотностькусков образцов, полученных по п. 4.4. Для этого высушенные куски образцаперетирают в порошок дотакой тонкости, чтобы он проходил через сито 008,перемешивают отдельные части образца для получения однородного порошка ииспытывают с помощью объемомера типа Ле-Шателье—Кандло, заполненногокеросиномили другой инертной к цементу жидкостью. Истинную плотность r определяют но формуле

, (4)

где т—масса порошка, пошедшая наиспытание; V—объем жидкости, вытесненной массой порошка, используемогодля испытания.

Затем определяют общую пористость По по формуле

, (5)

где rси r определены по формулам (2) и (5).

После этого определяют условно замкнутую пористость Пу.зкак разность между общей и интегральной из выражения

Пу.з = По— Пи. (6)

4.6.После проведения испытаний по определению значений Пу.з и Пина всех 6 образцах для дальнейших расчетов берется среднее значение всехопределений.

4.7. По полученным значениям условно замкнутой и интегральнойпористости вычисляется значение критерия морозостойкости Кмрз по формуле

, (7)

где Пи н Пу.зопределяют по формулам (3) и (6) соответственно.

Зависимостьморозостойкости от критерия морозостойкости Кмрз

4.8. Марканабрызгбетона по морозостойкости F определяетсяпо номограмме (рисунок) или по формуле

F=Кмрз×А, (8)

где Кмрз — критерийморозостойкости, определяемый по формуле (7); А — эмпирический коэффициент,который для набрызгбетона принимается равным 200.

Приложение17

Справочное

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯГАЕМЫЕ АНКЕРЫ

Предварительнонапрягаемые анкеры (ПНА) в зависимости от характера трещиноватости иобводненности породного массива могут выполняться в виде стержневыхконструкций, омоноличенных либо по всей длине,либо за пределами закрепляемойзоны в замке (корне) и в оголовке (корневые анкеры).

ПНАпредназначаются для крепления большепролетных выработок и вертикальныхобнажении горного массива в трещиноватых скальных грунтах с коэффициентомкрепости f³2 (см. п. 4.28 настоящихНорм).

В этихусловиях прочность закрепления замков должна обеспечиваться не ниже 550 кН. Припересечении замками анкеров зон дробления или глинистых прослоек толщиной более1 м (по направлению оси замка)возможно снижение прочности закрепления врезультате ослабления сцепления цементно-песчаного раствора со стенкамискважины. В этих случаях вопрос о способах повышения прочности закреплениязамковдолжен решаться на основании результатов дополнительных контрольныхиспытаний замков.

Дляизготовления анкерных стержней используют арматуру периодического профиля,металлические канаты, арматурные проволоки, пряди, для омоноличивания—песчано-цементныеи полимерные составы. Прииспользовании песчано-цементных составов работы поустановке ПНА должны производиться при температуре воздуха в тоннеле и растворане ниже плюс 5°С, при полимерных—не ниже минус 5°С.

Конструктивноомоноличенный по всей длине ПНА представляет собой установленный в буровуюскважину арматурный стержень, изготовляемый из стали марки 25Г2С класса A-III, который после предварительногонатяженияомоноличивается нагнетанием в скважину цементно-песчаного раствора.

Стержень повозможности должен изготовляться из цельной арматуры без стыка, а соединениеего с хвостовиком осуществляется встык контактной сваркой под флюсом.

Пределпрочности в 7-суточном возрате образцов растворов, применяемых дляомоноличивания ПНА, должен быть не ниже 20 МПа.

Основаниеоголовка ПНА выполняется из бетона марки М300 (класс В22,5).

Пределпрочности в 7-суточном возрасте образцов бетона должен быть не менее 15 МПа.

Оборудованиедля приготовления раствора и инъектирования скважин включает:

растворосмесительнуюустановку вместимостью 40—80 л; рекомендуется для применения растворомешалкатурбулентная типа С-868 с вертикальным использованием вала вместимостью 80 л;

плунжерныйрастворонасос типа С-757 или С-251 производительностью до 1 м3/ч с виброситом;

ручнойрастворонасос типа С-420А;

инъекционныерезиновые шланги диаметром от 1 до 11/2’’,рассчитанные на давление до 1,0 МПа;

инъекционныетрубки с внутренним диаметром 20—22 мм и толщиной стенок 2—3 мм, длиной 10 м,изготовленные из полиэтилена высокой плотности или стальные;

мерныеемкости для дозировки раствора.

Оборудованиедля натяжения стержней ПНА состоит из гидравлического домкрата усилием не менее600 кН, установочных приспособлений к нему и насосной станции типа НСП-400.

В составвспомогательного оборудования входят подмости для производства работ поустановке, лебедка грузоподъемностью 0,3—0,4 т для подъема стержней ПНА идругих материалов на подмости, а такжеразличный ручной инструмент (лопаты,кувалды, ключи гаечные и т. п.).

К месту работпо установке ПНА должны быть подведены электроэнергия, вода и сжатый воздух.

Установкеанкеров предшествует бурение скважин с продувкой для очистки от буровой мелочи,осыпавшейся породы и удаления скопившейся воды. При водопритоке более 1 л/минпроизводятся цементация скважиныдо его прекращения и повторное разбуривание.

Непосредственнопосле инъектирования в скважину вводится стержень ПНА и устанавливается впроектное положение. Разрыв во времени между окончанием инъектирования иустановкой стержня более 30 мин недопускается.

Приустройстве оголовка конец обсадной трубы должен быть введен в устье скважины.Закладные детали установить так, чтобы плоскость плиты была перпендикулярна осискважины.

По периметруплиты устанавливается опалубка, после чего пространство между ней и скальнойповерхностью заполняется бетоном.

Послевыполнения указанных операций предусматривается технологический перерыв неменее 7 суток для набора необходимой прочности раствором замка и бетономоголовка, после чего производится вторичноеинъектирование.

Натяжениестержня ПНА следует производить не позднее чем через 1 ч с момента окончаниявторичного инъектирования.

До установкив скважины стержни ПНА должны пройти испытания на прочность по специальнойметодике.

Приложение18

Обязательное

ФОРМА ЖУРНАЛА ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХАНКЕРОВ

Название выработки______________________________________________

Дата установки ________________________ Дата испытания ___________

Пикет__________________________________________________________

№анке-

Нагрузка, кН Примечание

ров Скольжение, мм

Схемарасположения анкеров и краткое описание состояния

выработкив месте испытания

Подписи: Начальник участка Начальниксмены

Маркшейдер участка Сменныймаркшейдер

Номограммы дляпролета выработки:

а—при В=3,0 м; б—приВ=6,6 м; в—при В=9,0 м; г—при В=12,0 м

Приложение 19

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВАНКЕР-НАБРЫЗГБЕТОННОИ КРЕПИ

Выражение затрат стоимости или труда С на возведениеанкернабрызг-бетонной крепи в расчете на один метр тоннеля записывают в виде

, (1)

где Lв—периметрконтура выработки, м; x, h, e—приведенныекоэффициенты себестоимости (трудозатрат) по возведению крепи принимают по ЕНиР.

Слагаемые вскобках определяют затраты:

первое—набурение шпуров под анкеры; второе—на установку анкеров; третье—на возведениенабрызгбетонного покрытия.

Для решениязадачи оптимизации рекомендуется пользоваться программой “Комбинированнаякрепь” (см. приложение 10).

Дляопределения себестоимости S, руб., при оптимальныхпараметрах крепи из набрызгбетона и железобетонных анкеров, устанавливаемых вгрунтах с коэффициентом крепости f от 3 до 10разной трещиноватости(характеризуемой коэффициентом Кт)в выработках пролетом В от 3 до 12 м рекомендуется использоватьномограммы, приведенные на рисунке, стр. 122—123.

Например, впородах с f=6, Кт=2,5 и длявыработки пролетом В=3 м оптимальной является конструкция из анкеровдлиной l=l,5 м, установленных с шагом а=0,85м и набрызгбетонного покрытия толщиной h=6 см.

Приложение 20

Рекомендуемое

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВАРОЧНО-НАБРЫЗГБЕТОННОЙ ОБДЕЛКИ

Оптимизируетсяконструкция, в которой металлические арки являются армирующим элементомнабрызгбетонной обделки.

Общая структура функций цели V определяется объемом работ,связанных с сооружением арочно-набрызгбетонной крепи

V=V1+V2+V3+V4, (1)

где объемы V1, V2, V3,V4определяются технико-экономическими показателями, соответственно изготовленияарок, их установки, обеспечения набрызгбетоном гарантированного контакта,нанесения набрызгбетонногозаполнения.

При этом основными функциями цели являются функции стоимости Sк иметаллоемкости М, которые определяются по формулам

, (2)

, (3)

где а—шаг арок; h—толщинапокрытия из набрызгбетона; N—номер профиля арки;S1, S2, S3, S4—коэффициенты, характеризующие, соответственно, сметнуюстоимость изготовления арки, ее установки, обеспеченияконтакта, нанесенияконтакта, нанесения набрызгбетона; m—удельнаяметаллоемкость.

Проведя попрограмме “Рак” (см. приложение 10) серию расчетов для арок, изготовленных изразличных профилей, можно определить шаг арок, согласно которому выбирается всоответствии с п. 3.30 настоящих Нормнеобходимая толщина набрызгбетона.

Затемвычисляют Sк и Ми,сопоставляя по ним различные варианты сочетаний N,a, h, выбираютоптимальную по стоимости или металлоемкости конструкцию.

Пример оптимизацииконструкции арочно-набрызгбетонной

крепи по сметнойстоимости (а) и металлоемкости (б) в

расчете на 1 мштольни:

сгарантированным контактом арок с поверхностью выработки;

то же безгарантированного контакта

В качествепримера рассмотрим оценочные показатели крепления выработки транспортнойштольни высотой 4,5 м и пролетом 5 м, заложенной в грунте с коэффициентомкрепости f=2.

На графиках(рисунок) приведены зависимости суммарной сметной стоимости Sи металлоемкости М комбинированной конструкции крепления от профиля двутавра,из которого изготовлены арки.

Анализ этихграфиков указывает на целесообразность устройства гарантированного контактаарок с поверхностью выработки. В этом случае металлоемкость крепи существенноуменьшается, а стоимость, несмотряна тенденцию к увеличению с ростом мощностидвутавров, остается также ниже, чем при контакте в отдельных местах.

Ростстоимости при гарантированном контакте обусловлен возрастанием стоимостибетонных работ в этом типе обделки. Очевидно, при этом, что наибольший эффектдостигается при использовании двутавров снебольшими номерами сечения (до №20).

Приневозможности устройства контакта по всему периметру арки экономическицелесообразными становятся более мощные двутавры.

Приложение 21

Справочное

РАСЧЕТ АРОЧНОЙ КРЕПИ

Параметрыконструкции арочной крепи следует определять из условии прочности иустойчивости при действии расчетных нагрузок от давления горных пород (перваягруппа предельных состояний).

Величину ихарактер распределения нагрузок на арку следует принимать по результатамизмерений в условиях строящегося тоннеля пли в аналогичных условиях. Приотсутствии указанных данных нагрузки определяютв зависимости от возможностиобразования свода обрушения или отдельных вывалов, если исключена возможностьдавления полного столба налегающих пород.

Интенсивностьнормативных вертикальной q и горизонтальной рнагрузок на крепь принимается в зависимости от состояния грунтов:

дляслаботрещиноватых

q=0,28 · K · gB; р=0; (1)

для трещиноватых

q=0,54· K · gВ; р=0,136к gHст; (2)

для сильнотрещиноватых

q=0,65· K · gВ; р=0,164к gHст; (3)

для раздробленных

q=0,9 gB; ; (4)

для нескальных пород при сводообразовании

; ;

; ; (5)

без сводообразования

q1=1,1gH; q2=0,81q1; p1=1,2g · (h + 0,5H)tg2b; p2=0,66p1. (6)

Дляскальных грунтов с коэффициентом крепости в куске f³4нормативные нагрузки следует принимать в зависимости от трещиноватости грунтов(табл. 1).

Для нескальных и сильнотрещиноватых и раздробленных скальных грунтовинтенсивность нормативных вертикальной qни горизонтальной рн равномерно распределенных нагрузокследует определять по формулам:

; (7)

; (8)

где j=arctg f — угол внутреннего трения в грунте.

Таблица 1

№

п/п

Грунты Возможные варианты загружения

1

2

Скальные

3

4

5

Нескальные

6

Если приведенная высотасвода обрушения или возможного вывала превышает половину расстояния отшелыги свода до поверхности или до слоя слабых неустойчивых грунтов, тоинтенсивностьнормативных вертикальной и горизонтальной равномернораспределенных нагрузок следует определять но формулам:

; (9)

, (10)

где gi—удельный вес грунта i-гонапластования; Hi—толщина i-гонапластования; п—число напластований; j—уголвнутреннего трения грунта в окрестности выработки.

Расчетныенагрузки следует определять путем умножения величины нормативной нагрузки накоэффициент надежности, принимаемый по табл. 2.

Таблица 2

Нагрузка от Возможные вывалы в грунтах Образованиесвода

Полный столб

горногодавления

размокаемых, неразмокаемых, нарушения налегающихгрунтов

давления выветриваемых невыветриваемых

грунтов

Вертикальная 1,3 1,0 1,3 1,0Горизонтальная 1,3 1,0 1,5 1,1

Статическийрасчет арок ведут на заданные нагрузки с учетом отпора грунта.

Коэффициент упругого отпора грунта К при расчете арокдопускается принимать постоянным по всему контуру выработки, за исключением пятарок. Величину отпора грунта определяют по данным испытаний(штамповых илипрессиометрических) или принимают по аналогии. При этом следует учитыватькачество забутовки между аркой и поверхностью выработки с помощью соотношения

K=eKo, (11)

где Kо—известныйкоэффициент отпора, полученный для данных условий применительно к монолитнойобделке; e—коэффициент, учитывающийтолщину забутовки rк, определяемый пографику (рисунок).

Коэффициент упругого отпора грунта под пятами арок Kп определяют по формуле

, (12)

где ha—полная длина арки;Bп—ширинаподошвы пяты арки.

При известном модуле деформации массива горных пород Еои коэффициенте Пуассона nкоэффициент отпора определяют по формуле

, (13)

где —приведенныйрадиус выработки; So—площадь поперечного

сечения выработки.

Зависимостькоэффициента e от толщинызабутовки rк

Статическийрасчет арки крепления следует производить для каждого возможного в данныхусловиях варианта загружения (см. табл. 1) на единичную вертикальную нагрузку qo=1и соответствующую ей горизонтальнуюнагрузку Po.

В качестверасчетной схемы следует принимать схему с шарнирами в пятах. Наличие другихшарниров определяется конструкцией арки. По результатам статического расчетадолжны быть определены величинынормальных сил Ni и изгибающих моментов Miот единичной нагрузки в каждом i-м сечении арки.

Расчетнымсостоянием конструкции арки следует считать такое, при котором одно из еесечений переходит в предельное состояние.

Предельноесостояние сечения стальной арки надлежит определять согласно требованиям главыСНиП по проектированию стальных конструкций.

Несущую способность i-го сеченияследует определять решением относительно величины qiиз следующего уравнения:

, (14)

где Fi— площадь i-гo поперечного сечения арки; —пластический момент сопротивления i-го сеченияарки для двутавра =1,12Wi, где Wi,— упругий моментсопротивления; Rа— предел прочностиматериалаарки.

Максимальнаявертикальная нагрузка, которую способна нести арка qmах определяется соотношением max q= min qi (i = 1, 2, 3, ..., n).

Шаг арок а определяют из соотношения

, (15)

где qp—расчетная нагрузка для данных условий нагружения.

Пример. Определить шаг арок из двутавра №27 временной крепи с деревянной затяжкой в однопутном железнодорожном тоннелепролетом B=6,6 м и высотой 8,6 м в грунтахкрепостью f=2 коэффициентом отпораK=40 кг/см3.

В результатерасчета по программе “RAK” (см. приложение 10)получаем: шаг арок a=0,71 м; наиболее напряженное сечение находится вшелыге свода арки.

Приложение 22

Справочное

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРАНЕНИЮ ВОЗМОЖНЫХДЕФЕКТОВ В ОБДЕЛКЕ ИЗ НАБРЫЗГБЕТОНА

Объект Признаки Необходимые мероприятиянаблюдения появлении

дефектапо усмотрению

производителя работс привлечением

проектирующих организацийЛоб забояили грунт

вблизи лбазабоя

Потеряустойчивости

лба забоя

Сокращение величинызаходки, крепление лбазабоя набрызг-бетоном

Уменьшение сечениявыработки в проходке,разработка лба забоя сцентральным ядром грунта,крепление лба забояанкерами и т. п., химическоезакрепление грунтов,опережающая забивнаякрепь, секционныйтрубчатый экран и т. д.

Появлениевывалов

Ускорение операцииразработки грунта инемедленное нанесениенабрызгбетона

Установка противообвальныхсредств (забивная крепь,секционный трубчатыйэкран), установка стальнойарочной крепи, химическоезакрепление грунтов

Появлениеили усиление

Использование добавок—ускорителей

Водопонижение (бурениедренажных скважин,

водопритока взабой

схватывания и твердения,для повышениясопротивляемостиразмыву

глубинное водопонижение,водопонижение черезиглофильтры). Химическоезакрепление грунтов

Смещениестен

Немедленные замыканияобратного свода,крепление обратногосвода набрызгбетоном

Увеличение числа анкеров.Химическое закреплениегрунтов

Пучениеподошвы

выработки

Ускорениенабрызгбетонированияобратного свода

Анкерное креплениеобратного свода,сокращение длины уступа

Набрызг-

бетон

Выпучиваниеили

отслаиваниенабрызгбетона

Немедленное набрызг-бетонирование послеразработки грунта,применение арматурнойсетки, увеличениетолщины набрызгбетона

Установка анкеров илидополнительных анкеров

Появлениетрещин и

разрушенийсдвиговых

Применение арматурнойсетки, применениедисперсно-армированногонабрызгбетона

Установка дополнительныхудлиненных анкеров,установка арок (принеобходимости податливых),нарезка прорезей внабрызгбетоне

Анкеры Прогибыопорныхпластин,разрыванкеров

Увеличение способностианкеров к деформациям—установка упругихпрокладок междуопорными пластинами

Установка дополнительныхудлиненных анкеров,использованиевысокопрочных анкеров

Арочнаякрепь

Искривлениеарок

Роспуск болтов всоединениях сегментовдля обеспеченияподатливости крепи

Установка дополнительныхудлиненных анкеров,использование податливыхарок и прорезей внабрызгбетоне

Просадки наповерхностии в массиве

Значительнаяпросадка

поверхности идеформациявыработки,нарастание

скоростиразвития

деформации

Применениеопережающего креплениягрунта с удлиненнымсекционным трубчатымэкраном, сокращениепромежутка временимежду разработкой грунтаи креплением,сокращение величинызаходки и немедленноеподдержание сводавыработки

Уменьшениедополнительных удлиненныханкеров, использованиеподатливых арок и прорезейв набрызгбетоне

Деформациявнутри

массива

Возрастаниедеформации

внутримассива,

расширениеграницы зоныразрушения

грунта

Сокращение периодамежду разработкой икреплением грунта,уменьшение срокаустановки анкеров,ускоренное замыканиеобратного свода

Установка анкеров илидополнительных удлиненныханкеров, установка арок,уменьшение длины уступа,переход на проходкуминимальным обратнымсводом в калотте,нагнетание раствора закрепь или химическоезакрепление грунтов

Деформациясечения

выработки

Увеличениедеформацийпоперечного

сечениявыработки,

рост скоростиих развития

Сокращение периодавремени междуразработкой и креплениемгрунта, ускорение срокаустановки анкеров,повышение способностианкеров к деформациям—применение упругихпрокладок междуопорными пластинамианкеров

Установка дополнительныхудлиненных анкеров,уменьшение длины уступа,переход на проходкуминимальным уступом или свременным обратнымсводом в калотте, нарезкапрорезей в случаеобразования трещин внабрызгбетоне