§ 9 喷 锚 支 护
一、喷锚支护的类型及适用条件
二、喷锚支护的工作原理及
计算方法
三、喷锚支护设计
一、喷锚支护的类型及适用条件
定义,喷锚支护是喷混凝土、设置锚杆式联合使用喷混凝土
与锚杆支护的总称。有时还加钢筋网。
（根据工程情况、地质条件选用）
优点,节省三材，降低造价，减轻劳动强度，缩短工期，与
常用衬砌比较：支护快、顶部紧帖、柔性大、糙率大。
在水利水电工程中的应用：
施工期临时支护及导流隧洞等临时工程
永久性：①无压隧洞的顶部部分
②有压隧洞的低水头、低流速
类型,
① 喷锚支护
喷锚支护与围岩共同工作，改善支护工作条件，也加固了
围岩。喷了混凝土，隔绝围岩与大气的接触，堵塞渗水通道，
给围岩的自身稳定性创造了有利的条件。
②锚杆支护（节理发育的围岩常采用）
利用锚杆将松动岩体或较软弱岩体联结在稳定的岩体上。
③喷混凝土 +锚杆支护：用于强度不高或完整性很差的岩层。
④喷混凝土 +锚杆 +钢筋网支护
对于软弱的不良地质岩层的喷锚支护中，一般加设钢筋网
以承受拉应力，提高喷混凝土层的强度，并减少温度裂缝。
二、喷锚支护的工作原理及计算方法
原理：
岩体中开挖洞室后，破坏了原有岩层的平衡状态，洞室附
近应力分配，并有、向临空面产生位移。当围岩应力不超过弹
性极限时岩体是稳定的；当围岩应力超过此极限强度时，这个
区域内的岩体将呈塑性状态，形成塑性区（日松弛区）。由于
塑性影响，在洞壁处应力减小而在深处应力增大，并认为在该
塑性区内形成一个承重圈，有一定承受周围岩石的能力（即自
承作用），如能及时进行支护，给岩体以反力，阻止其变形的
发展，防止坍塌，保持围岩稳定。
要求：
喷锚支护与围岩紧密贴接
既有一定刚度，又有一定柔性。
r
R
洞室
计算方法：
※ 危石理论的计算方法
节理、裂隙、裂缝切割围岩的块体。
块体间相互咬合
主动力：为岩体重量；阻“掉”力：为咬合力
① 按, 冲切, 破坏（喷锚情况）
u
KG
h
hu
KG
0
0
?
?
?
?
式中：
u
0?
—— 喷混凝土抗剪强度
—— 危石边长
h —— 喷层厚度
K —— 安全系数
G —— 危石重量
② 按粘结破坏（撕开）（喷混凝土情况）
3
1
3
4
)(65.3 ）（
粘 E
K
uR
G
h ?
式中：
—— 喷混凝土计算黏结强度
—— 喷混凝土的弹性模量
K —— 危石弹性抗力系数
粘R
E
③ 悬吊理论（锚杆不拉断）（喷锚联合）
可能坠落的岩体重量 =锚杆承受的拉力
aB R
dahKS 22 )
2
(?? ?
式中,S—— 锚杆的间距（米）
aR
—— 锚杆的抗拉强度（ 2/cmkg ）
? —— 岩石容重
da —— 锚杆的直径（ cm）
Bh
—— 松动圈的厚度（ m）
K —— 安全系数，可用 1.5。
锚杆锚入稳定岩体的长度
??
?
da
ShK
L B
1 0 0
2
2 ?
锚杆总长度
21 LKhLL B ???
1L
—— 外露长度（ m），约为喷混凝土层的厚度，并可作为固定
钢筋网之用。
）? —— 锚杆与沙浆间的黏结力（ 2/cmkg
光面钢筋 36 2/cmkg
螺旋钢筋 72 2/ cmkg
缺点,1、未反映支护的整体作用。
２、未反映应力场的调整。
３、分析危石困难。
计算方法：
※ 组合拱理论：
认为衬砌与围岩共同承受山岩压力
根据不同岩层决定山岩压力
按组合拱计算 M,Q,T
缺点：不是 M,Q,T作用的内力破坏，与实际有差异。
※ 剪切破坏理论：
奥地利 -赖伯塞佳“剪切破坏理论”认为剪切破坏是唯一
的形式，地层压力采用弹塑性理论计算。
以上理论，尚处于探索、研究阶段，计算方法不尽完全
合理，工程设计中大都采用类比法和进行某些粗略计算。
三、喷锚支护设计
（一）确定支护参数
围岩分五类：
稳定、基本稳定、稳定性差、不稳定、极不稳定。
国内,喷锚厚度 5— 20cm
锚杆：
直径,16— 25mm
长度,2— 4m
间距,不大于锚杆长度的二分之一（不良围岩不大于 1.25m）
锚杆,一般与周边垂直，能找到主结构面应尽量与之垂直。
8S
喷混凝土力学指标,
（ 1.5MPa）
2/ cmkg
2/ cmkg
标号 ≥ 200#
抗拉强度 ≥ 15
抗渗指标 ≥
黏结强度 ≥ 5
（ 0.5MPa）
T （时间）
r?
r?
径向位移K
A
3
2
3 2
iP
iAP
4#
5#
Ar?
Ar?or?
oT
KT
支护
抗力
最小
点
围岩变形大则
作用在支护上
的压力愈小
3— 3线表明比 2— 2线支
护结构的刚度大，则稳
定平衡时传到支护上的
压力也越大。
支护与围岩共同作用
下产生的变形曲线
稳定
围岩
所要
的支
护抗
力
适宜
支护
时间
（二）选定适宜的支护时间
四、水工隧洞中喷锚支护的几个问题
1、锚喷衬砌的承载能力
锚喷衬砌的厚度一般只有模浇衬砌的 1/3～ 1/4。
在隧洞进、出口等薄弱部位，担心开裂，内水外渗而
造成失稳。规范规定，这些部位仍用模浇混凝土。
２、糙率系数问题
锚喷糙率系数比模浇混凝土大的多
引水发电洞
— 水头损失（电能损失） 只作施工稳定围岩用，
泄水隧洞
—— 易出现空蚀破坏 另外加模浇混凝土。
４、施工技术方法
重视开挖：光面爆破或预裂爆破 —— 避免过大地对围岩
的扰动。最大限度保持围岩的稳定性，减小洞壁表面的起伏
差，在此基础上喷锚支护，大大降低糙率（ n）。
３、抗冲刷能力问题
锚喷衬砌的厚度较薄、且表面粗糙，
但规范仍规定 v≤8m/s
一、喷锚支护的类型及适用条件
二、喷锚支护的工作原理及
计算方法
三、喷锚支护设计
一、喷锚支护的类型及适用条件
定义,喷锚支护是喷混凝土、设置锚杆式联合使用喷混凝土
与锚杆支护的总称。有时还加钢筋网。
（根据工程情况、地质条件选用）
优点,节省三材，降低造价，减轻劳动强度，缩短工期，与
常用衬砌比较：支护快、顶部紧帖、柔性大、糙率大。
在水利水电工程中的应用：
施工期临时支护及导流隧洞等临时工程
永久性：①无压隧洞的顶部部分
②有压隧洞的低水头、低流速
类型,
① 喷锚支护
喷锚支护与围岩共同工作，改善支护工作条件，也加固了
围岩。喷了混凝土，隔绝围岩与大气的接触，堵塞渗水通道，
给围岩的自身稳定性创造了有利的条件。
②锚杆支护（节理发育的围岩常采用）
利用锚杆将松动岩体或较软弱岩体联结在稳定的岩体上。
③喷混凝土 +锚杆支护：用于强度不高或完整性很差的岩层。
④喷混凝土 +锚杆 +钢筋网支护
对于软弱的不良地质岩层的喷锚支护中，一般加设钢筋网
以承受拉应力，提高喷混凝土层的强度，并减少温度裂缝。
二、喷锚支护的工作原理及计算方法
原理：
岩体中开挖洞室后，破坏了原有岩层的平衡状态，洞室附
近应力分配，并有、向临空面产生位移。当围岩应力不超过弹
性极限时岩体是稳定的；当围岩应力超过此极限强度时，这个
区域内的岩体将呈塑性状态，形成塑性区（日松弛区）。由于
塑性影响，在洞壁处应力减小而在深处应力增大，并认为在该
塑性区内形成一个承重圈，有一定承受周围岩石的能力（即自
承作用），如能及时进行支护，给岩体以反力，阻止其变形的
发展，防止坍塌，保持围岩稳定。
要求：
喷锚支护与围岩紧密贴接
既有一定刚度，又有一定柔性。
r
R
洞室
计算方法：
※ 危石理论的计算方法
节理、裂隙、裂缝切割围岩的块体。
块体间相互咬合
主动力：为岩体重量；阻“掉”力：为咬合力
① 按, 冲切, 破坏（喷锚情况）
u
KG
h
hu
KG
0
0
?
?
?
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式中：
u
0?
—— 喷混凝土抗剪强度
—— 危石边长
h —— 喷层厚度
K —— 安全系数
G —— 危石重量
② 按粘结破坏（撕开）（喷混凝土情况）
3
1
3
4
)(65.3 ）（
粘 E
K
uR
G
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式中：
—— 喷混凝土计算黏结强度
—— 喷混凝土的弹性模量
K —— 危石弹性抗力系数
粘R
E
③ 悬吊理论（锚杆不拉断）（喷锚联合）
可能坠落的岩体重量 =锚杆承受的拉力
aB R
dahKS 22 )
2
(?? ?
式中,S—— 锚杆的间距（米）
aR
—— 锚杆的抗拉强度（ 2/cmkg ）
? —— 岩石容重
da —— 锚杆的直径（ cm）
Bh
—— 松动圈的厚度（ m）
K —— 安全系数，可用 1.5。
锚杆锚入稳定岩体的长度
??
?
da
ShK
L B
1 0 0
2
2 ?
锚杆总长度
21 LKhLL B ???
1L
—— 外露长度（ m），约为喷混凝土层的厚度，并可作为固定
钢筋网之用。
）? —— 锚杆与沙浆间的黏结力（ 2/cmkg
光面钢筋 36 2/cmkg
螺旋钢筋 72 2/ cmkg
缺点,1、未反映支护的整体作用。
２、未反映应力场的调整。
３、分析危石困难。
计算方法：
※ 组合拱理论：
认为衬砌与围岩共同承受山岩压力
根据不同岩层决定山岩压力
按组合拱计算 M,Q,T
缺点：不是 M,Q,T作用的内力破坏，与实际有差异。
※ 剪切破坏理论：
奥地利 -赖伯塞佳“剪切破坏理论”认为剪切破坏是唯一
的形式，地层压力采用弹塑性理论计算。
以上理论，尚处于探索、研究阶段，计算方法不尽完全
合理，工程设计中大都采用类比法和进行某些粗略计算。
三、喷锚支护设计
（一）确定支护参数
围岩分五类：
稳定、基本稳定、稳定性差、不稳定、极不稳定。
国内,喷锚厚度 5— 20cm
锚杆：
直径,16— 25mm
长度,2— 4m
间距,不大于锚杆长度的二分之一（不良围岩不大于 1.25m）
锚杆,一般与周边垂直，能找到主结构面应尽量与之垂直。
8S
喷混凝土力学指标,
（ 1.5MPa）
2/ cmkg
2/ cmkg
标号 ≥ 200#
抗拉强度 ≥ 15
抗渗指标 ≥
黏结强度 ≥ 5
（ 0.5MPa）
T （时间）
r?
r?
径向位移K
A
3
2
3 2
iP
iAP
4#
5#
Ar?
Ar?or?
oT
KT
支护
抗力
最小
点
围岩变形大则
作用在支护上
的压力愈小
3— 3线表明比 2— 2线支
护结构的刚度大，则稳
定平衡时传到支护上的
压力也越大。
支护与围岩共同作用
下产生的变形曲线
稳定
围岩
所要
的支
护抗
力
适宜
支护
时间
（二）选定适宜的支护时间
四、水工隧洞中喷锚支护的几个问题
1、锚喷衬砌的承载能力
锚喷衬砌的厚度一般只有模浇衬砌的 1/3～ 1/4。
在隧洞进、出口等薄弱部位，担心开裂，内水外渗而
造成失稳。规范规定，这些部位仍用模浇混凝土。
２、糙率系数问题
锚喷糙率系数比模浇混凝土大的多
引水发电洞
— 水头损失（电能损失） 只作施工稳定围岩用，
泄水隧洞
—— 易出现空蚀破坏 另外加模浇混凝土。
４、施工技术方法
重视开挖：光面爆破或预裂爆破 —— 避免过大地对围岩
的扰动。最大限度保持围岩的稳定性，减小洞壁表面的起伏
差，在此基础上喷锚支护，大大降低糙率（ n）。
３、抗冲刷能力问题
锚喷衬砌的厚度较薄、且表面粗糙，
但规范仍规定 v≤8m/s
