ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИЩШШЕ НОРОД

ВОЗВЕДЕНИЕ КРЕПИ ИЗ АНКЕРОВ И НАБРЫЗГБЕТОНА подзашых ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУХШЙ в СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

ВСН 50-87 Минэнерго СССР

Издание официальное

Министерство энергетики и электрификации СССР

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным институтом по проектированию орга-энергетического строительства ОргзвергостроА (канд. техн.наук Глазунов Е.М.- руководитель темы; кандидаты техн.наук Гроссман И.И., Зайцев М.В., Мамкина А.И.; инженеры Ильин С.А. и Мишин В.В.); Всесоюзным производственным строительно-монтажным объединением Союзгидросдецстрой (канд.техн.наук Жилкин В.А.) Минэнерго СССР.

ВНЕСИВЫ Всесовдным институтш^Оргэнергострой Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЯЕВЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным техническим управлением по строительству и стройиндустрии Минэнерго СССР.

Вводятся впервые.

Согласованы Госстроем СССР (письмо I АЧ-1692-8 от 22 декабря 1986 г.).

ВОЗВРАТИТЕ КНИГУ НЕ ПОЗЖЕ обозначенного здесь срока

4.2. Входной контроль конструкций и материалов, применяемых для крепления выработок, осуществляется организацией, шполнящей работы по ее возведению,

4.3» Приемочный и операционный контроль должна выполнять строительная организация и служба авторского контроля в объеме, указанном в табл, 2,

4.4,    Операционный контроль за состоянием крепи, включающий наблюдения за деформациями контура выработки на пройденных участках, должен осуществляться в соответствии с требованиями ВСН 49-86/Минэнерго СССР.

Маркшейдерские наблюдения за деформациями следует выполнять методом геометрического нивелирования и створных измерений от знаков подземной полигонометрии, В первый месяц после раскрытия выработки измерения следует производить один раз в 1-2 суток, а в после дупцем - один раз в месяц до момента стабилизации подвижек.

4.5.    Приемочный и операционный контроль по п.4.3 следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ I8I05.2-80 и обязательного приложения 6,

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

5.1.    При возведении крепи из анкеров и набрызгбетона следует соблюдать требования "Правил безопасности при строительстве подземных гидротехнических сооружений", СНиП Ш-4-80 и инструкций по эксплуатации применяемых машин и механизмов.

5.2.    Б зоне ведения работ не должно быть посторонних, не зашитых крепежными работами.

II

5*3. Следует принимать экстренные меры по усилению крепи при появлении следующих признаков опасного состояния закрепленной выработки:

потрескивание породы в кровле выработки, отслаивание покрытия на пройденных участках;

раскрытие трещин в покрытиях, значительные жвалы грунта между анкерами ;

звуковые щелчки в замках металлических анкеров ; провисание защитной сетки между анкерами более 0,3 м.

5.4.    На участках, не закрепленных анкерами, нанесение набрызгбетона следует выполнять дистанционно с помощью автосопдов-щиков.

5.5.    Рабочие, ведущие набрнзгбетонные работы, должны быть снабжены защитной одеждой, очками (масками) и респираторами.

13

Приложение I

Рекомендуемое

ШГЗДЗГЕНИЕ УСЛОВИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДЗШЮЙ ВЫРАБОТКИ

I. Предпосылки расчета

Предполагается, что зависимости между параметрами, определяющими устойчивости выработки, соответствуют эмпирическим давним, положенным в основу геомеханической классификации горных пород по системе ЕМВ. Исходя иэ положений этой классификации, включая графики зависимости устойчивости продета незакрепленной выработки от времени и качеотва породи, время ТГ , в течение которого сохраняет устойчивость выработка пролетом В , длиной 1» в породах с параметром качества & , определяется по формуле:

V = Р₀( 1,2/1. Г. ( 1,2/ В    _t    (    I    )

где: Р₀ и т. - функции Q. :

Р₀ = ехр { 0,29 (Q. - 20) [ I - (а - 20) 2,2«ю“®| ; ( 2)

т. = 2 - 3 елр (-55 / СО •    ( 3    )

Параметр качества GL определяется по табл. I. На ранних стадиях проектирования для ориентировочной оценки значений Q. допускается иопользовать формулы: при Ец! > 16000 кг/см^ и 100 ^ О. » 48

ft = 0,5 К (100 +^₍‘10"⁹) .    (    4    )

где: К - коэффициент, равный 0,9 при высоком качестве буровзрывных работ и 0,8 - при среднем; - модуль деформации массива породи, кгс/см² ;

14

при 3^, <. 16000 кгс/см² и 48 > QL » 20

а=юк[1 + 4^о^пГ⁸)]    .

При отсутствии достоверных расчетных значений допускается определять Q. исходя из коэффициента крепости породы в массиве f_M , при {_м>/ 2

d = 5,4 К ( Г+ 9) .    (    6    )

п

Время l исчисляется от момента вскрытия забоя до момента потери устойчивости выработки в том же сечении после удаления забоя на расстояние L . При длине заходки 1₃ это время складывается из продолжительности проходки участков размером в плане В х £₃ и В х (L -6_S). При окорости проходки V участка длиной {,    , время V составляет L /V .

Если крепь ставят вплотную к забое, то время вступления крепи в работу должно быть не больше времени ( L - €₃ )/V , а в частном случае, когда крепь сразу вступает в работу L * и Г = /V.

Во всех случаях незакрепленный участок туннеля размером В х L должен сохранять устойчивость в течение цикла. Возможные отклонения цикла от его средних значений следует учитывать коэффициентом неравномерности.

2, Адгсшм гаугста

1.    Определение & по табл. I или при соответствующих условиях по формулам (4 - 6).

2.    Определение га по формуле ( 3 ).

3.    Проверка допустимости раскрытия выработки на полный пролет:

16

В 4    *    1,2    exp    [    2    (2,1 — tn )]    •    (    7    )

В случае невыполнения неравенства следует предусмотреть поэтапное раскрытие выработки с наибольшим пролетом, удовлетворяющим условию ( 7 ).

4. Определение Г и L исходя из уравнения ( I ) :

Т = [Г₀ (1,2 /V Г• (1,2 / В)²’¹-'"'] ^{1 7 (I +m,)} ; (8 ) L = tr V .    (    9    )

5.    Проверка совместимости значений Б й L :

L / в < (в^ / B)^2,I/ttv .    (10    )

При невыполнении условия (10) следует принять L. так, чтобы удовлетворить ему. В связи с этим следует изменить tr согласно (9).

6.    Определение длины зах едки.

При возможности варьирования времени    вступления    крепи

в работу длину заходки принимают исходя из расчета цикла с ооблв-

дениеы условия:
L / = j«Г	(rf - целое число)	(II)
при этом
v « ( L		(12 )

При заданном или варьируемом в узком диапазоне длину заходки определяют по формуле:

(13 ) 17

.3,- йягати ваиш

Пример I. Исходные данные: продет выработки В = 6 м ; коэф-

фидиент крепости породы в массиве    f _м    = 2 ; скорость проходки

V в 0,13 ы/ч ; качество буровзрывных работ среднее - К = 0,8 ;

крепь вступает в работу через одни сутки после установки -

^ = 24 ч.

1.    Определение 01 по формуле (6): а = 5,4 • 0,8 (2 + 9) = 47 .

2.    Определение tu по формуле (3) :

гп, = 2 - 3 ехр (-55 / 47) = 1,07    .

3.    Проверка допустиыооти раскрытия выработки на паяный пролет по условию (7) :

6 4 1,2 ехр | 2 (2,1 - 1,07)]    =    9,4 (ы) •

= 49,7 (ч)

и L по формуле (9) :

L = 49,7 • 0,13 = 6,5 (М) .

5. Проверка совместимости значений В и L по условию (10):

6,5/6    <    (9,4    / 6)

1,08    <    2,41    .

18

6* Определение длины заходки по формуле (13) :

If 6,5 - 24 • 0,13 = 3,38 (ы).

Из условия (II) принимаем & = 3,25 м и выполняем проверку по формуле (12) :

24 4 (6,5 - 3,25) / 0,13 = 25 (ч).

Пример 2. Исходные данные: пролет выработки В = 10 м, модуль деформации массива породы Ец = 40 • I0³ ; качеотво буровзрывных работ среднее - К = 0,8 ; крепь вступает в работу через трое суток после установки -    'С_(Я1=    72    ч    .

1.    Определение & по формуле (4) :

d = 0,5 • 0,8 (100 + 40) = 56 .

2.    Определение т. по формуле (3) :

14=2-3 ехр (-55 / 56) = 0,88 .

3.    Проверка допустимости раскрытия выработки на полный пролет по условию (7) :

10 & 1,2 ехр [ 2,0 (2,1 - 1,88) ]    = 13,8 (м) .

4.    Определение X по формуле (8) :

F₀ = ехр jo,29 (56-20) [i - (56 - 20) 2,2-10 ^Sj^ = 14960,2

X = [l4960,2 (1,2 / ОД)⁰'⁸⁸ ♦ (1,2 / IO)²»^1-0»⁸⁸] ^I/^(I'^t0*⁸⁸⁾!

= 134,5 (ч) и L - по формуле (9) :

19

I = 134,5 • 0,1 = 13,4 (м) .

5.    Проверка совместимости значений В и L по условию (10):

, „ 2,1/0,88

13,4 / 10 4. (13,8/ 10)

1,34    4 2.16

6,    Определение длины заходки по формуле (13) ;

6₃= 13,4 - 72 • 0,1 = 6,2 (м).

Из условия (II) с учетом технологических возможностей бурового оборудования принимаем ^ = 4 м и выполняем проверку по формуле (12) :

72 ^ (13,4 - 4) / 0,1 = 94 (ч) .

Пттме-о з. Исходные данные: пролет выработки В = 15 м, коэффициент крепости породы в массиве $_м= 5 ; скорость проходки V = 0,1 ц/ч ; качество буровзрывных работ среднее - К = 0,8 ; крепь вступает в работу черев трое суток - "с = 72 ч .

1.    Определение & по формуле (6) :

в. = 5,4 • 0,8 (5 + 9) = 60 .

2.    Определение пг по формуле (3) :

Ль = 2 — 3 exp (-55 / 60) = 60

3.    Проверка допустимости раскрытия выработки на полный пролет по условию (7) :

15 4 1,2 ехр [2 (2,1 - 0.8)] = 16,2 (м) .

4.    Определение t по формуле (8):

20

I. ОБЩЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие нормы распространяются на возведение крени подземных гидротехнических сооружений, расположенных в скальных и полускальных грунтах Ш и 17 категории устойчивости по ВСН 49--86 /Минэнерго СССР _f склонных к размягчению и выветриванию, ж

являются обязательными при составлении проектов производства работ.

1.2.    Нормы содержат правила производства и приемки работ при возведении крепи из анкеров и набрызгбетона, не распространяются на устройство крепи в мерзлых и вечномерзлых грунтах и не учитывают специфику ведения работ при действии динамических нагрузок.

1.3.    Подготовка строительного производства к проведению крепежных работ должна выполняться в соответствии со СНиП 3.01-85, а также включать проверку следующих расчетных характеристик: сцепление набрызгбетона с грунтом, предел прочности набрызгбетона

F₀ = exp ^0,29 (60 - 20) [ I - (60 - 20) 2,2 . io"⁸]} = 39308,6 г = {з9308,6 (1,2 / О,I)⁰'⁸⁰ • (1,2 / к)²'^1-0»⁸⁰] ^I/'^(l40'⁸⁰⁾=

= 173,8 (ч) и I по формуле (9) :

L = 173,8 • 0,1 = 17,4 (м)

5.    Проверка совместимости значений В и L по условию (10) :

2,I/O,8

17,4 /15 -С (16,2 /15)

1,16 <■ 1,22

6.    Определение длины залодни по формуле (13) :

£₅= 17,4 - 72 • 0,1 = 10,2 (м) .

Из условия (II) с учетом технологических возможностей бурового оборудования принимаем = 3,5 м и выполняем проверку по формуле (12) :

72 4 (17,4 - 3,5) / 0,1 = 139 (ч)

21

на растяжение несущая способность анкеров_углубина нарушенной зоны. Указанные характеристики следует устанавливать экспериментально в характерных для трассы сооружения структурно-геологических условиях.

1.4. Проект производства работ по креплению должен выпол-няться в соответствии со СНиД 3.01.01-85, а также включать описание инженерно-геологических условий и величину отставания крепи от забоя.

Отставание крепи от забоя следует принимать по аналогам с учетом продолжительности сохранения устойчивости незакрепленной выработки.

Отставание крепи от забоя допускается определять по рекомендуемому приложению I.

2. ТЕХНОЛОГИЯ АНКЕШСГО КРЕПЛЕНИЯ Подготовительные работы

2.1,    Перед началом работ на очередной заходке следует осмотреть состояние ранее установленной крепи н массива в призабойной зоне, обобрать отслоившиеся куски грунта. При необходимости следует подтянуть гайки металлических анкеров и освободить защитную сетку от упавших кусков грунта на предыдущих заходках.

2.2.    Шпуры под анкеры следует бурить согласно паспорта крепи вкрест простирания цластов. При наличии нескольких систем трещин шпуры допускается бурить нормально к поверхности выработки. По окончании бурения стенки шпуров следует промыть водой, а в размягчающихся грунтах-водовоздушной смесью.

4

Приготовление омоноличиряпшпг лмтяют.

2.3* Для омоноличивания анкеров слезет применять мелкозернистые бетоны, цементные растворы и составы на основе синтетических смол.

2.4. Приготовление мелкозернистых бетонов и цементных растворов следует выполнять с использованием весового дозирования с точностью, указанной в табл Л.

Таблица I.

Составляющие	Отклонение от заданного расхода, % от массы
Вяжущие	до 2
Заполнители	ДО 5
Вода и водные растворы	ДО 2

2.5.    Для приготовления мелкозернистого бетона следует использовать песок с модулем крупности не более 3,5.

2.6.    Составы на основе цементных вяжущих долины обладать подвижностью, характеризующейся осадкой конуса СтройЦНИИХ, не менее 7 см через 30 мин. после затворения. При затворении состава следует выдерживать водоцементное отношение в пределах от 1,2

до 1,3 нормальной густоты цементного теста- для цементных растворов, и от 1,5 до 1,7 - для мелкозернистых бетонов.

Допускается назначать соотношение компонентов составов согласно рекомендуемому приложению 2.

2.7.    Составы на основе синтетических смол долины использоваться, как правило, в пакетированном виде и иметь срок полимеризации во влажной среде не более 2 ч.

5

Допускается назначать соотношение компонентов составов согласно рекомендуемому приложению 3.

Установка яняапов

2.8.    Работы по установке анкеров с цементным вяжущим должны отвечать следующим требованиям:

приготовленный раствор следует использовать в течение 30 мин;

давление воздуха в нагнетателе или работа растворонасоса должны обеспечивать плавное истечение раствора из инъектора в шпур с расходом до 10 л/мин ;

заполнение шпуров раствором должно выполняться от дна шпура с постепенным извлечением инъектора; подачу раствора следует прекратить при нахождении конца инъектора в 20-30 см от устья шпура;

после установки армирующего стержня устье шцура следует закрыть.

2.9.    Металлические анкеры следует натягивать при установке динамометрическим ключом до усилия не менее 30 кН (3 тс).

2.10.    При установке анкеров с использованием пакетированных составов следует обеспечивать качественное перемешивание компонентов путем вращения армирующего стержня со скоростью не менее 120 об, мин в течение 30-45 с.

2.11.    При установке комбинированных анкеров (металлические анкеры с последующим омоноличиванием ) следует соблюдать требования п.2.8.

3. ТЕХНОЛОГИЯ КРЕПЛЕНИЯ НАБРНЗГБЕТ0Н0М Подготовительные работы

3.1.    Рабочее оборудование должно быть обеспечено сжатым воздухом» водой и электроэнергией. Давление сжатого воздуха в сети должно быть не менее 0,4 МПа (4 кгс/см²), расход воздуха -- от 8 до 10 м³/мин на одну набрызгбетон -машину. Давление воды должно превышать давление воздуха на 0,1-0,15 МПа (1,0-1,5 кгс/см²) при расходе не мзнее 12 д/мин.

3.2.    При подготовке к работе набрызгбетон -машины ее следует оснастить механизированной загрузкой.

3.3.    При применении добавок, вводимых в набрызгбетон с водой затворения, следует использовать дозаторы с барботажннм устройстве»!.

3.4.    При доставке сухой смеси следует предусматривать защиту ее от атмосферных осадков.

3.5.    Перед подготовкой скальной поверхности следует установить соответствие фактического контура поверхности выработки проектору по маркшейдерской исполнительной съемке (поперечники в начале, середине и конце блока бетонирования).

3.6.    Следует произвести удаление отслоившихся кусков грунта.

В местах сосредоточенного выхода грунтовых вод с дебитом более

0,12 д/мин следует осуществлять дренаж.

В сводовой части выраооток дренаж осуществляется с помощью коротких патрубков, установленных в устье шпуров, пробуренных на глубину не менее 1,0 м; в стеновой части выработок - с помощью временно установленных резиновых трубок или желобов, соединенных в "елочку" по поверхности выработки.

3.7.    Поверхность выработки следует очистить от буровой пыли, масляных пятен и грязи. При этом поверхность следует обдуть

7

сжатым воздухом, затем промыть водой и вновь обдуть воздухом.

В размягчавдихся грунтах следует использовать водо-воздушную смесь. Длительность каждой операции должна составлять от 3 до 4 мин при расходе воды до 12 д/мин.

3.8.    Оабрнзгбетон следует наносить, как правило, после установки анкеров. В грунтах склонных к выветриванию, следует наносить слой набрызгбетона толщиной до 2 см сразу после раскрытия выработки, до установки анкеров.

3.9.    Для армирования набрызгбетонного покрытия следует использовать вязанную или сварную сетку с ячейками не менее 50х50ш. Сетку следует прижимать к поверхности выработки с немощью стержневых подхватов диаметром 12-16 мм, закрепляемых к анкерам.

Приготовление стаой омвоя и набрызгбетона

3.10.    В качестве мелкого заполнителя следует использовать песок с модулем крупности от 2,0 до 3,5 с преобладанием фракции от 0,14 до 1,25 мм - 60-70?, от 1,25 до 5,0 мм- 30-40?. Использование песка с модулем крупности менее 2,0 разрешается при соответствующем экспериментальном обосновании. Влажность мелкого заполнителя не должна превышать 7?.

3.11.    В качестве крупного заполнителя следует применять щебень (гравий) с размером фракции до 20 ш. Соотношение фракций от 5,0 до 12,5 ш должно составлять 70-80?, а от 12,5 до 20,0 мм -- 20-30?, Влажность крупного заполнителя не должна превышать 2?.

3.12.    При проходке выработок в грунтах IУ категории устойчивости в состав набрызгбетона следует вводить, как правило, добавки- ускорители схватывания я твердения.

В качестве добавки ускорителя схватывания допускается применение аерационной пыли снека боксита и известняка с содой в количестве от 3 до 4? от массы цемента (справочное приложение 4).

8

Для ускорения твердения допускается использовать в неар-мированных конструкциях хлористый кальций в количестве от I до 2% от наосы цемента, а в армированных- добавки типа С-3 и дофена в количестве от 0,4 до 1,0%.

3.13.    Добавки ускорители схватывания и твердения следует вводить в воду затворения.

При отсутствии добавок воду затворения следует разогревать до температуры 40-50°С.

3.14. _t Состав сухой смеси следует подбирать из условия обеспечения плотности материала в покрытии не менее 2,2 r/см³ и потери материала в "отскок" не более 30%.

Состав сухой смеси допускается подбирать согласно рекомендуемому приложению 5.

3.15.    Сухую смесь следует приготавливать, как правило,

на стационарном бетонном заводе. Допускается приготовление смеси на припортальном бетонном заводе при соблюдении точности дозирования согласно ГОСТ 7473-76.

3.16.    Максимальный срок хранения сухой смеси от начала приготовлении до момента ее использования не должен превышать трех часов.

Нанесена набРЫЗГббТОНа

3.17. При набрызге бетона следует предусматривать два этапа: ликвидация неровностей контура (заполнение углублений) и нанесение выравнивающего слоя ;

формирование несущей конструкции.

Несущая конструкция временной крепи выполняется, как правило, в один слой, а постоянной крепи - в два и более.

9

3.18.    Каждый последующий слой набрызгбетона наносится после приобретения предыдущим слоем прочности не менее I Ша (10 кгс/см^), т.е. через 12 ч, при использовании добавок-ускорителей - через 4 ч.

3.19.    Набрывгбетон следует наносить полосами размером 1x3 м в направлении снизу вверх в пределах блока бетонирования.

3.20.    Расстояние между соплом материального шланга и закрепляемой поверхность» должно быть в пределах от 1,0 до 1,2 м. Факел струи набрыггбетона должен быть направлен к поверхности выработки под углем от 75 до 90°.

3.21.    При регулировании воды затворения в процессе нанесения покрытия следует руководствоваться следующими положениями:

белесый цвет факела, тление материала, сухие пятна на поверхности покрытия, повышенный "отскок" материала свидетель-ствует о недостатке вода ;

калек со среза сопла» оплыв нанесенного материала, обрушение покрытия указывают на избыток воды ;

густокоричневый цвет факела» жирно маслянистый цвет свеже-нанесенного покрытия соответствует максимальной дозировке воды.

3.22.    При влажности воздуха в туннеле менее 8C# в течение первых 7 суток после нанесения покрытия следует увлажнять поверхность набрызгбетонного покрытия не реже одного раза в смену*

4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КРЕПИ

4*1. Для проверки качества установленной крепи и корректировки технологии крепежных работ следует предусматривать мероприятия» обеспечивающие входной» операционный и приемочный контроль» согласно требованиям СНиП 3.01.01-85» СНиП Ш-15-76 и СНиП Ш--44-76.

10