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射混凝土支护技术规范
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中华人民共和国国家标准
PGB50086-2001
锚杆喷射混凝土支护技术规范
specificationsforbolt-shotcretesupport
2001-07-20发布2001-10-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中华人民共和国建设部
联合发布
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中华人民共和国国家标准
锚杆喷射混凝土支护技术规范
GB50086-2001
条文说明
中国建筑资讯网
2001北京
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目次
1总则(51)
3围岩分级(52)
4锚喷支护设计(55)
4.1一般规定(55)
4.2锚杆支护设计(57)
4.3喷射混凝土支护设计(60)
4.4特殊条件下的锚喷支护设计(62)
()浅埋隧洞锚喷支护设计(62)
()塑性流变岩体中隧洞锚喷支护设计(64)
()老黄土隧洞锚喷支护设计(66)
()水工隧洞锚喷支护设计(66)
(V)受采动影响的巷道锚喷支护设计(68)
5现场监控量测(70)
5.1一般规定(70)
5.2现场监控量测的内容与方法(70)
5.3现场监控量测的数据处理与反馈(70)
6光面爆破(72)
7锚杆施工(73)
7.1一般规定(73)
7.2全长粘结型锚杆施工(73)
7.3端头锚固型锚杆施工(73)
7.4摩擦型锚杆施工(74)
7.5预应力锚杆施工(75)
7.6预应力锚杆的试验和监测(75)
8喷射混凝土施工(76)
8.1原材料(76)
8.2施工机具(76)
8.3混合料的配合比与拌制(77)
8.4喷射前的准备工作(77)
8.5喷射作业(78)
8.6钢纤维喷射混凝土施工(79)
8.7钢筋网喷射混凝土施工(80)
8.8钢架喷射混凝土施工(80)
8.9水泥裹砂喷射混凝土施工(80)
8.10喷射混凝土强度质量的控制(81)
9安全技术与防尘(83)
9.1安全技术(83)
9.2防尘(83)
10量检查与工程验收(85)
10.1质量检查(85)
10.2工程验收(86)
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1总则
1.0.11.0.2锚杆喷射混凝土支护(简称锚喷支护)已在国内地下工程中获得广泛应用
并收到了明显的技术经济效果但是由于国内没有一本完整的统一的技术规范锚喷
支护工程设计保守不适当地增加工程投资及设计施工不当工程质量低劣危及安全
使用的现象不乏其例甚至出现隧洞工程片帮冒顶造成国家财产严重损失的事例也时
有发生制订本规范是为了使锚喷支护的设计施工和验收有一个全国统一的标准符
合技术先进经济合理安全适用确保质量的要求更好地推动地下工程建设的发展
本规范主要适用于矿山巷道竖井斜井铁路隧道公路隧道城市地铁水工隧
洞及各类地下工程的锚杆喷射混凝土初期支护和后期支护也适用于边坡工程的锚杆喷射
混凝土支护的施工
1.0.3锚杆喷射混凝土支护与传统支护不同其主要作用在于主动加固围岩发挥围岩的
自支承能力因此锚喷支护的设计和施工必须正确有效地运用锚喷支护的特性遵循
一整套与传统支护不同的原则
做好工程的地质勘察工作是锚喷支护设计施工的一条总原则勘察可以为锚喷支护
的设计施工提供依据加强施工过程中的地质调查能为修改设计和指导施工提供信
息
由于地下工程和矿山井巷所通过的围岩地质条件错综复杂正确的设计和合理的施工
方法必须根据当地的地质条件和工程要求来确定因此锚喷支护必须遵循因地制宜的
原则以达到经济合理和安全可靠的目的
1.0.4锚喷支护是一门综合性多科性和边缘性强的工程技术涉及到地质勘察岩土力
学混凝土材料钢筋混凝土结构的设计施工地下工程防排水等技术领域本规范不可
能也无必要包含锚喷支护工程设计施工可能涉及的所有技术规定因此本条规定除遵
守本规范外尚应符合现行有关国家标准的规定
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3围岩分级
3.0.13.0.2说明如下:
1围岩分级的依据和适用范围
1)围岩分级的依据和适用范围本规范的围岩分级是以锚杆喷射混凝土支护技术规
范GBJ86中的围岩分级为基础并吸取了工程岩体分级标准GB50218的有关内容制
订的适用于隧道与地下工程锚喷支护设计与施工
2)围岩等级划分本规范把围岩分为IV级分别表示围岩为稳定稳定性较好中
等稳定稳定性差和不稳定五种状态分级表中前三级基本上是整体稳定的围岩围岩破
坏形式主要是局部块体层状体的塌落和片帮产生的围岩压力主要是松动压力后两级
围岩则是整体不稳定的松散软弱围岩大都会出现塑性状态产生的围岩压力主要是形变
压力
本规范围岩分级采用了多因素定性和定量指标相结合的分级方法虽然围岩分级(本规
范表3.0.2)中没有给出以岩体完整性系数与岩石单轴抗压强度的乘积为主要特征的岩体质
量系数但由于表3.0.2中给出了岩石单轴抗压强度和岩体完整性指标所以实际上也
等于给出了岩体质量系数并基本上以此作为分级的主要定量指标
本规范的围岩分级中考虑了岩体的完整性结构面性状岩石强度地下水和地应
力状况等自然地质因素在定性方面考虑了岩体完整性状态定量方面则增添了岩体声波
指标和岩体完整性系数
2围岩分级基本因素的考虑
1)围岩完整性岩体完整性是影响围岩稳定性的首要因素它通常取决于岩体结构类
型地质构造影响与结构面发育情况
(1)岩体结构类型岩体是由不同地质成因的岩石组成的从地质成因来说岩体可概
括为块状岩体与层状岩体块状岩体指块状的火成岩与变质岩层状岩体指沉积岩沉积
变质岩喷出火成岩等具有原生成层的岩体
在岩体结构类型划分中考虑了岩体结构体的块度尺寸本围岩分级中块状岩体分
为整体状结构块状结构与散块状结构碎裂镶嵌结构与碎裂状结构散体状结构(见表
1)碎裂镶嵌与碎裂状结构虽然块体大小相同但其咬合程度不同因而完整性不同
表1块状岩体按结构体块度的划分
岩体结构类型块度尺寸(以结构面平均间距表示)(m)
整体状结构08
块状结构与散块状结构04~08
碎裂镶嵌与碎裂状结构2~04
散体状结构02
层状岩体按其单层厚度分为厚层中厚层与薄层但层状岩体结构类型中按层间结构
程度又细分为层间结合良好较好和不良的三种情况此外还增加了软硬岩互层岩体
结构类型
(2)构造影响程度和结构面发育情况围岩分级(本规范表3.0.2)中按地质构造影响
大小可分为影响轻微较重严重很严重四级
结构面发育情况包括节理裂隙或层面的密度(间距)组数贯通程度闭合程度充
填情况和结合情况等主结构面与洞轴线的不同交角关系对拱部和边墙的稳定性可以有
不同的影响如主结构面为小于30的缓倾角时拱部需采用以锚杆为主的支护型式
软弱结构面及其组合关系对围岩稳定性有重要影响所谓软弱结构面是指软弱夹
层破碎带软弱泥化带断层及夹泥层结构面等软弱结构面的间距与组数软弱结构
面与洞轴线临空面的不利组合以及由软弱结构面形成的可能滑移的不稳定块体的大小与
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数量都会危及围岩的稳定程度本规范表3.0.2中反映了上述因素对围岩稳定性分级的
影响
(3)岩体纵波速度与岩体完整性系数岩体纵波速度Vpm能综合表达岩体质量而岩体
完整性系数Kv只能表示岩体的完整性围岩分级(本规范表3.0.2)中采用以岩体和岩石声
波速度的平方比表示岩体完整性系数Kv表3.0.2中引用的各类围岩的Vpm和Kv数值大
致与国内外常用的数据相接近尚需在今后实践中不断修正
本规范围岩分级(表3.0.2)中的声波速度测试规定采用孔测法为测试方便起见今
后需开展锤击法测试的研究
2)岩石强度由于岩块强度可由室内试验获得因此围岩分级中一般采用岩石单轴
饱和抗压强度(Pc)作为强度指标该强度既考虑了地下水对岩石软化又考虑了岩石的风
化情况同时它与其他力学指标有较好的互换性而且试验方法简单可靠
为了消除岩块加工的麻烦对小型工程可采用点荷载强度代替单轴抗压强度
按本规范围岩分级(表3.0.2)中所给的单轴饱和抗压强度值可将岩石分为ABC
DE五级(见表2)
表2岩石强度等级划分
岩石强度
等级
单轴饱和抗压强度
(MPa)
代表性岩石
A
60
花岗岩闪长岩安山岩玄武岩流纹岩晶质凝
灰岩等火成岩类片麻岩片岩大理岩石英岩等
变质岩类
B
30~60
硅质铁质胶结的砾岩砂岩硅质页岩石灰岩白云
岩等沉积岩类
C20~30红色砂岩
D
10~30
(整体状10~20)
E10
泥质页岩泥灰岩粘土岩泥质砂岩和砾岩绿泥石片
岩千枚岩部分凝灰岩
实际上与围岩稳定性直接有关的因素是岩体强度但岩体强度需在现场测试一般
不容易做到因此在围岩分级中常引入岩体准抗压强度概念以近似代替岩体强度准
抗压强度可用岩体完整性系数Kv与岩石单轴饱和抗压强度Rc的乘积表示岩体完整性系数
取决于岩体结构类型因此相同的岩石抗压强度相对于不同结构类型的岩体其岩体准
抗压强度是不同的目前围岩分级中常用岩体准抗压强度作为分级指标考虑到岩体
完整性系数与岩体结构类型相对应因此在本规范围岩分级中主要以岩体结构类型与
岩石单轴饱和抗压强度不同组合确定围岩级别
3.0.4围岩分级表(本规范表3.0.2)中考虑了地应力的影响一般在I级围岩中岩
体强度较高地应力对围岩稳定性基本无影响可不予考虑而在级围岩中则需考
虑表征地应力影响的指标采用围岩强度应力比Sm见本规范公式(3.0.4-1)
在本围岩分级中确定Sm时参照了国外建议的岩石强度应力比(见表3)即
v
mr
r
K
Sf
S==
1
σ
(1)
同时根据对国内某些矿区和隧道的调查一般埋深在300m以上时显示出较明显的
地压现象支护破坏率增高据此我们把类围岩的Sm极限值定为2类围岩的Sm极
限值定为1
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表3国外采用的岩石强度应力比(f
r
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)分级
分级
分类法
低地应力
中地应力
强地应力
法国隧协42~42
日本应用地质协会42~42
前苏联顿巴斯矿区422~422
日本国铁隧规64~62~4
3.0.5在V级围岩中地下水是造成围岩失稳的重要因素之一它可使岩石软
化强度降低还可使软弱结构面泥化或冲走充填物减少摩阻力促使岩块滑动地下
水还可造成膨胀地压
在I级围岩中岩石坚硬软弱结构面较少本围岩分级中一般不再考虑地下水
影响但I级围岩中若有充泥的软弱结构面存在有时要求对软弱结构面进行加固处
理因此级围岩则应按地下水规模岩石和结构面的软弱程度及地下水对围岩稳定
性的危害大小酌情降低围岩级别
围岩中地下水的规模可分为四类:
渗--裂隙渗水
滴--雨季时有滴水
流--以裂隙泉形式流量小于10L/min
涌--涌水有一定压力流量大于10L/min
3.0.6在级围岩中当存在断层或软弱夹层时应审慎地选择洞轴线的方向
使其与断层或软弱夹层大角度相交不然当洞轴线与主要断层或软弱夹层交角较小时
则会影响隧洞的稳定性当夹角小于30时则围岩级别应降低一级
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4锚喷支护设计
4.1一般规定
4.1.1目前地下工程中锚喷支护设计有工程类比法监控量测法与理论验算法等三种方
法尤以工程类比法应用最广通常在工程设计中占主导地位因而本条规定三种设计
方法中以工程类比法为主但考虑到某些地质复杂经验不多的地下工程单凭工程类比
法不足以保证设计的可靠性和合理性此时应结合其他的设计方法
监控量测法是一种较为科学的设计方法应当予以高度重视和大力推广本规范相应
条文中规定对不稳定的稳定性差的软弱围岩或较大跨度的工程应采用监控量测法
理论验算法既是当今地下工程支护设计中的一种辅助方法又是今后设计的发展方向但
鉴于岩体力学参数难以准确确定以及在计算模式方面还存在一些问题因而通常只作为
工程设计中的辅助手段本规范相应条文中规定对处在稳定性较好的围岩中的大跨度工
程锚喷支护设计应辅以理论验算此外无论何种情况下凡可能出现局部失稳的围
岩都需要通过理论计算进行局部加固
4.1.24.1.3在地下工程设计和施工中必须十分强调做好地质勘察工作地质勘察工
作是工程选点围岩分级和结构设计的基础是指导施工的依据尤其是采用锚喷支护的
地下工程要求充分利用围岩自身承载能力更需要查明工程地质情况
划分围岩级别通常分为两个阶段:勘察阶段初步划分围岩级别与施工阶段详细划分围岩
级别
勘察阶段初步划分围岩级别主要内容是根据隧洞开挖前获得的地质资料选定洞轴
线并根据沿洞轴线的地质剖面图按分级表中的定性指标与岩石强度初步确定各段围
岩级别然后根据初定的围岩级别及工程尺寸按锚喷支护参数表(见本规范表4.1.2-
1表4.1.2-2)确定支护的类型和参数
施工阶段详细划分围岩级别主要内容是深入查明开挖地段的工程地质与水文地质情
况并进行围岩声波测试和岩石点荷载测试等工作绘制沿洞轴线的综合地质素描图或展
示图标出围岩不稳定块体的出露位置和大小滑塌方向确定岩体强度应力比详细地
确定各段围岩级别作为修正原设计支护类型和参数的依据
本规范中"隧洞和斜井的锚喷支护类型和设计参数"(见表4.1.2-1)的编制其基本依
据是国内大量工程实践和各部门现行的技术规定
围岩产状不同结构面走向与洞轴线交角大小不同对隧洞拱部和边墙稳定性影响也
就不同故支护参数表4.1.2-1对I类围岩中一些不同跨度的隧洞给出了两种
支护参数即对于缓倾角围岩中的隧洞拱部及急倾角围岩中的隧洞易失稳一侧的边墙应
优先采用锚杆支护类型使支护设计既安全可靠又经济合理
从国内112个锚喷支护隧洞工程实例统计的情况来看锚杆的长度大体如表4所
示
表4统计的锚杆长度(m)
毛洞跨度B(m)
围岩级别
B5
5B10
10B15
15B20
20B25
————2~4
—15~252~325~3015~4
1~215~3015~352~4—
15~22~32~3525~3—
15~252~3———
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本规范"隧洞和斜井的锚喷支护类型和设计参数"(见表4.1.2-1)中不同围岩级别不
同隧洞跨度中选用的锚杆长度大体上与工程实践相一致但对级围岩中跨度大于
15m并小于25m的洞室工程必要时锚杆长度应大于表4中所给的数值或采用预应力锚
杆以确保工程的稳定性
4.1.4V级围岩和级围岩中跨度大于5m的工程因地质条件复杂容易出现事
故所以单靠工程类比法设计是不够的本条文规定表明级以下围岩的初期支护参
数可按照锚喷支护参数(见本规范表4.1.2-1)中给出的数值确定而后期支护应根据监
控量测法设计确定并应注意初期支护参数应小于锚喷支护参数(表4.1.2-1)中的数
值因为表4.1.2-1中给出的数值是初期支护与后期支护之和
4.1.5本条规定对I级围岩中跨度大于15m的工程除按照本规范表3.1.2-1选
择锚喷支护参数外还需对围岩稳定性进行力学分析最终确定支护设计参数这是由于
目前大跨度工程实例还不多其次是大跨度隧洞围岩不稳定性增大所以为保证安全可
靠和获得合理支护参数有必要对围岩的稳定性进行力学验算或通过模型试验进行稳定性
分析
4.1.6关于围岩整体稳定性验算目前国内外尚无统一的标准围岩应力状态计算方法也
不统一但多数人认为应以弹塑性理论为计算依据若只按弹性理论进行围岩失稳验算是
不合理的因为不让围岩进入塑性违反了现代支护理论的基本原则即无法充分发挥围
岩的自承能力事实也表明围岩出现一定范围的塑性并不会失稳反而能充分发挥围
岩的自承能力从而节省了锚喷支护工程量因此本条中规定围岩稳定性验算可采用以
弹塑性理论为基础的数值解法或解析解法由于岩体参数不易准确确定因此计算中不
必过于追求高精度的计算模型和计算方法也允许采用将弹性应力代入莫尔-库伦准则求塑
性区的计算方法这样求出的塑性区范围一般偏小可乘以1.11.4的系数
目前尚无评定围岩稳定性的标准方法但从理论分析可知限制围岩受拉区塑性
区和松弛区的最大范围或隧洞周边的最大位移量或洞周的最小支护抗力值都能起到控
制围岩失稳的作用问题是其量值应为多少才合适缺乏统一的标准目前主要是依据设
计人员的经验和参照过去的工程实例来确定洞周的允许位移量亦可参考本规范表5.3.3
来确定
本条规定体现了围岩局部失稳采用局部加固的设计原则设计人员根据施工阶段沿洞
轴线地质展示图上标出的围岩不稳定块体的大小采用锚喷支护参数(本规范表4.1.21)中
给出的支护参数用块体极限平衡方法进行局部稳定性验算荷载只考虑不稳定块体的自
重一般不计由地应力作用引起的围岩应力这是因为应力重分布导致不稳定块体周边的
应力降低同时由于地应力数值不易取得和不便计算拱腰以上部位的不稳定块体一
般呈现塌落的形式失去稳定因而不计结构面上的C?值而拱腰以下部位的不稳定块
体则呈现滑落的形式应计自重引起的摩擦力作用有时还考虑结构面上的粘结力作
用
4.1.7对边坡工程锚喷支护设计应在充分掌握边坡的地质勘察资料的前提下首先根据
岩土性状和岩土结构特征等分析判断可能出现的失稳破坏类型如平面滑动圆弧滑动
楔体滑动和倾倒破坏等
对于一般的边坡稳定问题可采用极限平衡法求解对于复杂的边坡稳定问题可采
用数值分析方法处理边坡采用数值分析方法的合理性主要取决于计算模型及计算参数是
否符合边坡的客观状况数值分析方法能模拟边坡开挖程序和锚杆施作时机反映施工过
程诸因素的变化对边坡稳定性的影响给出边坡开挖后的位移场和应力场显示塑性区和
拉应力区分布的部位这些都为边坡的锚固设计提供重要依据
4.1.8由于现场测试中存在着选取测点的代表性问题和岩体试件的尺寸效应等问题设
计中选用的EC?值均较实测值低尤其当围岩进入塑性破坏后塑性区中CE值随
之降低靠近洞壁的CE值降低多而靠近弹塑性区交界处CE值降低少如果计算
中不考虑塑性区中CE值的这种变化则应取CE的平均值作为计算参数其值通常可
由设计人员及勘察人员按实测值和现场实际情况商定实践表明塑性区中?值降低不
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多一般不再考虑折减
在本条中还根据1995年颁布的现行国家标准工程岩体分级标准GB50218给出了
各级围岩的力学指标及岩体结构面抗剪断峰值强度
地应力或支护前洞壁的位移值或释放荷载值在条文中虽未作规定但这两个数据都
是计算中所必要的无论在数值计算或分析计算中都需要知道这两个数据
对于重要工程宜采用实测的地应力值无实测条件时垂直地应力可按覆盖层的厚
度计算确定侧压系数值可参照当地其他工程实测资料和该地区地质构造情况估计确定
支护前洞壁位移或释放的荷载值随施工方法的不同而不同目前只能借助实测值和
经验来确定如果是实测值还应考虑量测前已产生的位移和释放的荷载目前有些程
序中以洞壁实测位移作为边界条件这种计算方法更能反映实际情况
对封闭式支护结构如果计算中不考虑隧洞开挖和支护程序则支护前洞壁位移值可
以近似取仰拱封底前的洞壁位移值或略小于该位移值
4.1.9竖井通常是矿山开采的咽喉工程一般服务年限较长故在选用锚喷支护时均采
取审慎态度鉴于目前V级围岩的竖井中采用锚喷支护的实例不多故在竖井锚喷
支护类型及设计参数(本规范表4.1.2-2)中仅列入I级围岩竖井锚喷支护类型与
参数而且其支护参数均比同等横断面的隧洞有所增大
4.1.10本条规定主要是针对地下工程的特殊部位而言体现了因地制定区别对待的设
计原则以确保工程设计既安全可靠又经济合理
1隧洞交岔点断面变化处等特殊部位是应力比较集中的地方加强其支护结构
以确保这些地段的稳定性
2喷射混凝土支护的作用主要是依靠它与围岩表面的紧密粘结来保证其与围岩共同
工作的在光滑岩面上这种粘结力就很小因此应采用以锚杆或钢筋网喷射混凝土为
主的支护类型以获得足够的支护抗力有效地加固围岩
3围岩较差地段的支护应向围岩较好地段延伸一定长度一般来说应延伸1.0m以
上
4.1.11本条规定中提出的6种地质条件都不属于本规范围岩分级中的正常类型一些试
验表明在膨胀性岩体中采用锚喷支护与其他支护形式相结合的复合支护是行之有效
的采用锚喷支护作为复合支护的初期支护是适宜的在其余5种情况下采用锚喷支护
尚无足够把握总的来说本条所述6种岩层采用锚喷支护都缺乏经验因而其设计需
要经过试验后确定
4.2锚杆支护设计
4.2.1本条规定中所列出的前4种锚杆类型是按锚杆的作用原理来划分的后1种自钻式
锚杆是本次修订规范时新增的
全长粘结型锚杆是一种不能对围岩加预应力的被动型锚杆适用于围岩变形量不大的
各类地下工程的永久性系统支护
端头锚固型锚杆安装后可以立即提供支护抗力并能对围岩施加不大于100kN的预
应力适用于裂隙性的坚硬岩体中的局部支护
摩擦型锚杆安装后可立即提供支护抗力并能对围岩施加三向预应力韧性好适
用于软弱破碎塑性流变围岩及经受爆破震动的矿山巷道工程
预应力锚杆能对围岩施加大于200kN的预应力且能处理深部的稳定问题适用于大
跨度地下工程的系统支护及局部大的不稳定块体的支护
自钻式锚杆是一种具有钻进注浆锚固三位一体的锚杆在复杂地层或需套管护
壁钻进且工作空间狭小条件下施工简便锚固效果较好
4.2.3端头锚固型锚杆国内目前有以下几种结构形式(见图1)其中机械式锚固适用于
硬岩或中硬岩粘结式锚固除用于硬岩及中硬岩外也可用于软岩端头锚固型锚杆的作
用主要取决于锚头的锚固强度在锚头型式选定后其锚固强度是随围岩情况而变化的
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因此为了获得良好的支护效果使用前应在现场进行锚杆的拉拔试验以检验所选定
的锚头是否与围岩条件相适应
由于地下水或潮湿空气的长期作用端头锚固型锚杆的杆体和锚头易发生锈蚀可使
其锚固力减小或完全丧失因此服务年限大于5年的端头锚固型锚杆应采取灌注水泥
砂浆或其他防腐措施
粘结式锚固端的锚固剂国内有树脂卷和快硬水泥卷两种树脂锚固剂目前广泛采用
115松香封端不饱和聚脂树脂树脂与填料之比一般为1:51:7这种锚固剂的特点是固
化时间短(由几十秒到几分钟)强度增长快(半小时强度可达28d强度的65%96%)强度
高(最终强度达60120MPa)因此能及时提供支护能力
快硬水泥卷锚固剂由硫铝酸盐水泥和双快型水泥配制而成水泥卷内的装填密度为
1.141.48g/cm3使浸水后的水灰比控制在0.340.35范围内这种快硬水泥锚固剂
强度增长快(0.51.0h强度可达20MPa)因此快硬水泥卷锚杆也有能及时提供支护抗力
的特点
4.2.4摩擦型锚杆目前国内有全长摩擦型(缝管式)和局部摩擦型(楔管式)两种摩擦型
锚杆是一根沿纵向开缝的钢管当它装入比其外径小23mm的钻孔时钢管受到孔壁的约
束力而收缩同时沿管体全长对孔壁施加弹性抗力从而锚固其周围的岩体这类锚杆
的特点是安装后能立即提供支护抗力有利于及时控制围岩变形能对围岩施加三向预应
力使围岩处于压缩状态而且锚固力还能随时间而提高
锚杆纵向开缝宽度规定为1318mm是基于当锚杆打入比其外径小的钻孔时开缝不
会全闭合甚至重叠
工程实践表明当其他条件不变时摩擦型锚杆的锚固力随锚杆与钻孔径差的加大而
增高要保证锚杆每米锚固长度的初锚固力不小于25kN径差常取23mm此外当径差
不变时锚杆锚固力又同岩石的软硬程度密切相关在硬岩中的锚固力远比在软岩中的为
高因此对于硬岩中硬岩和软岩规定了不同的径差
在某些特定条件下需要提高摩擦型锚杆的初锚固力时可采用带端头锚楔的缝管锚
杆或楔管锚杆工程实践表明在硬岩条件下采用带端头锚楔的缝管锚杆或楔管锚杆
可使初始锚固力增加50kN以上
4.2.5本条的预应力锚杆是指预拉力大于200kN长度大于8.0m的岩石锚杆与非预应
力锚杆相比预应力锚杆有许多突出的优点它能主动对围岩提供大的支护抗力有效地
抑制围岩位移能提高软弱结构面和塌滑面处的抗剪强度按一定规律布置的预应力锚杆
群使锚固范围内的岩体形成压应力区而有利于围岩的稳定此外这种锚杆施工中的张拉工
艺实际上是对每根工程锚杆的检验有利于保证工程质量因而近年来国内外在地下工
程及边坡工程中预应力锚杆的应用获得迅速发展这次规范修订中将预应力锚杆设计
施工及试验监测作为重点充实的条款
1目前国内普遍采用的预应力锚杆是一种集中拉力型锚杆大量的研究资料已经证实
这种锚杆固定长度上的粘结应力分布是极不均匀的固定段的最近端应力集中现象严重
随着荷载的增大并在荷载传至固定长度最远端之前杆体--灌浆体界面或者灌浆体--地
层界面就会发生"粘脱"(debonding)这种粘结作用逐步破坏的锚杆一般都会大大降低地层
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强度的利用率特别在软岩和土层中当固定长度大于810m时其承载力的增量很小或
无任何增加国内已开发出一种单孔复合锚固系统即压力分散型或拉力分散型锚杆这
种锚固系统是在同一个钻孔中安装几个单元锚杆而每个单元锚杆都有自己的杆体自己
的锚固长度而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的由于组合成这类锚杆的
单元锚杆锚固长度很小所承受的荷载也小锚固长度上的轴力和粘结应力分布较均匀
不会产生逐步粘脱现象从而能最大限度地调用地层强度从理论上讲使用这类锚杆的
整个锚固长度并无限制锚杆承载力可随着整个锚固长度的增加而提高适用于软岩或土
体工程特别是压力分散型锚杆其单元锚杆的预应力筋采用无粘结钢绞线在荷载作用
下灌浆体受压不易开裂因而能大大提高锚杆的耐久性
2锚杆的倾角主要应考虑有利于地下工程与边坡和稳定性一般锚杆轴线应与岩体主
结构面或滑移面成大角度相交
但是与水平面夹角为-10+10的区域不应作安设锚杆的范围因为倾角接近水平
的锚杆注浆后灌浆体的沉淀和泌水现象会影响锚杆的承载能力
3锚杆预应力筋采用钢绞线钢丝或精轧螺纹钢筋是最为适合的一是因为其抗拉强
度远比级钢筋高可以大幅度降低锚杆的用钢量二是当预拉力达到锚杆拉力设计
值时预应力筋产生的弹性伸长比级钢筋大若干倍这样当锚头松动或其他原因使
预应力筋弹性伸长变小时所引起的预应力损失要小得多三是钢绞线钢丝运输安装方
便即使在较狭窄的空间也可施工对穿型锚杆应采用无粘结钢绞线一方面可大大提高
锚杆的耐久性另一方面当锚杆长度上某部位出现岩体裂隙张开时可在整个长度上调整应
力而不会发生粘结型锚杆那样的应力集中和局部破坏
4规定锚杆的自由段长度不宜小于5.0m是为了使预应力筋在设定的张力作用下有
较大的弹性伸长量不致在锚杆使用过程中因锚头松动而引起预拉力的显著衰减
5本条给出的安全系数K适用于预应力锚杆锚固段的设计按锚杆破坏后影响程度和
服务年限的长短给出了不同的安全系数其取值主要考虑锚杆设计中的不确定因素及风险
程度其数值是参照国外有关标准及中国工程建设标准化协会标准土层锚杆设计与施工
规范CECS22的有关条款的规定提出的
6处于地层中的预应力锚杆经常受到地下水(特别是含有腐蚀介质的地下水)的侵蚀
而在高拉应力作用下预应力筋则会出现应力腐蚀一般腐蚀和应力腐蚀交织在一起国
外已出现不少因腐蚀而导致锚杆破坏的实例如法国米克斯坝有几根13000kN承载力的
锚杆仅使用几个月就发生断裂锚杆的应力水平是杆体强度极限值的67%经多次试验的
结论是处于高拉伸应力状态下的锈蚀是破坏的主要原因1986年国际预应力协会(FIP)
曾对35个锚杆断裂实例进行调查其中永久锚杆占69%临时锚杆占31%锚杆使用期在
2年内及2年以上发生腐蚀断裂的各占一半由此可见因腐蚀而引起的锚杆破坏是不能
忽视的
因此本条规定永久性预应力锚杆预应力筋的保护层厚度不应小于20mm并宜外套波
形管一旦锚固段的水泥浆体出现开裂波形管仍有阻隔地下水浸蚀的作用
4.2.6自钻式锚杆适用于钻孔过程易塌孔而必须采用套管跟进的复杂地层这种锚杆将
钻孔注浆及锚固等功能一体化在隧道超前支护系统及高地应力大变形巷道的变形控
制等工程中均取得良好效果
目前国产的自钻式锚杆的技术参数见表5
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表5自钻式锚杆技术参数
型号
R27NR32N
直径壁厚(mm)27/6032/60
抗拉强度(MPa)
680680
抗拉力(kN)
280320
重量(kg/m)3036
螺纹方向左旋左旋
标准长度(m)203040
最大钻进深度(m)12
4.2.7锚杆与岩体主结构面成较大角度布置则能穿过更多的结构面有利于提高结构面
上的抗剪强度使锚杆间的岩块相互咬合充分发挥锚杆加固围岩的作用
系统锚杆的间距除受围岩稳定条件及锚杆长度制约外在稳定性较差的岩体中为
使支护紧跟掘进工作面锚杆的纵向间距还受掘进进尺的影响所以锚杆纵向间距的选
定还要与所采用的施工方法相适应系统锚杆主要对围岩起整体加固作用根据工程经
验为使一定深度的围岩形成承载拱锚杆长度必须大于锚杆间距的两倍因此规定系
统锚杆的间距不宜大于锚杆长度的1/2但是在V类围岩中当锚杆长度超过2.5m
时若仍按间距不大于1/2锚杆长度的规定则锚杆间的岩块可能因咬合和联锁不良而
导致掉块或坠落因此还规定在V类围岩中锚杆间距不得大于1.25m
4.2.8本条规定是为了充分发挥锚杆材料的作用提供有效的支护抗力阻止不稳定岩块
的坠落
4.2.9粘结型锚头的破坏在裂隙交割的坚硬岩体中一般受胶结材料与杆体间的粘结强
度控制而在软弱的岩体中有时则受胶结材料与岩面的粘结强度控制故本条规定粘
结型锚固体锚入稳定岩体长度的确定应同时验算两种不同情况的粘结强度
4.3喷射混凝土支护设计
4.3.1喷射混凝土强度等级是决定其力学性能和耐久性的重要指标对支护结构的工作性
能和使用效果关系重大因此本条文规定对于重要地下工程喷射混凝土的强度等级不
应低于C20施工中只要遵守本规范的有关规定一般均能达到设计要求的强度等级由
于地下工程与地面结构不同喷射混凝土施工后要求具有较高的支护抗力特别在软弱围
岩中喷射混凝土早期强度至关重要根据国内外对喷射混凝土早期强度的试验资料(见表
6)本条规定在添加速凝剂条件下喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa
国内外的试验资料表明与不掺钢纤维的喷射混凝土相比钢纤维喷射混凝土的抗拉
强度约提高30%60%抗弯强度约提高30%90%故本条规定在掺入速凝剂的情况下钢
纤维喷射混凝土的强度等级不得低于C20抗拉强度不得低于2MPa
表6喷射混凝土早期抗压强度(MPa)
龄期(h)
测定单位
3
8
24
日本(新奥法指南)10~3550~85105~150
美国3584106~210
中国(下坑隧道工程)
—
23~2565~67
中国(冶金部建筑研究总院)
—
2583
4.3.2喷射混凝土的容重静力弹性模量的规定值是在综合分析国内有关单位的科学实
验资料及工程质量检验数据基础上提出的喷射混凝土与围岩的粘结力不仅与混凝土强
度等级有关也与岩石强度和岩体的完整性有关故本规范规定对I级围岩粘结
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强度不应小于0.8MPa级围岩不应低于0.5MPa对粘结强度作相应的规定其目的是保
证在围岩与喷射混凝土的结合面上能传递一定的拉应力和剪应力有利于两者共同工作
4.3.3喷射混凝土的收缩较大若其厚度小于50mm时喷层中粗骨料的含量甚少更容
易引起收缩开裂同时喷层过薄也不足以抵抗岩块的移动常出现局部开裂或剥落近
几年来有关部门对喷射混凝土支护使用情况调查结果表明喷射混凝土支护层产生局部
开裂剥落者其厚度多在50mm以下也有3040mm的因此本条规定喷射混凝土支护
的最小厚度不应小于50mm
根据锚喷支护原理要求喷层具有一定的柔性因此规定喷射混凝土厚度一般不应
超过200mm特别在软弱围岩中作初期支护喷层过厚会产生过大的形变压力易导致
喷层出现破坏这是不经济的当喷层不能满足支护抗力要求时可用锚杆或配筋予以加
强
4.3.4在含水岩层中采用喷射混凝土支护规定喷层设计厚度不应小于80mm抗渗强度
不应小于0.8MPa是为了严格控制外水内渗以保证良好的工作条件
4.3.5冲切强度公式适用于岩石与喷射混凝土粘结强度得到保证且厚度不大于100mm的
喷射混凝土层因此本条规定在I级围岩的隧洞中薄层喷射混凝土对局部不稳定
块体的抗力可按本规范公式(4.3.5-1)(4.3.5-2)计算当喷层厚度大于100mm或喷层与
围岩粘结强度很低时在局部不稳定块体作用下喷层呈现粘结破坏这时需设置锚
杆由喷层与锚杆共同承受不稳定块体的重量
4.3.6大量的试验资料表明钢纤维喷射混凝土的一系列性能都优于普通喷射混凝土特
别是它具有良好的韧性(即从加荷开始直至试件完全破坏所作的总功常以荷载-挠度曲线
与横坐标轴所包络的面积表示)约比素喷混凝土提高1050倍(图2)抗冲击能力约比
素喷混凝土提高830倍故规定在膨胀岩体隧洞和受采动影响的巷道中宜采用钢纤维
喷射混凝土支护
4.3.7本条说明如下:
1钢纤维喷射混凝土的破坏通常不是纤维被拉断而是纤维从混凝土中被拔出也
就是说钢纤维喷射混凝土增强性能主要是由纤维和混凝土基质的握裹力来决定因此
普通碳素钢纤维就能满足钢纤维的增强要求
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2当纤维体积百分率不变时纤维直径增大则纤维在混凝土中的分布间距也随之增
大反之纤维直径减小纤维间距也随之减小纤维间距越小对混凝土裂缝扩展的约
束能力也就越强使混凝土的各种性能更能得到强化但纤维直径过小会使纤维添加和
钢纤维混凝土的搅拌和施工发生困难因此钢纤维的直径以0.30.5mm为宜
3钢纤维的长度和掺量主要是由喷射混凝土的施工工艺决定实践表明纤维长度大
于25mm掺量超过干混合料重量6%时搅拌的均匀性和喷射施工就要发生困难主要表现
为在搅拌时纤维容易绞结在喷射机中因此钢纤维长度不要超过25mm掺量不宜大于干
混合料重量的6%
4.3.8在一般情况下地下工程喷射混凝土支护中配置钢筋网其主要作用是提高喷射混
凝土的整体性防止收缩使混凝土中的应力均匀分布并提供一定的抗剪强度有利于
抵抗岩石塌落和承受冲击荷载
1钢筋网常按构造要求设计故选用的钢筋直径宜为412mm
2实践表明当钢筋间距小于150mm喷射混凝土回弹大且钢筋与壁面之间易形成
空洞不能保证混凝土的密实度当钢筋间距大于300mm时则将大大削弱钢筋网在喷射
混凝土中的作用因此规定钢筋的间距应为150300mm
3钢筋保护层厚度不应小于20mm这与普通钢筋混凝土的规定是一致的由于在过
水隧洞中喷射混凝土要经受高速水流长期的反复的冲刷作用其表层容易磨蚀因
此规定钢筋保护层厚度不应小于50mm
4.3.11本条说明如下:
1当围岩变形量小时钢架可采用钢管或其他轻型钢材制成的刚性钢架当围岩变形
量大时宜采用U型钢制成的可缩性钢架在可缩性节点处应能使其自由压缩以适应
钢架的柔性卸压作用故不宜在联接节点处喷上混凝土
2设置钢架处钢架保护层厚度小于40mm时常引起喷层收缩开裂从而恶化钢架
使用条件引起钢架腐蚀故规定钢架保护层厚度不应小于40mm
3规定钢架立柱埋入底板的深度不应小于水沟底面水平是为了保证钢架的稳定性
而不致使其在侧压力作用下被挤向巷道中
4.4特殊条件下的锚喷支护设计
(I)浅埋隧洞锚喷支护设计
4.4.1本条主要针对覆盖岩层厚度为13倍洞跨的浅埋岩石隧洞而言由于浅埋岩石隧
洞的覆盖层不可能形成完整的支承环支护结构主要承受岩体的松散压力它比深埋条件
下支护所承受的荷载更大一些因此支护刚度和厚度也要比深埋条件下的隧洞要大一
些对本规范表4.4.1所列之外的I级围岩在类似埋深和跨度条件下如果施工合
理基本不出现岩体过大松动因而锚喷支护参数不必加强目前锚喷支护用于浅埋岩
石隧洞的工程实例见表7
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表7浅埋隧洞锚喷支护工程实例
工程名称
地质条件
隧洞断面
宽高(m)
洞顶覆盖
层厚度(m)
支护参数
洞库
AB段
凝灰岩大部
为块状结构
属级围岩
1377
13
锚杆与钢筋网喷射混凝土联
合支护喷层厚80~100mm
锚杆长20m网筋直径
6~8mm
线2
号隧洞
砂岩和奥陶纪
石灰岩岩体
破碎断层宽
3~6m节理产
状零乱属
级围岩
119
10
锚杆与钢筋网喷射混凝土联
合支护喷层厚150mm锚
杆长20~25m网筋直径
18~22mm
下坑隧道
严重风化的千
枚岩有地下
水属
级围岩
5060
10~20
锚杆与钢筋网喷射混凝土联
合支护喷层厚180mm锚
杆长20~25m网筋直径
8mm仰拱厚300mm
村隧
道
严重风化的石
灰岩属IV级
围岩
1710
5~30
锚杆与钢筋网喷射混凝土联
合支护喷层厚200mm锚
杆长3m网筋直径16mm
有仰拱
覆盖岩层厚度小于本规范表4.4.1洞跨超过本规范表4.4.1的浅埋隧洞由于各种
条件比较复杂和工程经验较少本规范对这类浅埋隧洞采用锚喷支护未加限制而是提出
通过试验慎重确定
4.4.2浅埋隧洞的传统设计方法常采用浅部地压理论即支护衬砌要承受上部覆盖的全部
岩石重量近年来在一定条件下的浅埋岩石隧洞采用锚喷支护获得成功但浅埋岩石隧
洞围岩自支承能力的利用程度毕竟不同于深埋隧洞在设计时务必采取审慎态度其根本
原则是不容许围岩出现较大的变形本条中所有规定体现了要适当增加锚喷支护刚度提
高支护能力以控制围岩的变形和松动保证隧洞的稳定
4.4.3本条规定浅埋岩石隧洞考虑偏压条件是参照国内有关标准规定结合锚喷支护的
工作特点提出的仅适用于采用锚喷支护的浅埋岩石隧洞
4.4.44.4.5最近10多年来我国城市地铁和市政隧洞采用配筋喷射混凝土与拱架相结
合做初期支护已积累了一些经验本条是在这些工程经验基础上提出的为了慎重起见
提出了覆土厚度不小于1倍洞径的浅埋土质隧洞前提条件但实际上我国已有了小于1倍
洞径覆土厚度的工程经验因数量较少且条件比较复杂故本条提出"应通过现场试验及
监控量测确定"但在地下水排干有困难的地层厚淤泥质粘土层厚层含水粉细砂层等极
不稳定地层本条提出在未采取有效措施前不宜采用的限制
浅埋土质隧洞采用锚喷支护其锚杆作用不很明显故第4.4.5条提出的主要支护形
式是钢筋网喷混凝土和钢架-钢筋网喷混凝土而且强调施作仰拱形成封闭结构及时封
闭是维护浅埋土质隧洞稳定的要点之一浅埋土质隧洞锚喷支护工程实例见表8
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表8浅埋土质隧洞锚喷支护工程实例
工程名称
地质条件
隧洞断面
宽高(m)
洞顶覆盖
厚度(m)
支护类型及参数
北京地铁
复西区间
隧道
粉细砂及砂砾
石层松散地
下水在22m60549~12
喷层厚300mm钢筋网
6~10mm间距150mm
150mm格栅拱架间距
750~1000mm二次衬砌
350mm仰拱封底
北京地铁
双线区间
隧道
亚粘土粉细
砂及砂砾石
无地下水
94571
11
喷层厚350mm钢筋网
6~10mm双层排列格栅拱架
间距500~750mm二次衬砌
400mm仰拱封底
北京复兴
门折返线
渡线
亚粉土粉细
砂及砂砾土层
无地下水
148611
11
喷层厚400mm钢筋网双层布
置格栅拱架间距500mm二
次衬砌450mm仰拱封底
4.4.6本条主要规定了设计锚喷支护参数时的荷载确定方法主要考虑浅埋土质隧洞覆土
难以形成稳定的支承环因此垂直土压力应以全土柱计算这是偏于安全的
4.4.7浅埋土质隧洞开挖工作面土体的自稳时间较短而喷射混凝土强度增长要经过一个
间隔时间这段间隔时间的土体稳定要靠安装牢固的钢架支撑因此本条强调钢架应具
有能承受4060kN/m
2
荷载的支撑能力
4.4.8浅埋土质隧道施工时会遇到各种不稳定地质条件应该重视地层预加固和预支护
方法这方面国内外已有不少成熟的经验包括土体注浆加固超前锚杆和长管棚等方
法当然在采用注浆加固地层时应考虑埋深浅地下管网多的特点浆压力应通过试
验确定
()塑性流变岩体中隧洞锚喷支护设计
4.4.9隧洞断面形状要尽量做到与围岩压力分布相适应塑性流变岩体一般是四周来压或
有很大的水平压力因此在这类围岩中的隧洞断面宜采用圆形椭圆形或马蹄形等断面
形状采用圆滑曲线的断面轮廓可以减小应力集中引起的围岩破坏和增强喷层的结构作
用
在塑性流变岩体中开挖隧洞一条基本原则是不使围岩发生有害松散的前提下容许
围岩产生较大的变形以减小支护抗力使锚喷支护达到经济合理安全可靠因此在
隧洞的设计中断面尺寸应预留允许的周边收敛量
4.4.10塑性流变岩体的主要特点是在隧洞开挖后围岩变形量大延续时间长在这种
情况下正如"围岩支护"相互作用原理(图3)所示的那样若采用一次完成的刚性大的永
久支护对围岩过早地施加过强的约束力会导致支护结构承受较大的荷载甚至常出现
弯曲破坏
通过塑性流变岩体的隧洞一般应分两次支护即初期支护与后期支护初期支护的
作用是及时提供一定的支护抗力使围岩不致发生松散破坏同时又允许围岩的塑性变
形有一定发展以充分发挥围岩的自支承作用后期支护的作用是维持隧洞的长期稳定
性并满足防水等使用要求
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显然在塑性流变岩体中采用柔性较大的薄层喷射混凝土加锚杆做初期支护是十
分理想的但是也必须指出塑性流变岩体有明显的时间效应如图4所示在不同的
时间阶段岩体的应力-位移曲线是不同的比较柔性的锚喷支护在t1t2时支护特性曲
线与岩体特性曲线相交说明两者能取得平衡这时支护结构承受较小的荷载但却引
起相当大的位移当超过t2时两者特性曲线不得相交并出现过度的支护变形易使围
岩松散因而必须适时地提高支护抗力进行后期支护使支护特性曲线在t3时与围
岩特性曲线相交以保证隧洞的长期稳定性
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在塑性流变岩体中开挖隧洞由于岩体潜在应力的释放或岩体吸水膨胀沿四周逐渐
向隧洞内挤出支护结构在一定程度上抑制了岩体的挤压膨胀但如底部没有约束围岩
裸露必然形成膨胀和应力释放的集中部位产生底鼓如底鼓不加控制任其发展常
常造成隧洞墙脚内移和支护结构的严重破坏这在实际工程中是屡见不鲜的因而必须
设置抑拱形成全封闭环以提高支护抗力
塑性流变岩体中的隧洞采用锚喷支护如何根据不同时间阶段内围岩与支护的变形特
性调整支护抗力使"围岩-支护"的变形协调发展是以经济的支护结构取得隧洞稳定的
关键而要掌握围岩与支护变形的时间效应最现实可行的办法是通过现场量测
()老黄土隧洞锚喷支护设计
4.4.11老黄土具有湿陷性较小强度较高的特点在我国西北地区的老黄土土层中已
用锚喷支护成功地建成一些铁路隧道和地下洞室通过现场量测和工程实践表明它能及
时支护土体发挥土体自承作用保持洞体稳定
4.4.12黄土地层有较明显的侧压力其静止侧压力系数约为0.5左右因此隧洞应采
用曲线形边墙用锚喷支护的实例证明当边墙曲率较大(矢高不应小于弦长的1/8)并设
置抑拱后隧洞能较快地达到稳定
4.4.13本条规定是根据现有的几座穿过老黄土的隧洞采用锚喷支护的成功经验提出
的当采用水泥砂浆锚杆时要求孔径不宜小于60mm是为了增大砂浆与土层的粘结面
积以满足一定的锚杆抗拔力的要求
老黄土隧洞中的薄层喷射混凝土衬砌如不设置伸缩缝由于在喷射混凝土硬化过程
中的自身收缩或使用过程中温度变化等原因所引起的应力一旦大于喷射混凝土的抗拉强
度以及地层的不均匀沉陷均会使衬砌出现裂缝恶化隧洞的工作条件故规定沿隧洞
轴线每隔510m应设一道环向伸缩缝
老黄土对于水的作用是很敏感的在水的作用下会很快解体而失去稳定因此锚
喷支护设计时就必须对地表水和洞内施工水提出处理措施以保证施工的安全和洞体的
稳定
()水工隧洞锚喷支护设计
4.4.14水工隧洞不同于其他隧洞它长期处在水的作用下工作有的甚至在有较高压力
水中工作不仅要承受较大的内水压力还有防渗抗冲刷等问题所以在水工隧洞中
采用锚喷支护时对其使用范围应有所限制
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射混凝土支护技术规范
资料
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工程实践和科学实验表明水工隧洞锚喷支护承受内水压力及抗渗抗冲刷等性能
主要取决于围岩性质当围岩的变形模量为1010
3
MPa洞跨为10m喷射混凝土的厚度
为200mm时锚喷支护的水工隧洞可以承受0.5MPa的内水压力(不考虑锚杆和钢筋网的作
用)其中80%以上的内水压力由围岩承担考虑水工隧洞的特殊工作条件当锚喷支护作
为后期支护时仅限制在级以上(包括级)围岩中应用对于V级围岩由于完整
性差或岩质软弱承载能力低宜采用复合支护即内水压力主要由现浇钢筋混凝土支
护承担而锚喷初期支护的主要作用是及时支护围岩限制其有害变形的发展防止围岩
坍塌保证施工安全
在水工隧洞中由于防渗不好内水外渗恶化了围岩地质条件可能导致隧洞严重
破坏因此对锚喷支护的水工隧洞必须重视其防渗问题
4.4.15一级河一级镇和四个锚喷支护的水工隧洞水压试验表
明(表9)内水压力是由围岩和支护共同承担的锚喷支护符合弹性介质的薄壁圆管的工
作原理为此可按"围岩-支护"变形一致的原则来计算支护的抗裂能力对于洞跨超过
10m内水压力大于0.6MPa的重要工程其锚喷支护的设计尚缺乏经验也缺乏运行资
料所以规定宜通过试验决定
表9有压水工隧洞实测开裂压力与计算开裂压力(MPa)
工程名称实测开裂压力计算开裂压力
一级066058
镇89084
河一级55
080035
4.4.16外水压力是水工隧洞的主要荷载之一锚喷支护也不例外据一级电站和
镇电站试验资料当外水压力为1.41.6MPa时喷层局部剥落一般呈现粘结破
坏所以当外水压力较高隧洞使用中放空时必须校核其稳定性
外水压力值可采用地下水位线以下的水柱高乘以相应的折减系数的方法估算(表
10)
表10外水压力折减系数
地下水活动分级地下水活动情况折减系数
1
无
0
2
微弱0~025
3
显著025~050
4
强烈050~075
5
剧烈075~100
喷射混凝土支护与围岩是互相紧密结合的两种不同的透水介质在地下水位变幅小
补水和排水条件固定的情况下在长期运行过程中将形成稳定的渗流场所以严格地
说这时作用在支护上的外水荷载是一种"场力"
4.4.17锚喷支护的引水隧洞和尾水隧洞的水流速度均不高一般为35m/s只有导流
隧洞和泄洪隧洞才有较高的流速例如星星哨水库泄洪洞的流速为7m/s2号泄洪
洞的流速达13.5m/s
在泄洪隧洞和导流隧洞中可根据围岩条件选择锚喷支护的允许流速一般来说围
岩条件好允许流速可适当提高但不宜超过12m/s否则有可能出现冲刷破坏或气蚀
破坏国外也有在12m/s左右的流速情况下锚喷支护发生破坏的实例其破坏原因一般是
由于处在较差的地质地段因此对于局部软弱的地质地段和采用较高流速的隧洞都要
采取结构措施增强支护与围岩的整体性
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4.4.18隧洞内壁面的平整程度对过流能力有显著影响壁面过于粗糙将使水头损失增
大降低隧洞的过流能力喷射混凝土施作于凹凸不平的岩面上有水通过时摩阻损失
增大试验资料证明(表11)喷射混凝土支护的摩阻特性是属于大糙度非均匀糙率问
题可按J尼古拉兹公式估算其糙率系数
表11喷射混凝土支护实测糙率与计算糙率
工程
名称
壁面起伏
差(mm)
计算的综
合糙率
实测的综合糙
率
开挖
方式
支护情况
哨
一号洞
1150024800252光面爆破
局部地段锚喷支护大部
分地段不支护底板为现
浇混凝土
哨
二号洞
1150024800249光面爆破
210
00274
00276
普通爆破
全洞锚喷支护底板
现浇混凝土
由糙率系数计算公式得知若喷层表面的平均起伏差小于150mm则可明显减小糙率
系数根据哨水工隧洞的施工经验采用光面爆破开挖技术壁面的平均起伏差可控
制在115mm左右
壁面平均起伏差可按下式计算:
=起十伏(2)
式中起伏--(Amax-Am)和(Am-Amin)开口环面积按边墙和拱部周长折算的平均厚度(mm)
Amax和Amin--分别为大于和小于Am各断面的平均面积(m
2
)
Am--平均断面积(m
2
)
采用锚喷支护的水工隧洞为了减少电能损失在经济合理的条件下可以按现浇混
凝土支护具有相同水头损失的原则适当增加隧洞的开挖断面
4.4.19鉴于水工隧洞防渗的特殊要求故对喷射混凝土的抗渗指标提出了较高的要求
根据以往的经验只要精心施工注意改善施工工艺这些规定指标是不难达到的
4.4.20采用锚喷支护的水工隧洞一般底拱为现浇混凝土这样在两者的结合处往往
形成透水通道水电站隧洞水压试验资料证明结合处渗出的水占整个隧洞渗水量
的25%以上因此必须做好接缝的处理根据水电站和河一级水电站的隧洞
施工经验在施工中应首先施作底拱的现浇混凝土然后向边墙和拱部喷射混凝土现
浇混凝土与喷射混凝土应有足够的搭接长度其结合处应进行凿毛处理必要时可对接
缝进行灌浆
(V)受采动影响的巷道锚喷支护设计
4.4.21受采动影响的巷道是指煤矿和金属矿山中受采煤(采矿)爆破采空及放顶等影
响的主要巷道对煤矿来说是指服务年限在5年以上的底板岩巷而不包括靠近采煤工
作面的上下顺槽和回风巷
4.4.22受采动影响巷道的支护结构及参数主要根据受采动影响程度和服务年限来确
定受采动影响的巷道承受动压的反复作用应力集中严重变形大因此在支护选
择上应以锚杆钢架为主而不宜采用单一的喷射混凝土支护或钢筋网喷射混凝土支护
钢纤维喷射混凝土有很高的韧性约比素喷混凝土高1050倍摩擦型锚杆受采矿爆
破影响后可以提高其支护抗力因此钢纤维喷射混凝土摩擦型锚杆和可缩性钢架
特别适用于受采动影响严重并能引起围岩较大变形的地段
4.4.23煤矿巷道一般要在建成一段时间后才受采动影响短则12年长则510年
因此为了减少初期建设投资缩短建设周期在初期可只考虑承受静压来确定支护结构
及参数待动压到来之前再对支护进行加强
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在条件允许的情况下钢架一般是要回收的以便重复使用降低生产成本因此
在设计钢架时要从便于拆卸和回收出发来考虑钢架的结构构造
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5现场监控量测
5.1一般规定
5.1.1现场监控量测是一项技术含量较高的现场工作它对工程设计的正确实施有着重要
作用因此应该做出详尽的设计在设计文件中应对整个量测程序作明确规定本规范
表5.1.1是在总括了各类地下工程现场试验的资料和经验后制定的其制定的原则是:凡是
跨度较大和围岩较差的地下工程应进行现场监控量测围岩好或特别好但跨度又很大的
地下工程宜在局部地段进行量测控制和监视局部不稳定块体的动态以保证安全
5.1.2隧洞及地下工程的客观条件千变万化因此每一工程应有与其条件相应的设计文
件对于所有应进行现场监控量测的工程本条所列内容都必须包含在设计文件之中
5.1.3现场监控量测工作应逐步成为整个施工过程中一个重要环节该工作宜由施工单位
负责实施其量测结果和资料除应及时指导施工外还应及时向设计和监理单位报告
5.2现场监控量测的内容与方法
5.2.1地质和支护状况观察周边位移和拱顶下沉量测是根据设计要求进行量测的隧洞所
必须做的量测项目也即必测项目地表下沉等量测项目是根据隧洞埋深围岩状况以及
设计文件特殊规定的内容进行选择的量测项目也即选测项目
5.2.2开挖工作面的工程地质与水文地质观察和描述对于判断围岩稳定性和预测开挖面
前方的地质条件是十分重要的初期支护状况的观察和裂缝描述对于直接判断围岩和地
下工程的稳定性以及支护参数的合理性也是必不可少的因此本项工作定为各类地下工
程都应进行的现场量测项目
5.2.3对于城市浅埋隧洞等地下工程由于行车路面重要建筑物等对地表下沉数值有严
格的要求因此本条规定必须进行地表下沉的监控量测并应及时进行信息反馈以利
路面行车和建筑物的安全
5.2.4本条关于安设时机的要求是为获取围岩开挖初始阶段的变形动态数据这部分数据
在全部变形过程中占十分重要的地位
5.2.5量测数据的稳定程度可由数据的时态曲线进行判断
5.3现场监控量测的数据处理与反馈
5.3.1绘制量测数据的时态曲线是数据处理的基本方法也是竣工文件中必不可少的一部
分时间横坐标下的各类动态是综合分析的条件尤其是当发生各种事故时是分析原因
的依据
5.3.2采用回归分析时可在下列函数中选用:
1对数函数例如:
u=alg(1+t)(3)
)1lg(t
b
au
+
+=
(4)
2指数函数例如:
u=ae
-b/t
(5)
u=a(1-e
-bt
)(6)
3双曲函数例如:
bt
t
u=
(7)
])
1
1
(1[
2
bt
au
+
?=
(8)
式中ab--回归常数
t--初读数后的时间(d)
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u--位移值(mm)
5.3.3本规范表5.3.3中所列数值是对做过现场监控量测的各类地下工程量测数据进行统
计和分析后得到的可作为实际应用的依据另外由于地质状况的多变性以及工程结构
的复杂性本表中的数值无法覆盖所有地下工程的实测位移值因此允许根据实测数据
的综合分析进行适量的修正
位移反常急剧增长的现象见图5所示图(a)为正常曲线(b)为反常曲线当图中出
现反弯点时必须立即向施工主管报告采取措施
5.3.4设计文件中对隧道围岩的记载来源于地质勘察资料而这种资料是宏观的和粗略
的隧道内具体状况只能在开挖后才明确因此当实际围岩与设计相差甚远同时现场位
移量测值经综合分析后认为围岩稳定性好此时允许适当变更支护参数
5.3.5本条所列的三条标准是地下工程和围岩达到基本稳定的条件其中位移速度是指至
少7d观测的平均值总位移量可由回归分析计算得到
5.3.6本条给出地下工程达到后期稳定状态的实测判据后期支护是在一次支护达到基本
稳定后施作的因此后期支护以后位移速度必须明显减少并且逐渐接近于零若干进行
长期观测的地下工程已证实了这一结论具有流变或膨胀性质的围岩容易在支护-围岩接触
处产生局部接触应力因此有必要对其外力和结构内力的量测数据进行分析判断
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6光面爆破
6.0.1在隧洞开挖中为了避免盲目施工预先进行爆破设计是十分必要的爆破设计内
容包括:炮眼布置图周边眼装药结构图钻爆参数和文字说明等由于地质条件经常变化
和爆破器材的改变因此应该根据施工情况随时修正有关参数以获得良好的爆破效
果
6.0.2光面爆破效果的好坏取决于爆破参数的选取是否合理一般应根据工程类比法或
通过现场试炮确定爆破参数主要是周边眼间距或抵抗线(或周边眼至内圈崩落眼的距离)
及其比例关系装药量集中度等本规范表6.0.2给出了试炮时初选参数值范围实践证
明这些因素是共同起作用的只要通过现场几次爆破试验并根据爆破效果调整这些参
数就会得到比较理想的爆破效果
有条件时也可在施工前进行爆破成缝试验以求得合理的爆破参数
6.0.3为了保证隧洞成型好周边眼的位置不应偏离轮廓线实践表明在软岩中隧洞
周边眼间距误差大于100mm时爆破效果很差因此条文规定沿轮廓线的周边眼间距误
差不宜大于50mm凿岩机的外形尺寸要求周边眼的位置与隧洞周壁之间有一空隙(一般
100mm)因而它决定了周边眼必须有一个向外的偏角偏角大虽钻眼方便但会造成
较大的超挖因此偏角应控制在较小的范围内一般以23瑞典的臂式钻最优外偏
角为2.5国内常用的支架式凿岩机的钻孔外偏值可以控制在3050mm/m的范围内
经验表明"长钎打短眼"的办法可以减小向外的偏斜率有助于提高爆破面的平整
度
6.0.4毫秒爆破可以提高爆破效果减少对围岩的扰动在隧洞内杂散电流较大的情况
下采用电力起爆有一定危险性而非电起爆可不受其影响并具有安全可靠和操作方便
等优点但非电雷管不具备防爆性能不能使用于有瓦斯的井下爆破作业
实测得知当分段起爆差小于50100ms时爆破震动波峰有叠加现象发生增加对
围岩的扰动因此应跳段起爆但当跳段造成一段起爆药量过大对围岩影响较大时
则应综合考虑
在有瓦斯的隧洞中使用毫秒延期电雷管时为防止瓦斯爆炸最后一段的延续时间必
须小于130ms
6.0.5模型试验和工程实践表明相邻炮眼同时起爆时切向拉力叠加拉裂岩石所需的
药量较小因此强调周边眼应采用同段毫秒雷管或导爆索同时起爆
6.0.6为了确保隧洞周边炮眼具有良好的爆破效果爆破以后能够形成设计所要求的周边
轮廓和最大限度地减少对围岩的扰动必须严格控制周边眼的装药量并使爆力在炮眼全
长上分布均衡最终达到良好的爆破效果
当孔深大于2m时采用空气柱反向装药结构爆破效果较差而且不适于有瓦斯的井
下作业因此条文规定当眼深小于2m时可采用反向装药结构
6.0.7本条是光面爆破质量检验的直观标准炮眼眼痕率最能反映爆破效果鉴于在软岩
中炮眼残痕保留时间很短故以成型好坏作为判断的依据
由于隧洞在开挖过程中受各种因素的影响开挖时必然会有一定的超挖值按目前的
施工水平允许线性超挖值150mm的标准需经努力才能达到因此规定平均线性超挖
值应小于150mm计算线性超挖值时不计入隧洞底板的数值由于围岩坍塌而造成的超
挖不属于此范围之内
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7锚杆施工
7.1一般规定
7.1.1本条说明如下:
1由于地下工程开挖后岩面凹凸不平(指采用钻爆法开挖)以及围岩存在的节理裂隙
完全按设计在岩面上布置的锚杆孔位有时眼位就可能落在岩面的突出点或裂隙处致使
开钻困难在这种情况下允许孔位有适当的误差但是为了保证锚杆加固围岩的效
果规范中对锚杆孔位的误差作了相应的规定
2摩擦型锚杆(缝管锚杆和楔管锚杆)的孔深应比杆体长1050mm是为了使锚杆杆
体全部推入钻孔中并使托板紧贴壁面否则会影响锚固效果
3砂浆锚杆孔径大于杆体直径15mm是为了能有足够厚度的砂浆包裹杆体和砂浆与
孔壁的粘结均匀以保证所要求的锚固效果
7.1.2本条说明如下:
1为了确保锚杆的锚固效果在锚杆安装前一定要对钻孔质量进行检查如发现与设
计要求不符就要及时采取补救措施如加深锚杆孔(当偏斜角或孔位偏离设计要求太大时)
等
2钻孔内若残存有积水岩粉碎屑或其他杂物会影响注浆质量和妨碍杆体插入
也影响锚固效果因此锚杆安装前必须清除孔内积水和岩粉等杂物
7.1.3在V级围岩和特殊地质围岩中掘进隧洞时由于围岩自稳时间短为保证作业
安全和抑制围岩早期变形应先在隧洞壁面喷上一层混凝土然后钻孔安装锚杆和铺设钢
筋网再复喷混凝土
在上述围岩中由于岩层软弱破碎钻孔施工后孔壁容易掉渣或产生变形如不及时
安装锚杆就会使锚杆推不进去或推不到底这一点对端头锚固型锚杆和摩擦型锚杆尤为
重要因此规范规定在这类岩层中应做到钻孔施工以后及时安装杆体
7.1.4托板是锚杆传力和对围岩起加固作用的重要部件之一如其不能紧贴或部分接触壁
面不仅严重影响锚杆的加固效果也会使托板局部受压出现应力集中而破坏因此
条文中对托板安装作了严格的规定
7.2全长粘结型锚杆施工
7.2.1砂浆的配合比直接影响着砂浆强度注浆密实度和施工的顺利进行条文中规定的
配合比一般均能满足砂浆的设计强度要求若水灰比过小可注性差也容易堵管影
响注浆作业的进行水灰比过大杆体插入后砂浆易往外流淌孔内砂浆不饱满影响
锚固效果
7.2.27.2.3钻孔注浆的饱满程度是确保锚杆安装质量的关键规定注浆管应插至距
孔底50100mm随砂浆的注入缓慢匀速拔出就是为了避免拔管过快而造成孔内砂浆脱
节保证锚杆全长为足够饱满的砂浆所握裹
7.2.4砂浆锚杆安装后在水泥砂浆强度较低时随意敲击杆体将影响砂浆与杆体和砂
浆与孔壁的粘结强度降低锚杆的锚固力影响锚杆质量易发生安全事故
7.3端头锚固型锚杆施工
7.3.1树脂卷的原料虽然是易燃品或危险品但制成药卷后由于已掺入大量的惰性填
料其性能就比较稳定无爆炸危险不易自燃运输和贮存一般按二级易燃物品的货物
类型办理
搬运时包装箱和药卷包装材料必须牢固要轻拿轻放防止碰撞摔打挤压树
脂卷应贮存在温度为525的隔热通风的仓库内工作场所附近禁止明火夏季气温较
高时应避免用火车运输
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树脂卷在存放过程中有微量苯乙烯挥发时间过长会降低药卷质量故在成品出厂
时均规定贮存期限一般为三个月过期者必须进行试验确保性能时方可使用
7.3.2安装树脂锚杆的搅拌机具可采用旋转式锚杆机煤电钻或风动搅拌器托板螺帽
的安装可用专用安装器或风动搬手以确保扭力在100Nm以上
树脂锚杆安装过程中必须将杆体推至孔底才能达到锚固力搅拌时应缓推猛
搅以迅速将凝固剂和树脂拌和均匀根据试验连续搅拌时间一般为30s
树脂混合物虽然凝固和硬化快但强度的增长必须有一个过程安装顶部锚杆时为
了防止杆体下滑搅拌完毕后应立即在孔口处将杆体临时固定
安装托板的目的是为了对锚杆施加一定的预应力压缩岩层达到其锚固效果但
是需要在树脂达到一定强度时才能安装托板树脂固化和强度的增长速度随温度的
提高而加快实践表明施工温度在5以上时搅拌完毕后15min即可安装托板当现
场温度低于5时可适当推迟安装时间
7.3.3快硬水泥卷的使用期是指从水泥出厂到水泥卷使用这段时间一般不超过6个月
过期水泥卷必须进行试验技术性能满足设计要求时才能使用
水泥卷的外套由长纤维透水纸制作透水性吸湿性强容易受潮结块因此水泥
卷应使用塑料袋密封包装并贮存在干燥仓库内以确保质量
7.3.4快硬水泥卷锚杆为达到其锚固效果安装时要求水泥与水混合均匀水灰比适
宜试验表明水泥卷浸水时间为2.5min当水面不冒气泡时一般才能达到要求的水灰
比浸水后的水泥卷应立即用杆体送入孔底连续搅拌时间为3060s当水泥卷浸水时
间超过水泥终凝时间水泥卷会发热变硬该水泥卷应予报废
快硬水泥卷锚杆从安装到水泥卷达到一定强度即达到安装托板对锚杆所施加预应
力值的要求需要一定的时间根据试验这个时间约为水泥搅拌后20min左右
7.3.5规定安装端头锚固型锚杆的托板时螺帽的拧紧扭矩不应小于100Nm这是因为
只有达到一定的拧紧扭矩才能保证所要求的紧固效果
端头锚固型锚杆安装以后由于爆破震动和应力松弛等因素的影响托板可能松动
因此在喷射混凝土施工以前应经常检查托板的紧固情况如有松动及时拧紧
7.4摩擦型锚杆施工
7.4.1钻孔直径对摩擦型锚杆的锚固力有明显影响因此钻孔前必须检查钻头规格
以确保孔径符合设计要求试验和工程应用表明在锚杆规格和岩层条件相同的情况下
由于钻孔直径不同获得的锚固效果也不同钻孔直径较小所获得的锚固力就较高反
之亦然但钻孔直径也不宜过小否则会给锚杆推进造成困难影响安装质量
7.4.2摩擦型锚杆目前常用凿岩机安装这就要求凿岩机有足够的工作风压以保证对锚
杆有足够的推进力实践表明当工作风压小于0.4MPa时推进速度缓慢甚至推不进
去因此规范作了凿岩机的工作风压不要低于0.4MPa的规定
此外对这种锚杆来说用托板传递对岩层的预应力是确保围岩三向受压的重要因
素之一因此锚杆杆体应全部推入钻孔并使托板抵紧壁面为防止杆体尾端挡环焊缝
发生冲击破坏规范规定托板抵紧壁面时应立即停止推压
7.4.3楔管式锚杆的锚固力由缝管段的锚固力和圆管段端头的楔块式点锚固力组成因
此安装时端头上下楔块应完全楔紧否则将降低锚杆的锚固力
7.4.4水胀锚杆由薄壁钢管(无缝钢管48壁厚2mm)加工成的异型空腔杆件端套挡
圈注液咀和托盘等配套组成为确保安装操作安全和质量提出了一些规定和在安装前
必须进行的全面检查如考虑其整体结构强度高压泵压力不宜超过30MPa一般为15
30MPa加压和初锚力的关系为:
在充液压力为10MPa时平均初锚力为47.8kN
在充液压力为15MPa时平均初锚力为70.2kN
在充液压力为18MPa时平均初锚力为100kN
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在充液压力为25MPa时平均初锚力为120kN
在安装操作中重点提出了注液咀的保护杆体与注液器连接牢固托板与岩面紧贴
等使之取得良好的效果
7.5预应力锚杆施工
7.5.1擦伤扭结切割刻痕等造成的损坏会削弱预应力筋的性能在高应力状态下工
作时易产生应力腐蚀这种预应力筋应报废
绑扎锚杆杆体时不宜采用镀锌铁丝以免产生化学腐蚀现象
7.5.3孔口承压垫座的平整程度张拉设备各部件的接触状态对预应力损失有很大影
响有些工程在施工中由于承压垫座不平整或者各部件间接触不良锚杆锁定后预
应力很快下降其数值达30%50%经采取整平措施后预应力损失可控制在7%以内
7.5.4若使用自由段无套管的锚杆只有在完成锚固段注浆并对锚杆施加张拉荷载后
才能在锚杆自由段内灌浆如果在张拉前对无套管的预应力筋进行灌浆自由段内的预应
力筋不能正常在外力作用下伸长也就无法对锚杆施加预应力
套管可采用塑料或其他无损于预应力钢材的材料
此外根据国际预应力混凝土协会(FIP)对35件锚杆腐蚀情况的调查锚头附近(背面
1.0m以内)即自由段顶部预应力筋腐蚀占19件因此必须用浆体填满自由段长度顶部的
孔隙
为了保证封孔注浆密实饱满应在孔口适当部位预留注浆孔和排气孔必要时还可
采用膨胀水泥等措施
7.5.5压力分散型锚杆或拉力分散型锚杆均由若干单元锚杆组成而各个单元锚杆的自由
段长度是不相等的为了使各单元锚杆受力相等必须先对各单元锚杆分别张拉当各单
元锚杆在同等荷载条件下因自由段长度不等引起的弹性伸长差得到补偿后方可同时张拉
各单元锚杆
7.5.6如拟对锚杆进行二次补偿张拉则预留的预应力筋长度须满足再次张拉的要求
7.5.7在软弱破碎和渗水量大的围岩中为了控制浆液损失保证预应力筋的锚固质量
一般应对钻孔做不透水性试验美国的标准规定如果在10min后钻孔的渗透率超过
0.49m1/mm(孔径)/m(孔深)则应对钻孔进行固结灌浆然后重新钻孔
7.6预应力锚杆的试验和监测
7.6.1预应力锚杆的基本试验是用来确定锚杆是否有足够的承载力并检验锚杆的设计和
施工方法能否满足工程要求
在对锚杆加荷时每一循环荷载中不能将荷载降低到零而只能退到起始荷载值
以保证试验设备对中
锚杆试验用的液压千斤顶在持荷时可根据需要反复泵油这将能够弥补由于锚杆小
位移或少量液压油渗漏造成的误差
根据基本试验结果必要时应修改设计参数和施工方案这包括增加锚杆数量调
整锚杆设计参数修改锚杆施工方法等
7.6.2预应力锚杆的验收试验的规定与美国等国家关于预应力锚杆验收试验的规定是基本
一致的预应力锚杆的验收试验与基本试验结合在一起能够验证锚杆的承载力检查预应
力锚杆的工程质量
荷载每增加一级都应稳定一段时间以记录位移读数稳定时间一般为510min
7.6.3目前国内的锚杆荷载监测装置或荷载传感器的可靠性已不断提高已较广泛地用
于长期监测锚杆荷载的变化情况
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8喷射混凝土施工
8.1原材料
8.1.1优先选用普通硅酸盐水泥是因为它含有较多的C3A和C3S凝结时间较快特别
是与速凝剂有良好的相容性当地下水含有硫酸盐腐蚀介质可采用抗硫酸盐水泥对混
凝土有早强要求时可采用硫铝酸盐水泥或其他早强水泥
8.1.2采用中粗砂及其细度模数大于2.5的规定不仅是为了保证混凝土强度也是为了
减少粉尘和混凝土硬化后的收缩砂子的含水率宜控制在5%7%主要是为了在干法喷射
时减少材料搅拌时水泥的飞扬损失降低粉尘也有利于水泥的充分水化及混合料在喷头
处遇水后易于混合均匀减少回弹率和提高混凝土强度
8.1.3尽管目前国内的喷射机可使用最大粒径为25mm的粗骨料但为了减少回弹率和混
合料在管路内的堵塞故规定最大骨料粒径不宜大于15mm
当使用碱性速凝剂时采用含有活性二氧化硅的石材作骨料容易产生碱骨料反应
引起喷射混凝土的开裂破坏因此规范规定当使用碱性速凝剂时不得使用含有活性二
氧化硅的石材作骨料
8.1.4骨料级配对混合料在管路内的输送混凝土的密实性及喷射中的回弹率都有重要影
响因此本条规定了喷射混凝土的骨料级配区间
8.1.5为了加速喷射混凝土的凝结硬化提高其早期强度减少喷射混凝土施工时的回
弹率和因重力而引起的混凝土脱落增大一次喷射厚度和缩短分层喷射的间隔时间一般
在喷射混凝土中加入速凝剂速凝剂对于不同品种的水泥其作用效果也不相同因此
在使用前应做速凝剂与水泥的相容性试验试验的主要项目为:水泥掺入速凝剂后的初终凝
时间早期强度和后期(28d)强度的保有率
当前喷射混凝土外加剂的类型和品种不断增加如增粘剂等几种外加剂如速凝剂
与增粘剂速凝剂与膨胀剂的复合使用也经常出现为确保其使用后的良好性能和最佳效
果并防止某些负作用的发生使用前应进行必要的试验
8.2施工机具
8.2.1喷射机是喷射混凝土施工中的主要设备目前国内已有多种干法喷射混凝土机的
定型产品这些不同型号的喷射机各有其特点可根据施工需要选择使用但是为
了保证喷射混凝土质量减少施工中的回弹率和粉尘浓度提高作业效率喷射机的主要
性能应符合条文规定的要求
8.2.2湿拌混凝土喷射机(简称湿喷机)的明显优点是喷射混合料进入喷射机前已按规定加
入拌和水拌和均匀水灰比能准确控制有利于水泥的水化因而施工中粉尘较小回
弹较少混凝土均质性好强度也较高是今后喷射混凝土施工的发展方向
我国现已研制成功的TK-961型湿喷机已在多座铁路隧道中用于湿喷混凝土施工取得
了良好效果本条对湿法喷射混凝土机的性能要求是为了保证喷射混凝土的质量和施工
顺利进行
8.2.3喷射机所用的压缩空气一般由地面空压机站或移动式空压机供给风压与风量均
应满足喷射混凝土施工要求风压与风量不足物料在管内的运动速度减慢易产生堵
管影响喷射作业的顺利进行也会减弱冲击捣实力造成混凝土的密实性差在实践
中当使用移动式空压机供气时如排风量小于9m
3
/min则作业中会因供气不足影响喷
射作业的正常进行因此本条规定当使用移动式空压机供气时其排风量不应小于
9m
3
/min
压风进入喷射机前应进行油水分离以免压风中的油污进入喷射混凝土中影响混凝
土的质量
8.2.5在喷射混凝土施工中输送干混合料用的输料管管壁要经受骨料的反复磨损和
0.100.60MPa的压力为了保证施工安全并满足正常进行喷射混凝土施工的要求本条
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对输料软管的技术性能作出了相应的规定
8.2.6干法喷射用的混合水应有足够的压力以保证压力水穿透料流使水和水泥均匀混
合压力水一般由高位水池水泵或加压水箱供给
料流通过喷头时的压力一般在0.10MPa左右为此喷头处的水压应为0.15
0.20MPa
8.3混合料的配合比与拌制
8.3.1本条说明如下:
1规定水泥与骨料配合比这主要是考虑既满足喷射混凝土的强度要求又可减少回
弹损失当水泥用量增加时喷射混凝土的强度提高回弹减少但是水泥用量太高
时不仅不经济也会增加混凝土的收缩
2规定砂率宜为50%60%是综合考虑喷射混凝土的施工性能和力学性能后提出
的实践表明当砂率低于50%管路易堵塞回弹率高若砂率高于60%则不仅会降低
喷射混凝土强度也会加大收缩
3对水灰比的规定是为了有效地保证混凝土强度并减少回弹和粉尘
4由于不同品种的速凝剂对同一品种水泥的速凝效果不同就是同一品种的速凝
剂对不同厂家生产的同一品种规格的水泥也会有不同的速凝效果此外速凝剂掺量
不当不但影响速凝效果也会影响混凝土的早期强度和后期强度因此规范规定喷
射混凝土中速凝剂的掺量应根据速凝剂产品说明书中提供的掺量范围通过试验确定其
最佳掺量
5目前用于喷射混凝土的外掺料主要是粉煤灰和硅粉其目的主要是减少水泥用量
和降低成本但在不影响喷射混凝土强度的前提下其掺量有一个最佳范围因此就必
须通过试验来确定这一最佳值
8.3.28.3.3对喷射混凝土原材料的称量允许偏差及混合料搅拌时间作出规定是为了
保证混凝土的匀质性特别是加入速凝剂的混合料均匀的拌和尤为重要不然将不仅
影响喷射混凝土的速凝效果也会使强度值有较大的离散
8.3.4干混合料如被雨水滴水淋湿混合料中的水泥就可能在喷射作业前提前产生预水
化作用造成凝结时间延长混凝土强度降低大块石等杂物混入混合料中喷射施工中
极易堵管严重影响施工效率浪费混凝土材料给施工带来麻烦因此在本条对这些
问题作了相应的规定
8.3.5由于砂石中含有一定水分掺入速凝剂的混合料停放时间较长时水泥会发生
预水化作用这不仅影响混凝土的速凝效果使回弹率增大而且会导致混凝土后期强
度明显降低大量试验表明混合料在掺速凝剂后停放时间超过20min时喷射混凝土
早期与后期强度均有显著降低因此在施工中应尽量做到混合料随拌随用
8.4喷射前的准备工作
8.4.1本条说明如下:
1喷射作业前应认真清除作业面墙脚或边坡底部的岩渣和回弹物料以防止边墙或
边坡混凝土喷层出现失脚现象(即墙脚或边坡底部岩面或土层未喷上混凝土)喷层失脚
对穿过遇水膨胀或易潮解岩层或土层中的工程会产生严重的不良后果有的则产生岩层
膨胀和喷层脱落使支护结构逐步破坏因此喷射作业前必须将墙脚或边坡底部的浮
石岩渣和其他堆积物清除干净以确保全部作业面均被喷射混凝土覆盖
2对于光滑岩面必要时进行凿毛以保证喷射混凝土与岩面的粘结强度对于特别
突出的应力集中的岩面应进行凿除以保证受力均衡
3工作台架应塔设牢固并配有安全栏杆其宽度应为2.0m左右距作业面的距离
应为0.51.0m左右以保证喷射作业方便灵活和安全
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4喷射作业前应用高压风水(对遇水易泥化的岩面只能用压风)清洗受喷面(对土层
受喷面可不用清洗)是为了喷射混凝土与受喷面粘结牢固保证喷射混凝土和地层良好
的共同工作
5喷层厚度是评价喷射混凝土支护工程质量的主要项目之一实际工程中往往发
生因喷层过薄而引起混凝土开裂离鼓和剥落现象因此施工中必须控制好喷层厚度
一般可利用外露于洞壁的锚杆尾端或埋设标桩等方法来控制喷射混凝土厚度也可在施
工中用插扦子的办法随时检查喷层厚度
8.4.2喷射混凝土施工前对喷射机及输料软管皮带上料机风水管路及其连接处进行
检查和试运转如有问题可及时处理这样可保证施工顺利进行防范施工事故比
如输料软管在实践中曾多次遇到喷射作业一开始输料软管就出现堵塞经检查发现是
软管内壁有水泥结块这是因为前次喷射作业结束后未吹干净所致因此作业前检查
输料软管管壁是否有水泥结块(用锤子敲击疏通)就显得极为重要
8.4.3本条规定的几种治水措施在实践中都是行之有效的当地下水集中就应该采用
在出水点埋导水管或导水槽的方法将水引离岩面然后喷射混凝土当岩层渗透水量较
小导水效果不好时应先在渗漏集中的区域钻深度不小于1m的集水孔然后敷设由矿
渣棉或无纺纤维布等材料做成的排水盲沟将水集中后引入隧洞底板排水沟中为了保证
喷射混凝土和岩层有足够的粘结面积盲沟最大宽度不要超过500mm
8.5喷射作业
8.5.1本条说明如下:
1按规定区段进行喷射作业有利于保证喷射混凝土支护的质量并便于施工管理
喷射顺序自下而上以免松散的回弹物料粘污尚未喷射的壁面同时还能起到下部喷层
对上部喷层的支托作用可减少或防止喷层的松脱和坠落
2工程实践表明只有当壁面上形成10mm左右厚的塑性层后粗骨料才能嵌入为
减少回弹损失一次喷射的混凝土厚度不宜过薄同时一次喷射的厚度也不宜过大否
则会影响喷射混凝土的粘结力与凝聚力造成离层或因自重过大而坠落因此应按本
规范表8.5.1中的要求控制一次喷射的最大厚度本条关于一次喷射厚度的规定是指素
喷混凝土而言当为钢筋网喷射混凝土时因为有钢筋网格的支托一次喷射厚度可适当
加大
3当喷射混凝土设计厚度超过本规范表8.5.1中所规定的一次喷射厚度要求时就应
该分层进行喷射若混凝土未达到终凝就进行后一层喷射可能会扰动前一层喷射混凝土
结构同时当混凝土还未终凝时混凝土与壁面的粘结力还很小这时若进行后一层喷
射由于喷层厚度的加大可能导致喷层离鼓甚至脱落因此本款规定"后一层喷射应
在前一层混凝土终凝后进行"
4工程实践表明喷射混凝土终凝后3h紧靠喷射混凝土的工作面进行放炮时混
凝土的凝聚力及其与壁面的粘结力就足以能够抵抗爆破力对新喷混凝土区域范围的震动而
不会导致混凝土离鼓开裂或脱落因此本款作出了这一规定以利缩短作业时间和加
快工程进度
8.5.2本条说明如下:
1本条第一款的规定是为避免喷射机司机操作失误以防止混合料在输料管内积聚而
造成堵管
2干法喷射时为了保证通过喷头处加水拌和以后的混合料有稳定的水灰比从而提
高喷射混凝土的质量减小回弹率和粉尘浓度本条第二款规定了向喷射机供料应连续均
匀并保持喷射机料斗内有足够的存料
3大量的工程实践表明喷射速度(即喷头出口处的工作风压)是影响喷射混凝土质量
和回弹率的重要因素之一当喷头处的工作风压为0.1MPa左右时在其他影响因素符合规
定的时候喷射混凝土回弹率较小强度较高粉尘浓度较低当风压过小即喷射速度
太小时则由于喷射冲击力小粗骨料不容易嵌入新鲜混凝土中则回弹率高也影响喷
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射混凝土强度当风压过大即喷射冲击力大时回弹率也高也会使粉尘浓度增大故
本款作了相应的规定
4喷射混凝土干混合料是由水泥砂石混合而成砂子一般含5%7%的水分试
验表明这种混合料存放15min就开始预水化存放时间延长预水化加剧造成混合料
结块喷射作业完毕如果残留在喷射机中的混合料结块就会影响以后喷射机的正常使
用喷射作业过程中的震动会使粘结在喷射机中的水泥块掉落造成堵管因此要求在
喷射作业结束后将喷射机中的积料清除干净是十分必要的
8.5.3本条说明如下:
1喷射手应经常保持喷头具有良好的工作状态主要是指水环出水眼的畅通和喷头各
部件之间良好的密封使之不漏水从而保证干混合料在喷头处与水得到均匀地混合
2当喷头与受喷面垂直喷头与受喷面的距离保持在0.601.00m的情况下进行喷射
作业时粗骨料易嵌入塑性砂浆层中喷射冲击力适宜表现为一次喷射厚度大回弹率
低粉尘浓度小但是目前不少单位对这个问题往往不够重视偏离了这一技术要
求从而造成了回弹率高粉尘浓度大恶化了作业环境因此本款对此特别作了规
定
3干法喷射混凝土的水灰比是在喷射作业过程中由喷射手根据经验来控制的主要
是凭经验目测若达到了规定中的要求其水灰比一般在0.400.45左右这对保证喷射
混凝土的强度和密实性是有利的
8.5.4喷射混凝土施工中的回弹率同喷射混凝土材料和水灰比混合物喷射速度喷头
至受喷面的距离与角度及喷射手技术熟练程度等因素有关而回弹率的高低对喷射混凝土
质量材料消耗施工效率等都有重大影响工程实践表明只要正确的按有关规定施工
和抓好全面施工质量管理本条规定的边墙回弹率不应大于15%拱部回弹率不应大于25%
的指标是能够达到的
8.5.5本条说明如下:
1竖井喷射混凝土施工作业时由于空间狭小为简化井筒中的布置可将喷射机设
置在地面如果井筒太深设备置于地面不能满足要求时就要在井筒内设置双层吊盘
喷射机司机和喷射手分别在上下吊盘上作业从而确保施工安全和喷射作业顺利进行
2当喷射机置于井筒内吊盘上时一般采用溜灰管下料如果管道内积料过多含有
一定的水分的混合料会在管道内凝结从而将管道堵死因此要求混合料随下随用使
管道保持畅通
3竖井施工时每一掘进段的高度是由井壁围岩的稳定情况决定的规定支护段高与
掘进段高相同有利于及时控制围岩变形规定各分段段高为1.502.00m及自下而上进
行作业是基于喷射手在不借助于其他辅助设施的情况下能进行喷射作业和有利于提高喷
射混凝土的质量
8.5.6喷射混凝土中由于砂率较高水泥用量较大以及掺有速凝剂因而其收缩变形
要比现浇混凝土大因此喷射混凝土施工后应对其保持较长时间的喷水养护本条规
定了养护的时间和不需进行养护的条件
8.5.7在低温下进行喷射混凝土作业混凝土凝结时间显著延长使一次喷射厚度减少
并使回弹率增大同时喷射混凝土在低温下硬化强度增长缓慢为了保证喷射作业具
有良好的工作条件混凝土在冬期施工中的强度能够得到正常发展本条作出了作业区和
混合料的温度不应低于+5的规定
8.6钢纤维喷射混凝土施工
8.6.1本条说明如下:
1在钢纤维喷射混凝土中混入过长的纤维在搅拌和施工中容易成团影响正常施
工若混入过短的纤维则会影响钢纤维抵抗裂缝扩展的能力和钢纤维喷射混凝土抗拉强
度的提高因此本款作出了钢纤维长度偏差不应超过长度公称值的5%的规定
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2钢纤维锈蚀严重或表面有过多的油渍会影响纤维与混凝土基体的握裹力而握裹
力则是影响钢纤维增强效果的主要因素之一钢纤维中混入过多的粘连片杂质和铁屑
都会影响钢纤维增强性能的提高因此本款作出了其含量不应超过钢纤维总量1%的规
定
3钢纤维喷射混凝土性能与纤维在混凝土基体中分布的情况有关有关试验表明骨
料粒径越大纤维在混凝土基体中分布的均匀性就越差从而对裂缝扩展的约束力就降
低因此规范中作出了粗骨料粒径不应大于10mm的规定以充分发挥钢纤维的增强作
用
8.6.2钢纤维喷射混凝土混合料可使用强制式搅拌机或自落式搅拌机搅拌
使用强制式搅拌机搅拌混合料必须配合使用钢纤维播料机播料机目前主要有电磁
振动插播机和振动筛式播料机两种播料机的作用是将钢纤维均匀添加到强制式搅拌机中
与砂石水泥混合边搅拌边添加钢纤维以保证钢纤维在混合料中拌合分布均匀
使用自落式搅拌机搅拌混合料时可将纤维过筛后(一般通过1520mm孔径的筛子)连
同砂石水泥一起放进上料斗进入搅拌机内进行搅拌
不论使用哪种搅拌方法都要求钢纤维在混合料中分布均匀不得有成团现象以确
保施工的顺利和混凝土质量
8.7钢筋网喷射混凝土施工
8.7.1当采用普通凿岩爆破方法开挖隧洞时岩面起伏差较大在这种情况下先喷上一
层混凝土再铺设钢筋网既可保证岩层稳定性较差时的作业安全又可减少围岩表面起
伏差便于使钢筋网与隧洞表面保持适宜的间隙
采用双层钢筋网时第一层钢筋网被混凝土覆盖后再铺设第二层钢筋网有利于减少
喷射作业过程中物料的回弹率增加钢筋与壁面之间喷射混凝土的密实性
8.7.2开始向钢筋网喷射混凝土时适当减少喷头至受喷面的距离可提高喷射混凝土料
流的冲击力迫使受喷面上的混凝土挤入钢筋背面以保证钢筋被混凝土完全包裹和混凝
土喷层的密实性
8.8钢架喷射混凝土施工
8.8.1架设钢架前应按照设计要求检查钢材品种和钢架结构形式安设时应按设计的间
距进行架设
架设钢架的关键是要保证钢架的稳定性因此要求钢架应埋入底板一定深度钢架
与壁面之间应楔紧钢架之间必须连接牢靠
8.8.2钢架喷射混凝土作业的关键是保证钢架与壁面之间的混凝土充填密实这就要求掌
握好喷射方向和顺序施工时首先喷射钢架与壁面之间的混凝土待钢架与壁面之间及
钢架周围填满混凝土之后再喷射钢架之间的混凝土
8.9水泥裹砂喷射混凝土施工
8.9.1用于水泥裹砂喷射混凝土的砂浆泵可选用液压双缸式小型混凝土泵螺旋式砂浆输
送泵(也叫螺杆泵)挤压式砂浆输送泵以及电动单缸砂浆输送泵液压双缸泵体积较大
造价较高但性能稳定可靠螺旋式或挤压式泵体积小造价低但主要零部件易受磨损需
经常更换电动单缸砂浆泵体积较小造价也较低性能可靠但输送砂浆时由于柱塞
做的是往复运动所以输送连续性稍差
水泥裹砂喷射混凝土施工时在相同的时间内砂浆泵输送的砂浆重量与干喷机输送
的干混合料的重量基本相同而干喷机的出力通常确定为34m
3
/h相应地砂浆泵的出
力要求能达到4m
3
/h
水泥裹砂喷射混凝土是通过调整砂浆泵的输送量来控制喷出料的稠度当干喷机输送
干混合料的量发生变化时砂浆泵输送砂浆的量亦应相应变化从而保证喷出的混凝土有
适宜的稠度因此水泥裹砂喷射混凝土要求砂浆泵的出力在其额定的输送能力下必须是任
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意可调的为达到这一要求当采用电动螺杆泵挤压泵或单缸泵时它们的动力应为无
级调速电机以便通过调整电动机的转速来控制砂浆泵的输送量
单缸砂浆泵是靠柱塞的往复运动来输送砂浆因此砂浆的输送过程是间断的砂浆输
送的间隔时间可通过砂浆柱塞每分钟的往返次数计算出来
8.9.2在确定水泥裹砂喷射混凝土的施工配合比时首先要确定出总配合比然后分别确
定砂浆的配合比和混合料的配合比
总配合比的确定可采用普通混凝土配合比设计的"绝对体积法"混凝土的含气量可取
3%5%首先根据喷层的强度要求确定一个水灰比再根据砂子的粗细在55%70%范围内
确定一个砂率然后再确定单位用水量(混凝土拌和物的坍落度可取35cm)水灰比砂
率和单位用水量确定后便可计算出混凝土的总配合比
裹砂砂浆内的含砂量是根据砂浆泵的输送性能通过试验确定的应尽量取大值以充
分发挥裹砂法的优点干混合料内通常含有10%的水泥其目的是为了减小混合料对输料
管的磨损当砂石表面含水较多时会使混合料中的水泥变成稀浆此时便不宜向混合料
中加入水泥而应将100%的水泥全部用于拌制裹砂砂浆当砂浆内的含砂量和含水量确定
后裹砂砂浆的配合比以及干混合料的配合比也就相应确定了
8.9.3裹砂砂浆的拌制程序有"三段法"和"两段法"三段法是先将砂和一次搅拌用水加入
搅拌机搅拌使砂子表面充分湿润再将水泥(包括掺合料)加入搅拌机进行搅拌(这一过程
叫"造壳")造壳搅拌完成后将二次搅拌用水(总用水量减去造壳用水量)和减水剂加入搅拌
机拌制出水泥裹砂砂浆两段法是将前两步合并为一步即:将砂一次搅拌用水和水泥
(包括掺合料)同时投入搅拌机进行造壳搅拌然后加入二次搅拌用水和减水剂拌制出水泥
裹砂砂浆当采用反向双转式或行星式混凝土搅拌机时可采用两段法采用一般强制式搅
拌机时宜采用三段法
水泥裹砂法的造壳用水量是根据造壳水灰比确定的在无试验资料论证的情况下造
壳水灰比可取0.25用裹砂砂浆内的水泥重量(包括掺合料)乘以造壳水灰比即为造壳用水
量用造壳用水量减去砂浆内的砂子的表面含水(当砂子吸水未达饱和状态时这一数值为
负值)即为一次搅拌用水量
8.9.5水泥裹砂喷射混凝土作业时砂浆泵的压力是根据喷射机的压力来确定的假如喷射
机每小时喷出3m
3
混合料则砂浆泵也应输出相对应的砂浆量在喷射作业开始时首先
要使砂浆泵的输送量等于所需的砂浆匹配量然后在此基础上根据喷出料的状态进行微
调
水泥裹砂喷射混凝土作业时砂浆泵的输送量要随时根据干喷机输出量的变化而变
化砂浆泵司机要根据喷射手的要求调整砂浆的输送量
8.10喷射混凝土强度质量的控制
8.10.1由于施工中多种因素的影响喷射混凝土强度的离散性一般较大但若原材料的
选用配料搅拌和喷射施工养护等环节均能按规定进行就可生产出品质优良的喷射
混凝土施工中在一个统计周期内根据测试的喷射混凝土抗压强度(试验试块的应在
20组以上)绘制质量控制图有助于及时了解强度的变化情况采取措施减小喷射混凝
土强度的离散性
例如某铁路隧道由于采用强度质量控制图对喷射混凝土施工质量进行控制做到及
时发现问题尽快采取对策使锚喷支护的质量迅速提高施工初期标准差为
5.6MPa变异系数为20.1%施工水平仅为一般一年后标准差和变异系数分别下降到
3.3MPa和13.7%施工控制水平达到了优良8.10.2评价喷射混凝土的施工控制水平
主要参数是标准差和变异系数
1母体的离散可通过同批试块的强度值算出
1)母体标准差
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''''
1
22
?
?
=
∑
=
n
nff
S
n
i
ckcki
n
(9)
式中Sn--母体标准差(MPa)
n--试块组数
fcki--第i组试块抗压强度(MPa)
fck--n组试块抗压强度的平均值(MPa)
∑
=
=
n
i
ckick
f
n
f
1
''
1
''
(10)
2)母体变异系数
100×
′
=
ck
n
f
S
V(11)
式中V--变异系数(%)
2一次试验的离散可通过同一工作班一次试验所得数据算出
1)一次试验标准差
ckm
f
d
S′=
1
1
(12)
式中S1--标准差(MPa)
d--与组内试块个数有关的系数按本规范表8.10.2选用
fckm--一次试验中各组试块极差的平均值(MPa)每组试块的极差为组内试块最高
与最低强度值之差
2)一次试验的变异系数
100
2
1
1
×=
ckl
f
S
V(13)
式中fck1--一次试验中各组试块强度的平均值(MPa)
喷射混凝土强度质量控制图中最大的平均极差fckmax按下式计算:
f
ckmax
=fckV1d
(14)
表12计算一次试验标准差的系数
试块个数
d1/d
试块个数
d1/d
211280887727040370
316930591828470351
420590486929700337
5232604301030780325
625430395
表12是根据我国喷射混凝土施工的实际质量状况并参考国外用于现浇混凝土的强度
控制参数而编制的
8.10.3喷射混凝土施工应达到的平均强度即本规范公式(8.10.3)中计算的标准差S为
现场实际统计的母体标准差缺乏统计资料时初期可根据本工程强度质量控制情况参
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锚杆喷
射混凝土支护技术规范
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照本说明表14所列数值试选
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9安全技术与防尘
9.1安全技术
9.1.1施工前认真检查和处理作业区(顶板两帮和工作面)的危石特别重要以往由于
危石未能全面清除工伤事故屡见不鲜设备工具被砸坏故本条作了明确规定
9.1.2V级围岩稳定性差隧洞开挖后自稳时间短(或极短)易发生安全事故因
此开挖后应及时支护缩短空顶时间和空顶距离以充分利用端部支承效应减少对开
挖工作面附近围岩的扰动保证锚喷支护作业区的安全
采用先喷后锚喷层厚度不小于50mm可及时封闭围岩防止小岩块脱落保护作业
区人员的安全同时也应有专人负责随时观察围岩变化及时采取安全措施
此外根据实测资料掺入速凝剂后喷射混凝土的早期抗压强度3h可达1MPa左右
因此规定锚杆施工宜在喷射混凝土3h后进行以保证施工安全
9.1.39.1.49.1.5说明如下:
1地下工程所处的环境空气湿度大电源线路和设备的电气部分易受潮漏电故应
定期检查
2喷射机水箱风包和注浆罐等都属于承受压力的设备以往由于使用前未做承压
试验曾发生过崩裂事故至于出料弯头和输料管磨穿及管路联结处的松脱现象也时有发
生如不及时检查更换是十分危险的对于处理机械故障时断电停风和送电送风
时通知有关人员这是必须做到的多次的事故教训要吸取故本条作了严格的规定
9.1.6喷射作业中处理堵管是一项涉及到安全的大事决不能草率行事在处理堵管时
应尽可能采取敲击法疏通当用高压风吹通时本条规定工作风压不应超过0.4MPa是因
为若压力大一旦管路疏通堵塞物通过喷嘴时冲击力很大使喷头剧烈甩动喷射手
很难按住喷头极易伤人
处理堵管时要顺直输料管是为了减少管内阻力确保处理堵管时的安全
9.1.79.1.89.1.9这3条规定都是针对锚喷支护施工中最容易忽略的几个安全问题
而提出的如搭设施工台架时往往只铺设面板而没有栏杆这样就不能应付突然出现的
情况向锚杆孔注浆时稍不注意罐内砂浆就会放空结果插入钻孔中的注浆管将孔内砂
浆喷出很容易伤害作业人员喷射作业时在任何情况下均规定喷头不得对人严防
喷射料流击伤人因此本规范在这3条中特别强调了这些容易被人们忽略的安全问题
9.1.10速凝剂和树脂对人体(皮肤眼睛手)有腐蚀树脂还属可燃性物质因此条
文中作了相应的规定
9.1.11钢纤维喷射混凝土施工中所用的钢纤维是直径为0.30.5mm的金属丝其两端为
针状较锋利容易扎伤人因此在搅拌操作上料喷射及处理回弹物时应采取措施
防止钢纤维扎伤操作人员
9.1.12检验锚杆抗拔力时所用的拉力计是依托在锚杆的尾端来进行拉拔作业的因
此为了防止杆体突然拉断或锚杆丧失承载力试验设备掉下伤人规定拉拔器前方和下
方严禁站人以确保检验作业的安全
9.1.13这四条规定都是针对水胀锚杆在施工中容易疏忽几个安全问题而提出的如高
压泵设置防护罩高压胶管的防护以及防止炮崩等均在过去时有发生高压泵的移动
或搬动绝不许可带电作业同时也对操作中安装棒的使用作了规定以确保安装锚杆
时操作人员的安全
9.2防尘
9.2.2喷射混凝土施工采用湿喷或水泥裹砂喷射工艺可有效减少粉尘对于干喷工艺一
般在喷射机附近及喷头周围粉尘量较大除采用综合防尘措施外佩戴个体防护用品也
是减少粉尘对人体健康影响的有效措施
9.2.3喷射混凝土施工中产生的粉尘主要是水泥粉尘砂石骨料中虽有细颗粒但含量很
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少经测定喷射混凝土粉尘中游离二氧化硅含量一般在10%以下因此参照国内外的
有关规定(见表13和表14)规范中规定喷射混凝土施工时的粉尘浓度不应大于10mg/m
3
表13国内容许的最高粉尘浓度(mg/m
3
)
游离二氧化硅含量()煤炭冶金工业企业卫生标准(TJ36)
10
222
10
10106
———100
注表中的为水泥粉尘为煤粉尘
表14国外容许的最高粉尘浓度(mg/m
3
)
游离二氧化硅含量()美国瑞典前苏联日本法国英国朝鲜
10
2222
24~065
22~5
10
—5458510
—1010—10—8—
注表中的为水泥粉尘为煤粉尘
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10质量检查与工程验收
10.1质量检查
10.1.1为获得质量均匀的喷射混凝土和水泥砂浆原材料准确称量混合料搅拌的均匀
性是很重要的要求在每一工作班至少目测检查两次施工中如遇气候骤变机械故障或
围岩塌方等突发性事件时应及时对作用的原材料和拌和物进行检查
10.1.2抗压强度是喷射混凝土性能的主要指标一般亦能反映喷射混凝土其他物理力学
性能的优劣因此检查时通常只做抗压强度试验即可某些重要工程如水工隧洞大
型洞室还要了解喷射混凝土的抗拉强度与岩面的粘结强度抗渗性能等从而应增做相应
的试验
喷射混凝土标准试块的尺寸考虑到所用骨料的最大粒径不宜大于15mm本规范规定
为边长100mm的立方体同时规定28d的极限抗压强度乘以0.95的系数以与现行国家标
准混凝土结构工程施工及验收规范GB50204取得一致
10.1.3喷射混凝土强度验收合格条件分为重要工程和一般工程两种情况
一般工程的规定其设计强度等级的保证率只有50%
重要工程规定fck-K1Sn0.9fc是主要条件设计强度的保证率可达95%以上考虑
的主要方面是:
1采用计量抽样检验方案使之能以较少的检验数量得到有关产品质量较多的信
息
2采有母体标准未知的形式这对于地下工程施工生产水平不易稳定喷射混凝土强
度质量易于波动的情况较为适用
3兼顾使用者施工者的双方利益在限制漏判概率的同时也适当限制错判概率
4验收函数fck-K1Sn中的K1值服从中心t分布规律当试块组数一定时K1值越
大则错判概率愈大而漏判概率愈小验收标准愈严可能造成工程费用的浪费反之
K1愈小验收标准愈宽可能造成对结构物安全的影响为保证漏判概率不随试块组数而
变K1值的取值必将随试块组数的增加而减小本规范表10.1.3即为漏判概率限制在20%
左右所取得的K1值为简便计分为三挡
fckminK2fc是第一条件的补充主要是控制分布曲线中低强度一侧可能出现长尾的
情况以弥补其不足
当样本统计数据同时符合本规范公式(10.1.3-1)(10.1.3-2)或公式(10.1.3-3)
(10.1.3-4)的两个条件时则认为该批喷射混凝土强度合格
10.1.4喷射混凝土厚度的检查常用钻眼法钻眼检查的做法宜在喷射混凝土施工完8h
内用短钎杆钻孔此时混凝土强度较低易于实施发现厚度不够亦便于及时补喷当
用凿岩机钻眼因混凝土与围岩粘结紧密两者颜色相近而不易辨认喷层厚度时可用酚
酞试液涂抹孔壁碱性混凝土表面呈红色
规定的检查断面间距当设计厚度为100mm时与留取强度检查试块的工程量接近
若工程对喷层厚度有严格要求时检查断面和钻孔数量可适当增加
喷层厚度检查的合格条件考虑到岩面本身有起伏喷层是紧贴岩面的而且要求做
到表面圆顺因此不同部位喷层厚度相差的幅度比较大根据一些开挖成型较好工程的
实测结果统计60%达到设计厚度其余均不小于设计厚度的1/2的要求并不低此时设计
厚度的保证率为60%要达到这个要求应配合采用光面爆破加强施工管理
10.1.5锚杆质量的检查包括长度间距角度方向抗拔力以及注浆密实度等有
的已在隐蔽工程检查中进行锚杆的抗拔力与锚杆的型式杆体材料直径以及围岩强
度钻孔的冲洗程度等因素有关因此用它作为端头锚固和摩擦型锚杆质量的综合性指
标其抗拔力达到设计指标即为合格
检验锚杆抗拔力时应注意下列事项:
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1安装拉力计时其作用线应与锚杆轴线同心
2加载应缓慢匀速拉拔至设计吨位时即停止设计无要求时不做破坏性试验
3拉力计应固定牢靠并有安全保护措施
10.1.6本条说明如下:
1锚喷支护工程完成后应保证隧洞或竖井在使用期内设备的使用与安全和人员的正
常通行为此规定断面尺寸必须符合设计要求
2工程竣工时漏喷或喷层离鼓现象不加处理则会导致水和湿气侵蚀围岩使围岩
软化或膨胀造成喷层破坏严重影响工程的可靠性
3工程验收时如发现喷层有正在扩展或危及使用安全的裂缝则说明该工程是不稳定
的当然不能予以验收
4在锚杆和钢筋网喷射混凝土施工中有时会出现锚杆尾部外露太长和钢筋网没有完
全被喷层覆盖这样不仅不美观更重要的是锚杆杆体和钢筋会被锈蚀最终有可能危及
工程的使用与安全因此要求锚杆尾端和钢筋网不得外露必须由喷层完全覆盖
10.2工程验收
10.2.1按设计要求和质量合格条件验收锚喷支护工程是为了确保工程投入使用后能
长期满足安全使用的要求
10.2.2锚喷支护工程验收时应提供8个方面的资料以备工程使用过程中一旦出现问
题可从有关资料中了解当时施工情况分析原因提出相应的处理措施过去在地下工程
锚喷支护工程验收时有的施工单位提供资料不全因而出现问题时分析原因进行处理
都很困难为了纠正这种不良状况规范中特别强调了工程验收时应提供的技术资料
10.2.3设计要求进行监控量测的工程在验收时应提交相应的报告和有关资料其中必
须包括位移测量时态曲线图该图对分析判断隧洞是否处于稳定至关重要
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