GB50086-2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》.pdf
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概要信息:
UDC
中华人民共和国国家标准
P GB 50086-2001
锚杆喷射混凝土支护技术规范
specifications for bolt-shotcrete support
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
中华人民共和国国家标准
锚杆喷射混凝土支护技术规范
Specifications for bolt-shotcrete support
GB 50086-2001
主编部门 原国家冶金工业局
批准部门 中华人民共和国建设部
施行日期 2001 年 10 月 1 日
中国建筑资讯网
2001 北京
关于发布国家标准 锚杆喷射混凝土支护技术规范 的
通知
建标[2001]158 号
根据原国家计委 一九九四年工程建设标准定额制订 修订计划 (计综合[1994]240
号)的要求 由原国家冶金工业局会同有关部门共同修订的 锚杆喷射混凝土支护技术规
范 经有关部门会审 批准为国家标准 编号为 GB 50086-2001 自 2001 年 10 月 1 日
起施行 其中 1.0.3 3.0.2 4.1.4 4.1.5 4.1.11 4.3.1 4.3.3 5.3.5
7.5.5(4) 7.6.2 8.5.1(4) 9.1.1 9.1.2(1)为强制性条文 必须严格执行 自本规范
施行之日起 原国家标准 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GBJ86-85 废止
本规范由冶金工业部建筑研究总院负责具体解释工作 建设部标准定额研究所组织中
国计划出版社出版发行
中华人民共和国建设部
二 一年七月二十日
前 言
本规范根据原国家计委 一九九四年工程建设标准定额制订 修订计划 (计综合
[1994]240 号) 由冶金部建筑研究总院负责 组织有关单位对国家标准 锚杆喷射混凝土
支护技术规范 (GBJ86-85)进行修订而成
在修订过程中 规范修订组进行了比较广泛的调查研究 吸收了国内外锚杆喷射混凝
土支护技术领域的新成果和新经验 组织了有关主要修订内容的专题讨论 后于 1999年
2 月由建设部主持召开专家审定会 审查定稿
本规范共有十章 七个附录 包括:总则 术语和符号 围岩分级 锚喷支护设计 现
场监控量测 光面爆破 锚杆施工 喷射混凝土施工 安全技术与防尘 质量检查与工程
验收等 主要修订内容是:增加了边坡锚喷支护设计 浅埋土质隧洞锚喷支护设计 预应力
锚杆试验和监测 自钻式锚杆设计与施工 湿法喷射混凝土施工 水泥裹砂 喷射混凝土
施工 修改或增补了围岩分级 预应力锚杆设计 现场监控量测 锚杆施工等有关条款
本规范由冶金部建筑研究总院(北京市海淀区西土城路 33 号 邮政编码:100088)归口
管理并负责具体解释
本规范的主编单位 参编单位和主要起草人名单:
主编单位:冶金部建筑研究总院
参编单位:煤炭科学研究院
铁道部科学研究院
水利部松辽水利委员会
水利部东北勘测设计院
重庆后勤工程学院
海军工程设计研究局
中国科学院地质与地球物理研究所
北京有色冶金设计研究总院
深圳地铁公司
长江科学院
主要起草人:程良奎 段振西 刘启琛 郑颖人 赵长海
苏自约 徐祯祥 王思敬 张家识 车黎明
邹贵文 何益寿 赵慧文 丁恩保 盛 谦
目 次
1 总 则 (1)
2 术语 符号 (2)
2.1 术语 (2)
2.2 符号 (3)
3 围岩分级 (5)
4 锚喷支护设计 (10)
4.1 一般规定 (10)
4.2 锚杆支护设计 (14)
4.3 喷射混凝土支护设计 (17)
4.4 特殊条件下的锚喷支护设计 (18)
(I)浅埋隧洞锚喷支护设计 (18)
( )塑性流变岩体中隧洞锚喷支设计 (19)
( )老黄土隧洞锚喷支护设计 (19)
( )水工隧洞锚喷支护设计 (20)
(V)受采动影响的巷道锚喷支护设计 (21)
4.5 边坡锚喷支护设计 (21)
5 现场监控量测 (23)
5.1 一般规定 (23)
5.2 现场监控量测的内容与方法 (23)
5.3 现场监控量测的数据处理与反馈 (23)
6 光面爆破 (25)
7 锚杆施工 (26)
7.1 一般规定 (26)
7.2 全长粘结型锚杆施工 (26)
7.3 端头锚固型锚杆施工 (26)
7.4 摩擦型锚杆施工 (27)
7.5 预应力锚杆施工 (27)
7.6 预应力锚杆的试验和监测 (28)
7.7 自钻式锚杆的施工 (29)
8 喷射混凝土施工 (30)
8.1 原材料 (30)
8.2 施工机具 (30)
8.3 混合料的配合比与拌制 (30)
8.4 喷射前的准备工作 (31)
8.5 喷射作业 (31)
8.6 钢纤维喷射混凝土施工 (32)
8.7 钢筋网喷射混凝土施工 (33)
8.8 钢架喷射混凝土施工 (33)
8.9 水泥裹砂喷射混凝土施工 (33)
8.10 喷射混凝土强度质量的控制 (34)
9 安全技术与防尘 (35)
9.1 安全技术 (35)
9.2 防尘 (35)
10 质量检查与工程验收 (37)
10.1 质量检查 (37)
10.2 工程验收 (39)
附录 A 喷射混凝土与围岩粘结强度试验 (40)
附录 B 现场监控量测记录表 (41)
附录 C 预应力锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测间隔时间表
(42)
附录 D 喷射混凝土强度质量控制图的绘制 (43)
附录 E 测定喷射混凝土粉尘的技术要求 (44)
附录 F 喷射混凝土抗压强度标准试块制作方法 (45)
附录 G 锚喷支护施工记录 (46)
本规范用词说明 (48)
附 条文说明 (49)
第 1 页
1 总则
1.0.1 为使锚杆喷射混凝土支护(简称锚喷支护)工程的设计施工符合技术先进 经济合
理 安全适用 确保质量的要求 特制定本规范
1.0.2 本规范适用于矿山井巷 交通隧道 水工隧洞和各类洞室等地下工程锚喷支护的设
计与施工 也适用于各类岩土边坡锚喷支护的施工
1.0.3 锚喷支护的设计与施工 必须做好工程的地质勘察工作 因地制宜 正确有效地加
固围岩 合理利用围岩的自承能力
1.0.4 锚喷支护的设计与施工 除应遵守本规范外 尚应符合现行国家标准的有关规定
第 2 页
2 术语 符号
2.1 术语
2.1.1 初期支护 initial support
当设计要求隧洞的永久支护分期完成时 隧洞开挖后及时施工的支护 称为初期支
护
2.1.2 后期支护 Final support
隧洞初期支护完成后 经过一段时间 当围岩基本稳定 即隧洞周边相对位移和位移
速度达到规定要求时 后施工的支护 称为后期支护
2.1.3 拱腰 haunch
隧洞拱顶至拱脚弧长的中点 称为拱腰
2.1.4 隧洞周边位移 convergence of tunnel inner perimeter
隧洞周边相对应两点间距离的变化 称为隧洞周边位移
2.1.5 锚固力 anchoring force
锚杆对围岩所产生的约束力 称为锚固力
2.1.6 抗拔力 anti-puHforce
阻止锚杆从岩体中拔出的力 称为抗拔力
2.1.7 润周 wetted perimeter
水土隧洞过水断面的周长 称为润周
2.1.8 点荷载强度指数 point-loading strength index
直径 50mm 圆柱形标准试件径向加压时的点荷载强度
2.1.9 系统锚杆 system bolt
为使围岩整体稳定 在隧洞周边上按一定格式布置的锚杆群 称为系统锚杆
2.1.10 预应力锚杆 prestress anchor
由锚头 预应力筋 锚固体组成 利用预应力筋自由段(张拉段)的弹性伸长 对锚杆
施加预应力 以提供所需的主动支护拉力的长锚杆 本规范所指的预应力锚杆系指预应力
值大于 200kN 长度大于 8.0m 的锚杆
2.1.11 缝管锚杆 split set
将纵向开缝的薄壁钢管强行推入比其外径较小的钻孔中 借助钢管对孔壁的径向压力
而起到摩擦锚固作用的锚杆
2.1.12 水胀锚杆 swellex bolt
将用薄壁钢管加工成的异形空腔杆体送入钻孔中 通过向该杆件空腔高压注水 使其
膨胀并与孔壁产生的摩擦力而起到锚固作用的锚杆
2.1.13 自钻式锚杆 self-drilling bolt
将钻孔 注浆与锚固合为一体 中空钻杆即作为杆体的锚杆
2.1.14 喷射混凝土 shotcrete
利用压缩空气或其他动力 将按一定配比拌制的混凝土混合物沿管路输送至喷头处
以较高速度垂直喷射于受喷面 依赖喷射过程中水泥与骨料的连续撞击 压密而形成的一
种混凝土
2.1.15 水泥裹砂喷射混凝土 send enveloped by cement (SEC)shotcrete
将按一定配比拌制而成的水泥裹砂砂浆和以粗骨料为主的混合料 分别用砂浆泵和喷
射机输送至喷嘴附近相混合后 高速喷到受喷面上所形成的混凝土
2.1.16 格栅钢架 reinforcing-bar truss
用钢筋焊接加工而成的桁架式支架
第 3 页
2.2 符号
2.2.1 抗力和材料性能
C--岩石滑动面上的粘结力
Ec--喷射混凝土的弹性模量
Ef--隧洞围岩变形模量
fc--喷射混凝土抗压强度设计值
fcra--喷射混凝土抗裂强度设计值
ft--喷射混凝土抗拉强度设计值
fyk fptk--锚杆钢筋 钢绞线强度标准值
fyv--锚杆钢筋抗剪强度设计值
f ck--施工阶段喷射混凝土试块应达到的平均抗压强度
f ckmin--施工阶段喷射混凝土同批 n组试块抗压强度的 低值
fr--岩石单轴饱和抗压强度
qr-水泥结石体与钻孔孔壁或喷射混凝土与岩石间的粘结强度设计值
qs--水泥结石体与钢筋 钢绞线间的粘结强度设计值
S--喷射混凝土抗压强度的标准差
Vpm--隧洞岩体纵波速度
Vpr--隧洞岩石纵波速度
--岩石重力密度
vr-围岩泊松比
2.2.2 作用和作用效应
G--不稳定岩石块体重量
Nt--锚杆轴向受拉承载力设计值
PA--锚杆设计锚固力
[P]--喷射混凝土支护允许承受的内水压力值
Sm--隧洞岩体强度应力比
1--垂直于隧洞轴线平面的较大主应力
2.2.3 几何参数
A--锚杆预应力筋截面积
B--隧洞毛跨度
d--钢筋或钢绞线直径
D--钻孔直径
H--隧洞洞顶覆盖岩层厚度
h--喷射混凝土厚度
La--锚杆锚固段长度
Rw--过水隧洞的水力半径
ro--支护后的隧洞半径
S0--隧洞全断面的润周长
S1--隧洞喷射混凝土的润周长
S2--隧洞浇筑混凝土的润周长
2.2.4 计算系数
第 4 页
K --锚杆或预应力锚杆计算安全系数
K1 K2--喷射混凝土抗压强度合格判定系数
KS --验算喷射混凝土对隧洞围岩不稳定块体抗力的安全系数
Kv --岩体完整性系数
N --隧洞壁综合糙率系数 锚杆根数 试块组数
n1 --隧洞喷射混凝土糙率系数
n2 --隧洞浇筑混凝土部位的糙率系数
--粘结强度降低系数
第 5 页
3 围岩分级
3.0.1 锚喷支护工程的地质勘察工作应为围岩分级提供依据 并应贯穿工程建设始终
3.0.2 围岩级别的划分 应根据岩石坚硬性 岩体完整性 结构面特征 地下水和地应力
状况等因素综合确定 并应符合表 3.0.2 的规定
3.0.3 岩体完整性指标用岩体完整性系数 Kv表示 Kv可按下式计算:
2
=
pr
pm
v V
V
K 3.0.3
式中 V m--隧洞岩体实测的纵波速度(km/s)
Vpr--隧洞岩石实测的纵波速度(km/s)
当无条件进行声波实测时 也可用岩体体积节理数 Jv 按表 3.0.3 确定 Kv值
表 3 0 3 Jv与 Kv对照表
Jv( 条
m3)
3 3 10 10 20 20 25 25
Kv 0 75 0 75 0 55 0 55 0 35 0 35 0 15 0 15
3.0.4 围岩分级表(见本规范表 3.0.2)中的岩体强度应力比的计算应符合下列规定:
1 当有地应力实测数据时:
1σ
rv
m
fKS = (3.0.4-1)
式中 Sm--岩体强度应力比
fr--岩石单轴饱和抗压强度(MPa)
第 6 页
表 3 0 2 围岩分级
主要工程地质特征
岩石强度指标 岩体声波指标
围
岩
级
别
岩 体
结构
构造影响程度
结构面发育情况
和组合状态
单轴饱
和
抗压强
度
MPa
点荷载
强度
MPa
岩 体 纵 波
速 度
km/s
岩体完
整 性
指标
岩 体
强度
应 力
比
毛洞稳定
情况
整 体
状 及
层 间
结 合
良 好
的 厚
层 状
结构
构造影响轻微
偶有小断层 结
构面不发育 仅
有 2~3 组 平均
间 距 大 于
0 8m 以原生
和 构 造 节 理 为
主 多数闭合
无泥质充填 不
贯通 层间结合
良好 一般不出
现不稳定块体
60
2 5
5
0 75
毛 洞 跨 度
5~10m 时 长
期稳定 无碎
块掉落
同
级 围
岩 结
构
同 I 级围岩特征 30~60 1 25~2 5 3.7~5 2
0 75
块 状
结 构
和 层
间 结
合 较
好 的
中 厚
层 或
厚 层
状 结
构
构造影响较重
有少量断层 结
构面发育 一船
为 3 组 平均间
距
0 4~0 8m 以
原生和构造节理
为 主 多 数 闭
合 偶有泥质充
填 贯 通 性 较
差 有少量软弱
结构面 层间结
合较好 偶有层
间错动和层面张
开现象
60
2 5
3 7~5 2
0 5
毛洞跨度
5~10m 时 围
岩能较长时间
(数月至数年)维
持稳定 仅出
现局部小块掉
落
第 7 页
续表 3 0 2
主要工程地质特征
岩石强度指标 岩体声波指标
围
岩
级
别
岩体结构 构造影响程度 结
构面发育情况和组合
状态
单轴饱和
抗压强度
(MPa)
点荷载强
度 (Mpa)
岩体纵波
速 度
(km/s)
岩 体 完 整
性指标
岩 体
强 度
应 力
比
毛 洞
稳 定
情况
同 I 级围
岩结构
同 I 级围岩特征 20~30
0 85~1
25
3 0~4
5
0 75
2
同 级围
岩块状结
构和层间
结合较好
的中厚层
或厚层状
结构
同 级围岩块状结构
和层间结合较好的中
厚层或厚层状结构特
征
30~60
1 25~2
50
3 0~4
5
0 5~0 75
2
层间结合
良好的薄
层和软硬
岩互层
结构
构造影响较重 结
构面发育 一般为 3
组 平 均 间 距
0 2~0 4m 以构
造节理为主 节理面
多数闭合 少有泥质
充填 岩层为薄层或
以硬岩为主的软硬岩
互层 层间结合良
好 少见软弱夹层
层间错动和层面张开
现象
60(软
岩
20)
2 50
3 0~4
5
0 30~0 5
0
2
碎裂镶嵌
结构
构造影响较重 结构
面发育 一般为 3 组
以 上 平 均 间 距
0 2~0 4m 以构
造节理为主 节理面
多数闭合 少数有泥
质充填 块体间牢固
咬合
60
2 50
3 0~4
5
0 30~0 5
0
2
毛 洞
跨 度
5~10
m
时
围 岩
能 维
持 一
个 月
以 上
的 稳
定
主 要
出 现
局 部
掉
块
塌落
第 8 页
续表 3 0 2
主要工程地质特征
岩石强度指标 岩体声波指标
围
岩
级
别
岩体结构
构造影响程度 结构面
发育情况和组合状态 单 轴
饱 和
抗 压
强 度
(MPa)
点荷载强
度(MPa)
岩体纵波
速 度
(Km/s)
岩体完
整性指
标
岩 体
强 度
应 力
比
毛洞稳定
情况
同 级围
岩块状结
构和层间
结合较好
的中厚层
或厚层状
结构
同 级围岩块状结构和
层间结合较好的中厚层
或厚层状结构特征
10~30
0 42~1
25
2 0~3
5
0 50~
0 75
1
散块状结
构
构造影响严重 一般为
风化卸荷带 结构面发
育 一般为 3 组 平均
间距 0 4~0 8m 以构
造节理 卸荷 风化裂
隙为主 贯通性好 多
数张开 夹泥 夹泥厚
度一般大于结构面的起
伏高度 咬合力弱 构
成较多的不稳定块体
30
1 25
2 0
0 15
1
层间结合
不良的薄
层 中厚
层和软硬
岩互层结
构
构造影响严重 结构面
发育 一般为 3 组以
上 平 均 间 距
0 2~0 4m 以构造
风化节理为主 大部分
微张 (0 5~1 0mm)
部分张开( 1 0mm)
有泥质充填 层间结合
不良 多数夹泥 层间
错动明显
30(软
岩
10)
1 25
2 0~3
5
0 20~
0 40
1
碎裂状结
构
构造影响严重 多数为
断层影响带或强风化
带 结构面发育 一般
为 3 组以上 平均间距
0 2~0 4m 大部分微
张 (0 5~1 0mm) 部
分张开( 1 0mm) 有
泥质充填 形成许多碎
块体
30
1 25
2 0~3
5
0 20~
0 40
1
毛洞跨度
5m 时
围岩能维
持数日到
一个月的
稳定 主
要失稳形
式为冒落
或
片帮
第 9 页
续表 3 0 2
主要工程地质特征
岩石强度指标 岩体声波指标 围
岩
级
别
岩
体
结
构
构造影响程度 结构面发
育情况和组合状态 单轴饱和
抗压强度
(MPa)
点 荷 载
强 度
(MPa)
岩体纵波
速 度
(Km/s)
岩体
完整
性指
标
岩体
强度
应力
比
毛洞稳定情况
散
体
状
结
构
构造影响很严重 多数为
破碎带 全强风化带 破
碎带交汇部位 构造及风
化节理密集 节理面及其
组合杂乱 形成大
量碎块体 块体间多数为
泥质充填 甚至呈石夹土
状或土夹石状
2 0
毛洞跨度 5m
时 围岩稳定
时间很短 约
数小时至数日
注 1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时 一般应以低者为准
2 本表声波指标以孔测法测试值为准 如果用其他方法测试时 可通过对比试验 进行
换算
3 层状岩体按单层厚度可划分为
厚层 大于 0 5m
中厚层 0 1~0 5m
薄层 小于 0 1m
4 一般条件下 确定围岩级别时 应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准 当洞跨小于 5m
服务年限小于 10 年的工程 确定围岩级别时 可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗
压强度指标 可不做岩体声波指标测试
5 测定岩石强度 做单轴抗压强度测定后 可不做点荷载强度测定
Kv--岩体完整性系数
1--垂直洞轴线的较大主应力(kN/m
2
)
2 当无地应力实测数据时:
1= H (3.0.4-2)
式中 --岩体重力密度(kN/m
3
)
H--隧洞顶覆盖层厚度(m)
3.0.5 对 级围岩 当地下水发育时 应根据地下水类型 水量大小 软弱结构面多
少及其危害程度 适当降级
3.0.6 对 级围岩 当洞轴线与主要断层或软弱夹层的夹角小于 30 时 应降
一级
第 10 页
4 锚喷支护设计
4.1 一般规定
4.1.1 锚喷支护的设计 宜采用工程类比法 必要时应结合监控量测法及理论验算法
4.1.2 锚喷支护初步设计阶段 应根据地质勘察资料 按本规范表 3.0.2的规定 初步确
定围岩级别 并按表 4.1.2-1 和表 4.1.2-2 的规定 初步选择隧洞 斜井或竖井的锚喷支
护类型和设计参数
4.1.3 锚喷支护施工设计阶段 应做好工程的地质调查工作 绘制地质素描图或展示图
并标明不稳定块体的大小及其出露位置 实测围岩分级定量指标 按本规范表 3.0.2 的规
定 详细划分围岩级别 并修正初步设计
4.1.4 对 级围岩中毛洞跨度大于 5m的工程 除应按照本规范表 4.1.2-1 的规定 选
择初期支护的类型与参数外 尚应进行监控量测 以 终确定支护类型和参数
4.1.5 对 级围岩毛洞跨度大于 15m 的工程 除应按照本规范表 4.1.2-1 的规
定 选择支护类型与参数外 尚应对围岩进行稳定性分析和验算 对 级围岩 还应进行监
控量测 以便 终确定支护类型和参数
4.1.6 对围岩整体稳定性验算 可采用数值解法或解析解法 对局部可能失稳的围岩块体
的稳定性验算 可采用块体极限平衡方法
4.1.7 对边坡工程锚喷支护设计 应充分掌握工程的地质勘察资料 按不同的失稳破坏类
型 采用极限平衡法 数值分析法等方法进行边坡稳定性分析计算
第 11 页
表 4 1 2-1 隧洞和斜井的锚喷支护类型和设计参数
毛洞跨度
B m
围岩级别
B 5 5 B 10 10 B 15 15 B 20 20 B 25
不支护 50mm 厚喷
射混凝土
(1)80~100mm 厚
喷射混凝土
(2)50mrn 厚喷射
混 凝 土 设 置
2 0~2 5m 长的
锚杆
100~150mm
厚喷射混凝
土 设 置
2 5~3 0m
长的锚杆
必要时 配
置钢筋网
120~150mm
厚钢
筋网喷射混凝
土 设 置
3 0~4 0m长
的锚杆
50mm
厚喷射
混凝土
(1)80~100
mm
厚喷射混凝
土
(2)50mm 厚
喷
射混凝土
设置
1 5~2 0m
长的锚杆
(1)120~150mm
厚喷射混凝土
必要时 配置钢
筋网
(2)80~120mm 厚
喷射混凝土 设
置 2 0~3 0m长
的 锚 杆 必 要
时 配置钢筋网
120~150mm
厚钢筋网喷
射混凝土
设 置
3 0~4 0m
长的
锚杆
150~200mm
厚钢筋网喷射
混凝土 设置
5 0~6 0m长
的锚杆 必要
时 设置长度
大于 6 0m 的
预应力或非预
应力锚杆
(1)80~100
mm 厚喷
射混凝土
(2)50mm
厚喷射混
疑土 设
置 1 5~
2 0m 长
的锚杆
(1)120~150
mm 厚喷射
混凝土 必
要时 配置
钢 筋 网
(2)80~100m
m 厚喷射混
凝土 设置
2 0~2 5m
长的锚杆
必要时 配
置钢筋网
100~150mm 厚钢
筋 网 喷 射 混 凝
土 设 置
3 0~4 0m 长的
锚杆
150 200mm
厚钢筋网喷
射混凝土
设 置
4.0~5 0m
长的锚杆
必要时 设
置长度大于
5 0m 的预
应力或非预
应力锚杆
第 12 页
续表 4 1 2-1
毛洞跨度
B m
围岩级别
B 5
5 B 10
10 B 15
15 B 20
20 B
25
80~100mm
厚喷射混
凝土 设
置
1 5~2 0
m长的锚
杆
100~150mm厚钢筋
网喷射混凝土 设置
2 0~2 5m长的锚
杆 必要时 采用仰
拱
150~200mm厚
钢筋网喷射混
凝土 设置
3 0~4 0m长
的锚杆 必要
时 采用仰拱
并设置长度大
于 4 0m的锚
杆
120~150m
m 厚钢筋
网 喷 射 混
凝 土 设
置
1 5~2 0
m 长的锚
杆 必 要
时 采 用
仰拱
150~200mm 厚钢筋
网喷射混凝土 设置
2 0~3 0m 长的锚
杆 采用仰拱 必要
时 加设钢架
注 1 表中的支护类型和参数 是指隧洞和倾角小于 30 的斜井的永久支护 包括
初期支护与后期支护的类型和参数
2 服务年限小于 10 年及洞跨小于 3 5m 的隧洞和斜井 表中的支护参数 可根据工
程具体情况 适当减小
3 复合衬砌的隧洞和斜井 初期支护采用表中的参数时 应根据工程的具体情况 予
以减小
4 陡倾斜岩层中的隧洞或斜井易失稳的一侧边墙和缓倾斜岩层中的隧洞或斜井顶部
应采用表中第(2)种支护类型和参数,其他情况下 两种支护类型和参数均可采用
5 对高度大于 15 0m 的侧边墙 应进行稳定性验算 并根据验算结果 确定锚喷支
护参数
第 13 页
表 4 1 2-2 竖井锚喷支护类型和设计参数表
竖井毛径 D(m)
围岩级别
D 25
5 D 7
100mm 厚喷射混凝土 必要
时 局部设置长 1 5~ 2 0m
的锚杆
100mm 厚喷射混凝土 设置长
1 5~2 5m的锚杆 或 150mm 厚
喷射混凝土
100~150mm 厚喷射混凝土 设
置长 1 5~2 0m的锚杆
100~150mm 厚钢筋网喷射混凝
土 设置长 2 0~2 5m 的锚杆
必要时 加设混凝土圈梁
150~200mm 厚钢筋网喷射混凝
土 设置长 1 5~2 0m 的锚
杆 必要时 加设混凝土困梁
150~200mm 厚钢筋网喷射混凝
土 设置长 2 0~3 0m 的锚杆
必要时 加设混凝土圈梁
注 1 井壁采用锚喷做初期支护时 支护设计参数可适当减小
2 级围岩中井筒深度超过 500m时 支护设计参数应予以增大
4.1.8 理论计算和监控设计所需围岩物理力学计算指标 应通过现场实测取得 计算用的
岩体弹性模量 粘结力值 应根据实测弹性模量和粘结力的峰值乘以 0.6 0.8 的折减系数
后确定
当无实测数据时 各级围岩物理力学参数和岩体结构面的粘结力及内摩擦角 可采用
表 4.1.8-1 和表 4.1.8-2 中的数值
表 4 1 8-1 岩体物理力学参数
抗剪断峰值强度
围岩级别
重力密度
(KN/m3)
内摩擦角
ϕ ( )
粘聚力 C(MPa)
变形模量 E(GPa) 泊松比
60 2 1 33 0 0 20
26 50
60~50 2 1~1 5 33 0~20 0 0 20~0 25
26 54~24 50 50~39 1 5~0 7 20 0~6 0 0 25~0 30
24 50~22 50 39~27 0 7~0 2 6 0~1 3 0 30~0 35
22 50 27 0 2 1 3 0 35
表 4 1 8-2 岩体结构面抗剪断峰值强度
序号
两侧岩体的坚硬程度及结构面的结
合程度
内摩擦角ϕ ( ) 粘聚力 C(MPa)
1 坚硬岩 结合好 37 0 22
2 坚硬~较坚硬岩 结合一般
较软岩 结合好
37~29
0 22~0 12
3 坚硬~较坚硬岩 结合差
较软岩~软岩 结合一般
29~19
0 12~0 08
4
较坚硬~较软岩 结合差~结合很差
软岩 结合差
软质岩的泥化面
19~13 0 08~0 05
5 较坚硬岩及全部软质岩 结合很差
软质岩泥化层本身
13
0 05
4.1.9 竖井锚喷支护设计除应按照本规范表 4.1.2-2 的规定确定支护类型和参数外 还应
遵守下列规定:
第 14 页
1 罐道梁宜采用树脂锚杆或早强水泥浆锚杆固定
2 支承罐道梁处及岩层陡倾斜时 支护应予加强
3 设置混凝土圈梁时 加固围岩的锚杆应与圈梁连成一体
4.1.10 下述情况的锚喷支护设计 还应遵守下列相应的规定:
1 隧洞交岔点 断面变化处 洞轴线变化段等特殊部位 均应加强支护结构
2 对与喷射混凝土难以保证粘结的光滑岩面 应以锚杆或钢筋网喷射混凝土支护为
主
3 围岩较差地段的支护 必须向围岩较好地段适当延伸
4 级围岩中的个别断层或不稳定块体 应进行局部加固
5 如遇岩溶 应进行处理或局部加固
6 对可能发生大体积围岩失稳或需对围岩提供较大支护力时 应采用预应力锚杆加
固
4.1.11 对下列地质条件的锚喷支护设计 应通过试验后确定:
1 膨胀性岩体
2 未胶结的松散岩体
3 有严重湿陷性的黄土层
4 大面积淋水地段
5 能引起严重腐蚀的地段
6 严寒地区的冻胀岩体
4.2 锚杆支护设计
4.2.1 锚杆设计应根据隧洞围岩地质情况 工程断面和使用条件等 分别选用下列类型的
锚杆
1 全长粘结型锚杆:普通水泥砂浆锚杆 早强水泥砂浆锚杆 树脂卷锚杆 水泥卷锚
杆
2 端头锚固型锚杆:机械锚固锚杆 树脂锚固锚杆 快硬水泥卷锚固锚杆
3 摩擦型锚杆:缝管锚杆 楔管锚杆 水胀锚杆
4 预应力锚杆
5 自钻式锚杆
4.2.2 全长粘结型锚杆设计应遵守下列规定:
1 杆体材料宜采用 级钢筋 钻孔直径为 28 32mm 的小直径锚杆的杆体材料宜
用 Q235 钢筋
2 杆体钢筋直径宜为 16 32mm
3 杆体钢筋保护层厚度 采用水泥砂浆时不小于 8mm 采用树脂时不小于 4mm
4 杆体直径大于 32mm 的锚杆 应采取杆体居中的构造措施
5 水泥砂浆的强度等级不应低于 M20
6 对于自稳时间短的围岩 宜用树脂锚杆或早强水泥砂浆锚杆
4.2.3 端头锚固型锚杆的设计应遵守下列规定:
1 杆体材料宜用 级钢筋 杆体直径为 16 32mm
2 树脂锚固剂的固化时间不应大于 10min 快硬水泥的终凝时间不应大于 12min
3 树脂锚杆锚头的锚固长度宜为 200 250mm 快硬水泥卷锚杆锚头的锚固长度宜为
300 400mm
4 托板可用 Q235 钢 厚度不宜小于 6mm 尺寸不宜小于 150mm 150mm
第 15 页
5 锚头的设计锚固力不应低于 50kN
6 服务年限大于 5年的工程 应在杆体与孔壁间注满水泥砂浆
4.2.4 摩擦型锚杆的设计应遵守下列规定:
1 缝管锚杆的管体材料宜用 16 锰或 20 锰硅钢 壁厚为 2.0 2.5mm 楔管锚杆的管
体材料可用 Q235 钢 壁厚为 2.75 3.25mm
2 缝管锚杆的外径为 30 45mm 缝宽为 13 18mm 楔管锚杆缝管段的外径为 40
45mm 缝宽宜为 10 18mm 圆管段内径不宜小于 27mm
3 钻孔直径应小于摩擦型锚杆的外径 其差值可按表 4.2.4 选取
表 4 2 4 缝管锚杆 楔管锚杆与钻孔的径差
岩石单轴饱和抗压强度(MPa) 径 差(mm)
60 1 5~2 0
30~60 2 0~2 5
30 2 5~3 5
4 宜采用碟形托板 材料为 Q235 钢 厚度不应小于 4mm 尺寸不应小于 120mm
120mm
5 杆体极限抗拉力不宜小于 120kN 挡环与管壁焊接处的抗脱力不应小于 80kN
6 缝管锚杆的初锚固力不应小于 25kN/m 当需要较高的初锚固力时 可采用带端头
锚塞的缝管锚杆或楔管锚杆
7 水胀式锚杆材料宜选用直径为 48mm 壁厚 2mm 的无缝钢管 并加工成外径为
29mm 前后端套管直径为 35mm 的杆体
8 水胀式锚杆的托板材料 规格同摩擦型锚杆
4.2.5 预应力锚杆的设计应遵守下列规定:
1 硬岩锚固宜采用拉力型锚杆 软岩锚固宜采用压力分散型或拉力分散型锚杆
2 设计锚杆锚固体的间距应考虑锚杆相互作用的不利影响
3 确定锚杆倾角应避开锚杆与水平面的夹角为-10 +10 这一范围
4 预应力筋材料宜用钢绞线 高强钢丝或高强精轧螺纹钢筋 对穿型锚杆及压力分散
型锚杆的预应力筋应采用无粘结钢绞线 当预应力值较小或锚杆长度小于 20m 时 预应力
筋也可采用 级或 级钢筋
5 预应力筋的截面尺寸应按下列公式确定
A=
ptk
t
f
KN (4.2.5-1)
式中 A--预应力筋的截面积(mm
2
)
Nt--锚杆轴向拉力设计值(kN)
fptk--预应力筋抗拉强度标准值(N/mm
2
)
K--预应力筋截面设计安全系数 临时锚杆取 1.6 永久锚杆取 1.8
6 预应力锚杆的锚固段灌浆体宜选用水泥浆或水泥砂浆等胶结材料 其抗压强度不宜
低于 30MPa 压力分散型锚杆锚固段灌浆体抗压强度不宜低于 40MPa
7 预应力锚杆的自由段长度不宜小于 5.0m
8 预应力锚杆采用粘结型锚固体时 锚固段长度可按下列公式计算 并取其中的较大
值:
r
t
a Dq
KN
L
π
= (4.2.5-2)
第 16 页
s
t
a qdn
KNL
επ
= (4.2.5-3)
式中 La--锚固段长度(mm)
Nt--锚杆轴向拉力设计值(kN)
K--安全系数 应按表 4.2.5-3 选取
D--锚固体直径(mm)
d--单根钢筋或钢绞线直径(mm)
n--钢绞线或钢筋根数
qr--水泥结石体与岩石孔壁间的粘结强度设计值 取 0.8 倍标准值(表 4.2.5-1)
qs--水泥结石体与钢绞线或钢筋间的粘结强度设计值 取 0.8 倍标准值(表 4.2.5-2)
--采用 2根或 2根以上钢绞线或钢筋时 介面粘结强度降低系数 取 0.60 0.85
表 4 2 5-1 岩石与水泥结石体之间的粘结强度标准值(推荐)
岩石种类 岩石单轴饱和抗压强度(MPa) 岩石与水泥浆之间粘结强度标准值
(MPa)
硬岩 60 1 5~3 0
中硬岩 30~60 1 0~1 5
软岩 5~30 0 3~1 0
注 粘结长度小于 6 0m
表 4.2 5-2 钢筋 钢绞线与水泥浆之间的粘结强度标准值(推荐)
类 型 粘结强度标准值(MPa)
水泥结石体与螺纹钢筋之间 2 0~3 0
水泥结石体与钢绞线之间 3 0~4 0
注 1 粘结长度小于 6 0m
2 水泥结石体抗压强度标准值不小于 M30
表 4 2 5-3 岩石预应力锚杆锚固体设计的安全系数
小安全系数 锚杆破坏后危害程度
锚杆服务年限 2 年 锚杆服务年限 2 年
危害轻微 不会构成公共安全问题 1 4 1 8
危害较大 但公共安全无问题 1 6 2 0
危害大 会出现公共安全问题 1 8 2 2
9 压力分散型或拉力分散型锚杆的单元锚杆锚固长度不宜小于 15 倍锚杆钻孔直径
10 设计压力分散型锚杆 还应验算灌浆体轴向承压力 确定注浆体的轴心抗压强度
应考虑局部受压与注浆体侧向约束的有利影响 一般由试验确定
11 预应力锚具及联接锚杆杆体的受力部件 均应能承受 95%的杆体极限抗拉力
12 锚固段内的预应力筋每隔 1.5 2.0m 应设置隔离架 永久性的拉力型或拉力分散
型锚杆锚固段内的预应力筋宜外套波形管 预应力筋的保护层厚度不应小于 20mm 临时性
锚杆预应力筋的保护层厚度不应小于 10mm
13 自由段内预应力筋宜采用带塑料套管的双重防腐 套管与孔壁间应灌满水泥砂浆
或水泥净浆
14 永久性预应力锚杆的拉力锁定值应不小于拉力设计值 临时性预应力锚杆可等于
或小于拉力设计值
4.2.6 自钻式锚杆的设计应遵守下列规定:
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1 自钻式锚杆杆体应采用厚壁无缝钢管制作 外表全长应具有标准的连接螺纹 并能
任意切割和用套筒联接加长
2 自钻式锚杆结构应包括中空杆体 垫板 螺母 联接套筒和钻头
3 用于锚杆加长的联接套筒应与锚杆杆体具有同等强度
4.2.7 系统锚杆布置应遵守下列规定:
1 在隧洞横断面上 锚杆应与岩体主结构面成较大角度布置 当主结构面不明显时
可与隧洞周边轮廓垂直布置
2 在岩面上 锚杆宜呈菱形排列
3 锚杆间距不宜大于锚杆长度的 1/2 V 级围岩中的锚杆间距宜为 0.5 1.0m
并不得大于 1.25m
4.2.8 拱腰以上局部锚杆的布置方向应有利于锚杆受拉 拱腰以下及边墙的局部锚杆布置
方向应有利于提高抗滑力
4.2.9 局部锚杆的锚固体应位于稳定岩体内 粘结型锚杆锚固体长度内的胶结材料与杆体
间粘结摩阻力设计值和胶结材料与孔壁岩石间粘结摩阻力设计值均应大于锚杆杆体受拉承
载力设计值
4.3 喷射混凝土支护设计
4.3.1 喷射混凝土的设计强度等级不应低于 C15 对于竖井及重要隧洞和斜井工程 喷射
混凝土的设计强度等级不应低于 C20 喷射混凝土 1d 龄期的抗压强度不应低于 5MPa 钢纤
维喷射混凝土的设计强度等级不应低于 C20 其抗拉强度不应低于 2MPa 抗弯强度不应低于
6MPa
不同强度等级喷射混凝土的设计强度应按表 4.3.1 采用
表 4 3 1 喷射混凝土的强度设计值(MPa)
喷射混凝土强度
等级
强度种类
C15 C20 C25 C30
轴心抗压 7 5 10 0 12 5 15 0
弯曲抗压 8 5 11 0 13 5 16 5
抗 拉 0 9 1 1 1 3 1 5
4.3.2 喷射混凝土的体积密度可取 2200kg/m
3
弹性模量应按表 4.3.2 采用 喷射混凝土
与围岩的粘结强度: 级围岩不应低于 0.8MPa 级围岩不应低于 0.5MPa
喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法应遵守本规范附录 A的规定
表 4 3 2 喷射混凝土的弹性模量(MPa)
喷射混凝土强度等级 弹性模量
C15 1 8 104
C20 2 1 104
C25 2 3 104
C30 2 5 104
4.3.3 喷射混凝土支护的厚度 小不应低于 50mm 大不宜超过 200mm
4.3.4 含水岩层中的喷射混凝土支护厚度 小不应低于 80mm 喷射混凝土的抗渗强度
不应低于 0.8MPa
4.3.5 I 级围岩中的隧洞工程 喷射混凝土对局部不稳定块体的抗冲切承载力可按下
式验算:
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KG 0.6ftumh (4.3.5-1)
当喷层内配置钢筋网时 则其抗冲切承载力按下式计算:
KG 0.3ftumh+0.8fyvAsvu (4.3.5-2)
式中 G--不稳定岩面块体重量(N)
ft--喷射混凝土抗拉强度设计值(MPa)
fyv--钢筋抗剪强度设计值(MPa)
h--喷射混凝土厚度(mm) 当 h>100mm 时 仍以 100mm 计算
um--不稳定块体出露面的周边长度(mm)
Asvu--与冲切破坏锥体斜截面相交的全部钢筋截面面积(mm
2
)
K-安全系数 取 2.0
4.3.6 通过塑性流变岩体的隧洞或受采动影响的巷道及高速水流冲刷的隧洞 宜采用钢纤
维喷射混凝土支护
4.3.7 钢纤维喷射混凝土用的钢纤维应遵守下列规定:
1 普通碳素钢纤维的抗拉强度不得低于 380MPa
2 钢纤维的直径宜为 0.3 0.5mm
3 钢纤维的长度宜为 20 25mm 且不得大于 25mm
4 钢纤维掺量宜为混合料重量的 3.0% 6.0%
4.3.8 钢筋网喷射混凝土中钢筋网的设计应遵守下列规定:
1 钢筋网材料宜采用 I级钢筋 钢筋直径宜为 4 12mm
2 钢筋间距宜为 150 300mm
3 钢筋保护层厚度不应小于 20mm 水工隧洞的钢筋保护层厚度不应小于 50mm
4.3.9 钢筋网喷射混凝土支护的厚度不应小于 100mm 且不宜大于 250mm
4.3.10 对于下列情况 宜采用钢架喷射混凝土支护:
1 围岩自稳时间很短 在喷射混凝土或锚杆的支护作用发挥以前就要求工作面稳定
时
2 为了抑制围岩大的变形 需要增强支护抗力时
4.3.11 钢架喷射混凝土支护的设计应遵守下列规定:
1 可缩性钢架宜选用 U型钢钢架 刚性钢架宜用钢筋焊接成的格栅钢架
2 采用可缩性钢架时 喷射混凝土层应在可缩性节点处设置伸缩缝
3 钢架间距一般不大于 1.20m 钢架之间应设置纵向钢拉杆 钢架的立柱埋入地坪下
的深度不应小于 250mm
4 覆盖钢架的喷射混凝土保护层厚度不应小于 40mm
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 符合表 4.4.1 的浅埋岩石隧洞 宜采用锚杆钢筋网喷射混凝土作永久支护 必要时
应加设格栅钢架 其参数可采用工程类比法并结合监控量测和理论计算确定
表 4 4 1 宜采用锚喷支护的浅埋岩石隧洞条件
围岩级别 洞顶岩石层厚度 毛洞跨度(m) 水文地质条件
0 5~1 0 倍洞径 10 无地下水
1 0~2 0 倍洞径 10 无地下水
2 0~3 0 倍洞径 5 无地下水
4.4.2 对于 V级围岩中的浅埋隧洞 应设置仰拱 必要时 宜采用深层固结灌浆 设
第 19 页
置长锚杆 超前锚杆或长管棚等方法加固地层
4.4.3 对于表 4.4.3 中的浅埋岩石隧洞 其支护结构应考虑偏压对隧洞的影响 而作适当
加强
表 4 4 3 浅埋岩石隧洞考虑偏压影响条件
围岩级别 洞顶地表横向坡度 隧洞拱部至地表 小距离
1 2 5 1 倍洞径
1 2 5 2 倍洞径
1 2 5 3 倍洞径
4.4.4 覆土厚度大于 1倍洞径的浅埋土质隧洞初期支护宜选用钢筋网喷射混凝土或钢架钢
筋网喷射混凝土全封闭式支护型式 对于覆土小于 1倍洞径的浅埋土质隧洞采用锚喷支护
作初期支护时 其支护参数应通过现场试验及监控量测确定 对于厚淤泥质粘土或厚层含
水粉细砂层等土层 未采取有效措施前不宜选用锚喷支护作初期支护
4.4.5 浅埋土质隧洞锚喷支护结构类型和参数应根据土质条件 隧洞跨度 支护强度和支
护刚度要求 采用计算方法确定 宜按表 4.4.5 的经验参数类比及现场监控量测验证
表 4 4 5 浅埋土层隧洞初期支护结构类型和参数
洞 跨
地质条件
5m 5~12m
无地下水 隧洞
稳定性较好
喷层厚 150~250mm 钢筋网
6~10mm 网距 120mm 120mm
喷层厚 250~300mm 钢筋网
6~10mm 网距 120mm 120mm 钢
架间距不大于 1000mm
无地下水 隧洞
稳定性较差
喷层厚 250~300mm 钢筋网
6~10mm 网距 120mm 120mm
钢架间距 750~1000mm
喷层厚 300~350mm 双层钢筋网
6~10mm 网距 120mm 120mm
钢架间距不大于 750mm
4.4.6 计算浅埋土质隧洞初期支护参数时 其计算荷载包括下列内容:
1 永久性荷载:垂直土压力 侧向土压力及支护结构自重
2 地面附加荷载
4.4.7 浅埋土质隧洞采用钢架喷混凝土支护时 钢架应有足够的刚度和强度 应能承受
40 60kN/m
2
的垂直土压力
4.4.8 浅埋土质隧洞采用锚喷支护时 如地层稳定性差 宜采用土层注浆 超前导管 长
管棚等地层预加固预支护方法 但注浆压力应通过试验确定 以保证周围建筑物安全
( )塑性流变岩体中隧洞锚喷支护设计
4.4.9 位于变形量大且延续时间长的塑性流变岩体中的隧洞 宜采用圆形 椭圆形等曲线
形断面 椭圆形断面隧洞的长轴宜与垂直于洞轴线平面内的较大主应力方向相一致 设计
断面尺寸必须预留周边相对位移量
4.4.10 塑性流变岩体中隧洞锚喷支护的设计应遵守下列规定:
1 采用分期支护 初期支护采用喷层厚度不大于 100mm 的锚喷支护 后期支护视具体
情况采用锚喷支护或其他类型支护
2 采用仰拱封底 形成封闭结构
3 采用监控量测 根据量测数据 及时调整支护抗力
( )老黄土隧洞锚喷支护设计
4.4.11 在老黄土中的隧洞 可采用钢筋网喷射混凝土作永久支护 必要时 用水泥砂浆
锚杆加强 老黄土的主要物理力学指标应符合表 4.4.11 的规定
第 20 页
表 4 4 11 老黄土物理力学指标
顺序 项目 单位 指标
1 天然容重 kg/m3 1700
2 天然含水率 12~19
3 塑性指数 — 10
4 粘聚力 MPa 0 06
5 内摩擦角 24
6 变形模量 MPa 90~150
4.4.12 采用锚喷支护的老黄土隧洞 洞跨不宜大于 6.5m 其断面应为圆形或马蹄形 曲
墙的矢高不应小于弦长的 1/8 并应设置仰拱
4.4.13 老黄土隧洞锚喷支护设计应遵守下列规定:
1 钢筋网喷射混凝土支护厚度宜为 100 150mm 应分两次施工 当需要水泥砂浆锚
杆加强时 锚杆长度宜为 2.0 2.5m 杆体直径不宜大于 18mm 锚杆孔径不宜小于 60mm
2 沿隧洞轴线每隔 5 10m 应设置环向伸缩缝 其宽度宜为 10 20mm
3 锚喷支护设计 必须对地表水和洞内施工水提出处理措施
( )水工隧洞锚喷支护设计
4.4.14 在 I 级围岩中的水工隧洞 符合下列条件之一时 锚喷支护可作为后期
支护
1 围岩经过处理不透水 或外水压力高于内水压力 不会发生内水外渗
2 隧洞虽有一定的渗水 但内水长期外渗不会危及岩体和山坡的稳定 也不会给邻近
建筑物带来危害
4.4.15 有压水工隧洞的锚喷支护 应按"围岩支护"变形一致的原则 校核喷射混凝土支
护的抗裂能力 对于圆形隧洞 当 h/ro<0.05 时 喷射混凝土支护允许承受的内水压力
可按下式计算:
[ ]
( )
( )
+
+
+
≤
oro
o
c
r
cra r
H
vr
hr
E
E
fP
1
(4.4.15)
式中[P]--喷射混凝土支护允许承受的内水压力值(MPa)
fcra--喷射混凝土的抗裂强度设计值(MPa)
Ec--喷射混凝土的弹性模量(MPa)
Er--围岩的变形模量(MPa)
vr--围岩的泊松比
ro---支护后的隧洞半径(mm)
h--喷射混凝土厚度(mm)
H--隧洞洞顶覆盖岩层厚度(m)
对于承受较高内水压的重要水工隧洞 宜通过水压试验 确定喷射混凝土支护的抗裂
能力
4.4.16 当地下水位较高或长期使用后隧洞可能放空时 设计中应校核锚喷支护在外水压
力作用下的稳定性
4.4.17 采用锚喷支护的永久过水隧洞允许的水流流速不宜超过 8m/s 临时过水隧洞允许
的水流流速不宜超过 12m/s
第 21 页
4.4.18 锚喷支护隧洞的糙率系数 可按下列公式计算:
∆
=
WRg
W
R
n
8.14721.17
6
1
1
(4.4.18-1)
式中 n1--喷射混凝土支护的糙率系数
Rw-水力半径(cm) 对于圆形断面的隧洞 Rw=
4
D
(D 为隧洞直径)
--隧洞洞壁平均起伏差(cm)
当喷射混凝土支护隧洞的底板使用浇筑混凝土时 应按下式计算支护的综合糙率系数:
2
2
21
2
1
2 SnSnSn O += (4.4.18-2)
式中 n--隧洞的综合糙率系数
n1--喷射混凝土糙率系数
n2--浇筑混凝土部位的糙率系数 宜取 n2=0.014
S0--隧洞全断面的润周长(m)
S1--喷射混凝土的润周长(m)
S2--浇注混凝土的润周长(m)
隧洞喷层表面的平均起伏差不应超过 150mm
4.4.19 锚喷支护的水工隧洞 喷射混凝土的厚度不应小于 80mm 抗渗强度不应小于
0.8MPa
4.4.20 锚喷支护的水工隧洞 宜采用现浇混凝土做底拱 并应做好现浇混凝土与喷射混
凝土的接缝处理
(V)受采动影响的巷道锚喷支护设计
4.4.21 受采动影响的煤层底板岩巷 电耙巷道和采矿进路 可采用锚喷支护
4.4.22 受采动影响的巷道的锚喷支护设计应遵守下列规定:
1 锚喷支护的类型和参数 可根据动压影响程度 围岩级别 巷道跨度和服务年限等
因素 用工程类比法确定 宜采用锚杆钢筋网喷射混凝土 或锚杆钢筋网喷射混凝土-钢架
等组合支护型式
2 受动压影响严重 并能引起围岩较大变形时 宜采用摩擦型锚杆 钢纤维喷射混凝
土或可缩性钢架等支护型式
4.4.23 当巷道建成后较长时间才受采动影响时 锚喷支护宜先按静压受力状态要求设
计 待动压到来之前 再行增强 用于增强的可缩性钢架 其结构构造应便于拆卸回收
4.5 边坡锚喷支护设计
4.5.1 边坡锚喷支护设计 应综合考虑岩土性状 地下水 边坡高度 坡度 周边环境
坡顶建(构)筑物荷载 地震力及气候等因素 边坡锚杆的锚固力应由稳定性计算确定 锚
杆锚固段应伸入边坡潜在滑移面以外
4.5.2 永久性边坡宜采用预应力锚杆或预应力锚杆与非预应力锚杆相结合的支护类型 坡
面宜采用厚度不小于 10cm 的配筋喷射混凝土防护
4.5.3 边坡锚喷支护设计应包括防排水设计 坡面的喷射混凝土护层内应设置泄水孔
4.5.4 下列边坡工程的锚喷支护设计应通过专家论证
1 高度大于 30m 的岩石边坡和高度大于 20m 的土质边坡
2 地质及环境条件复杂 稳定性极差的边坡工程
第 22 页
3 滑坡区内的边坡工程
4 一旦失稳破坏 后果极为严重的边坡工程
第 23 页
5 现场监控量测
5.1 一般规定
5.1.1 实施现场监控量测的工程应按表 5.1.1 确定 并应将监控量测项目列入锚喷支护设
计文件
表 5 1 1 隧洞进行现场监控量测的选定表
跨度 B(m)
围岩分级
B 5
5 B 10
10 B 15
15 B 20
20 B 25
— — —
—
— —
—
V
注 者为应进行现场监控量测的隧洞
者为选择局部地段进行量测的隧洞
5.1.2 现场监控量测的设计文件应根据隧洞的地质状况 支护类型及参数 工程环境 施
工方法和其他有关条件制定 其内容应包括:量测项目及方法 量测仪器及设备 测点布
置 量测程序 量测频率 数据处理及信息反馈方法
5.1.3 现场监控量测宜由施工单位负责组织实施 根据设计文件的要求负责测点埋设 日
常量测和数据处理工作 并及时进行信息反馈
5.2 现场监控量测的内容与方法
5.2.1 实施现场监控量测的隧洞必须进行地质和支护状况观察 周边位移和拱顶下沉量
测 对于具有特殊性质和要求的隧洞尚应进行围岩内部位移和松动区范围 围岩压力及两
层支护间接触应力 钢架结构受力 支护结构内力及锚杆内力等项目量测 现场监控量测
记录表见本规范附录 B
5.2.2 隧洞开挖后应立即进行围岩状况的观察和记录 并进行工程地质特征的描述 支护
完成后应进行喷层表面观察和记录
5.2.3 现场监控量测的隧洞 若位于城市道路之下或邻近建筑物基础或开挖对地表有较大
影响时 必须进行地表下沉量测及爆破震动影响监测
5.2.4 各类量测点应安设在距开挖面 1m 范围之内 并应在工作面开挖后 12h 内和下一次
开挖之前测取初读数
5.2.5 每一项的量测间隔时间应根据该项目量测数据的稳定程度进行确定和调整 对于进
行长期观察的隧洞 其后期量测间隔时间可根据工程的性质和要求确定
5.2.6 各类量测仪器和工具的性能应准确可靠 长期稳定 保证精度和易于掌握
5.3 现场监控量测的数据处理与反馈
5.3.1 现场监控量测的各类数据均应及时绘制成时态曲线(例如位移时间曲线) 应注明施
工工序和开挖面距量测断面的距离
5.3.2 当位移时态曲线的曲率趋于平缓时 应对数据进行回归分析或其他数学方法分析
以推算 终位移值 确定位移变化规律
5.3.3 隧洞周边的实测位移相对值或用回归分析推算的 终位移值均应小于表 5.3.3所列
数据值 当位移速度无明显下降 而此时实测位移相对值已接近表 5.3.3 中规定的数值
同时支护混凝土表面已出现明显裂缝 或者实测位移速度出现急剧增长时 必须立即采取
补强措施 并改变施工程序或设计参数 必要时应立即停止开挖 进行施工处理
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表 5 3 3 隧洞周边允许位移相对值( )
埋深(m)
围岩级别 50 50~300
300
0 10~0 30 0 20~0 50 0 40~1 20
0 15~0 50 0 40~1 20 0 80~2 00
0 20~0 80 0 60~1 60 1 00~3 00
注 1 周边位移相对值系指两测点间实测位移累计值与两测点间距离之比 两
测点间位移值也称收敛值
2 脆性围岩取表中较小值 塑性围岩取表中较大值
3 本表适用于高跨比 0 8~1 2 的下列地下工程
级围岩跨度不大于 20m
级围岩跨度不大于 15m
级围岩跨度不大于 10m
4 级围岩中进行量测的地下工程 以及 级围岩中在表注 3范
围之外的地下工程应根据实测数据的综合分析或工程类比方法确定允许值
5.3.4 经现场地质观察评定 认为在较大范围内围岩稳定性较好 同时实测位移值远小于
预计值而且稳定速度快 此时 可适当减小支护参数
5.3.5 采用两次支护的地下工程 后期支护的施作 应在同时达到下列三项标准时进行:
1 隧洞周边水平收敛速度小于 0.2mm/d 拱顶或底板垂直位移速度小于 0.1mm/d
2 隧洞周边水平收敛速度 以及拱顶或底板垂直位移速度明显下降
3 隧洞位移相对值已达到总相对位移量的 90%以上
5.3.6 隧洞稳定的判据是后期支护施作后位移速度趋近于零 支护结构的外力和内力的变
化速度也应趋近于零
第 25 页
6 光面爆破
6.0.1 当用钻爆法开挖隧洞时 应采用光面爆破 施工时 必须编制爆破设计 按爆破图
表和说明书严格施工 并根据爆破效果 及时修正有关参数
6.0.2 光面爆破的参数应根据工程类比法或通过现场试炮确定 试炮用的爆破参数可按表
6.0.2 选用
表 6 0 2 爆破参数
岩石
种类
岩石单轴饱和抗 压
强度(MPa)
装药不偶合
系数
周边眼间距(mm) 周边眼抵
抗线(mm)
周边眼装药
集中度(g/m)
硬岩 60 1 20~1 50 550~700(450~600) 700~850 0 30~0 35
中硬
岩
30~60 1 50~2 00 450~650(400~500) 600~750 0 20~0 30
软岩 30 2 00~2 50 350~500 (300~400) 400~600 0 07~0 15
注 1 括号内为 30~36mm直径的小炮眼数值
2 本表适用范围
1) 眼深 1 0~3 5m(小炮眼深度不应大于 1 5m)
2) 炮眼直径 40~50mm
3) 装药集中度仅适用于 2 号岩石硝铵炸药 当采用其他炸药时 应进行换算
4) 小炮眼宜采用乳化炸药
3 竖井爆破时 表中装药集中度数值应增加 10
6.0.3 周边眼施工应符合下列要求:
1 洞轮廓线的眼距误差宜小于 50mm
2 炮眼外偏斜率不应大于 50mm/m
3 眼深误差不宜大于 100mm
6.0.4 光面爆破应采用毫秒起爆方式 当雷管分段毫秒差小 造成震动波峰迭加时 应跳
段使用
6.0.5 开挖工作面的岩石爆破时 周边眼应采用低密度 低爆速 低猛度 高爆力的炸
药 并应采用毫秒雷管或导爆索同时起爆 当炸药用量较多 对围岩影响较大时 可分段
起爆
6.0.6 周边眼宜采用小药卷连续装药结构或间隔装药结构 眼深小于 2m 时 可采用空气
柱反向装药结构 在岩石较软时 亦可用导爆索束装药结构
6.0.7 内圈炮眼的孔深大于 2.5m 时 内圈炮眼斜率应与周边眼相同
6.0.8 爆破质量应符合下列要求:
1 眼痕率:硬岩不应小于 80% 中硬岩不应小于 50%
2 软岩中隧洞周边成型应符合设计轮廓
3 岩面不应有明显的爆震裂缝
4 隧洞周边不应欠挖 平均线性超挖值应小于 150mm
注: 1 眼痕率为可见眼痕的炮眼个数与不包括底板的周边眼总数之比
2 当炮眼眼痕大于孔长的 70%时 算一个可见眼痕炮眼
3 平均线性超挖值为超挖横断面积与不包括洞底的设计开挖断面周长之比
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7 锚杆施工
7.1 一般规定
7.1.1 锚杆孔的施工应遵守下列规定:
1 钻锚杆孔前 应根据设计要求和围岩情况 定出孔位 做出标记
2 锚杆孔距的允许偏差为 150mm 预应力锚杆孔距的允许偏差为 200mm
3 预应力锚杆的钻孔轴线与设计轴线的偏差不应大于 3% 其他锚杆的钻孔轴线应符
合设计要求
4 锚杆孔深应符合下列要求:
1)水泥砂浆锚杆孔深允许偏差宜为 50mm
2)树脂锚杆和快硬水泥卷锚杆的孔深不应小于杆体有效长度 且不应大于杆体有效
长度 30mm
3)摩擦型锚杆孔深应比杆体长 10 50mm
5 锚杆孔径应符合下列要求:
1)水泥砂浆锚杆孔径应大于杆体直径 15mm
2)树脂锚杆和快硬水泥卷锚杆孔径宜为 42 50mm 小直径锚杆孔直径宜为 28
32mm
3)水胀式锚杆孔直径宜为 42 45mm
4)其他锚杆的孔径应符合设计要求
7.1.2 锚杆安装前应做好下列检查工作:
1 锚杆原材料型号 规格 品种 以及锚杆各部件质量和技术性能应符合设计要求
2 锚杆孔位 孔径 孔深及布置形式应符合设计要求
3 孔内积水和岩粉应吹洗干净
7.1.3 在 V 级围岩及特殊地质围岩中开挖隧洞 应先喷混凝土 再安装锚杆 并应在
锚杆孔钻完后及时安装锚杆杆体
7.1.4 锚杆尾端的托板应紧贴壁面 未接触部位必须楔紧 锚杆杆体露出岩面的长度不应
大于喷射混凝土的厚度
7.1.5 对于不稳定的岩质边坡 应随边坡自上而下分阶段边开挖 边安设锚杆
7.2 全长粘结型锚杆施工
7.2.1 水泥砂浆锚杆的原材料及砂浆配合比应符合下列要求:
1 锚杆杆体使用前应平直 除锈 除油
2 宜采用中细砂 粒径不应大于 2.5mm 使用前应过筛
3 砂浆配合比:水泥比砂宜为 1:1 1:2(重量比) 水灰比宜为 0.38 0.45
7.2.2 砂浆应拌和均匀 随拌随用 一次拌和的砂浆应在初凝前用完 并严防石块 杂物
混入
7.2.3 注浆作业应遵守下列规定:
1 注浆开始或中途停止超过 30min 时 应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路
2 注浆时 注浆管应插至距孔底 50 100mm 随砂浆的注入缓慢匀速拔出 杆体插入
后 若孔口无砂浆溢出 应及时补注
7.2.4 杆体插入孔内长度不应小于设计规定的 95% 锚杆安装后 不得随意敲击
7.3 端头锚固型锚杆施工
7.3.1 树脂锚杆的树脂卷贮存和使用应遵守下列规定:
第 27 页
1 树脂卷宜存放在阴凉 干燥和温度在+5 25 的防火仓库中
2 树脂卷应在规定的贮存期内使用 使用前 应检查树脂卷质量 变质者 不得使
用 超过使用期者 应通过试验 合格后方可使用
7.3.2 树脂锚杆的安装应遵守下列规定:
1 锚杆安装前 施工人员应先用杆体量测孔深 做出标记 然后用锚杆杆体将树脂卷
送至孔底
2 搅拌树脂时 应缓慢推进锚杆杆体
3 树脂搅拌完毕后 应立即在孔口处将锚杆杆体临时固定
4 安装托板应在搅拌完毕 15min 后进行 当现场温度低于 5 时 安装托板的时间可
适当延长
7.3.3 快硬水泥卷的贮存应严防受潮 不得使用受潮结块的水泥卷
7.3.4 快硬水泥卷锚杆的安装除应遵守本规范第 7.3.2 条的规定外 尚应符合下列要求:
1 水泥卷浸水后 应立即用锚杆杆体送至孔底 并在水泥初凝前 将杆体送人 搅拌
完毕
2 连续搅拌水泥卷的时间宜为 30 60s
3 安装托板和紧固螺帽必须在水泥石的强度达到 10MPa 后进行
7.3.5 安装端头锚固型锚杆的托板时 螺帽的拧紧扭矩不应小于 100N m 托板安装后
应定期检查其紧固情况 如有松动 及时处理
7.4 摩擦型锚杆施工
7.4.1 缝管锚杆 楔管锚杆和水胀锚杆钻孔前 应检查钻头规格 确保孔径符合设计要
求
7.4.2 缝管锚杆的安装应遵守下列规定:
1 向钻孔内推入锚杆杆体 可使用风动凿岩机和专用连接器
2 凿岩机的工作风压不应小于 0.4MPa
3 锚杆杆体被推进过程中 应使凿岩机 锚杆杆体和钻孔中心线在同一轴线上
4 锚杆杆体应全部推入钻孔 当托板抵紧壁面时 应立即停止推压
7.4.3 楔管锚杆的安装除应遵守本规范第 7.4.2 条的规定外 还应符合下列要求:
1 安装顶锚下楔块时 伸入圆管段内之钢钎直径不应大于 26mm
2 下楔块应推至要求部位 并与上楔块完全揳紧
7.4.4 水胀锚杆安装应遵守下列规定:
1 锚杆应轻拿轻放 严禁损伤锚杆末端的注液嘴
2 安装锚杆前 对安装系统进行全面检查 确保其良好的状态
3 高压泵试运转 压力宜为 15 30MPa
4 锚杆送入钻孔中 应使托板与岩面紧贴
7.5 预应力锚杆施工
7.5.1 锚杆体的制作应遵守下列规定:
1 预应力筋表面不应有污物 铁锈或其他有害物质 并严格按设计尺寸下料
2 锚杆体在安装前应妥善保护 以免腐蚀和机械损伤
3 杆体制作时 应按设计规定安放套管隔离架 波形管 承载体 注浆管和排气管
杆体内的绑扎材料不宜采用镀锌材料
7.5.2 钻孔应符合下列规定:
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1 钻孔的孔深 孔径均应符合设计要求 钻孔深度不宜比规定值大 200mm 以上 钻头
直径不应比规定的钻孔直径小 3.0mm 以上
2 钻孔与锚杆预定方位的允许角偏差为 1 3
7.5.3 孔口承压垫座应符合下列要求:
1 钻孔孔口必须设有平整 牢固的承压垫座
2 承压垫座的几何尺寸 结构强度必须满足设计要求 承压面应与锚孔轴线垂直
7.5.4 锚杆的安装与灌浆应遵守下列规定:
1 预应力锚杆体在运输及安装过程中应防止明显的弯曲 扭转 并不得破坏隔离架
防腐套管 注浆管 排气导管及其他附件
2 锚杆体放入锚孔前应清除钻孔内的石屑与岩粉 检查注浆管 排气管是否畅通 止
浆器是否完好
3 灌浆料可采用水灰比为 0.45 0.50 的纯水泥浆 也可采用灰砂比为 1:1 水灰比
为 0.45 0.50 的水泥砂浆
4 当使用自由段带套管的预应力筋时 宜在锚固段长度和自由段长度内采取同步灌
浆
5 当采用自由段无套管的预应力筋时 应进行两次灌浆 第一次灌浆时 必须保证锚
固段长度内灌满 但浆液不得流入自由段 预应力筋张拉锚固后 应对自由段进行第二次
灌浆
6 永久性预应力锚杆应采用封孔灌浆 应用浆体灌满自由段长度顶部的孔隙
7 灌浆后 浆体强度未达到设计要求前 预应力筋不得受扰动
7.5.5 锚杆张拉与锁定应遵守下列规定:
1 预应力筋张拉前 应对张拉设备进行率定
2 预应力筋张拉应按规定程序进行 在编排张拉程序时 应考虑相邻钻孔预应力筋张
拉的相互影响
3 预应力筋正式张拉前 应取 20%的设计张拉荷载 对其预张拉 1 2 次 使其各部
位接触紧密 钢丝或钢绞线完全平直
4 压力分散型或拉力分散型锚杆应按张拉设计要求先分别对单元锚杆进行张拉 当各
单元锚杆在同等荷载条件下因自由段长度不等而引起的弹性伸长差得以补偿后 再同时张
拉各单元锚杆
5 预应力筋正式张拉时 应张拉至设计荷载的 105% 110% 再按规定值进行锁定
6 预应力筋锁定后 48h 内 若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值的 10%时 应进行
补偿张拉
7.5.6 灌浆材料达到设计强度时 方可切除外露的预应力筋 切口位置至外锚具的距离不
应小于 100mm
7.5.7 在软弱破碎和渗水量大的围岩中施作永久性预应力锚杆 施工前应根据需要对围岩
进行固结灌浆处理
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应遵守下列规定:
1 基本试验锚杆数量不得少于 3根
2 基本试验所用的锚杆结构 施工工艺及所处的工程地质条件应与实际工程所采用的
相同
3 基本试验 大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的 0.9 倍
第 29 页
4 基本试验应采用分级循环加 卸荷载法 拉力型锚杆的起始荷载可为计划 大试验
荷载的 10% 压力分散型或拉力分散型锚杆的起始荷载可为计划 大试验荷载的 20% 加荷
等级与锚头位移测读间隔时间按本规范附录 C确定
5 锚杆破坏标准:
1)后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的 2倍时
2)锚头位移不稳定
3)锚杆杆体拉断
6 试验结果宜按循环荷载与对应的锚头位移读数列表整理 并绘制锚杆荷载-位移(Q-
s)曲线 锚杆荷载-弹性位移(Q-se)曲线和锚杆荷载-塑性位移(Q-sp)曲线
7 锚杆弹性变形不应小于自由段长度变形计算值的 80% 且不应大于自由段长度与
1/2 锚固段长度之和的弹性变形计算值
8 锚杆极限承载力取破坏荷载的前一级荷载 在 大试验荷载下未达到规定的破坏标
准时 锚杆极限承载力取 大试验荷载值
7.6.2 预应力锚杆的验收试验应遵守下列规定:
1 验收试验锚杆数量不少于锚杆总数的 5% 且不得少于 3根
2 验收试验应分级加荷 起始荷载宜为锚杆拉力设计值的 30% 分级加荷值分别为拉
力设计值的 0.5 0.75 1.0 1.2 1.33 和 1.5 倍 但 大试验荷载不能大于杆体承载力
标准值的 0.8 倍
3 验收试验中 当荷载每增加一级 均应稳定 5 10min 记录位移读数 后一级
试验荷载应维持 10min 如果在 1 10min 内 位移量超过 1.0mm 则该级荷载应再维持
50min 并在 15 20 25 30 45 和 60min 时记录其位移量
4 验收试验中 从 50%拉力设计值到 大试验荷载之间所测得的总位移量 应当超过
该荷载范围自由段长度预应力筋理论弹性伸长值的 80% 且小于自由段长度与 1/2 锚固段
长度之和的预应力筋的理论弹性伸长值
5 后一级荷载作用下的位移观测期内 锚头位移稳定或 2h 蠕变量不大于 2.0mm
7.6.3 长期监测应符合下列要求:
1 永久性预应力锚杆及用于重要工程的临时性预应力锚杆 应对其预应力变化进行长
期监测
2 永久性预应力锚杆的监测数量不应少于锚杆数量 10% 临时性预应力锚杆的监测数
量不应少于锚杆数量的 5%
3 预应力变化值不宜大于锚杆拉力设计值的 10% 必要时可采取重复张拉或适当放松
的措施以控制预应力值的变化
7.7 自钻式锚杆的施工
7.7.1 自钻式锚杆安装前 应检查锚杆体中孔和钻头的水孔是否畅通 若有异物堵塞 应
及时清理
7.7.2 锚杆体钻进至设计深度后 应用水和空气洗孔 直至孔口返水或返气 方可将钻机
和连接套卸下 并及时安装垫板及螺母 临时固定杆体
7.7.3 锚杆灌浆料宜采用纯水泥浆或 1:1 水泥砂浆 水灰比宜为 0.4 0.5 采用水泥砂
浆时 砂子粒径不应大于 1.0mm
7.7.4 灌浆料应由杆体中孔灌入 水泥浆体强度达 5.0MPa 后 可上紧螺母
第 30 页
8 喷射混凝土施工
8.1 原材料
8.1.1 应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥 也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅
酸盐水泥 必要时 采用特种水泥 水泥强度等级不应低于 32.5MPa
8.1.2 应采用坚硬耐久的中砂或粗砂 细度模数宜大于 2.5 干法喷射时 砂的含水率宜
控制在 5% 7% 当采用防粘料喷射机时 砂含水率可为 7% 10%
8.1.3 应采用坚硬耐久的卵石或碎石 粒径不宜大于 15mm 当使用碱性速凝剂时 不得
使用含有活性二氧化硅的石材
8.1.4 喷射混凝土用的骨料级配宜控制在表 8.1.4 所给的范围内
表 8 1 4 喷射混凝土骨料通过各筛径的累计重量百分数( )
骨料粒径 (mm)
项 目
0 15
0 30
0 60
1 20
2 50
5 00
10 00
15 00
优 5~7 10~15 17~22 23~31 34~43 50~60 78~82 100
良 4~8 5~22 13~31 18~41 26~54 40~70 62~90 100
8.1.5 应采用符合质量要求的外加剂 掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求
在使用速凝剂前 应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验 初凝不应大于
5min 终凝不应大于 10min 在采用其他类型的外加剂或几种外加剂复合使用时 也应做
相应的性能试验和使用效果试验
8.1.6 当工程需要采用外掺料时 掺量应通过试验确定 加外掺料后的喷射混凝土性能必
须满足设计要求
8.1.7 混合水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质 不得使用污水及 pH 值小
于 4的酸性水和含硫酸盐量按 SO-4 计算超过混合用水重量 1%的水
8.2 施工机具
8.2.1 干法喷射混凝土机的性能应符合下列要求:
1 密封性能良好 输料连续均匀
2 生产能力(混合料)为 3 5m
3
/h 允许输送的骨料 大粒径为 25mm
3 输送距离(混合料) 水平不小于 100m 垂直不小于 30m
8.2.2 湿法喷射混凝土机的性能应符合下列要求:
1 密封性能良好 输料连续均匀
2 生产率大于 5m
3
/h 允许骨料 大粒径为 15mm
3 混凝土输料距离 水平不小于 30m 垂直不小于 20m
4 机旁粉尘小于 10mg/m
3
8.2.3 选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求 当工程需要选用单台空压机
工作时 其排风量不应小于 9m
3
/min 压风进入喷射机前 必须进行油水分离
8.2.4 混合料的搅拌宜采用强制式搅拌机
8.2.5 输料管应能承受 0.8MPa 以上的压力 并应有良好的耐磨性能
8.2.6 干法喷射混凝土施工供水设施应保证喷头处的水压为 0.15 0.20MPa 50% 60%
8.3 混合料的配合比与拌制
8.3.1 混合料配合比应遵守下列规定
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1 干法喷射水泥与砂 石之重量比宜为 1.0 4.0~1.0 4.5 水灰比宜为
0.40~0.45 湿法喷射水泥与砂 石之重量比宜为 1.0 3.5~1.0 4.0 水灰比宜为
0.42~0.50 砂率宜为 50%~60%
2 速凝剂或其他外加剂的掺量应通过试验确定
3 外掺料的添加量应符合有关技术标准的要求 并通过试验确定
8.3.2 原材料按重量计 称量的允许偏差应符合下列规定:
1 水泥和速凝剂均为 2%
2 砂 石均为 3%
8.3.3 混合料搅拌时间应遵守下列规定:
1 采用容量小于 400L 的强制式搅拌机时 搅拌时间不得少于 60s
2 采用自落式或滚筒式搅拌机时 搅拌时间不得少于 120s
3 采用人工搅拌时 搅拌次数不得少于 3次
4 混合料掺有外加剂或外掺料时 搅拌时间应适当延长
8.3.4 混合料在运输 存放过程中 应严防雨淋 滴水及大块石等杂物混入 装入喷射机
前应过筛
8.3.5 干混合料宜随拌随用 无速凝剂掺入的混合料 存放时间不应超过 2h 干混合料
掺速凝剂后 存放时间不应超过 20min
8.3.6 用于湿法喷射的混合料拌制后 应进行坍落度测定 其坍落度宜为 8 12cm
8.4 喷射前的准备工作
8.4.1 喷射作业现场 应做好下列准备工作:
1 拆除作业面障碍物 清除开挖面的浮石和墙脚的岩渣 堆积物
2 用高压风水冲洗受喷面 对遇水易潮解 泥化的岩层 则应用压风清扫岩面
3 埋设控制喷射混凝土厚度的标志
4 喷射机司机与喷射手不能直接联系时 应配备联络装置
5 作业区应有良好的通风和足够的照明装置
8.4.2 喷射作业前 应对机械设备 风 水管路 输料管路和电缆线路等进行全面检查及
试运转
8.4.3 受喷面有滴水 淋水时 喷射前应按下列方法做好治水工作:
1 有明显出水点时 可埋设导管排水
2 导水效果不好的含水岩层 可设盲沟排水
3 竖井淋帮水 可设截水圈排水
8.4.4 采用湿法喷射时 宜备有液态速凝剂 并应检查速凝剂的泵送及计量装置性能
8.5 喷射作业
8.5.1 喷射作业应遵守下列规定:
1 喷射作业应分段分片依次进行 喷射顺序应自下而上
2 素喷混凝土一次喷射厚度应按照表 8.5.1 选用
表 8 5 1 素喷混凝土一次喷射厚度(mm)
喷射方法 部 位 掺速凝剂 不掺速凝剂
边 墙 70~100 50~70
干 法
拱 部 50~60 30~40
边 墙 80~150 —
湿 法
拱 部 60~100 —
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3 分层喷射时 后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行 若终凝 1h 后再进行喷射
时 应先用风水清洗喷层表面
4 喷射作业紧跟开挖工作面时 混凝土终凝到下一循环放炮时间 不应小于 3h
8.5.2 喷射机司机的操作应遵守下列规定:
1 作业开始时 应先送风 后开机 再给料 结束时 应待料喷完后 再关风
2 向喷射机供料应连续均匀 机器正常运转时 料斗内应保持足够的存料
3 喷射机的工作风压 应满足喷头处的压力在 0.1MPa 左右
4 喷射作业完毕或因故中断喷射时 必须将喷射机和输料管内的积料清除干净
8.5.3 喷射手的操作应遵守下列规定:
1 喷射手应经常保持喷头具良好的工作性能
2 喷头与受喷面应垂直 宜保持 0.60 1.00m 的距离
3 干法喷射时 喷射手应控制好水灰比 保持混凝土表面平整 呈湿润光泽 无干斑
或滑移流淌现象
8.5.4 喷射混凝土的回弹率 边墙不应大于 15% 拱部不应大于 25%
8.5.5 竖井喷射作业应遵守下列规定:
1 喷射机宜设置在地面 喷射机如置于井筒内时 应设置双层吊盘
2 采用管道下料时 混合料应随用随下
3 喷射与开挖单行作业时 喷射区段高宜与掘进段高相同 在每一段高内 可分成
1.50 2.00m 的小段 各小段的喷射作业应由下而上进行
8.5.6 喷射混凝土养护应遵守下列规定:
1 喷射混凝土终凝 2h 后 应喷水养护 养护时间 一般工程不得少于 7d 重要工程
不得少于 14d
2 气温低于+5 时 不得喷水养护
8.5.7 冬期施工应遵守下列规定:
1 喷射作业区的气温不应低于+5
2 混合料进入喷射机的温度不应低于+5
3 喷射混凝土强度在下列数值时 不得受冻:
1)普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土低于设计强度等级 30%时
2)矿渣水泥配制的喷射混凝土低于设计强度等级 40%时
8.6 钢纤维喷射混凝土施工
8.6.1 钢纤维喷射混凝土的原材料除应符合本规范的有关规定外 还应符合下列规定:
1 钢纤维长度偏差不应超过长度公称值的 5%
2 钢纤维不得有明显的锈蚀和油渍及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质 钢纤维内含
有的因加工不良造成的粘连片 铁屑及杂质的总重量不应超过钢纤维重量的 1%
3 水泥标号不宜低于 425 号
4 骨料粒径不宜大于 10mm
8.6.2 钢纤维喷射混凝土施工除应遵守本章有关规定外 还应符合下列规定:
1 搅拌混合料时 宜采用钢纤维播料机往混合料中添加钢纤维 搅拌时间不宜小于
180s
2 钢纤维在混合料中应分布均匀 不得成团
3 在钢纤维喷射混凝土的表面宜再喷射一层厚度为 10mm 的水泥砂浆 其强度等级不
应低于钢纤维喷射混凝土的强度等级
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8.7 钢筋网喷射混凝土施工
8.7.1 喷射混凝土中钢筋网的铺设要遵守下列规定:
1 钢筋使用前应清除污锈
2 钢筋网宜在岩面喷射一层混凝土后铺设 钢筋与壁面的间隙 宜为 30mm
3 采用双层钢筋网时 第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设
4 钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固 喷射时钢筋不得晃动
8.7.2 钢筋网喷射混凝土作业除应符合本章有关规定外 还应符合下列规定:
1 开始喷射时 应减小喷头与受喷面的距离 并调节喷射角度 以保证钢筋与壁面之
间混凝土的密实性
2 喷射中如有脱落的混凝土被钢筋网架住 应及时清除
8.8 钢架喷射混凝土施工
8.8.1 架设钢架应遵守下列规定:
1 安装前 应检查钢架制作质量是否符合设计要求
2 钢架安装允许偏差 横向和高程均为 50mm 垂直度为 2
3 钢架立柱埋入底板深度应符合设计要求 并不得置于浮渣上
4 钢架与壁面之间必须揳紧 相邻钢架之间应连接牢靠
8.8.2 钢架喷射混凝土施工除应符合本章有关规定外 还应遵守下列规定:
1 钢架与壁面之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实
2 喷射顺序 应先喷射钢架与壁面之间的混凝土 后喷射钢架之间的混凝土
3 除可缩性钢架的可缩节点部位外 钢架应被喷射混凝土覆盖
8.9 水泥裹砂喷射混凝土施工
8.9.1 水泥裹砂喷射混凝土施工所用设备除应遵守本规范第 8.2 节的规定外 还应符合下
列要求:
1 砂浆输送泵宜选用液压双缸式 螺旋式或挤压式 也可采用单缸式 砂浆泵的性能
应符合下列要求:
1)砂浆输送能力不应小于 4m
3
/h
2)砂浆输送能力在 0 4m
3
/h 内宜为无级可调
3)砂浆输出压力应能保证施工过程中输料管叉管处砂浆的压力不小于 0.3MPa
4)使用单缸式砂浆输送泵时 应保证喷射作业时砂浆的输送脉冲间隔时间不超过
0.4s
2 砂浆拌制设备宜采用反向双转式或行星式水泥裹砂机 也可以采用强制式混凝土搅
拌机
8.9.2 水泥裹砂喷射混凝土的配合比除应遵守本规范第 8.3 节有关条文规定外 还应符合
下列要求:
1 水泥用量宜为 350 400kg/m
3
2 水灰比宜为 0.4 0.52
3 砂率宜为 55% 70%
4 裹砂砂浆内的含砂量宜为总用砂量的 50% 75%
5 裹砂砂浆内的水泥用量宜为总水泥用量的 90% 砂浆内宜掺高效减水剂
8.9.3 水泥裹砂砂浆的拌制应遵守下列规定:
1 水泥裹砂造壳时的水灰比宜为 0.2 0.3 造壳搅拌时间为 60 150s 二次加水后
的搅拌时间宜为 30 90s 减水剂应在二次加水时加入搅拌机
第 34 页
2 使用掺合料时 则掺合料应与水泥同时加入搅拌机
8.9.4 混合料的拌制应遵守本规范第 8.3 节有关条文的规定
8.9.5 水泥裹砂喷射混凝土作业除应遵守本规范第 8.5 节有关规定外 还应遵守下列规定:
1 作业开始时 喷射机先送风 砂浆泵按预定输送量送裹砂砂浆 待喷头开始喷出砂
浆时 喷射机输送混合料
2 调整砂浆泵的压力 使喷出的混凝土具有适宜的稠度
3 喷射作业结束时 喷射机先停止送料后 砂浆泵停止输送砂浆 待喷头处没有物料
喷出时 停止送风
4 一次喷射厚度可按本规范表 8.5.1 的规定增加 20%
8.10 喷射混凝土强度质量的控制
8.10.1 重要工程的喷射混凝土施工 宜根据喷射混凝土现场 28d 龄期抗压强度的试验结
果 按本规范附录 D的格式绘制抗压强度质量图 控制喷射混凝土抗压强度
8.10.2 喷射混凝土的匀质性 可以现场 28d 龄期喷射混凝土抗压强度的标准差和变异系
数 按表 8.10.2 的控制水平表示
表 8 10 2 喷射混凝土的匀质性指标
施工控制水平 优 良 及格 差
母体的离散 4 5 4 5~5 5 5 5~6 5 6 5
标准差(MPa)
一次试验的离散 2 2 2 2~2 7 2 7~3 2 3 2
母体的离散 15 15~20 20~25 25
变异系数( )
一次试验的离散 7 7~9 9~11 11
8.10.3 喷射混凝土施工中应达到的平均抗压强度可按下式计算:
fck=fc+S (8.10.3)
式中 fck--施工阶段喷射混凝土应达到的平均抗压强度(MPa)
fc--喷射混凝土抗压强度设计值(MPa)
S--标准差(MPa)
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9 安全技术与防尘
9.1 安全技术
9.1.1 施工前 应认真检查和处理锚喷支护作业区的危石 施工机具应布置在安全地带
9.1.2 在 V 级围岩中进行锚喷支护施工时 应遵守下列规定:
1 锚喷支护必须紧跟开挖工作面
2 应先喷后锚 喷射混凝土厚度不应小于 50mm 喷射作业中 应有人随时观察围岩
变化情况
3 锚杆施工宜在喷射混凝土终凝 3h 后进行
9.1.3 施工中 应定期检查电源线路和设备的电器部件 确保用电安全
9.1.4 喷射机 水箱 风包 注浆罐等应进行密封性能和耐压试验 合格后方可使用
喷射混凝土施工作业中 要经常检查出料弯头 输料管和管路接头等有无磨薄 击穿
或松脱现象 发现问题 应及时处理
9.1.5 处理机械故障时 必须使设备断电 停风 向施工设备送电 送风前 应通知有关
人员
9.1.6 喷射作业中处理堵管时 应将输料管顺直 必须紧按喷头 疏通管路的工作风压不
得超过 0.4MPa
9.1.7 喷射混凝土施工用的工作台架应牢固可靠 并应设置安全栏杆
9.1.8 向锚杆孔注浆时 注浆罐内应保持一定数量的砂浆 以防罐体放空 砂浆喷出伤
人 处理管路堵塞前 应消除罐内压力
9.1.9 非操作人员不得进入正进行施工的作业区 施工中 喷头和注浆管前方严禁站人
9.1.10 施工操作人员的皮肤应避免与速凝剂 树脂胶泥直接接触 严禁树脂卷接触明
火
9.1.11 钢纤维喷射混凝土施工中 应采取措施 防止钢纤维扎伤操作人员
9.1.12 检验锚杆锚固力应遵守下列规定:
1 拉力计必须固定牢靠
2 拉拔锚杆时 拉力计前方或下方严禁站人
3 锚杆杆端一旦出现颈缩时 应及时卸荷
9.1.13 水胀锚杆的安装应遵守下列规定:
1 高压泵应设置防护罩 锚杆安装完毕 应将其搬移到安全无淋水处 防止放炮时被
砸坏
2 搬运高压泵时 必须断电 严禁带电作业
3 在高压进水阀未关闭 回水阀未打开之前 不得撤离安装棒
4 安装锚杆时 操作人员手持安装棒应与锚杆孔轴线偏离一个角度
9.1.14 预应力锚杆的施工安全应遵守下列规定:
1 张拉预应力锚杆前 应对设备全面检查 并固定牢靠 张拉时孔口前方严禁站人
2 拱部或边墙进行预应力锚杆施工时 其下方严禁进行其他作业
3 对穿型预应力锚杆施工时 应有联络装置 作业中应密切联系
4 封孔水泥砂浆未达到设计强度的 70%时 不得在锚杆端部悬挂重物或碰撞外锚具
9.2 防尘
9.2.1 喷射混凝土施工宜采用湿喷或水泥裹砂喷射工艺
9.2.2 采用干法喷射混凝土施工时 宜采取下列综合防尘措施:
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1 在保证顺利喷射的条件下 增加骨料含水率
2 在距喷头 3 4m 处增加一个水环 用双水环加水
3 在喷射机或混合料搅拌处 设置集尘器或除尘器
4 在粉尘浓度较高地段 设置除尘水幕
5 加强作业区的局部通风
6 采用增粘剂等外加剂
9.2.3 锚喷作业区的粉尘浓度不应大于 10mg/m
3
施工中 应按本规范附录 E的技术要求
测定粉尘浓度 测定次数 每半个月至少一次
9.2.4 喷射混凝土作业人员 应采用个体防尘用具
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10 质量检查与工程验收
10.1 质量检查
10.1.1 原材料与混合料的检查应遵守下列规定:
1 每批材料到达工地后 应进行质量检查 合格后方可使用
2 喷射混凝土的混合料和锚杆用的水泥砂浆的配合比以及拌和的均匀性 每工作班检
查次数不得少于两次 条件变化时 应及时检查
10.1.2 喷射混凝土抗压强度的检查应遵守下列规定:
1 喷射混凝土必须做抗压强度试验 当设计有其他要求时 可增做相应的性能试验
2 检查喷射混凝土抗压强度所需的试块应在工程施工中抽样制取 试块数量 每喷射
50 100m
3
混合料或混合料小于 50m
3
的独立工程 不得少于一组 每组试块不得少于 3个
材料或配合比变更时 应另作一组
3 检查喷射混凝土抗压强度的标准试块应在一定规格的喷射混凝土板件上切割制取
试块为边长 100mm 的立方体 在标准养护条件下养护 28d 用标准试验方法测得的极限抗
压强度 并乘以 0.95 的系数
喷射混凝土抗压强度标准试块可按本规范附录 F所列方法进行制作
4 当不具备制作抗压强度标准试块条件时 也可采用下列方法制作试块 检查喷射混
凝土抗压强度
1)按本规范附录 F的要求喷制混凝土大板 在标准养护条件下养护 7d 后 用钻芯机在
大板上钻取芯样的方法制作试块 芯样边缘至大板周边的 小距离不应小于 50mm
芯样的加工与试验方法应符合 钻取芯样法测定结构混凝土抗压强度技术规程 YBJ
209 的有关要求
2)亦可直接向边长为 150mm 的无底标准试模内喷射混凝土制作试块 其抗压强度换算
系数 应通过试验确定
5 采用立方体试块做抗压强度试验时 加载方向必须与试块喷射成型方向垂直
10.1.3 喷射混凝土抗压强度的验收应符合下列规定:
1 同批喷射混凝土的抗压强度 应以同批内标准试块的抗压强度代表值来评定
2 同组试块应在同块大板上切割制取 对有明显缺陷的试块 应予舍弃
3 每组试块的抗压强度代表值为三个试块试验结果的平均值 当三个试块强度中的
大值或 小值之一与中间值之差超过中间值的 15%时 可用中间值代表该组的强度 当三
个试块强度中的 大值和 小值与中间值之差均超过中间值的 15% 该组试块不应作为强
度评定的依据
4 重要工程的合格条件为:
f ck-K1Sn 0.9fc (10.1.3-1)
f ckmin K2fc (10.1.3-2)
5 一般工程的合格条件为:
f ck fc (10.1.3-3)
f c ckmin 0.85fc (10.1.3-4)
式中 f ck --施工阶段同批 n组喷射混凝土试块抗压强度的平均值(MPa)
fc--喷射混凝土立方体抗压强度设计值(MPa)
f ckmin--施工阶段同批 n组喷射混凝土试块抗压强度的 小值(MPa)
K1 K2--合格判定系数 按表 10.1.3 取值
n--施工阶段每批喷射混凝土试块的抽样组数
Sn--施工阶段同批 n组喷射混凝土试块抗压强度的标准差(MPa)
第 38 页
表 10 1 3 合格判定系数 K1 K2值
N 10~14 15~24 25
K1 1 70 1 65 1 60
K2 0 90 0 85 0 85
当同批试块组数 n<10 时 可按 f ck 1.15fc以及 f ckmin 0.95fc验收
6 喷射混凝土强度不符合要求时 应查明原因 采取补强措施
注:同批试块是指原材料和配合比基本相同的喷射混凝土试块
10.1.4 喷射混凝土厚度的检查应遵守下列规定:
1 喷层厚度可用凿孔法或其他方法检查
2 各类工程喷层厚度检查断面的数量可按表 10.1.4 确定 但每一个独立工程检查数
量不得少于一个断面 每一个断面的检查点 应从拱部中线起 每间隔 2 3m 设一个 但
一个断面上 拱部不应少于 3个点 总计不应少于 5个点
3 合格条件为:每个断面上 全部检查孔处的喷层厚度 60%以上不应小于设计厚度
小值不应小于设计厚度的 50% 同时 检查孔处厚度的平均值不应小于设计厚度 对重
要工程的拱墙喷层厚度的检查结果 应分别进行统计
表 10 1 4 喷射混凝土厚度检查断面间距(m)
10.1.5 锚杆质量的检查应遵守下列规定:
1 检查端头锚固型和摩擦型锚杆质量必须做抗拔力试验 试验数量 每 300根锚杆必
须抽样一组 设计变更或材料变更时 应另做一组 每组锚杆不得少于 3根
2 锚杆质量合格条件为:
PAn PA (10.1.5-1)
PAmin 0.9PA (10.1.5-2)
式中 PAn--同批试件抗拔力的平均值(kN)
PA--锚杆设计锚固力(kN)
PAmin--同批试件抗拔力的 小值(kN)
3 锚杆抗拔力不符合要求时 可用加密锚杆的方法予以补强
4 全长粘结型锚杆 应检查砂浆密实度 注浆密实度大于 75%方为合格
10.1.6 预应力锚杆的质量检查应遵守下列规定:
1 检查是否有完整的锚杆性能试验与验收试验资料
2 锚杆的性能试验结果应符合本规范第 7.6.1 条第 6款和第 7款的规定
3 锚杆的验收试验结果应符合本规范第 7.6.2 条第 4款和第 5款的规定
4 长期监测的预应力锚杆的预应力值变化应满足本规范第 7.6.3 条第 3款规定要求
10.1.7 锚喷支护外观与隧洞断面尺寸应符合下列要求:
1 断面尺寸符合设计要求
2 无漏喷 离鼓现象
3 无仍在扩展中或危及使用安全的裂缝
隧洞跨度 间距 竖井直径 间距
5 40~50 5 20~40
5~15 20~40 5~8 10~20
15~25 10~20 — —
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4 有防水要求的工程 不得漏水
5 锚杆尾端及钢筋网等不得外露
10.2 工程验收
10.2.1 锚喷支护工程竣工后 应按设计要求和质量合格条件进行验收
10.2.2 锚喷支护工程验收时 应提供下列资料:
1 原材料出厂合格证 工地材料试验报告 代用材料试验报告
2 按本规范附录 G的内容与格式提供锚喷支护施工记录
3 喷射混凝土强度 厚度 外观尺寸及锚杆抗拔力等检查和试验报告 预应力锚杆的
性能试验与验收试验报告
4 施工期间的地质素描图
5 隐蔽工程检查验收记录
6 设计变更报告
7 工程重大问题处理文件
8 竣工图
10.2.3 设计要求进行监控量测的工程 验收时 应提交相应的报告与资料:
1 实际测点布置图
2 测量原始记录表及整理汇总资料 现场监控量测记录表
3 位移测量时态曲线图
4 量测信息反馈结果记录
第 40 页
附录 A 喷射混凝土与围岩粘结强度试验
A.0.1 喷射混凝土与围岩的粘结强度试验应在现场进行 当条件不具备时 亦可在试验室
用岩块近似地测定其粘结强度
A.0.2 喷射混凝土与围岩的粘结强度的试验可采用预留试件拉拔法或钻芯拉拔法
A.0.3 当采用预留试件拉拔法时 试验应在隧洞的边墙或拱部进行 试件应为圆柱体 直
径宜为 200 500mm 高可为 100mm 试验应符合下列步骤:
1 在预定试验部位 施工的喷层厚度应在 100mm 以上 其表面宜平整
2 试件部位的混凝土喷射后 应立即用铲 沿试件轮廓挖出宽 50mm 的槽 试件与四
周的喷射混凝土应完全脱离 仅底面与围岩粘结
3 试验前 应将钢拉杆埋入试件中心并用环氧树脂砂胶粘结 设计的钢拉杆 应使其
抗拔力大于喷射混凝土与岩石的粘结力
4 用适宜的拉拔设备将试件拉拔至破坏 根据拉拔力和粘结面积 进行粘结强度的计
算
A.0.4 当采用钻芯拉拔法时 应符合下列要求:
1 主要设备应采用混凝土钻芯机 拉拔器和测力计
2 试验按下列步骤进行:
1)用金刚石钻机在工程欲测部位垂直钻进喷层并深入围岩数厘米 形成芯样
2)将卡套插入芯样与围岩的空隙中 推压弹簧内套 使卡套卡紧芯样
3)安装拉拔器与测力仪
4)以每秒 20 40N 的速度缓慢加力 直到芯样断裂
5)按下列公式计算喷射混凝土与围岩的粘结强度:
αcos
c
c
cr A
Pf = (A.0.4)
式中 fcr--喷射混凝土与岩石的粘结强度(MPa)
Pc--芯样拉断时的荷载(N)
Ac--芯样断裂面积(mm
2
)
--断裂面与芯样横截面交角( )
A.0.5 喷射混凝土与岩石块的粘结强度试验应符合下列要求:
1 模板规格和形式:模板尺寸为 450mm 350mm 120mm(长 宽 高) 其尺寸较小的
一边为敞开状
2 试件制作应符合下列规定:
1)在预定进行粘结强度试验的隧洞区段 选择厚约 50mm 长宽尺寸略小于模板尺寸的
岩块
2)将选择好的岩块置于模板内 在与实际结构相同的条件下喷上混凝土 喷射前 先
用水冲洗岩块表面
3)喷成后 在与实际结构物相同的条件下养护至 7d 龄期 用切割法去掉周边 加工成
边长为 100mm 的立方体试块(其中岩石和混凝土的厚度各为 50mm 左右) 养护至 28d龄期
在岩块与混凝土结合面处 用劈裂法求得混凝土与岩块的粘结强度值
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附录 B 现场监控量测记录表
表 B 现场监控量测记录表
工程名称 埋设日期
量测项目名称 开挖日期
测点位置 初读数日期
测读者 计算者 复核者 主管
测试点
记
要
量
测
值
日期 时间
测
值
计算
值
测
值
计算
值
测
值
计算
值
测
值
计算
值
测
值
计算
值
附注
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附录 C 预应力锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测间隔时间表
表 C 锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测间隔时间表
加荷标准
循环数
计划 大试验荷载
加荷量 %
第一循环 10 — — — 30 — — — 10
第二循环 10 30 — — 50 — — 30 10
第三循环 10 30 30 50 70 — 50 30 10
第四循环 10 30 30 50 80 70 50 30 10
第五循环 10 30 30 50 90 80 50 30 10
第六循环 10 30 30 50 100 90 50 30 10
观测时间(min) 5 5 5 5 10 5 5 5 5
注 1 在每级加荷等级观测时间内 测读锚头位移不应少于 3 次
2 在每级加荷等级观测时间内 锚头位移小于 0 1mm时 可施加下一级荷载 否
则应延长观测时间 直至锚头位移增量在 2h内小于 2 0mm时 方可施加下一级荷载
第 43 页
附录 D 喷射混凝土强度质量控制图的绘制
D.0.1 喷射混凝土施工中的强度质量控制图应包括单次试验强度图 平均强度动态图和平
均极差动态图(图 D)
D.0.2 单次试验强度图绘制时 应将全部强度试验结果 按制取的先后顺序 标点绘制
图上有设计强度等级线和施工应达到的平均强度线作控制
D.0.3 平均强度动态图绘制中 每个点所标绘的应是以前 5组的平均强度 并应以设计强
度等级线作下限
D.0.4 平均级差动态图绘制时 每个点所标绘的应是前 10 组的平均极差值 并应以 大
的平均极差作上限
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附录 E 测定喷射混凝土粉尘的技术要求
E.0.1 测定粉尘应采用滤膜称量法
E.0.2 测定粉尘时 其测点位置 取样数量可按表 E.0.2 进行布置
表 E 0 2 喷射混凝土粉尘测点位置和取样数量
测尘地点 测点位置 取样数(个)
喷头附近 距喷头 5 0m 离底板 1 5m 下风向设点 3
喷射机附近 距喷射机 1 0m 离底板 1 5m 下风向设点 3
洞内拌料处 距拌料处 2 0m 离底板 1 5m 下风向设点 3
喷射作业区 隧洞跨中 离底板 1 5m 作业区下风向设点 3
E.0.3 粉尘采样应在喷射混凝土作业正常 粉尘浓度稳定后进行 每一个试样的取样时间
不得少于 3min
E.0.4 占总数 80%及以上的测点试样的粉尘浓度 应达到本规范规定的标准 其他试样不
得超过 20mg/m
3
第 45 页
附录 F 喷射混凝土抗压强度标准试块制作方法
F.0.1 标准试块应采用从现场施工的喷射混凝土板件上切割成要求尺寸的方法制作 模具
尺寸为 450mm 350mm 120mm(长 宽 高) 其尺寸较小的一个边为敞开状
F.0.2 标准试块制作应符合下列步骤:
1 在喷射作业面附近 将模具敞开一侧朝下 以 80 (与水平面的夹角)左右置于墙
脚
2 先在模具外的边墙上喷射 待操作正常后 将喷头移至模具位置 由下而上 逐层
向模具内喷满混凝土
3 将喷满混凝土的模具移至安全地方 用三角抹 刮平混凝土表面
4 在隧洞内潮湿环境中养护 1d 后脱模 将混凝土大板移至试验室 在标准养护条件
下养护 7d 用切割机去掉周边和上表面(底面可不切割)后 加工成边长 100mm 的立方体试
块 立方体试块的允许偏差 边长士 1mm 直角 2
F.0.3 加工后的边长为 100mm 的立方体试块继续在标准条件下养护至 28d龄期 进行抗压
强度试验
第 46 页
附录 G 锚喷支护施工记录
工程名称 _____________围岩级别 _____________
里程 _________至________记录时间 ________年____月____日___时
工程部位 _________记录者 _____________
1 原材料 配合比
材料名称 型号 产地 试验报告编号 品质
砂
石
水泥
速凝剂
外掺料
水
钢筋
喷射混凝土配合比(水泥 砂 石) _____________
速凝剂掺量 _____________
外掺料掺量 _____________
锚杆注浆配合比(水泥 砂) _____________
水灰比 _____________
2 施工时间
锚喷部位开挖(放炮) _____月______日______时
喷射混凝土作业 ______月______日______时起至______月______日____时止
锚杆安装 ______月______日______时起至______月______日______时止
3 喷层厚度图
4 锚杆布置图
第 47 页
5 其他(包括岩块 围岩坍塌等事件的时间 地点 过程 原因分析 以及锚喷作业
中发生机械故障 堵管等事件的次数 原因和排除方法 其他需要记录的事项)
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________
工程负责人:______
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本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待 对要求严格程度不同的用词 说明如下:
1)表示很严格 非这样做不可的用词:
正面词采用"必须" 反面词采用"严禁"
2)表示严格 在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用"应" 反面词采用"不应"或"不得"
3)表示允许稍有选择 在条件许可时 首先应这样做的用词:
正面词采用"宜"或"可" 反面词采用"不宜"
表示有选择 在一定条件下可以这样做的用词 采用"可"
2 本规范中指明应按其他有关标准 规范执行的写法为"应按 执行"或"应符
合 要求或规定"
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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
GB 50086-2001
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
1.0.1 1.0.2 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
3.0.1 3.0.2 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 GBJ 86 中的围岩分级为基础 并吸取了 工程岩体分级标准 GB 50218 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 I V 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 0 8
块状结构与散块状结构 0 4~0 8
碎裂镶嵌与碎裂状结构 0 2~0 4
散体状结构 0 2
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 A B C
D E 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
C 20~30 红色砂岩
D 10~30
(整体状 10~20)
E 10
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
SfS ==
1σ
(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
第 7 页
表 3 国外采用的岩石强度应力比(fr/ 1)分级
分 级
分类法
低地应力
中地应力
强地应力
法国隧协 4 2~4 2
日本应用地质协会 4 2~4 2
前苏联顿巴斯矿区 4 2 2~4 2 2
日本国铁隧规 6 4~6 2~4
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
第 8 页
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 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
4.1.2 4.1.3 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
B 5
5 B 10
10 B 15
15 B 20
20 B 25
— — — — 2~4
— 1 5~2 5 2~3 2 5~3 0 1 5~4
1~2 1 5~3 0 1 5~3 5 2~4 —
1 5~2 2~3 2~3 5 2 5~3 —
1 5~2 5 2~3 — — —
第 9 页
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
4.1.4 V 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 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 1.1 1.4 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 大范围或隧洞周边的 大位移量 或洞周的 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 ϕ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 E C ϕ值均较实测值低 尤其当围岩进入塑性破坏后 塑性区中 C E 值随
之降低 靠近洞壁的 C E 值降低多 而靠近弹塑性区交界处 C E 值降低少 如果计算
中不考虑塑性区中 C E 值的这种变化 则应取 C E 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ϕ值降低不
第 10 页
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 GB 50218 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 1:5 1:7 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( 终强度达 60 120MPa) 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
1.14 1.48g/cm3 使浸水后的水灰比控制在 0.34 0.35 范围内 这种快硬水泥锚固剂
强度增长快(0.5 1.0h 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 2 3mm 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 13 18mm 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 2 3mm 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 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 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 8 10m 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 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 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 CECS 22 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 R27N R32N
直径 壁厚(mm) 27/6 0 32/6 0
抗拉强度(MPa) 680 680
抗拉力(kN) 280 320
重量(kg/m) 3 0 3 6
螺纹方向 左旋 左旋
标准长度(m) 2 0 3 0 4 0
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) 1 0~3 5 5 0~8 5 10 5~15 0
美国 3 5 8 4 10 6~21 0
中国(下坑隧道工程) — 2 3~2 5 6 5~6 7
中国(冶金部建筑研究总院) — 2 5 8 3
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 30 40mm 的 因此 本条规定喷射混凝土支护
的 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 10 50 倍(图 2) 抗冲击能力约比
素喷混凝土提高 8 30 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
第 15 页
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 0.3 0.5mm 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 4 12mm
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 150 300mm
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 1 3 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
13 7 7
13
锚杆与钢筋网喷射混凝土联
合支护 喷层厚 80~100mm
锚杆长 2 0m 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
11 9
10
锚杆与钢筋网喷射混凝土联
合支护 喷层厚 150mm 锚
杆长 2 0~2 5m 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
5 0 6 0
10~20
锚杆与钢筋网喷射混凝土联
合支护 喷层厚 180mm 锚
杆长 2 0~2 5m 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
17 10
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
4.4.4 4.4.5 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 22m 6 0 5 4 9~12
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
9 45 7 1
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
14 86 11
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 40 60kN/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 t1 t2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 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 5 10m 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
第 20 页
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 10 10
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 0 66 0 58
镇 0 89 0 84
河一级 0 55
0 80 0 35
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 1.4 1.6MPa 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 0~0 25
3 显著 0 25~0 50
4 强烈 0 50~0 75
5 剧烈 0 75~1 00
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 3 5m/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/s 2 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
115 0 0248 0 0252 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
115 0 0248 0 0249 光面爆破
210
0 0274
0 0276
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 10 50 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 1 2年 长则 5 10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
bau
+
+= (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
tu = (7)
])
1
1(1[ 2
bt
au
+
−= (8)
式中 a b--回归常数
t--初读数后的时间(d)
第 24 页
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 2 3 瑞典的臂式钻 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 30 50mm/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 50 100ms 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 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 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 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 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 10 50mm 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
7.2.2 7.2.3 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 50 100mm 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 5 25 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 100N m 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 30 60s 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 100N m 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 5 10min
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 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 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 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
0.10 0.60MPa 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
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 佳范围 因此 就必
须通过试验来确定这一 佳值
8.3.2 8.3.3 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 0.5 1.0m 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 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 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 0.60 1.00m 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 0.40 0.45 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 1.50 2.00m 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 15 20mm 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 3 4m
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
第 34 页
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 3 5cm) 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
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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
f cki--第 i 组试块抗压强度(MPa)
f ck--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
SV (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
ckmfd
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
f ckm--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 高
与 低强度值之差
2)一次试验的变异系数
1002
1
1 ×=
cklf
SV (13)
式中 f ck1--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 大的平均极差 f ckmax按下式计算:
f ckmax=f ck V1 d
(14)
表 12 计算一次试验标准差的系数
试块个数 d 1/d 试块个数 d 1/d
2 1 128 0 887 7 2 704 0 370
3 1 693 0 591 8 2 847 0 351
4 2 059 0 486 9 2 970 0 337
5 2 326 0 430 10 3 078 0 325
6 2 543 0 395
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
第 36 页
照本说明表 14 所列数值试选
第 37 页
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
9.1.2 V 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
9.1.3 9.1.4 9.1.5 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
9.1.7 9.1.8 9.1.9 这 3 条规定都是针对锚喷支护施工中 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 0.3 0.5mm 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 高粉尘浓度(mg/m3)
游离二氧化硅含量( ) 煤炭 冶金 工业企业卫生标准(TJ 36)
10 2 2 2
10 10 10 6*
— — — 100* *
注 表中的 * 为水泥粉尘 * * 为煤粉尘
表 14 国外容许的 高粉尘浓度(mg/m3)
游离二氧化硅含量( ) 美国 瑞典 前苏联 日本 法国 英国 朝鲜
10 2 2 2 2 2 4~0 65 2 2~5
10 — 5 4 5 8 5 10
— 10* 10* — 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 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 GB 50204 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 f ck-K1Sn 0.9fc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 f ck - 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
f ckmin K2fc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 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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