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隧道錨杆支護規範

生活 更新时间:2024-07-05 18:05:18
1總則

1.0.1 為使岩土錨杆與噴射混凝土支護工程的設計、施工符合安全适用、技術先進、經濟合理、确保質量和保護環境的要求,制定本規範。

1.0.2 本規範适用于隧道、洞室、邊坡、基坑、結構物抗浮、抗傾和受拉基礎工程的岩土錨杆與噴射混凝土支護的設計、施工、試驗、監測及驗收。

1.0.3 岩土錨杆與噴射混凝土支護工程的設計與施工,應做好工程地質勘察工作,正确有效地利用岩土體的自身強度和自穩能力。

1.0.4 岩土錨杆與噴射混凝土支護工程的設計與施工驗收,除應執行本規範外,尚應符合國家現行有關标準的規定。

2 術 語

2.0.1 岩土錨杆 ground anchor、rock bolt 安設于地層中的受拉杆件及其體系。一般可分為預應力錨杆與非預應力錨杆。

2.0.2 預應力錨杆 prestressed anchor、anchor、anchorage 将張拉力傳遞到穩定的或适宜的岩土體中的一種受拉杆件(體系),一般由錨頭、錨杆自由段和錨杆錨固段組成。

2.0.3 低預應力錨杆 low prestressed anchor 受拉承載力低于200kN的預應力錨杆。

2.0.4 錨杆杆體 anchor tendon 由筋材、防腐保護體、隔離架和對中支架等組裝而成的錨杆杆件。

2.0.5 錨杆自由段 free anchor length 錨杆錨固段近端至錨頭的杆體部分。

2.0.6 錨杆錨固段 fixed anchor length 借助注漿體或機械裝置,能将拉力傳遞到周圍地層的杆體部分。

2.0.7 錨頭 anchor head 能将拉力由杆體傳遞到地層面和支承結構面的裝置。

2.0.8 永久性錨杆 permanent anchorage 永久留在構築物内并能保持其應有功能的錨杆,其設計使用期超過2年。

2.0.9 臨時性錨杆 temporary anchorage 設計使用期不超過2年的錨杆。

2.0.10 拉力型錨杆 tensile anchorage 将張拉力直接傳遞到杆體錨固段,錨固段注漿體處于受拉狀态的錨杆。

2.0.11 壓力型錨杆 compression anchorage 将張拉力直接傳遞到杆體錨固段末端,且錨固段注漿體處于受壓狀态的錨杆。

2.0.12 荷載分散型錨杆 load-dispersed anchorage 在同一鑽孔内,由兩個或兩個以上獨立的單元錨杆所組成的複合錨固體系,又稱單孔複合錨固體系。

2.0.13 可拆芯式錨杆 removable anchorage 當使用功能完成後需拆除筋體的錨杆,一般采用壓力型或壓力分散型錨杆。

2.0.14 非預應力錨杆 non-tensiled bolt,rock bolt 地層中不施加預應力的全長粘結型或摩擦型錨杆。

2.0.15 土釘 soil nailing 土層中的全長粘結型或摩擦型錨杆。

2.0.16 過渡管 trumpet 在錨具到自由段的過渡區段中起防腐保護作用的管子。

2.0.17 一次注漿 first fill grouting 為形成錨杆的錨固體而進行的注漿。注漿料有水泥系及合成樹脂系兩種。

2.0.18 充填注漿 post fill grouting 為充填杆體護套與鑽孔間的空隙進行的注漿。

2.0.19 後(重複)高壓注漿 post high pressure grouting 采取特殊裝置,在錨杆錨固段注漿體達到一定強度後,能重複對錨固段注漿體周邊地層進行的有序高壓劈裂注漿。

2.0.20 固結注漿 consolidated grouting 為減小鑽孔周圍岩體的滲透性或改善地層的可鑽性,對地層内進行的注漿。

2.0.21 基本試驗 basic test 工程錨杆正式施工前,為确定錨杆設計參數與施工工藝,在現場進行的錨杆極限抗拔力試驗。

2.0.22 驗收試驗 acceptance test 為檢驗工程錨杆質量和性能是否符合錨杆設計要求的試驗。

2.0.23 蠕變試驗 creep test 在恒定荷載作用下錨杆位移随時間變化的試驗。

2.0.24 鎖定荷載 lock-off load 在錨杆張拉作業完成時,立即作用于錨頭的荷載,即為對錨杆的預加力。

2.0.25 噴射混凝土 shotcrete、sprayed concrete 将水泥、骨料和水按一定比例拌制的混合料裝入噴射機,借助壓縮空氣,從噴嘴噴出至受噴面所形成的緻密均質的一種混凝土。

2.0.26 幹拌法噴射混凝土 dry mix shotcrete 将膠凝料、骨料等按一定比例拌制的混合料裝入噴射機,用壓縮空氣輸送至噴嘴,與壓力水混合後噴射至受噴面所形成的混凝土。

2.0.27 濕拌法噴射混凝土 wet mix shotcrete 将膠凝料、骨料和水按一定比例拌制的混合料裝入噴射機,并輸送至噴嘴處,用壓縮空氣将混合料噴射至受噴面上所形成的混凝土。

2.0.28 回彈物 rebond losses 通過噴嘴噴出的混合物,與受噴面撞擊後未粘結在上面的濺落材料。

2.0.29 膠凝料 binder 噴射混凝土中水泥和其他具有膠凝作用的外摻料的總稱。

2.0.30 糙率 coefficient of roughness 綜合反映隧洞壁面粗糙程度并影響過水斷面水頭損失的系數,通常用n表示。

2.0.31 初期支護 primary support 隧洞開挖後及時施作的錨噴支護,用以長期或一段時間内維持隧洞的總體穩定性。

2.0.32 後期支護 final support 根據初期支護後隧洞變形情況和工程使用要求,需進行的後期加強支護,該加強支護可采用錨噴支護或混凝土襯砌。

3 工程勘察與調查

3.1 一般規定

3.1.1 岩土錨杆與噴射混凝土支護工程設計及施工前應進行工程勘察,當拟建主體工程詳細勘察資料不能滿足設計要求時,應進行專項岩土工程勘察。

3.1.2 岩土錨杆與噴射混凝土支護工程的工程勘察應包括調查、工程地質與水文地質勘察。

3.1.3 岩土錨杆與噴射混凝土支護工程的工程勘察除應執行本規範外,尚應符合現行國家标準《岩土工程勘察規範》GB 50021的有關規定。

3.1.4 下列情況應進行專項試驗研究: 1 錨固地層為特殊地層; 2 采用新型錨杆及錨固結構的工程。

3.2 調 查

3.2.1 調查應包括周邊環境調查、區域地質等相關資料的收集,以及施工條件及影響因素調查,并應包括下列内容: 1 調查工程區域環境條件、氣候條件、施工條件、周圍土地利用與規劃情況,以及與工程相關的法規; 2 收集和分析工程區域的工程地質、水文地質和地震等資料; 3 調查工程地形地貌、以往的挖填方記錄,對邊坡錨固工程,還應進行曆史調查,分析人類活動對邊坡穩定的影響; 4 查明工程影響區域内的鄰近建築物、地下管線及構築物的位置及狀況; 5 查明施工場地與相鄰地界的距離,調查錨杆可否借用相鄰地塊; 6 調查當地類似工程的主要支護形式、施工方法及工程經驗。

3.3 工程地質與水文地質勘察

3.3.1 工程地質與水文地質勘察應正确反映工程地質與水文地質條件,查明不良地質作用和地質災害及其對整體穩定性的影響,提出岩土錨固設計和施工所需參數,提出設計、監測及施工工藝等方面的建議。

3.3.2 工程地質與水文地質勘察還應包括下列内容: 1 地層土性和岩性及其分布、岩組劃分、風化程度、岩土化學穩定性及腐蝕性; 2 場地地質構造,包括斷裂構造和破碎帶位置、規模、産狀和力學屬性,劃分岩體結構類型;邊坡工程重點研究對邊坡穩定性有影響的軟弱夾層(帶)的變形特性和不同條件下的抗剪強度; 3 岩土天然容重、抗剪強度等物理力學指标,具有傳力結構時,地基的反力系數,抗剪強度指标及剪切試驗的方法應與分析計算的方法相配套; 4 主要含水層的分布、厚度、埋深,地下水的類型、水位、補給排洩條件、滲透系數、水質及其腐蝕性; 5 隧道及地下洞室工程的圍岩分級、岩體初始應力場、不良地質作用的類型、性質和分布; 6 邊坡工程應提出邊坡破壞形式和穩定性評價,地質環境條件複雜、穩定性較差的大型邊坡宜在勘察期間進行變形和地下水位動态監測; 7 抗浮錨固工程還應提出抗浮設防水位,抗浮設防水位應結合區域自然條件、地質特點、曆史記錄、現場實測水位、使用期内地下水位的預測以及建築物埋置深度綜合确定; 8 錨杆施工方法的建議。

3.3.3 岩土錨杆與噴射混凝土工程勘察方法、勘察孔布置及深度應根據錨固結構及其影響範圍确定,并應符合現行國家标準《岩土工程勘察規範》GB 50021的有關規定。

4 預應力錨杆

4.1 一般規定

4.1.1 預應力錨杆宜用于利用地層承受結構所産生的拉力和施加預應力來加固岩體的不穩定部位或為結構建立有效支承的工程。

4.1.2 錨固工程設計前,應根據岩土工程勘察報告及工程條件與要求,對采用預應力錨杆的工程安全性、經濟性及施工可行性作出評估和判斷。

4.1.3 永久性錨杆的設計使用期限不應低于工程結構的設計使用年限。

4.1.4 永久性錨杆的錨固段不得設置在未經處理的有機質土層、液限wL大于50%的土層或相對密實度Dr小于0.3的土層中。

4.1.5 在特殊條件下為特殊目的而采用的錨杆,應在充分的調查研究和試驗基礎上進行設計。

4.1.6 錨杆承受反複變動荷載的幅度不應大于錨杆拉力設計值的20%。

4.1.7 預應力錨杆設計的承載能力極限狀态應符合下式要求:

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[4.1.7]

式中:Nk——錨杆拉力标準值; Tuk——錨杆極限受拉承載力; K——綜合安全系數。

4.1.8 采用錨杆錨固結構物時,除錨杆承載力應滿足本規範公式4.1.7的要求外,還應驗算錨杆、被錨固的構築物與地層組成的錨固結構體系的整體穩定性。

4.2 錨杆類型與構造

Ⅰ 拉力型與壓力型錨杆

4.2.1 拉力型錨杆(圖4.2.1)應由與注漿體直接粘結的杆體錨固段、自由段和錨頭組成。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)2

圖4.2.1 拉力型預應力錨杆結構簡圖1-杆體;2-杆體自由段;3-杆體錨固段;4-鑽孔;5-台座;6-錨具

4.2.2 壓力型錨杆(圖4.2.2)應由不與灌漿體相互粘結的帶隔離防護層的杆體和位于杆體底端的承載體及錨頭組成。

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圖4.2.2 壓力型預應力錨杆結構簡圖1-杆體;2-杆體自由段;3-杆體錨固段;4-鑽孔;5-承載體;6-錨具;7-台座

Ⅱ 壓力分散型與拉力分散型錨杆

4.2.3 拉力分散型錨杆(圖4.2.3)應由兩個或兩個以上拉力型單元錨杆複合而成,各拉力型單元錨杆的錨固段應位于錨杆總錨固段的不同部位。

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圖4.2.3 拉力分散型預應力錨杆結構簡圖1-拉力型單元杆體自由端;2-拉力型單元杆體錨固段;3-鑽孔;4-杆體;5-錨具;6-台座

4.2.4 壓力分散型錨杆(圖4.2.4)應由兩個或兩個以上壓力型單元錨杆複合而成,各壓力型單元錨杆的錨固段應位于錨杆總錨固段的不同部位。

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圖4.2.4 壓力分散型預應力錨杆結構簡圖1-壓力型單元杆體自由端;2-壓力型單元杆體錨固段;3-鑽孔;4-杆體;5-承載體;6-錨具;7-台座

4.2.5 永久性拉力型錨杆結構構造組成應包括錨具、錨頭、台座筋體、筋體隔離與防護裝置、對中支架、過渡管和水泥漿體(本規範圖A.0.1)。永久性壓力分散型錨杆結構構造組成應包括錨具、錨頭、台座、無粘結鋼絞線、承載體、對中支架和水泥漿體(本規範圖A.0.2)。

Ⅲ 後(重複)高壓灌漿型錨杆與可拆芯式錨杆

4.2.6 後(重複)高壓灌漿型錨杆(圖4.2.6)應由與注漿體直接粘結的杆體錨固段與自由段、袖閥管、密封袋及錨頭組成。

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圖4.2.6 可重複高壓灌漿型錨杆結構簡圖1-杆體;2-自由段;3-密封袋;4-鑽孔;5-袖閥管;6-錨具;7-台座

4.2.7 可拆芯式錨杆應采用壓力型或壓力分散型錨杆,其杆體與承載體的結合方式可采用U型錨或P型錨。

4.3 錨杆類型的選擇

4.3.1 錨固工程設計中,錨杆的類型應根據工程要求、錨固地層性态、錨杆極限受拉承載力、不同類型錨杆的工作特征、現場條件及施工方法等綜合因素選定。

4.3.2 在軟岩或土層中,當拉力或壓力型錨杆的錨固段長超過8m(軟岩)和12m(土層)仍無法滿足極限抗拔承載力要求或需要更高的錨杆極限抗拔承載力時,宜采用壓力分散型或拉力分散型錨杆。

4.3.3 不同類型預應力錨杆的工作特性與适用條件應符合表4.3.3的要求。

表4.3.3 不同類型預應力錨杆的工作特性與适用條件

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4.4 材 料

4.4.1 錨杆材料和部件應滿足錨杆設計和穩定性要求,不同材料間不能産生不良的影響。

4.4.2 錨杆材料和部件的質量标準及驗收标準除專門提出特殊要求外,均應符合現行國家有關标準的規定。

4.4.3 錨杆杆體采用的鋼絞線應符合下列規定: 1 鋼絞線、環氧塗層鋼絞線、無粘結鋼絞線,應符合現行國家标準《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T 5224的有關規定; 2 對拉錨杆及壓力型錨杆宜采用無粘結鋼絞線; 3 除修複外,鋼絞線不得連接。

4.4.4 錨杆杆體采用的鋼筋應符合下列規定: 1 錨杆預應力筋宜采用預應力螺紋鋼筋; 2 當錨杆極限承載力小于200kN且錨杆長度小于20m的錨杆,也可采用普通鋼筋; 3 錨杆聯接構件均應能承受100%的杆體極限抗拉承載力。

4.4.5 注漿用水泥應符合下列規定: 1 水泥宜采用普通矽酸鹽水泥或複合矽酸鹽水泥,水泥應符合現行國家标準《矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥》GB 175的有關規定,對防腐有特殊要求時,可采用抗硫酸鹽水泥,不得采用高鋁水泥; 2 水泥強度等級不應低于32.5,壓力型和壓力分散型錨杆用水泥強度等級不應低于42.5。

4.4.6 注漿料用的拌和水水質應符合現行行業标準《混凝土拌和用水标準》JGJ 63的有關規定。

4.4.7 注漿料用的細骨料應符合下列規定: 1 水泥砂漿隻能用于一次注漿,細骨料應選用粒徑小于2.0mm的砂; 2 砂的含泥量按重量計不得大于總重量的3%,砂中含雲母、有機質、硫化物及硫酸鹽等有害物質的含量,按重量計不得大于總重量的1%。

4.4.8 注漿料中使用的外加劑應符合下列規定: 1 通過配比試驗後,水泥注漿材料中可使用外加劑,外加劑不得影響漿體與岩土體的粘結和對杆體産生腐蝕; 2 對錨杆過渡管内二次充填灌漿時,也可使用膨脹劑; 3 水泥漿中氯化物含量不得超過水泥重量的0.1%。

4.4.9 合成樹脂系注漿材料應符合下列規定: 1 合成樹脂系注漿料應滿足錨固體強度和耐久性的要求; 2 合成樹脂系注漿料應具有良好的施工性能,包括膠凝時間、養護時間、黏度及儲存期要求。

4.4.10 壓力型及壓力分散型錨杆的承載體應符合下列規定: 1 高分子聚酯纖維增強塑料承載體應具有與錨杆極限受拉、承載力相适應的力學性能; 2 永久性錨杆的鋼闆承載體外表應塗刷防腐材料。

4.4.11 錨具應符合下列規定: 1 預應力筋用錨具、夾具和連接器的性能均應符合現行國家标準《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T 14370的有關規定; 2 依錨杆的使用目的,可采用能調節錨杆預應力的錨頭; 3 錨具罩應采用鋼材或塑料材料制作加工,需完全罩住錨具和預應力筋的尾端,承壓闆的接縫應為水密性接縫。

4.4.12 承壓闆和台座應符合下列規定: 1 承壓闆和台座的強度和構造應滿足錨杆拉力設計值,以及錨具和結構物的連接構造要求; 2 承壓闆及過渡管宜由鋼闆和鋼管制成,過渡鋼管壁厚不宜小于5mm。

4.4.13 用于錨杆防護的材料應滿足本規範第4.5節相關規定。

4.4.14 錨杆杆體居中隔離架材料應符合下列規定: 1 居中隔離架應由鋼、塑料或其他對杆體與注漿體無害的材料組成; 2 居中隔離架不得影響錨杆注漿漿體的自由流動; 3 居中隔離架的尺寸應滿足預應力筋保護層厚度的要求。

4.4.15 錨杆杆體保護套管材料應符合下列規定: 1 應具有足夠的強度和柔韌性; 2 應具有防水性和化學穩定性,對預應力筋無腐蝕影響; 3 應具有耐腐蝕性,與錨杆漿體和防腐劑無不良反應; 4 應能抗紫外線引起的老化。

4.4.16 注漿管應符合下列要求: 1 注漿管應有足夠的内徑,能使漿體壓至鑽孔的底部,一次注漿和充填灌漿用注漿管應能承受不小于1MPa的壓力; 2 重複高壓注漿管應能承受不小于1.2倍最大注漿壓力。

4.5 防 腐

4.5.1 錨杆的防腐保護等級與措施應根據錨杆的設計使用年限及所處地層的腐蝕性程度确定。

4.5.2 當對地層的檢測與調查中,出現下列一種或多種情況時應判定該地層具有腐蝕性: 1 pH值小于4.5; 2 電阻率小于2000Ω·cm; 3 出現硫化物; 4 出現雜散電流或可造成對水泥漿體與杆體的化學腐蝕。

4.5.3 腐蝕環境中的永久性錨杆應采用Ⅰ級防腐保護構造設計;非腐蝕環境中的永久性錨杆及腐蝕環境中的臨時性錨杆應采用Ⅱ級防腐保護構造設計。

4.5.4 非腐蝕環境中的臨時性錨杆可采用Ⅲ級防腐保護構造設計。錨杆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級防腐保護構造(本規範圖A.0.1~A.0.3)應符合表4.5.4的要求。

表4.5.4 錨杆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級防腐保護構造設計

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4.5.5 錨杆各部件的防腐材料與杆體構造應在錨杆施工及使用期内不發生損壞并不影響錨杆使用功能。

4.5.6 錨杆錨固段防腐保護尚應符合下列規定: 1 采用Ⅰ、Ⅱ級防腐保護構造的錨杆杆體,水泥漿或水泥砂漿保護層厚度不應小于20mm; 2 采用Ⅲ級防腐保護構造的錨杆杆體,水泥漿或水泥砂漿保護層厚度不應小于10mm。

4.5.7 錨杆錨頭的防腐保護尚應符合下列規定: 1 永久錨杆在張拉作業完成後,應對錨頭的有關部件進行防腐保護; 2 需調整預應力值的永久性錨杆的錨頭宜裝設鋼質防護罩,其内應充滿防腐油脂; 3 不需調整拉力的永久性錨杆的錨具、承壓闆及端頭筋體可用混凝土防護,混凝土保護層厚不應小于50mm。

4.6 設 計

Ⅰ 錨杆設置

4.6.1 錨杆的間距與長度應滿足錨杆所錨固的結構物及地層整體穩定性的要求。

4.6.2 錨杆錨固段的間距不應小于1.5m,當需錨杆間距小于1.5m時,應将相鄰錨杆的傾角調整至相差3°以上。

4.6.3 錨杆與相鄰基礎或地下設施間的距離應大于3.0m。

4.6.4 錨杆的鑽孔直徑應滿足錨杆抗拔承載力和防腐保護要求,壓力型或壓力分散型錨杆的鑽孔直徑尚應滿足承載體尺寸的要求。

4.6.5 錨杆錨固段上覆土層厚度不宜小于4.5m,錨杆的傾角宜避開與水平面成—10°~+10°的範圍,10°範圍内錨杆的注漿應采取保證漿液灌注密實的措施。

Ⅱ 錨杆設計

4.6.6 預應力錨杆的拉力設計值可按下列公式計算:

永久性錨杆

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[4.6.6-1]

臨時性錨杆

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[4.6.6-2]

式中:Nd——錨杆拉力設計值(N); Nk——錨杆拉力标準值(N); γw——工作條件系數,一般情況取1.1。

4.6.7 預應力錨杆結構的設計計算,應包括下列内容: 1 錨杆筋體的抗拉承載力計算; 2 錨杆錨固段注漿體與筋體、注漿體與地層間的抗拔承載力計算; 3 壓力型或壓力分散型錨杆,尚應進行錨固注漿體橫截面的受壓承載力計算。

4.6.8 錨杆或單元錨杆杆體受拉承載力應符合下列規定并應滿足張拉控制應力的要求: 1 對于鋼絞線或預應力螺紋鋼筋應按下式計算:

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[4.6.8-1]

2 對于普通鋼筋應按下式計算:

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[4.6.8-2]

式中:Nd——錨杆拉力設計值(N); fpy——鋼絞線或預應力螺紋鋼筋抗拉強度設計值(N/mm2); fy——普通鋼筋抗拉強度設計值(N/mm2); As——預應力筋的截面積(mm2)。

4.6.9 錨杆預應力筋的張拉控制應力σcon應符合表4.6.9的規定:

表4.6.9 錨杆預應力筋的張拉控制應力σcon

錨杆類型

σcon

鋼絞線

預應力螺紋鋼筋

普通鋼筋

永久

≤0.55fptk

≤0.70fpyk

≤0.70fyk

臨時

≤0.60fptk

≤0.75fpyk

≤0.75fyk

4.6.10 錨杆及單元錨杆錨固段的抗拔承載力應按下列公式計算,錨固段的設計長度應取設計長度的較大值:

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[4.6.10-1]

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[4.6.10-2]

式中:Nd——錨杆或單元錨杆軸向拉力設計值(kN); La——錨固段長度(m); fmg——錨固段注漿體與地層間極限粘結強度标準值(MPa或kPa),應通過試驗确定,當無試驗資料時,可按表4.6.10取值; f′ms——錨固段注漿體與筋體間粘結強度設計值(MPa),可按本規範表4.6.12取值; D——錨杆錨固段鑽孔直徑(mm); d——鋼筋或鋼絞線直徑(mm); K——錨杆段注漿體與地層間的粘結抗拔安全系數,按本規範表4.6.11取值; ξ——采用2根或2根以上鋼筋或鋼絞線時,界面粘結強度降低系數,取0.70~0.85; ψ——錨固段長度對極限粘結強度的影響系數,可按本規範表4.6.13選取; n——鋼筋或鋼絞線根數。

表4.6.10 錨杆錨固段注漿體與周邊地層間的極限粘結強度标準值(N/mm2)

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注:1 表中數值為錨杆粘結段長10m(土層)或6m(岩石)的灌漿體與岩土層間的平均極限粘結強度經驗值,灌漿體采用一次注漿;若對錨固段注漿采用帶袖閥管的重複高壓注漿,其極限粘結強度标準值可顯著提高,提高幅度與注漿壓力大小關系密切。 2 N值為标準貫入試驗錘擊數。

4.6.11 錨杆錨固段注漿體與周邊地層間的粘結抗拔安全系數,應根據岩土錨固工程破壞後的危害程度和錨杆的服務年限,按表4.6.11确定。

表4.6.11 錨杆錨固段注漿體與地層間的粘結抗拔安全系數

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注:蠕變明顯地層中永久錨杆錨固體的最小抗拔安全系數宜取3.0。

4.6.12 錨杆錨固段灌漿體與杆體間的粘結強度設計值可按表4.6.12取值。

表4.6.12 錨杆錨固段灌漿體與杆體間粘結強度設計值(MPa)

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4.6.13 錨杆錨固段長度對粘結強度的影響系數ψ應由試驗确定,無試驗資料時,可按表4.6.13取值。

表4.6.13 錨固段長度對粘結強度的影響系數ψ建議值

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4.6.14 根據地層條件,錨杆的錨固段長度尚應符合以下規定: 1 拉力型或壓力型錨杆的錨固段長宜為3m~8m(岩石)和6m~12m(土層)。 2 壓力分散型與拉力分散型錨杆的單元錨杆錨固段長宜為2m~3m(軟岩)和3m~6m(土層)。

4.6.15 壓力及壓力分散型錨杆錨固段注漿體承壓面積應按下式驗算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)20

[4.6.15]

式中:Nd——錨杆或單元錨杆軸向拉力設計值; Ap——錨杆承載體與錨固段注漿體橫截面淨接觸面積; Am——錨固段注漿體橫截面積; η——有側限錨固段注漿體強度增大系數,由試驗确定; fc——錨固段注漿體軸心抗壓強度設計值。

4.6.16 錨杆的自由段穿過潛在滑裂面的長度不應小于1.5m。錨杆自由段長度不應小于5.0m,且應能保證錨杆和被錨固結構體系的整體穩定。

Ⅲ 注漿體和傳力結構

4.6.17 預應力錨杆錨固段注漿體的抗壓強度,應根據錨杆結構類型與錨固地層按表4.6.17确定。

表4.6.17 預應力錨杆錨固段注漿體強度

錨固地層

錨杆類型

強度标準值(MPa)

土層

拉力型及拉力分散型

≥20

壓力型及壓力分散型

≥30

岩石

拉力型及拉力分散型

≥30

壓力型及壓力分散型

≥35

4.6.18 傳遞錨杆拉力的格梁、腰梁、台座的截面尺寸與配筋,應根據錨杆拉力設計值、地層承載力及錨杆工作條件由計算确定。

4.6.19 傳力結構混凝土強度等級不應低于C25。

Ⅳ 初始預加力的确定

4.6.20 預應力錨杆初始預加力的确定應符合下列要求: 1 對地層及被錨固結構位移控制要求較高的工程,初始預加力值宜為錨杆拉力設計值; 2 對地層及被錨固結構位移控制要求較低的工程,初始預加力值宜為錨杆拉力設計值的0.70倍~0.85倍; 3 對顯現明顯流變特征的高應力低強度岩體中隧洞和洞室支護工程,初始預加力宜為拉力設計值的0.5倍~0.6倍; 4 對用于特殊地層或被錨固結構有特殊要求的錨杆,其初始預加力可根據設計要求确定。

4.7 施 工

Ⅰ 一般規定

4.7.1 錨杆工程施工前,應根據錨固工程的設計條件、現場地層條件和環境條件,編制出能确保安全及有利于環保的施工組織設計。

4.7.2 施工前應認真檢查原材料和施工設備的主要技術性能是否符合設計要求。

4.7.3 在裂隙發育以及富含地下水的岩層中進行錨杆施工時,應對鑽孔周邊孔壁進行滲水試驗。當向鑽孔内注入0.2MPa~0.4MPa壓力水10min後,錨固段鑽孔周邊滲水率超過0.01m3/min時,則應采用固結注漿或其他方法處理。

Ⅱ 鑽 孔

4.7.4 錨杆鑽孔應符合下列規定: 1 鑽孔應按設計圖所示位置、孔徑、長度和方向進行,并應選擇對鑽孔周邊地層擾動小的施工方法; 2 鑽孔應保持直線和設定的方位; 3 向鑽孔安放錨杆杆體前,應将孔内岩粉和土屑清洗幹淨。

4.7.5 在不穩定土層中,或地層受擾動導緻水土流失會危及鄰近建築物或公用設施的穩定時,宜采用套管護壁鑽孔。

4.7.6 在土層中安設荷載分散型錨杆和可重複高壓注漿型錨杆宜采用套管護壁鑽孔。

Ⅲ 杆體制作、存儲及安放

4.7.7 杆體的組裝和保管應符合下列規定: 1 杆體組裝宜在工廠或施工現場專門作業棚内的台架上進行; 2 杆體組裝應按設計圖所示的形狀、尺寸和構造要求進行組裝,居中隔離架的間距不宜大于2.0m;杆體自由段應設置隔離套管,杆體處露于結構物或岩土體表面的長度應滿足地梁、腰梁、台座尺寸及張拉鎖定的要求; 3 荷載分散型錨杆杆體結構組裝時,應對各單元錨杆的外露端作出明顯的标記; 4 在杆體的組裝、存放、搬運過程中,應防止筋體鏽蝕、防護體系損傷、泥土或油漬的附着和過大的殘餘變形。

4.7.8 杆體的安放應符合下列要求: 1 根據設計要求的杆體設計長度向鑽孔内插入杆體; 2 杆體正确安放就位至注漿漿體硬化前,不得被晃動。

Ⅳ 注 漿

4.7.9 注漿設備與注漿工藝應符合下列規定: 1 注漿設備應具有1h内完成單根錨杆連續注漿的能力; 2 對下傾的鑽孔注漿時,注漿管應插入距孔底300mm~500mm處; 3 對上傾的鑽孔注漿時,應在孔口設置密封裝置,并應将排氣管内端設于孔底。

4.7.10 注漿漿液的制備應符合下列規定: 1 注漿材料應根據設計要求确定,并不得對杆體産生不良影響,對錨杆孔的首次注漿,宜選用水灰比為0.5~0.55的純水泥漿或灰砂比為1:0.5~1:1的水泥砂漿,對改善注漿料有特殊要求時,可加入一定量的外加劑或外摻料; 2 注入水泥砂漿漿液中的砂子直徑不應大于2mm; 3 漿液應攪拌均勻,随攪随用,漿液應在初凝前用完。

4.7.11 采用密封裝置和袖閥管的可重複高壓注漿型錨杆的注漿還應遵守下列規定: 1 重複注漿材料宜選用水灰比0.45~0.55的純水泥漿; 2 對密封裝置的注漿應待初次注漿孔口溢出漿液後進行,注漿壓力不宜低于2.0MPa; 3 一次注漿結束後,應将注漿管、注漿槍和注漿套管清洗幹淨; 4 對錨固體的重複高壓注漿應在初次注漿的水泥結石體強度達到5.0MPa後,分段依次由錨固段底端向前端實施,重複高壓注漿的劈開壓力不宜低于2.5MPa。

Ⅴ 張拉與鎖定

4.7.12 錨杆的張拉和鎖定應符合下列規定: 1 錨杆錨頭處的錨固作業應使其滿足錨杆預應力的要求; 2 錨杆張拉時注漿體與台座混凝土的抗壓強度值不應小于表4.7.12的規定; 3 錨頭台座的承壓面應平整,并與錨杆軸線方向垂直; 4 錨杆張拉應有序進行,張拉順序應防止鄰近錨杆的相互影響; 5 張拉用的設備、儀表應事先進行标定; 6 錨杆進行正式張拉前,應取0.1~0.2的拉力設計值,對錨杆預張拉1次~2次,使杆體完全平直,各部位的接觸應緊密; 7 錨杆的張拉荷載與變形應做好記錄。

表4.7.12 錨杆張拉時注漿體與台座混凝土的抗壓強度值

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)21

4.7.13 錨杆應按本規範第12.1節Ⅳ驗收試驗規定,通過多循環或單循環驗收試驗後,應以50kN/min~100kN/min的速率加荷至鎖定荷載值鎖定。鎖定時張拉荷載應考慮錨杆張拉作業時預應力筋内縮變形、自由段預應力筋的摩擦引起的預應力損失的影響。

4.7.14 荷載分散型錨杆的張拉鎖定應遵守下列規定: 1 當鎖定荷載等于拉力設計值時,宜采用并聯千斤頂組對各單元錨杆實施等荷載張拉并鎖定; 2 當鎖定荷載小于錨杆拉力設計值時,也可按本規範附錄C的規定采用由鑽孔底端向頂端逐次對各單元錨杆張拉後鎖定,分次張拉的荷載值的确定,應滿足錨杆承受拉力設計值條件下各預應力筋受力均等的原則。

Ⅵ 施工質量控制與檢驗

4.7.15 錨杆施工全過程中,應認真做好錨杆的質量控制檢驗和試驗工作。

4.7.16 錨杆的位置、孔徑、傾斜度、自由段長度和預加力,應符合本規範表14.2.3的規定。

4.7.17 對不合格的錨杆,若具有能二次高壓灌漿的條件,應進行二次灌漿處理,待灌漿體達到75%設計強度時再按驗收試驗标準進行試驗;否則應按實際達到的試驗荷載最大值的50%(永久性錨杆)或70%(臨時性錨杆)進行鎖定,該鎖定荷載可按實際提供的錨杆承載力設計值予以确認。

4.7.18 按不合格錨杆所在位置或區段,核定實際達到的抗力與設計抗力的差值,并應采用增補錨杆的方法予以補足至該區段原設計要求的錨杆抗力值。

5 低預應力錨杆與非預應力錨杆

5.1 一般規定

5.1.1 低預應力錨杆與非預應力錨杆宜用于加固隧道洞室圍岩和加固邊坡岩土體的系統錨杆并容許被錨固地層有适度變形的工程。

5.1.2 低預應力錨杆與非預應力錨杆的類型應根據工程對象、地質條件、工程性質和使用功能等要求确定。

5.1.3 低預應力錨杆或非預應力錨杆參數設計應滿足工程整體穩定要求,可按穩定性驗算或經驗設計确定。

5.1.4 非預應力錨杆杆體應全長用注漿料固結,應采取措施保證注漿飽滿密實。

5.1.5 非預應力錨杆的杆體長度和漿體的飽滿密實度宜采用無損檢測方法檢驗。

5.2 低預應力錨杆類型與适用條件

5.2.1 低預應力錨杆應包括樹脂卷錨杆、快硬水泥卷錨杆、漲殼式預應力中空注漿錨杆、縫管式摩擦錨杆、水脹式錨杆等類型。

5.2.2 樹脂卷錨杆應由不飽和樹脂卷錨固劑、鋼質杆體、墊闆和螺母組成。

5.2.3 快硬水泥卷錨杆應由快硬水泥錨固劑、鋼質杆體、墊闆和螺母組成。

5.2.4 漲殼式預應力中空注漿錨杆應由中空杆體、鋼質漲殼錨固件、止漿塞、注漿(排氣)管、墊闆和螺母組成(本規範圖A.0.3)。

5.2.5 縫管錨杆應由縱向開縫的鋼管與墊闆組成,鋼管的外徑應大于鑽孔直徑2mm~3mm,并在外露端焊有擋環(本規範圖A.0.4)。

5.2.6 水脹式錨杆應由兩端帶套管的異型空心鋼管杆體與墊闆組成,其中與墊闆相連的套管應開有小孔,能将高壓水注入管内(本規範圖A.0.5)。

5.2.7 低預應力錨杆的工作特性與适用條件可按表5.2.7選擇。

表5.2.7 低預應力錨杆的工作特性與适用條件

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)22

5.3 非預應力錨杆類型與适用條件

5.3.1 普通水泥漿(砂漿)錨杆杆體宜由普通鋼筋、墊闆和螺母組成,宜用于一般地層的加固工程。

5.3.2 普通中空注漿錨杆杆體宜由表面帶有标準螺紋的中空高強鋼管、等強度連接器、止漿塞、墊闆和螺母組成,其結構參數與技術性能應符合本規範附錄D的要求。

5.3.3 自鑽式錨杆杆體宜由表面帶有标準螺紋的中空高強鋼管、等強度連接器、鑽頭、定位支架、墊闆和螺母組成,其結構參數與技術性能應符合本規範附錄D的要求。

5.3.4 纖維增強塑料錨杆宜纖維增強塑料杆體、注漿體、墊闆、螺母組成,宜用于防腐、防靜電要求較高或有剪斷要求的地層加固工程。

5.3.5 非預應力錨杆的工作特性與适用條件可按表5.3.5選擇。

表5.3.5 非預應力錨杆的工作特性與适用條件

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)23

5.4 材 料

5.4.1 普通水泥砂漿錨杆杆體宜采用普通鋼筋,受采動影響的巷道、塑性流變岩體、承受爆破震動的錨杆支護宜采用高強熱處理鋼筋。

5.4.2 中空注漿錨杆和自鑽式中空注漿錨杆杆體宜采用Q420、37MnSi鋼管軋制而成,杆體直徑宜為25mm~52mm。

5.4.3 漲殼式預應力中空注漿錨杆的材料應符合下列規定: 1 漲殼中空注漿錨杆杆體應采用材料為合金鋼,壁厚不小于5.0mm的無縫鋼管制作,外表全長應具有标準的連接螺紋,并能現場切割和用套筒連接加長; 2 用于錨杆加長的連接套筒應與錨杆杆體具有同等設計抗拉力。

5.4.4 縫管錨杆杆體應用不低于20MnSi力學性能的帶鋼軋制而成。

5.4.5 塑料錨杆宜采用抗拉強度不低于HRB335鋼筋的纖維增強塑料,杆體直徑宜為20mm、22mm。

5.4.6 注漿用水泥、水、砂應符合本規範第4.7.10條的規定。

5.4.7 錨杆墊闆可用Q235鋼闆,厚度不宜小于6mm,尺寸不宜小于150mm×150mm。

5.5 錨杆設計

5.5.1 不同類型工程的非預應力錨杆設計參數可根據地層條件按經驗或穩定性分析确定。

5.5.2 低預應力與非預應力錨杆的杆體截面積計算應符合本規範第4.6.6條、第4.6.7條的規定。

5.5.3 錨杆在滑移面以外的錨固長度計算應符合本規範第4.6.10條的規定。

5.5.4 錨杆布置宜為菱形或矩形,錨杆間距不應大于錨杆長度的1/2。

5.5.5 永久性非預應力錨杆杆體水泥漿或水泥砂漿保護層厚不應小于20mm。

5.5.6 錨杆杆體與孔壁間的水泥漿或水泥砂漿結石體的強度等級不應低于M20。

5.6 錨杆施工

5.6.1 鑽孔應按設計圖所示的位置、孔徑、長度和方位進行,并不得破壞周邊地層。

5.6.2 低預應力或非預應力錨杆的杆體制作與安放應符合下列規定: 1 嚴格按設計要求制備杆體、墊闆、螺母等錨杆部件,除摩擦型錨杆外,杆體上應附有居中隔離架,間距不應大于2.0m; 2 錨杆杆體放入孔内或注漿前,應清除孔内岩粉、土屑和積水。

5.6.3 低預應力或非預應力錨杆注漿尚應符合下列規定: 1 根據錨孔部位和方位,可先注漿後插杆或先插杆後注漿; 2 先注漿後插杆時,注漿管應插入孔底,然後拔出50mm~100mm開始注漿,注漿管随漿液的注入緩慢勻速拔出,使孔内填滿漿體; 3 對仰斜孔先插杆後注漿時,應在孔口設置止漿器及排氣管,待排氣管或中空錨杆空腔出漿時方可停止注漿; 4 當遇塌孔或孔壁變形,注漿管插不到孔底時,應對錨杆孔進行處理或擇位補打錨孔; 5 自鑽式錨杆宜采用邊鑽邊注水泥漿工藝,直至鑽至設計深度。

5.6.4 錨杆安裝後,在注漿體強度達到70%設計強度前,不得敲擊、碰撞或牽拉。

6 噴射混凝土

6.1 一般規定

6.1.1 噴射混凝土适用于隧道、洞室、邊坡和基坑等工程的支護或面層防護。

6.1.2 噴射混凝土的設計強度等級不應低于C20;用于大型洞室及特殊條件下的工程支護時,其設計強度等級不宜低于C25。

6.1.3 噴射混凝土厚度設計應滿足隧洞洞室工程穩定要求及對不穩定危石沖切效應的抗力要求,最小設計厚度不得小于50mm。

6.1.4 開挖後呈現明顯塑性流變或高應力易發生岩爆的岩體中的隧洞、受采動影響、高速水流沖刷或礦石沖擊磨損的隧洞和豎井,宜采用噴射鋼纖維混凝土支護。

6.1.5 大斷面隧道及大型洞室噴射混凝土支護,應采用濕拌噴射法施工;礦山井巷、小斷面隧洞及露天工程噴射混凝土支護,可采用骨料含水率5%~6%的于拌(半濕拌)噴射法施工。

6.2 原 材 料

6.2.1 水泥宜采用矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥,水泥質量應符合現行國家标準《矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥》GB 175的有關規定。有特殊要求時,可采用特種水泥。

6.2.2 骨料應符合下列規定: 1 粗骨料應選用堅硬耐久的卵石或碎石,粒徑不宜大于12mm;當使用堿性速凝劑時,不得使用含有活性二氧化矽的石料; 2 細骨料應選用堅硬耐久的中砂或粗砂,細度模數宜大于2.5;幹拌法噴射時,骨料的含水率應保持恒定并不大于6%; 3 噴射混凝土骨料級配宜控制在表6.2.2數據範圍内。

表6.2.2 噴射混凝土骨料通過各篩經的累計質量百分率(%)

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)24

6.2.3 拌和水應符合本規範第4.4.6條的規定。

6.2.4 噴射混凝土速凝劑應符合下列規定: 1 摻加正常用量速凝劑的水泥淨漿初凝不應大于3min,終凝不應大于12min; 2 加速凝劑的噴射混凝土試件,28d強度不應低于不加速凝劑強度的90%; 3 宜用無堿或低堿型速凝劑。

6.2.5 噴射混凝土中的礦物摻合料,應符合下列規定: 1 粉煤灰的品質應符合現行國家标準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB 1596的有關規定。粉煤灰的級别不應低于Ⅱ級,燒失量不應大于5%; 2 矽粉的品質應符合現行國家标準《電爐回收二氧化矽微粉》GB/T 21236及表6.2.5的要求;

表6.2.5 矽粉質量控制指标要求

項目

指标

比表面積(m2/kg)

≥15000

二氧化矽含量(%)

≥85

3 粒化高爐礦渣粉的品質應符合現行國家标準《用于水泥和混凝土中粒化高爐礦渣粉》GB/T 18046的有關規定。

6.2.6 纖維噴射混凝土用鋼纖維及合成纖維應符合下列規定: 1 鋼纖維的抗拉強度宜不低于1000N/mm2,直徑宜為0.40mm~0.80mm,長度宜為25mm~35mm,并不得大于混合料輸送管内徑的0.7倍,長徑比為35~80; 2 合成纖維的抗拉強度不應低于280N/mm2,直徑宜為10μm~100μm,長度宜為4μm~25mm。

6.2.7 噴射混凝土中各類材料的總堿量(Na2O當量)不得大于3kg/m3;氯離子含量不應超過膠凝材料總量的0.1%。

6.3 設 計

Ⅰ 噴射混凝土設計

6.3.1 噴射混凝土1d齡期的抗壓強度不應低于8N/mm2;28d齡期的抗壓強度不應低于20N/mm2。

6.3.2 不同強度等級的噴射混凝土的設計強度應按表6.3.2采用。

表6.3.2 噴射混凝土的設計強度值(N/mm2)

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)25

6.3.3 噴射混凝土與岩石或混凝土基底間的最小粘結強度應符合表6.3.3規定。粘結強度的試驗方法應符合本規範附錄M的規定。

表6.3.3 噴射混凝土與岩石或混凝土基底間的最小粘結強度(N/mm2)

粘結類型

與岩石的最小粘結強度

與混凝土的最小粘結強度

結構作用型

0.8

1.0

防護作用型

0.2

0.5

注:表中粘結強度系三個試件齡期28d的平均值,其中粘結強度較低的不得低于表中要求值的75%。

6.3.4 噴射混凝土的體積密度可取2200kg/m3~2300kg/m3,彈性模量可按表6.3.4采用。

表6.3.4 噴射混凝土的彈性模量(N/mm2)

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)26

6.3.5 噴射鋼纖維混凝土或噴射混凝土用于含有大範圍黏土的剪切帶、高塑性流變或高應力岩層時,其抗彎強度不應小于表6.3.5的規定。抗彎強度試驗的方法應符合本規範附錄N的規定。

表6.3.5 噴射混凝土的最小抗彎強度(MPa)

抗壓強度等級

C30

C35

C40

抗彎強度

3.4

4.0

4.4

6.3.6 處于大變形隧洞中的噴錨支護工程,宜采用具有高韌性的噴射鋼纖維混凝土。噴射鋼纖維混凝土的殘餘抗彎強度(韌性)試驗方法及其不同殘餘抗彎強度等級的最小抗彎強度要求應符合本規範附錄P的規定。

6.3.7 噴射混凝土的抗滲等級不應小于P6,當設計有特殊要求時,可通過調整材料的配合比,或摻加外加劑、摻合料配制出高于P6的噴射混凝土。

6.3.8 處于有嚴重凍融侵蝕的永久性噴射混凝土工程,噴射混凝土的抗凍融循環能力不應小于200次。

6.3.9 處于侵蝕性介質中的永久性噴射混凝土工程,應采用由耐侵蝕水泥配制的噴射混凝土。

6.3.10 噴射混凝土支護的設計厚度,不應小于50mm。含水岩層中的噴射混凝土支護設計厚度不應小于80mm。鋼筋網噴射混凝土支護設計厚度不應小于80mm。

6.3.11 噴射混凝土中鋼筋網的設計應符合下列規定: 1 鋼筋網材料宜采用HPR300鋼筋,鋼筋直徑宜為6mm~12mm; 2 鋼筋間距宜為150mm~300mm; 3 當噴射混凝土層設計厚度大于150mm,宜設置雙層鋼筋網。 4 鋼筋保護層厚度不應小于20mm。

6.3.12 下列情況下的隧洞工程,宜采用鋼架噴射混凝土支護: 1 圍岩自穩時間很短,在噴射混凝土或錨杆的支護作用發揮前就要求工作面穩定時; 2 Ⅳ、Ⅴ級圍岩中的大斷面隧洞及高擠壓、大流變岩體中的隧洞工程; 3 土質隧洞。

6.3.13 鋼架噴射混凝土支護的設計應符合下列規定: 1 剛性鋼架可用型鋼拱架或由鋼筋焊接成的格栅拱架; 2 可縮性鋼架宜選用U型鋼鋼架,采用可縮性鋼架時噴射混凝土層宜在可縮性節點處設置伸縮縫; 3 鋼架間距不宜大于1.20m,鋼架之間應設置縱向鋼拉杆鋼架的立柱,埋入地坪下的深度不應小于250mm; 4 覆蓋鋼架的噴射混凝土保護層厚度不應小于40mm。

6.3.14 噴射混凝土用于邊坡工程,宜設置伸縮縫,伸縮縫寬20mm,間距不宜大于30m。

Ⅱ 混合料配合比設計

6.3.15 混合料配合比設計應符合下列規定: 1 膠凝材料總量不宜小于400kg/m3; 2 水泥用量不宜小于300kg/m3; 3 礦物外摻量總量不宜大于膠凝材料總量的40%; 4 幹拌法混合時水膠比不宜大于0.45,濕拌法混合時水膠比不宜大于0.55,用于有侵蝕介質的地層時,水膠比不得大于0.45;濕拌法混合料的塌落度不宜小于10cm; 5 膠凝材料與骨料比宜為1:4.0~1:4.5; 6 砂率宜為50%~60%; 7 噴射鋼纖維混凝土的混合料宜摻加抗拉強度不低于1000MPa鋼纖維,鋼纖維摻量不宜小于25kg/m3; 8 需摻加矽粉的混合料,矽粉的摻量宜為矽酸鹽水泥重量的5%~10%。

6.3.16 噴射鋼纖維混凝土的混合料應符合下列規定: 1 水泥強度等級不宜低于42.5MPa,骨料粒徑不宜大于10mm; 2 鋼纖維不得有明顯的鏽蝕和油漬及其他妨礙鋼纖維與水泥粘結的雜質,鋼纖維内含有粘連片鐵屑及雜質的總重量不應超過鋼纖維重量的1%。

6.4 施 工

Ⅰ 施工設備

6.4.1 幹拌法噴射混凝土機的性能應符合下列要求: 1 密封性能應良好,輸料應連續均勻; 2 生産能力(混合料)應為3m3/h~5m3/h,允許輸送的骨料最大粒徑應為20mm; 3 輸送距離(混合料)水平不應小于100m,垂直不應小于30m。

6.4.2 濕拌法噴射混凝土機的性能應符合下列要求: 1 密封性能應良好,輸料應連續均勻; 2 生産率應大于5m3/h,允許骨料最大粒徑應為15mm; 3 混凝土輸料距離水平不應小于30m,垂直不應小于20m; 4 機旁粉塵應小于10mg/m3。

6.4.3 幹拌法噴射混凝土用空氣壓縮機的供風量不應小于9m3/min;泵送型濕拌噴射混凝土用空氣壓縮機的供風量不應小于4m3/min;風送型濕拌混凝土機的供風量不應小于12m3/min;空氣壓縮機應具有完善的油水分離系統,壓縮空氣出口溫度不應大于40℃。

6.4.4 輸料管應能承受0.8MPa以上的壓力,并應有良好的耐磨性能。

6.4.5 幹拌法噴射混凝土施工供水設施應滿足噴頭處的水壓不小于0.15MPa。

Ⅱ 混合料攪拌

6.4.6 混合料攪拌前,應按混合料配比對各種原材料嚴格稱重并應滿足表6.4.6的要求。

表6.4.6 原材料的允許偏差

名稱

允許偏差

膠凝材料、外加劑、鋼纖維

2%(重量)

骨料

3%(重量)

鋼纖維長度

5%(纖維長度)

6.4.7 混合料應采用機械攪拌,所采用的材料應拌和均勻。攪拌時間不得少于120s,濕拌混合料的攪拌宜在工廠或現場專門的混凝土攪拌站完成。

6.4.8 摻入鋼纖維的混合料,鋼纖維應分布均勻,不得成團,宜采用粘結成排的鋼纖維。

Ⅲ 噴射作業

6.4.9 噴射作業現場應做好下列準備工作: 1 拆除作業面障礙物,清除開挖面的浮石、泥漿、回彈物及岩渣堆積物; 2 埋設控制噴射混凝土厚度的标志(厚度控制釘、噴射線); 3 噴射機司機與噴射手不能直接聯系時應配備聯絡裝置; 4 作業區應有良好的通風和足夠的照明裝置; 5 噴射作業前應對機械設備、風水管路、輸料管路和電纜線路等進行全面檢查及試運轉。

6.4.10 受噴面有滴水淋水時噴射前應按下列方法做好治水工作: 1 有明顯出水點時可埋設導管排水; 2 導水效果不好的含水岩層可設盲溝排水; 3 豎井淋幫水可設截水圈排水; 4 采用濕拌法噴射時宜備有液态速凝劑并應檢查速凝劑的泵送及計量裝置性能。

6.4.11 噴射作業應符合下列規定: 1 噴射作業應分段分片進行,噴射順序應由上而下; 2 對受噴岩面應用壓力水預先濕潤,對遇水易潮解的岩層可用壓風清除岩面的松石、浮渣和塵埃; 3 在大面積噴射作業前應先對岩面上出露的空洞、凹穴和較寬的張開裂隙進行噴射混凝土充填; 4 噴嘴指向與受噴面應保持90°夾角; 5 噴嘴與受噴面的距離不宜大于1.5m; 6 素噴混凝土一次噴射厚度應符合表6.4.11的規定。

表6.4.11 素噴混凝土一次噴射厚度(mm)

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)27

7 分層噴射時,後層噴射應在前層混凝土終凝後進行,若終凝1h後進行噴射,則應先用風水清洗噴層表面; 8 噴射作業緊跟開挖工作面時,下一循環爆破作業應在混凝土終凝3h後進行。

6.4.12 施工噴射混凝土面層的環境條件應符合下列要求: 1 在強風條件下不宜進行噴射作業,或應采取防護措施; 2 永久性噴射混凝土噴射作業宜避開炎熱天氣,适宜于噴射作業的環境溫度及噴射混凝土表面蒸發量應符合表6.4.12的要求。

表6.4.12 環境溫度與噴射混凝土表面蒸發量

項目

容許範圍

環境溫度

5℃~35℃

混合料溫度

10℃~30℃

噴層表面蒸發量

<1.0kg/m2·h

6.4.13 噴射混凝土混合料拌制後至噴射間的最長間隔時間應符合表6.4.13的規定:

表6.4.13 混合料拌制後至噴射的最長間隔時間

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)28

6.4.14 在噴射過程中,應對分層、蜂窩、疏松、空隙或砂囊等缺陷作出鏟除和修複處理。

6.4.15 噴射混凝土養護應符合下列規定: 1 宜采用噴水養護,也可采用薄膜覆蓋養護;噴水養護應在噴射混凝土終凝後2h進行,養護時間不應少于5d; 2 氣溫低于+5℃時不得噴水養護。

6.4.16 噴射混凝土冬期施工應符合下列規定: 1 噴射作業區的氣溫不應低于5℃。 2 混合料進入噴射機的溫度不應低于5℃。 3 噴射混凝土強度在下列情況時不得受凍: 1)普通矽酸鹽水泥配制的噴射混凝土低于設計強度的30%時; 2)礦渣水泥配制的噴射混凝土低于設計強度的40%時。 4 不得在凍結面上噴射混凝土,也不宜在受噴面溫度低于2℃時噴射混凝土。 5 噴射混凝土冬期施工的防寒保護可用毯子或在封閉的帳篷内加溫等措施。

6.4.17 鋼筋網噴射混凝土中的施工應符合下列規定: 1 鋼筋使用前應清除污鏽; 2 鋼筋網宜在受噴面噴射一層混凝土後鋪設,鋼筋與壁面的間隙宜為30mm; 3 采用雙層鋼筋網時,第二層鋼筋網應在第一層鋼筋網被混凝土覆蓋後鋪設; 4 鋼筋網應與錨杆或其他錨定裝置聯結牢固,噴射時鋼筋不得晃動; 5 噴射時應适當減小噴頭與受噴面的距離; 6 清除脫落在鋼筋網上的疏松混凝土。

6.4.18 鋼架噴射混凝土施工應符合下列規定: 1 安裝前應檢查鋼架制作質量是否符合設計要求; 2 鋼架安裝允許偏差橫向和垂直向均應為50mm,垂直度允許偏差應為±2°; 3 鋼架立柱埋入底闆深度應符合設計要求,并不得置于浮渣上; 4 鋼架與壁面之間應楔緊,相鄰鋼架之間應連接牢靠; 5 鋼架與壁面之間的間隙應用噴射混凝土充填密實; 6 噴射順序應先噴射鋼架與壁面之間的混凝土,後噴射鋼架之間的混凝土; 7 除可縮性鋼架的可縮節點部位外,鋼架應被噴射混凝土覆蓋。

6.5 質量控制與檢驗

6.5.1 原材料與混合料的質量控制應符合下列規定: 1 每批材料到達工地後應進行質量檢查合格後方可使用; 2 噴射混凝土混合料的配合比以及拌和的均勻性,每工作班檢查次數不得少于兩次,條件變化時應檢查。

6.5.2 噴射混凝土厚度的檢查應符合下列規定: 1 控制噴層厚度應預埋厚度控制釘、噴射線;噴射混凝土厚度應采用鑽孔法檢查; 2 噴層厚度檢查點密度:結構性噴層為每100m2/個,防護性噴層為400m2/個,隧洞拱部噴層為每50m2/個~80m2/個; 3 噴層厚度合格條件:用鑽孔法檢查的所有點中應有60%的噴層厚度不小于設計厚度,最小值不應小于設計厚度的60%,檢查孔處噴層厚度的平均值不應小于設計厚度。

6.5.3 結構性噴射混凝土應進行抗壓強度和粘結強度試驗,必要時,尚應進行抗彎強度、殘餘抗彎強度(韌性)、抗凍性和抗滲性試驗。噴射混凝土抗壓強度和粘結強度試驗的試件數量、試驗方法及合格标準應遵守本規範第12.2節及附錄M、附錄N的有關規定。

6.5.4 噴射混凝土層的厚度、抗壓強度、粘結強度、表面平整度和表面質量應符合本規範表14.2.3-2的規定。

6.6 施工安全與粉塵控制

6.6.1 噴射混凝土的施工安全應符合下列要求: 1 施工前應認真檢查和處理作業區的危石,施工機具應布置在安全地帶; 2 噴射混凝土施工用的工作台架應牢固可靠并應設置安全欄杆; 3 施工中應定期檢查電源線路和設備的電器部件; 4 噴射作業中處理堵管時,應将輸料管順直,應緊按噴頭,疏通管路的工作風壓不得超過0.4MPa; 5 非操作人員不得進入正在作業的區域,施工中噴頭前方不 得站人; 6 噴射鋼纖維混凝土施工中應采取措施防止回彈物傷害操作人員。

6.6.2 采用幹法噴射混凝土施工時宜采取下列綜合防塵措施: 1 在滿足混合料能在管道内順利輸送和噴射的條件下增加骨料含水率; 2 在距噴頭3m~4m輸料管處增加一個水環,用雙水環加水; 3 在噴射機或混合料攪拌處設置集塵器或除塵器; 4 在粉塵濃度較高地段設置除塵水幕; 5 加強作業區的局部通風; 6 采用增粘劑等外加劑。

6.6.3 噴射混凝土作業區的粉塵濃度不應大于10mg/m3,噴射混凝土作業人員應采用個體防塵用具。

7 隧道與地下工程錨噴支護

7.1 一般規定

7.1.1 隧道與地下工程錨杆噴射混凝土(錨噴)支護的設計,應采用工程類比與監測量測相結合的設計方法。對于大跨度、高邊牆的隧道洞室,還應輔以理論驗算法複核。對于複雜的大型地下洞室群可用地質力學模型試驗驗證。

7.1.2 錨噴支護的工程類比法設計應根據圍岩級别及隧洞開挖跨度确定錨噴支護類型和參數。

7.1.3 對圍岩整體穩定性驗算,可采用數值解法、數值極限解法或解析解法;對局部可能失穩的圍岩塊體穩定性驗算,可采用塊體極限平衡方法。

7.1.4 抗震設防烈度為9度的地下結構或抗震設防烈度為8度的地下結構,當圍岩有斷層破碎帶時,應驗算錨噴支護和圍岩的抗震強度及穩定性。抗震設防烈度大于7度的地下結構進出口部位,其所處岩體破碎或節理裂隙發育時,應驗算其抗震穩定性。

7.1.5 局部地質或工程條件複雜區段的錨噴支護設計,還應符合下列規定: 1 隧洞洞口段、洞室交叉口洞段、斷面變化處、洞室軸線變化洞段等特殊部位,均應加強支護結構; 2 圍岩較差地段的支護,應向圍岩較好地段适當延伸; 3 斷層、破碎帶或不穩定塊體,應進行局部加固; 4 當遇岩溶時,應進行處理或局部加固; 5 對可能發生大體積圍岩失穩或需對圍岩提供較大支護力時,宜采用預應力錨杆加固。

7.1.6 對下列特殊地質條件的錨噴支護設計,應通過試驗或專門研究後确定: 1 未膠結的松散岩體; 2 有嚴重濕陷性的黃土層; 3 大面積淋水地段; 4 能引起嚴重腐蝕的地段; 5 嚴寒地區的凍脹岩體。

7.2 圍岩分級

7.2.1 隧洞洞室的支護設計應首先确定圍岩級别,隧洞洞室圍岩級别應按表7.2.1劃分。

7.2.2 岩體完整性指标Kv可按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)29

[7.2.2]

式中:Vpm——隧洞岩體實測的縱波速度(km/s); Vpr——隧洞岩石實測的縱波速度(km/s)。 當無條件進行聲波實測時,也可用岩體體積節理數Jv,按表7.2.2确定Kv值。

7.2.3 圍岩分級表中岩體強度應力比應按下列公式計算: 1 當有地應力實測數據時:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)30

[7.2.3-1]

式中:Sm——岩體強度應力比; fr——岩石單軸飽和抗壓強度(kPa); Kv——岩體完整性系數; σ1——垂直洞軸線的最大主應力(kN/m2)。 2 當無地應力實測數據時,可按下式或按位移反分析資料确定σ1:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)31

[7.2.3-2]

式中:γ——岩體重力密度(kN/m3); H——隧洞頂覆蓋層厚度(m)。

表7.2.1 隧洞洞室圍岩級别

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)32

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)33

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)34

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)35

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)36

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)37

注:1 圍岩按定性分級與定量指标分級有差别時,應以低者為準。 2 本表聲波指标以孔測法測試值為準。當用其他方法測試時,可通過對比試驗,進行換算。 3 層狀岩體按單層厚度可劃分為:厚層:大于0.5m;中厚層:0.1m~0.5m;薄層:小于0.1m。 4 一般條件下,确定圍岩級别時,應以岩石單軸濕飽和抗壓強度為準;當洞跨小于5m,服務年限小于10年的工程,确定圍岩級别時,可采用點荷載強度指标代替岩塊單軸飽和抗壓強度指标,可不做岩體聲波指标測試。 5 測定岩石強度,做單軸抗壓強度測定後,可不做點荷載強度測定。

表7.2.2 Jv與Kv對照表

Jv(條/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

7.2.4 極高地應力圍岩或Ⅰ、Ⅱ級圍岩強度應力比小于4,Ⅲ、Ⅳ級圍岩強度應力比小于2宜适當降級。

7.2.5 對Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍岩,當地下水發育時,應根據地下水類型、水量大小、軟弱結構面多少及其危害程度,适當降級。

7.2.6 對Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍岩,當洞軸線與主要斷層或軟弱夾層走向的夾角小于30°時,應降一級。

7.3 一般條件下的錨噴支護設計

Ⅰ 工程類比法設計

7.3.1 錨噴支護工程類比法設計應貫徹動态設計的原則,并應符合下列規定: 1 初步設計階段,應根據本規範表7.2.1初步确定的圍岩級别和地下洞室尺寸,按表7.3.1-1和表7.3.1-2的規定,初步選定錨噴支護類型和參數; 2 施工設計階段,應根據開挖過程揭示的洞室圍岩地質條件,詳細劃分圍岩級别,并應通過監控量測結果的綜合分析修正初步設計; 3 當地質條件複雜多變時,宜分段進行工程類比法設計。

表7.3.1-1 隧洞與斜井的錨噴支護類型和設計參數

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)38

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)39

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)40

注:1 表中的支護類型和參數,是指隧洞和傾角小于30°的斜井的永久支護,包括初期支護和後期支護的類型和參數。 2 複合襯砌的隧洞和斜井,初期支護采用表中的參數時,應根據工程的具體情況,予以減小。 3 表中凡标明有1和2兩款支護參數時,可根據圍岩特性選擇其中一種作為設計支護參數。 4 表中表示範圍的支護參數,洞室開挖跨度小時取小值,洞室開挖跨度大時取大值。 5 二次支護可以是錨噴支護或現澆鋼筋混凝土支護。 6 開挖跨度大于20m的隧洞洞室的頂部錨杆宜采用張拉型(低)預應力錨杆。 7 本表僅适用于洞室高跨比H/B≤1.2情況的錨噴支護設計。 8 表中符号:L為錨杆(錨索)長度(m),其直徑應與其長度配套協調;@為錨杆(錨索)或鋼拱架或格栅拱架間距(m);δ為鋼筋網噴混凝土或噴混凝土厚度(mm)。

表7.3.1-2 豎井錨噴支護類型和設計參數

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)41

注:1 L為錨杆長度(m);@為錨杆間排距或圈梁間距(m);δ為噴混凝土(cm)。 2 井壁采用錨噴做初期支護時,支護設計參數可适當減小。 3 Ⅲ級圍岩中井筒深度超過500m時,支護設計參數應予以增大。 4 鋼筋格栅拱架或圈梁部位,加固圍岩的錨杆應與鋼筋格栅拱架或圈梁連成一體。 5 超過本表範圍的豎井采用錨噴支護應做專門研究。

7.3.2 當洞室開挖跨度大于20m,高跨比H/B大于1.2,邊牆支護參數應根據工程的具體情況,予以加強;當洞室高跨比H/B大于2.0時,邊牆支護應采用長度不小于邊牆高度0.3倍的預應力錨杆群支護予以加強;洞室群之間的岩柱視其厚度予以加強或采用對穿型預應力錨杆支護,預應力錨杆的設計應符合本規範第4.5節和第4.6節的有關規定。

7.3.3 隧洞、洞室的系統錨杆布置設計應符合下列規定: 1 在岩面上,錨杆宜呈菱形或矩形布置。錨杆的安設角度宜與洞室開挖壁面垂直,當岩體主結構面産狀對洞室穩定不利時,應将錨杆與結構面呈較大角度設置; 2 錨杆間距不宜大于錨杆長度的1/2。當圍岩條件較差、地應力較高或洞室開挖尺寸較大時,錨杆布置間距應适當加密。對于Ⅳ、Ⅴ級圍岩中的錨杆間距宜為0.50m~1.00m,并不得大于1.25m。 3 錨杆直徑應随錨杆長度增加而增大,宜為18mm~32mm。

Ⅱ 監控量測法

7.3.4 隧洞、洞室實施現場監控量測範圍應按表7.3.4确定。

表7.3.4 隧洞、洞室實施現場監控量測表

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)42

注:1 “√”者為應實施現場全面監控量測的隧洞洞室。 2 “△”者為應實施現場局部區段監控量測的隧洞洞室。

7.3.5 監控量測設計内容應包括:确定監控量測項目;選擇監測儀器的類型、數量和布置;進行監控量測數據整理分析、監控信息反饋和支護參數與施工方法的修正。

7.3.6 現場監控量測應由業主委托第三方負責實施,并應及時反饋監測信息。依據監測結果調整支護參數;需要二次支護時,還應确定二次支護類型、支護參數和支護時機。

7.3.7 實施現場監控量測的隧洞與洞室工程應進行地質和支護狀況觀察、周邊位移、頂拱下沉和預應力錨杆初始預應力變化等項量測。工程有要求時尚應進行圍岩内部位移、圍岩壓力和支護結構的受力等項目量測。

7.3.8 現場監控量測的隧洞、洞室,若位于城市道路之下或臨近建(構)築物基礎或開挖對地表有較大影響時,應進行地表下沉量測和爆破震動影響監測。

7.3.9 需采用分期支護的隧洞洞室工程,後期支護應在隧洞位移同時達到下列三項标準時實施: 1 連續5天内隧洞周邊水平收斂速度小于0.2mm/d;拱頂或底闆垂直位移速度小于0.1mm/d; 2 隧洞周邊水平收斂速度及拱頂或底闆垂直位移速度明顯下降; 3 隧洞位移相對收斂值已達到允許相對收斂值的90%以上。

7.3.10 洞室現場監控量測的周邊位移,應結合圍岩地質條件、洞室規模和埋深、位移增長速率、支護結構受力狀況等進行綜合評判: 1 當位移增長速率無明顯下降,而此時實測的相對收斂值已接近表7.3.10中規定的數值,同時噴射混凝土表面已出現明顯裂縫,部分預應力錨杆實測拉力值變化已超過拉力設計值的10%;或者實測位移收斂速率出現急劇增長,則應立即停止開挖,采取補強措施,并調整支護參數和施工程序; 2 經現場地質觀察評定,認為在較大範圍内圍岩穩定性較好,同時實測位移值遠小于預計值而且穩定速度快,此時可适當減小支護參數; 3 支護實施後位移速度趨近于零,支護結構的外力和内力的變化速度也趨近于零,則可判定隧洞洞室穩定。

表7.3.10 隧洞、洞室周邊允許相對收斂值(%)

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)43

注:1 洞周相對收斂量是指兩測點間實測位移值與兩測點間距離之比,或拱頂位移實測值與隧道寬度之比。 2 脆性圍岩取小值,塑性圍岩取大值。 3 本表适用于高跨比0.8~1.2、埋深<500m,且其跨度分别不大于20m(Ⅲ級圍岩)、15m(Ⅳ級圍岩)和10m(Ⅴ級圍岩)的隧洞洞室工程。否則應根據工程類比,對隧洞、洞室周邊允許相對收斂值進行修正。

7.3.11 施工期間的監測項目宜與永久監測項目相結合,按永久監測的要求開展監測工作。

7.3.12 有條件時應利用導洞等開挖過程的位移監測值進行圍岩彈性模量和地應力的位移反分析。

Ⅲ 理論驗算法

7.3.13 理論計算時,應全面收集工程的地形、地質、布置設計、施工方法等基礎資料。所需要的岩體物理力學參數,應根據現場和室内試驗成果經綜合分析确定。 1 計算用的岩體彈模應根據實測所得的峰值乘以0.6~0.8的折減系數後确定; 2 計算用岩體物理力學指标,地應力場等參數,也可通過位移反分析确定; 3 當無實測數據時,各級圍岩物理力學參數和岩體結構面的粘聚力及内摩擦角的峰值指标可按本規範表E.0.1和表E.0.2采用。

7.3.14 當采用數值分析法對圍岩進行穩定性分析時,宜采用有限單元法和有限差分法。

7.3.15 地下工程的理論計算模型可采用考慮不連續面的彈塑性力學模型,對流變性明顯的土體與岩石可采用粘彈塑性力學模型。

7.3.16 洞室整體性穩定性驗算宜采用三維整體數值模型,下列情況也可根據計算對象和目的采用二維或局部三維數值模型: 1 地質結構單一,沒有明顯三維特征的洞段; 2 進行洞室群布置格局、間距或支護效應比較時; 3 控制性斷面的快速計算與反饋分析。

Ⅳ 抵抗局部危岩的錨杆與噴射混凝土支護設計

7.3.17 抵抗局部危岩的錨噴支護設計應采用極限平衡法,抵抗體積較大的局部危岩引起的失穩,宜采用預應力錨杆。

7.3.18 拱腰以上部位設置的局部預應力錨杆應按承擔全部不穩定岩塊的重力設計,單根錨杆的拉力設計值應按本規範第4.6.6條的規定計算,錨杆的筋體截面積與錨固段長度、直徑的設計應符合本規範第4.6節的有關規定。

7.3.19 采用預應力錨杆抵抗拱腰以下及邊牆部位的不穩定局部危岩的穩定性計算,應符合本規範第8.2.3條的規定。

7.3.20 抵抗拱腰以下局部不穩定塊體的預應力錨杆自由段應穿過滑移面不小于1.5m,錨杆杆體截面與錨固段設計應符合本規範第4.6節的有關規定。

7.3.21 噴射混凝土和安放構造鋼筋網的噴射混凝土層對局部不穩定岩塊的抗沖切承載力可按下式估算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)44

[7.3.21]

式中:G——不穩定岩塊重量(kN); ft——噴射混凝土軸心抗拉強度設計值(MPa); h0——噴層有效厚度(mm); um——不穩定岩塊出露面的周邊長度(mm); K——安全系數,取1.1~1.3。

7.4 特殊條件下的錨噴支護設計

Ⅰ 淺埋土質隧道的錨噴支護設計

7.4.1 淺埋土質隧道支護設計,應根據工程的地質條件,地面環境、埋深及開挖斷面形狀、尺寸等因素,選用鋼架-配筋噴射混凝土支護或其與混凝土内襯相結合的複合支護,并應設仰拱。

7.4.2 開挖跨度小于8m的淺埋土質隧道支護類型及參數應按表7.4.2初步選用,施工過程中通過監控量測進行修正。開挖跨度大于8m或地質條件及周邊環境複雜的淺埋土質隧道,則還應按松散壓力與形變壓力分别計算确定支護參數。

表7.4.2 淺埋土質隧道錨噴支護類型與參數

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)45

注:1 地層穩定,埋設淺的隧道支護參數取上限。 2 地層穩定性差,埋設較深的隧道支護參數取下限。

7.4.3 采用理論驗算淺埋土質隧道錨噴支護參數時,其驗算荷載應包含:結構自重、土層壓力、水壓力、浮力、地面車輛荷載、施工荷載、溫度變化影響和地震力等。

7.4.4 地層穩定性差的淺埋土質隧道,宜采用土層預注漿、超前小導管注漿、開挖面超前深層注漿及長管棚和管幕等地層預加固方法。

7.4.5 對于厚層淤泥質黏土或含水厚層粉細砂層等特殊地層或覆土厚度小于1倍洞徑的淺埋土質隧道,應通過專項論證或現場試驗确定支護類型與參數,或改為明挖法設計。

Ⅱ 塑性流變岩體中隧洞錨噴支護設計

7.4.6 開挖後出現持續變形且變形量大的塑性流變岩體中的隧洞,宜采用圓形、橢圓形等曲線形斷面。隧洞斷面的長軸宜與垂直于洞軸線平面内的較大主應力方向相一緻,設計斷面尺寸應預留圍岩變形量。

7.4.7 塑性流變岩體中的隧洞錨噴支護設計應符合下列規定: 1 隧洞周邊宜采用分期實施的全封閉支護結構; 2 初期支護宜采用具有韌性高、适應變形能力強的錨杆和噴射鋼纖維混凝土聯合支護,或增設可縮性鋼架支護; 3 隧洞底闆可采用鋼筋混凝土仰拱或錨杆——鋼筋混凝土支護封閉; 4 采用以監控量測、信息反饋為主的動态設計,根據圍岩變形趨向,調整錨噴支護參數,并确定後期支護的類型、參數與施作時機; 5 後期支護施作時機應符合本規範第7.3.9條的規定,後期支護可采用錨噴支護或混凝土襯砌; 6 自穩能力差的塑性流變岩體中的隧道,宜采用超前錨杆和噴射混凝土封閉端部工作面等方法予以加固。

Ⅲ 水工隧洞錨噴支護設計

7.4.8 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級圍岩中的水工隧洞的錨噴支護,在滿足圍岩穩定要求且符合下列三條件之一時,可作為最終永久支護。 1 圍岩經過處理基本不透水,或外水壓力高于内水壓力,不會發生内水外滲; 2 水工隧洞内水長期外滲不會危及岩體和山坡穩定,也不會危及鄰近建築物或造成環境破壞; 3 内水外滲的水量損失可忽略不計。

7.4.9 水工隧洞錨噴支護的設計,宜按工程類比法選擇支護參數。對于1級或直徑(跨度)大于10m的水工隧洞,尚應輔以數值法、塊體極限平衡法等理論驗算和監控量測。

7.4.10 錨噴水工隧洞在其淺水放空時,應複核在外水壓力作用下的隧洞穩定性。

7.4.11 錨噴水工隧洞過水斷面尺寸應按與水工隧洞混凝土襯砌過水斷面水頭損失相等的原則确定。水工隧洞水頭損失計算中的糙率系數n值,應按隧洞水力特性、洞壁平均起伏差和底闆混凝土情況分析确定,隧洞噴層平均起伏差不應超過20cm。一般情況下噴層糙率系數可按表7.4.11選用。

表7.4.11 錨噴隧洞糙率n值

序号

水道表面情況

綜合糙率

1

光面爆破法

0.025

2

普通鑽爆法

0.030

注:現澆混凝土底闆的錨噴隧洞應計算綜合糙率值。

7.4.12 采用錨噴支護的永久過水隧洞允許的水流流速不宜超過8m/s;臨時過水隧洞允許的水流流速不宜超過12m/s。經論證超過上述規定流速的錨噴支護隧洞,應采取有效的防空蝕抗沖磨措施。

7.4.13 水工隧洞的錨噴支護設計,應符合下列規定: 1 噴混凝土的強度等級不應低于C25,挂網噴混凝土的厚度不宜小于100mm; 2 隧洞的底闆宜采用厚度不小于200mm的現澆混凝土,并應做好現澆混凝土與噴射混凝土的接縫處理; 3 隧洞的洞口段應采取加強支護措施。錨噴支護隧洞的末端,應設置集石坑。

Ⅳ 受采動影響的錨噴支護設計

7.4.14 受采動影響的回采巷道、采區集中巷道、運輸巷道及各類洞室工程,宜采用低預應力錨杆或其與噴射混凝土相結合的支護。

7.4.15 受采動影響的巷道錨噴支護設計應符合下列規定: 1 錨噴支護類型和參數設計,可根據動壓影響程度,圍岩地質、巷道跨度、巷道服務年限及生産條件等因素,用工程類比法或結合理論計算分析确定。 2 采用錨杆支護時,宜同時結合采用金屬網、鋼帶、鋼帶-金屬網等防護構造。采用錨噴支護時,宜優先采用噴射鋼纖維混凝土支護。 3 受采動影響嚴重,并能引起圍岩較大變形的巷道宜采用錨噴與圍岩注漿或錨噴與可縮性鋼支架等聯合支護型式。 4 受采動影響的巷道,應及時實施采動應力、圍岩變形與支護結構受力變形的監測,根據監測數據與岩層地質條件變化,評估支護型式與參數的适應性。若有問題,則應調整支護型式與參數。

Ⅴ 易發生岩爆的高地應力岩體中隧洞的錨噴支護設計

7.4.16 位于易發生岩爆的高地應力岩體中隧洞開挖後,應立即采用能主動加固圍岩和有效控制圍岩應力釋放的錨噴支護。

7.4.17 易發生岩爆的高地應力岩體中隧洞的錨噴支護設計應符合下列規定: 1 初期支護宜選用脹殼式中空錨杆、水脹式錨杆、樹脂錨杆、噴射鋼纖維混凝土、鋼筋網噴射混凝土等支護型式。錨杆應适當加密加長,噴射鋼纖維混凝土厚度不宜小于150mm,噴射鋼纖維混凝土殘餘抗彎強度不宜小于4.0MPa; 2 後期支護設計宜采用全長粘結型錨杆與預應力錨杆相結合的支護體系。錨杆的長度及拉力标準值應大于中、低地應力隧洞的常規取值。預應力錨杆的鎖定荷載宜為拉力設計值的0.6倍~0.8倍。 3 監測錨杆拉力變化的錨杆量不應少于錨杆總量的10%。

7.5 施 工

7.5.1 隧洞洞室的開挖應有利于充分保護圍岩的完整性,減小對圍岩的擾動與破壞。分期開挖應減少洞室之間相互幹擾和擾動。

7.5.2 隧洞洞室開挖方案應與錨噴支護方式協調配套,錨噴支護施工,應采用有利于縮小岩體裸露面積和縮短岩體裸露時間的施工程序和方法。

7.5.3 隧洞洞室設計輪廓面的開挖應采用光面爆破或預裂爆破技術,主要鑽爆參數應通過試驗确定,并按施工中的爆破效果及時優化調整。

7.5.4 對下列情況的隧洞洞室開挖與錨噴支護施工應符合下列規定: 1 土體及不良地質地段或Ⅳ級~Ⅴ級圍岩中的隧洞洞室,開挖前宜采用必要的“超前灌漿”和“超前支護”措施,開挖時應采用“短進尺、強支護”和邊挖邊護的方法施工; 2 地下水出露較豐的地層中開挖隧洞洞室,事先應做好地下水整治工作。

7.5.5 大型洞室(群)的開挖應符合下列規定: 1 應采用自上而下分層開挖的方法,分層開挖高宜為6m~8m,不宜超過10m;對于高地應力區,應減少台階的開挖高度; 2 頂部開挖宜采用先導洞後擴挖的方法,導洞的位置及尺寸可根據地質條件和施工方法确定,導洞開挖後應立即施作錨噴支護; 3 中、下部岩體宜采用分層開挖,兩側預裂、中間拉槽的開挖爆破方式; 4 當采用上下或兩側結合、中間預留岩埂的開挖方式時,應先做好上下或兩側已開挖部位圍岩的錨噴支護措施,然後對預留岩埂采用分段邊挖邊支護的開挖方式,應避免岩埂應力集中釋放導緻洞室失穩或位移突變; 5 平行布置的洞室,應按在時空上錯開的原則開挖,采用對穿錨固時,相鄰洞室的錯開步距應有利于對穿錨固的及時施工; 6 洞室交叉部位宜采用“小洞貫大洞,先洞後牆”的開挖方式。

7.5.6 隧洞洞室開挖施工,應采取有效措施防止爆破對已開挖洞室圍岩和錨噴支護結構的震動損壞,其質點安全震動速度應經現場試驗确定并予以控制。

8 邊坡錨固

8.1 一般規定

8.1.1 根據邊坡工程要求、地質條件、邊坡特點、規模、形狀、變形破壞特征及施工條件,可采用預應力錨杆或其與非預應力錨杆、支護樁、擋牆、噴射混凝土等相結合的型式維護邊坡穩定。

8.1.2 邊坡錨固工程設計應首先确定邊坡變形破壞類型、岩質邊坡結構分類和邊坡安全等級。滑動破壞型岩質邊坡結構分類應符合表8.1.2-1的規定,邊坡安全等級應符合表8.1.2-2的規定。

表8.1.2-1 滑動破壞型岩質邊坡岩體結構分類

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)46

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注:1 本分類按定性與定量指标分級有差别時,一般應以低者為準。 2 層狀岩體可按單層厚度劃分:厚層:大于0.5m;中厚層:0.1m~0.5m;薄層:小于0.1m。 3 當地下水豐富時,Ⅲ1或Ⅲ2類山體結構可視具體情況降低一檔,為Ⅲ2或Ⅳ1類。 4 主體為強風化岩的邊坡可劃為Ⅳ2類岩體。

表8.1.2-2 邊坡工程安全等級

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)49

注:1 一個邊坡的各段,可根據實際情況采用不同的安全等級。 2 複雜重要邊坡,可通過專門研究論證确定安全等級。

8.1.3 邊坡錨固工程應采用動态設計,應掌握分析邊坡開挖全過程中所揭示的岩土地質狀況及邊坡監測反饋的信息資料,當發現有與原設計不符的不良地質或變形異常情況,應對原設計進行複核、修改和補充。

8.1.4 邊坡錨固工程應設置完善的地表防水、截水和排水系統,當地下水位高或有特殊要求時,還應設置地下排水系統。

8.1.5 邊坡錨固支護設計應對支護施作時機及施作程序作出規定,支護施工應遵循分級分區實施的原則,随開挖随錨噴,最大限度地縮小開挖面的裸露面積和裸露時間。

8.2 邊坡錨固設計

8.2.1 錨固邊坡的穩定性計算可采用極限平衡法,對重要或複雜邊坡的錨固設計計算則宜同時采用極限平衡法與數值極限分析法。

8.2.2 不同破壞形式的錨固邊坡的穩定性計算應符合下列規定: 1 對可能産生圓弧滑動的錨固邊坡,宜采用簡化畢肖普法、摩根斯坦-普賴斯法或簡布法計算,也可采用瑞典法計算; 2 對可能産生直線滑動的錨固邊坡,宜采用平面滑動面解析法計算; 3 對可能産生折線滑動的錨固邊坡,宜采用傳遞系數隐式解法、摩根斯坦-普賴斯法或薩瑪法計算; 4 對岩體結構複雜的錨固邊坡,可配合采用赤平極射投影法和實體比例投影法進行分析。

8.2.3 沿結構面可能産生平面滑動的岩質邊坡被錨固時,錨固邊坡的穩定安全系數(圖8.2.3)可按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)50

式中:Tdi——第i根預應力錨杆受拉承載力設計值(kN); G——邊坡岩體自重(kN); N——垂直滑動結構面的反力(kN); S——滑動結構面上的摩擦力(kN); c——邊坡岩體結構面的粘聚力标準值(kPa); φ——邊坡岩體結構面的内摩擦角标準值(°); A——邊坡岩體結構面面積(m2); β——岩體結構面與水平面的夾角(°); θ——預應力錨杆的傾角(°); n——預應力錨杆的根數。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)51

圖8.2.3 錨固沿結構面産生平面滑動的岩質邊坡的穩定性分析簡圖

8.2.4 對可能産生圓弧滑動的錨固邊坡,采用瑞典條分法計算邊坡穩定性時,可按本規範第F.0.1條計算錨固邊坡的穩定安全系數。

8.2.5 采用預應力錨杆錨固的邊坡的穩定安全系數應按邊坡安全等級及邊坡工作狀況确定。錨固邊坡穩定安全系數可按表8.2.5的規定取值。

表8.2.5 錨固邊坡穩定安全系數

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)52

8.2.6 用于錨固邊坡穩定性分析的岩土體力學參數應由地質勘察報告給出。邊坡岩體力學參數與結構面抗剪強度參數宜采用直接試驗、工程類比以及反算分析等方法綜合确定。當試驗資料不足時,岩體結構面抗剪峰值強度可按本規範表E.0.2取值。

8.2.7 邊坡預應力錨杆的筋體截面、錨固體長度、直徑應按本規範第4.6節的有關規定計算确定。

8.2.8 開挖高度較大并具有一定放坡條件的邊坡錨固工程,宜采用多級台階放坡開挖設計,各台階高度宜為6m~15m,設計的開挖坡率宜根據經驗或按表8.2.8的要求初步确定,然後按對各級邊坡及整體邊坡的穩定性驗算結果最終确定。

表8.2.8 開挖邊坡的坡率

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)53

8.2.9 邊坡預應力錨杆傳力結構設計應符合下列規定: 1 表層為土層或軟弱破碎岩體的邊坡,宜采用框架格構型鋼筋混凝土傳力結構; 2 Ⅰ、Ⅱ類及完整性好的Ⅲ類岩體宜采用墩座或地梁型鋼筋混凝土傳力結構; 3 鋼筋混凝土傳力結構應有足夠的強度,剛度、韌性和耐久性,其結構尺寸與配筋設計可按現行國家标準《混凝土結構設計規範》GB 50010有關規定執行; 4 有條件時,應優先采用預制的傳力結構。傳力結構的設計尚應滿足與坡面接觸緊密,傳力均勻,以及構件預留孔與坡體鑽孔軸線一緻等要求; 5 傳力結構與坡面的結合部位,應有完善的防、排水構造設計。

8.2.10 邊坡預應力錨杆的布置設計應符合下列規定: 1 預應力錨杆的布置間距應根據邊坡地層性态、所需提供的總錨固力及單錨承載力設計值确定。一般條件下,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類岩體邊坡預應力錨杆間距宜為3.0m~6.0m,Ⅳ類岩體及土質邊坡預應力錨杆間距宜為2.5 m~4.0m。 2 對傾倒破壞的邊坡,預應力錨杆的設計安設角度宜與岩體層理面垂直。對滑動破壞的邊坡,預應力錨杆的安設角度應發揮錨杆的抗滑作用,在施工可行條件下,錨杆傾角宜按下式計算:

θ = β -( 45° φ/2) [8.2.10]

式中:θ——錨杆傾角; β——滑動面(軟弱結構面)傾角; φ——軟弱結構面内摩擦角。

8.2.11 對必須垂直開挖的邊坡,可采用預應力錨杆或預應力錨杆背拉排樁支護結構,邊坡穩定安全系數與預應力錨杆拉力設計值可按本規範第8.2.2條~第8.2.4條設計計算。

8.3 邊坡淺層加固與面層防護

8.3.1 錨固邊坡的淺層加固宜采用非預應力或低預應力錨杆。

8.3.2 錨杆設置應符合下列要求: 1 錨杆安設傾角宜為10°~20°,傾倒型邊坡錨杆則應與主結構面垂直; 2 錨杆布置宜采用菱形排列,也可采用行列式排列; 3 錨杆間距宜為1.25m~3.00m,且不應大于1/2錨杆長度。

8.3.3 邊坡坡面防護宜采用鋼筋網噴射混凝土或骨架植被。

8.3.4 邊坡噴射混凝土面層防護設計應符合下列規定: 1 坡面噴射混凝土的設計強度等級不應低于C20,1d齡期的抗壓強度不應低于8MPa; 2 永久性邊坡噴射混凝土面層厚度不應小于100mm,Ⅲ、Ⅳ類岩體結構及土質邊坡面層宜采用鋼筋網噴射混凝土,層厚不宜小于150mm; 3 鋼筋網的鋼筋直徑宜為6mm~12mm,鋼筋間距宜為150mm~300mm;也可采甩機編的鍍鋅鐵絲網,鐵(鋼)絲網直徑不宜小于3.2mm,網目不宜大于60mm; 4 鋼筋網噴射混凝土面層與錨杆應有可靠的連接; 5 噴射混凝土面層豎向伸縮縫宜按每隔30m一道設置。

8.4 邊坡錨固工程施工

Ⅰ 一般規定

8.4.1 邊坡錨固工程施工應根據相關設計圖紙、文件、總體規劃、施工環境、工程地質和水文地質條件,編制合理、可行、有效和确保施工安全的施工組織設計。

8.4.2 邊坡工程的臨時性排水設施應滿足暴雨、地下水的排洩要求,有條件時宜結合邊坡工程的永久性排水設施施工。排水設施應先行施工,避免雨水對邊坡工程可能産生的不利影響。

8.4.3 邊坡開挖施工,應做好坡頂鎖口、坡底固腳工作。

Ⅱ 邊坡爆破施工

8.4.4 岩石邊坡開挖采用爆破法施工時,應采取有效措施避免對邊坡和坡頂建(構)築物的震害,傳到建(構)築物的爆破質點振動速度應滿足現行國家标準《爆破安全規程》GB 6722的有關規定。

8.4.5 岩質邊坡開挖應采用控制爆破。

8.4.6 邊坡開挖爆破施工前,應做好爆破設計,并應事先做好對爆破影響區域内的建(構)築物安全狀态的調查檢測和埋設監測爆破影響的測點。

8.4.7 對爆破危險區内的建(構)築物應采取安全防護措施。

Ⅲ 邊坡錨杆施工

8.4.8 邊坡錨杆鑽孔應采用幹鑽。當邊坡的岩土體穩定性較好時,經充分論證許可,方可采用帶水鑽進。

8.4.9 對嚴重破碎、易塌孔或存在空腔、洞穴的地層中鑽孔,可先進行預灌漿處理,或采用跟管鑽進成孔。

8.4.10 鑽孔作業,宜采用加強鑽機固定、确保開孔精度、增加鑽杆沖擊器剛度和增設扶正器等方式,控制鑽孔偏斜。

8.4.11 錨杆的杆體制備、鑽孔、注漿和張拉鎖定應遵守本規範第4章的有關規定。

8.4.12 邊坡錨杆的質量檢驗與驗收标準應符合本規範表14.2.3-1的規定。

8.5 邊坡錨固工程的試驗與監測

8.5.1 邊坡預應力錨杆的基本試驗、蠕變試驗和驗收試驗應符合本規範第12.1節的有關規定。

8.5.2 邊坡噴射混凝土面層的抗壓強度及噴射混凝土與坡面的粘結強度試驗應符合本規範第12.2節的有關規定。

8.5.3 邊坡錨固工程的監測與維護應符合本規範第13章的有關規定。

9 基坑錨固

9.1 一般規定

9.1.1 基坑錨固體系應由圍護結構和錨杆組成,支護結構設計使用期限應滿足主體結構施工要求。

9.1.2 基坑錨固工程應根據場地地質條件、基坑開挖深度、基坑周邊荷載、相鄰建(構)築物及其基礎型式、周邊地下結構及管線的分布和地下水控制方法等因素,并應滿足施工及使用過程中的強度、剛度、穩定性和環境保護要求進行設計。

9.1.3 基坑工程應做好地下水控制、地面水的防排和基坑周邊水管破損的湧水與洩漏的防範工作。

9.1.4 當設計錨杆超出用地紅線時,應遵守相關法規要求。當地下環境不允許殘留錨杆杆體時,應采用可拆芯式錨杆。

9.1.5 基坑分級标準應符合本規範第4.6.11條的規定,工程安全等級分為三級。

9.1.6 基坑錨固支護結構和周圍土體的變形不得超過允許值。變形允許值及警戒值可根據支護結構穩定控制、周邊建構築物及管線變形控制要求,按國家現行有關标準規定及當地經驗确定。

9.1.7 基坑工程應進行全過程監測,包括支護結構受力及變形、周邊建(構)築物及管線變形、土體變形及地面沉降以及錨杆拉力等,并可依據監測結果對支護設計進行調整。具體監測内容及要求應符合本規範第13章及現行國家标準《建築基坑工程監測技術規範》GB 50497。

9.2 錨拉樁(牆)支護設計

9.2.1 錨拉樁(牆)結構應按下列規定進行設計計算和驗算: 1 支護結構計算應符合下列規定: 1)應考慮整個施工過程中,包括開挖和回築各工況的結構内力計算,應包括樁(牆)内力、錨杆腰梁内力、錨杆拉力等,需拆除錨頭或采用可拆芯式錨杆,應進行拆錨階段結構驗算; 2)對支護結構有變形限制的一、二級基坑,應進行樁(牆)的水平變形計算; 3)當錨杆傾角大于30°時,應對錨下結構豎向抗力及樁牆結構豎向承載力進行驗算。 2 基坑穩定性驗算應包括下列内容: 1)當基坑底有軟土時,應進行坑底土抗隆起穩定驗算; 2)支護結構抗傾覆穩定驗算; 3)整體穩定驗算; 4)抗滲流穩定驗算。 3 周邊環境變形控制計算應包括下列内容: 1)由于抽降地下水引起的地層固結沉降計算; 2)由于基坑開挖引起的地層沉降及水平位移計算。

9.2.2 錨杆剛度系數宜由錨杆基本試驗确定,當無試驗資料時,錨杆剛度系數及支護結構水平支點剛度系數可按下列公式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)54

[9.2.2-1]

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)55

[9.2.2-2]

式中:kT——錨杆的剛度系數(kN/m); kH——支護結構水平支點剛度系數(kN/m/m); E——錨杆杆體的彈性模量(kN/m2); A——錨杆杆體的橫斷面面積(m2); Lft——錨杆杆體計算自由長度(m),對于拉力型錨杆取其自由段與1/3錨固段長度之和,對于荷載分散型錨杆取最前端的單元錨杆杆體的非粘結長度; s——錨杆間距(m); θ——錨杆的傾角(°)。

9.2.3 支護結構的計算應按基坑工程施工及使用過程中的最不利内力考慮并應符合現行國家标準《建築地基基礎設計規範》GB 50007的有關規定。

9.2.4 支護結構設計應符合現行國家标準《混凝土結構設計規範》GB 50010及現行國家标準《鋼結構設計規範》GB 50017的有關規定,結構設計計算應采用荷載基本組合,并應按下式計算:

Sd = 1.25Sk [9.2.4]

式中:Sd——支護結構的内力設計值(kN); Sk——支護結構的内力标準值(kN)。

9.2.5 錨杆拉力标準值應根據支護結構水平支點力,并應按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)56

[9.2.5]

式中:Nk——錨杆拉力标準值(kN); Fk——擋土結構支點力标準值(kN/m); s——錨杆水平間距(m); θ——錨杆的傾角(°)。

9.2.6 錨杆拉力設計值,錨杆錨固段長度、直徑及杆體截面計算應符合本規範第4.6節的有關規定。

9.2.7 錨杆自由段長度應超過潛在滑裂面不小于1.5m,且不宜小于5m,滑裂面位置應根據整體穩定計算确定。初步設計時,錨杆自由段長度可按下式計算(圖9.2.7):

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)57

[9.2.7]

式中:Lf——錨杆自由段長度(m); b——排樁或地下連續牆與腰梁的總厚度(m); θ——錨杆的傾角(°); s1——錨杆的錨頭中點至基坑底面的距離(m); s2——基坑底面至排樁或地下連續牆嵌固段土壓力為零點O的距離,反彎點也可近似采用土壓力為零的點; ∅——O點以上各土層按土層厚度加權的内摩擦角平均值(°)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)58

圖9.2.7 錨杆自由段長度計算簡圖1-排樁或地下連續牆;2-錨杆

9.2.8 支護結構的整體穩定性驗算(圖9.2.8)可采用條分法按下式進行驗算,其中,地下水位以下,土的抗剪強度采用有效應力指标c′和φ′;抗滑力計算(分子部分)△Gi采用有效重度,下滑力計算(分母部分)△Gi采用飽和重度。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)59

式中:K——整體滑動穩定安全系數,Ⅰ級基坑為1.3,Ⅱ級基坑為1.25,Ⅲ級基坑為1.2; ci——第i土條滑弧面上土層的粘聚力; ∅i——第i土條滑弧面上土層的内摩擦角; li——第i土條滑弧面上的弧長; qi——作用在第i土條上的附加分布荷載值; bi——第i土條的寬度; △Gi——第i土條的天然重力,地下水位以下土條重力計算應采用浮重度; θi——第i土條的滑弧面中點處的切線與水平面的夾角; Td,j——第j個支點的錨杆受拉承載力設計值; αj——第j個支點的錨杆與水平面的夾角; sj——第j個支點的錨杆的水平間距;當支點兩側的水平間距不同時,取s=(s1+s2)/2,此處s1與s2分别為該支點與相鄰兩支點的間距。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)60

圖9.2.8 基坑整體穩定性驗算

9.2.9 當有地下水作用時,錨拉樁(牆)支護整體穩定性驗算應在本規範公式(9.2.9)分母項中加入由地下水壓力對圓弧滑動體圓心的滑動力矩Mw,Mw可按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)61

[9.2.9]

式中:γw——水重度; hw——基坑底以上水頭高度; ld——樁(牆)埋深; ho——滑弧圓心點至樁頂平面的垂直距離。

9.2.10 支護結構中的錨杆布置應符合下列規定: 1 錨杆水平間距不宜小于1.5m,當小于1.5m時,應按本規範第4.6.2條的規定處理; 2 多排錨杆豎向間距不宜小于2.0m; 3 錨杆的傾角宜取15°~45°; 4 基坑開挖面向坑内凸出的陽角區域應适當增加錨杆自由段長度,調整錨杆水平角度,将錨杆錨固段置于穩定的地層; 5 無法設置錨杆的區域可用支撐體系代替,基坑陰角區域可用水平角撐取代錨杆,但支撐兩端應有可靠的約束條件,支撐體系應滿足穩定及受力要求,并應與錨杆體系變形協調; 6 相鄰基坑的兩個開挖面水平距離不遠、錨杆錨固段重合時,可采用對拉錨杆支護。

9.2.11 錨拉樁支護中的腰梁應根據實際的約束條件按連續梁或簡支梁計算,腰梁荷載應取錨杆的拉力設計值。

9.2.12 腰梁的設計尚應符合下列規定: 1 腰梁可采用鋼筋混凝土梁或型鋼組合梁; 2 鋼筋混凝土腰梁宜采用斜面與錨杆軸線垂直的梯形截面或僅在錨頭局部留斜面的矩形截面,混凝土強度等級不宜低于C25;鋼筋混凝土腰梁與錨杆錨頭的構造設計應符合本規範第G.0.1條的規定; 3 型鋼組合腰梁可選用雙槽鋼或雙工字鋼組合,兩型鋼之間應用綴闆焊接為整體構件,其間距(淨距)應滿足錨杆杆體無阻礙穿過的要求,型鋼組合梁應采用楔形鋼墊塊将型鋼組合梁支設成斜面或在錨頭局部焊接斜台座保證錨杆軸線與受壓面垂直。型鋼組合腰梁與錨杆錨頭的構造設計應符合本規範第G.0.2條的規定。

9.2.13 腰梁、冠梁外露出的杆體長度應能滿足台座尺寸及張拉鎖定的要求,宜完整保留和保護。

9.2.14 錨杆鎖定拉力應根據錨固地層及支護結構變形控制要求确定,宜取錨杆拉力設計值的0.7倍~0.85倍。

9.3 土釘牆支護設計

9.3.1 本節适用于土層中基坑安全等級二級或三級的臨時基坑支護,對變形限制很嚴格的基坑不應采用土釘牆支護。

9.3.2 土釘牆及複合土釘牆支護的選型應根據坑深、地層性質、周邊環境條件等因素确定,可采用土釘牆,或土釘與預應力錨杆、水泥攪拌樁(牆)或超前微樁等兩種或兩種以上的複合支護形式,并應符合下列要求: 1 非軟土地層中,深度小于10m,周邊環境對變形控制要求不高的基坑,可采用土釘牆支護; 2 非軟土地層中,深度大于10m,或周邊環境對基坑變形控制要求較為嚴格的基坑,可采用土釘牆與預應力錨杆相結合的複合支護,該複合支護的基坑深度不宜大于15m; 3 對于自立性較差土層或直立邊坡宜采用土釘牆與超前微樁相結合的複合支護; 4 在高水位、軟土地層中,坑深不大于5m的基坑,周邊環境對基坑變形控制要求不高,可采用水泥攪拌樁(牆)與土釘相結合的複合支護; 5 基坑深度較大,且上部土層較好,可采用上部為土釘牆或其與預應力錨杆複合支護,下部為錨拉樁(牆)支護體系。

9.3.3 除水泥攪拌牆與土釘相結合的支護外,土釘牆及其複合支護适用于坑深範圍内無水或少水的情況,當坑深範圍内有地下水時,應降低地下水位至基底以下。

9.3.4 土釘牆支護的基坑坑壁宜适當放坡,坡度宜為1:0.2~1:0.4。

9.3.5 土釘牆的水平和豎向間距宜取1m~2m,當土質差時應取小值,且可小于1m;土釘鑽孔的向下傾角宜為10°~20°。

9.3.6 采用成孔注漿型鋼筋土釘,孔徑宜為8.0mm~120mm,鋼筋宜采用HRB400鋼筋,鋼筋直徑宜為16mm~25mm。

9.3.7 對流塑狀态的黏性土、松砂等難以成孔的軟弱松散地層,宜采用打入式鋼管,鋼管管壁應設置注漿孔,打入後再行注漿。

9.3.8 初步設計時,土釘長度可根據工程類比法确定,并宜符合下列規定: 1 對于非軟土地層,土釘長度L與坑深H之比可取0.5~1.2; 2 對于密實的礫石層,土釘長度L不宜小于3.0m; 3 坑深中部及上部的土釘長度宜大一些,底部土釘長度可小些,但不宜小于0.5倍坑深。

9.3.9 土釘牆支護設計均應進行整體穩定及主要支護構件的強度驗算,并應依據工程類比對支護的變形做出估計。

9.3.10 對基底以下有軟土的土釘牆及複合土釘牆支護,應按下式進行坑底地層的承載力驗算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)62

式中:g——地面荷載; n——坑深範圍内土層數; △hi——坑深範圍内各土層厚度; γi——坑深範圍内各土層容重; fuk——坑底土層極限承載力标準值; K——抗隆起安全系數,取1.6。

9.3.11 整體穩定性驗算時應根據各個不同施工階段的工況,特别是應按開挖至某一深度而相應深度的土釘或錨杆尚未施作或尚未發揮作用的工況。

9.3.12 土釘及其與預應力錨杆複合支護的整體穩定驗算考慮土釘和錨杆的受拉作用,整體穩定安全系數可按下式計算(圖9.3.12)。每一工況的安全系數應取該工況下各種可能滑移面所計算安全系數的最小值。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)63

圖9.3.12 整體穩定性驗算

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)64

式中:n——滑動土體分條數; m——滑動體内土釘及預應力錨杆數; ∅i——第i條土條滑動面處内摩擦角标準值; qi——第i條土條地面荷載标準值; bi——第i條土條寬度; li——第i條土條沿滑弧面的弧長,li=bi/cosαi; △Gi——第i條土條自重标準值; θi——第i條土條滑弧中點的切線和水平線的夾角(°); Tdj——第j層錨杆的受拉承載力設計值; T′dj——第j層土釘的受拉承載力設計值; Sj——第j層土釘或錨杆的水平間距; αj——第j層土釘或錨杆與水平面間夾角(°); η——土釘抗力法向分量降低系數,取0.6; K——圓弧滑動穩定安全系數。Ⅱ級基坑為1.25,Ⅲ級基坑為1.2。

9.3.13 任一土釘或錨杆對滑移體的受拉承載力設計值可按本規範公式(4.6.10-1)及公式(4.6.10-2)計算确定。

9.3.14 各土釘筋體面積應采用整體穩定計算中所有工況下拉力的最大值,土釘及錨杆的筋體面積按本規範公式(4.6.8-1)和公式(4.6.8-2)計算确定。

9.3.15 與預應力錨杆結合使用的複合型土釘支護,構造應滿足下列要求: 1 錨杆長度應大于相鄰土釘長度,錨固段處于穩定地層中; 2 預應力錨杆與噴射混凝土面層的連接處應設置腰梁,腰梁與噴射混凝土面層應緊密接觸,可采用型鋼或鋼筋混凝土梁,其規格應根據錨杆拉力設計值計算确定。

9.3.16 當複合土釘支護采用水泥攪拌樁(牆)及超前微型樁時,土釘支護體系整體穩定驗算可以考慮水泥攪拌樁(牆)以及滑移面以下超前微樁的抗力作用。

9.3.17 當聯合采用超前微型樁支護時,微型樁間距不宜大于1m,嵌入坑底以下不小于1m。微型樁可用無縫鋼管或焊管,管徑48mm~150mm,應采用水泥漿或水泥砂漿灌注密實。

9.3.18 當采用水泥攪拌樁(牆)與土釘相結合的複合土釘支護時,水泥攪拌樁(牆)的嵌深應按坑底抗隆起與抗滲透破壞的條件來确定。

9.3.19 面層噴射混凝土的強度等級不應小于C20,3d齡期的噴射混凝土強度不應小于12MPa。

9.3.20 噴射混凝土面層厚度不應小于80mm,面層内應設鋼筋網,鋼筋直徑宜分别為6mm~10mm,鋼筋網格尺寸宜為150mm~300mm。當面層厚度大于120mm時,宜設兩層鋼筋網,坡面外露的土釘頭之間應設直徑14mm~20mm的加強筋予以連接。

9.3.21 土釘杆體與配筋噴射混凝土面層的連接應滿足土釘端部設計拉力的要求,可采用L形短鋼筋将土釘鋼筋與面層中的加強筋焊接,不得采用點焊和綁紮。對于重要的工程或支護面層承受較大側壓時,應采用螺栓與承壓闆連接方式。

9.3.22 土釘支護工程應有完善的基坑坡體排水系統設計,并應符合下列規定: 1 坡頂穩定影響區應采用混凝土硬化和散水,并在影響區域外設置截水溝; 2 對含水量較高的地層,坡面應設置洩水孔,洩水孔内應放入濾水材料,坡腳設置排水溝和集水井; 3 必要時,應在坡面的豎直方向設置連續的土工合成材料排水帶,将滲流水引入坡腳的排水溝和集水井。

9.4 施工與檢驗

9.4.1 土釘及複合土釘支護施工應與降水、挖土等作業緊密協調、配合,并應滿足下列要求: 1 挖土分層厚度與土釘豎向間距一緻,每開挖一層施作一層土釘,禁止超挖; 2 及時封閉臨空面,應在24h内完成土釘安設和噴射混凝土面層施工,軟弱土層中,則應在12h内完成; 3 每排土釘完成注漿後,應至少養護48h,待注漿體強度達到設計允許值時,預應力錨杆應張拉鎖定後,方可開挖下一層土方; 4 施工期間坡頂應按設計要求控制施工荷載。

9.4.2 鑽孔注漿型鋼筋土釘的施工除應符合本規範第5章的規定外,尚應滿足下列要求: 1 孔位誤差應小于50mm,孔徑不得小于設計值,傾角誤差應小于2°,孔深不應小于土釘設計長度+300mm; 2 鋼筋土釘沿周邊焊接對中支架,對中支架宜用直徑6mm~8mm鋼筋或厚度3mm~5mm扁鐵彎成,其間距宜為1.5m~2.5m;注漿管與鋼筋土釘虛紮後同時插入鑽孔底部; 3 土釘注漿可采用水泥砂漿或水泥漿,水泥漿水灰比不宜大于0.5,注漿完成後孔口應及時封閉。

9.4.3 打入鋼管型土釘的施工除應符合本規範第5章的規定外,尚應滿足下列要求: 1 打入鋼管型土釘應按設計要求鑽設注漿孔和焊接倒刺,并應将鋼管前端部加工成封閉式尖錐狀; 2 土釘定位誤差應小于50mm,打入深度誤差應小于100mm,打入角度誤差應小于2°。 3 鋼管内壓注水泥漿液的水灰比宜為0.4~0.5,注漿壓力大于0.6MPa,平均注漿量應滿足設計要求。

9.4.4 鋼筋網片施工應滿足下列要求: 1 鋼筋網片材料及施工工藝要求應符合本規範第6章的規定; 2 鋼筋網片與加強聯系筋交接部位應綁紮或焊接牢固。

9.4.5 噴射混凝土面層施工應滿足下列要求: 1 噴射混凝土材料及施工工藝要求應符合本規範第6章的規定; 2 噴射混凝土應在終凝後灑水養護,冬季施工時應采取覆蓋保溫措施。

9.4.6 雨季施工應保持坑邊地表及坑底坡腳一定範圍内的排水系統暢通。

9.4.7 對施工完成的土釘、預應力錨杆及支護面層均應進行相關試驗和質量檢驗。對預應力錨杆和噴射混凝土試驗和質量檢驗應符合本規範第12章、第14章的相關規定,對土釘支護工程的質量檢驗與驗收應符合本規範第14章的相關規定。

9.4.8 土釘與土間界面的極限粘結強度應經現場拉拔試驗确認。當拉拔試驗值與設計采用值差别較大時應對設計進行調整。對每種土層,土釘拉拔試驗數量不宜少于3根,具體方法按本規範附錄Q的規定執行。

9.4.9 基坑錨杆施工應符合本規範第4.7節相關要求。錨杆的試驗、檢驗與驗收應符合本規範第12章和第14章的相關規定。

10 基礎與混凝土壩的錨固

10.1 基礎錨固設計

Ⅰ 承受切向力的基礎錨固

10.1.1 拱形結構的基座等承受切向力的基礎,宜采用預應力錨杆的錨拉基礎。

10.1.2 堅硬岩土層上承受剪切力的基礎,宜直接采用傾斜預應力錨杆提高其抗剪切破壞的能力。錨固基礎的抗剪切安全系數及錨杆的拉力标準值可按下列公式計算(圖10.1.2):

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)65

圖10.1.2 承受切向力的錨拉基礎的受力分析簡圖

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)66

式中:Q——相應于作用的标準組合時,作用在基礎上的切向力(kN); TK——預應力錨杆受拉承載力标準值(kN); K——基底面抗剪切安全系數,取1.2~1.5; f——基底面的摩擦系數; β——錨杆力作用線與基礎底面垂線的夾角。

10.1.3 設置在承載力低的地基上的承受切向力的基礎,不宜直接施作預應力錨杆,可選擇在鄰近堅硬地基上設置錨固基座,并應用拉杆将基座與主體基礎連接牢固。

Ⅱ 承受傾覆力矩的基礎錨固

10.1.4 承受傾覆力矩的高聳結構的基礎宜用預應力錨杆錨固。

10.1.5 錨固基礎中單根錨杆所承受的拔力标準值,可按下式計算(圖10.1.5):

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)67

圖10.1.5 錨杆基礎單根錨杆抗拔力計算示意圖

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)68

式中:FK——相應于作用的标準組合時,作用在基礎頂面的豎向壓力值(kN); GK——基礎自重及其上的土重(kN); MxK、MyK——按荷載效應标準組合計算作用在基礎底面形心的力矩值(kN·m); xi、yi——第i根錨杆至基礎底面形心的y、x軸的距離; Nki——相應于作用的标準組合時,第i根錨杆的拔力标準值(kN); n——錨杆根數。

10.1.6 承受傾覆力矩或切向力的基礎錨杆的拉力設計值确定應符合本規範第4.6.6條的規定。

10.1.7 承受傾覆力矩或切向力的基礎錨杆的杆體截面與錨固體長度設計計算應符合本規範第4.6節的有關規定。

10.2 混凝土壩的錨固

10.2.1 預應力錨杆宜用于混凝土重力壩、拱壩的加高和加固工程,也可用于新建的混凝土重力壩和拱壩工程。

10.2.2 混凝土重力壩采用垂直于壩基面的預應力錨杆增大其抗傾覆力矩時,壩體抗傾覆穩定安全系數可按下列公式計算(圖10.2.2):

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)69

圖10.2.2 預應力錨杆對壩體抗傾覆穩定的作用圖L-冰壓力;V-水壓力;U-揚壓力;G-壩靜重;T-錨杆力;tp-錨杆力的力臂

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)70

式中:Td——混凝土壩抗傾覆所需的錨杆受拉承載力設計值(kN); K——抗傾覆安全系數,根據工程的性質與安全等級,按國家現行有關标準的規定取值; M 、M-——分别表示錨固力作用前壩體上的正彎矩(傾覆力矩)或負彎矩(抗傾覆力矩)之和(kN·m); tp——錨杆力的力臂(m)。

10.2.3 采用垂直于壩基面的預應力錨杆增大沿壩基面抗滑力的混凝土壩,其抗滑穩定安全系數可按下列公式計算: 1 按抗剪斷強度:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)71

式中:K′——按抗剪斷強度計算的抗滑穩定安全系數; f′——壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數; C′——壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷粘聚力,(kPa); A——壩體與壩基的接觸面積,(m2); ∑W——作用于壩體上全部荷載(包括揚壓力,下同)對滑動面的法向分值,(kN); ∑P——作用于壩體上全部荷載對滑動面的切向分力值,(kN); Td,j——作用于壩體上第j根錨杆受拉承載力設計值對滑動面的法向分量,(kN)。 2 按抗剪強度:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)72

式中:K——按抗剪強度計算的抗滑穩定安全系數; f——壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數。

10.2.4 按抗剪斷強度計算的抗滑穩定安全系數K′,按抗剪強度計算的抗滑穩定安全系數K,壩體混凝土與壩基接觸面之間的抗剪斷摩擦系數f′、粘聚力C′和抗剪摩擦系數f,可按國家現行有關标準的規定取值。

10.2.5 當壩基岩體内存在緩傾角軟弱結構面時,壩基深層抗滑穩定安全系數可按國家現行有關标準進行壩基深層抗滑穩定計算确定。穩定計算時,應引入預應力錨杆的作用效應。

10.2.6 預應力錨杆用于壩基處理,應按國家現行有關标準規定對壩基強度和抗滑穩定性進行驗算。壩基錨固應與固結灌漿、基礎排水等綜合處理措施結合運用。

10.2.7 混凝土壩錨固工程所采用的預應力錨杆,其杆體截面積與錨固段長度的設計計算應符合本規範第4.6節的有關規定,錨杆錨固段注漿體與岩石間的粘結抗拔安全系數不應小于2.5。

10.2.8 預應力錨杆自由段應穿過壩底不小于5m,其穿過壩底的自由段長度尚應滿足壩底面至錨固段上端間的岩體重量不小于錨杆承載力設計值的要求。

10.2.9 混凝土壩預應力錨杆的結構構造設計應符合下列規定: 1 預應力錨杆應采用Ⅰ級防護構造,其結構構造設計應符合本規範表4.5.3的規定要求,當錨固岩層具有侵蝕性時,可選用環氧塗層鋼絞線做杆體材料; 2 錨具外露出的鋼絞線長應滿足再次張拉的要求,錨頭處應設置可拆卸的防護鍍鋅鋼罩,鋼罩内的全部空隙應充滿防腐油脂。

10.2.10 混凝土壩預應力錨杆的布置應符合下列規定: 1 根據錨固場地和錨杆數量,錨杆在平面上宜均勻布置;錨杆與壩基面的傾向及傾角宜按能提供最大抗力及方便施工的原則确定; 2 位于基岩中的錨杆錨固段在垂直方向宜錯開1/2錨固段長; 3 預應力錨杆的錨頭宜布置于壩頂、壩坡或壩體廊道等有利于檢查和修複的部位; 4 布置在壩體過水結構面上的錨頭,不宜突出結構物表面,應設置防氣蝕措施。

10.3 基礎與混凝土壩錨杆的施工、試驗與監測

10.3.1 基礎與混凝土壩預應力錨杆的施工應符合下列規定: 1 錨杆孔偏斜值不應大于鑽孔長度的1%; 2 錨杆孔不得欠深,終孔深宜大于設計孔深40cm~100cm; 3 對承載力設計值大于3000kN的錨杆,按本規範第12章(Ⅳ)驗收試驗規定進行驗收試驗并被判定質量合格後,宜在加荷至鎖定荷載的60%和80%時,分别持荷2d~5d,再張拉至100%鎖定荷載; 4 在間隔分步張拉鎖定階段,錨杆拉力暫時鎖定後應立即對錨具、鋼絞線塗抹防腐油脂并用柔性護罩防護。錨杆拉力最終鎖定後應按設計要求安裝鍍鋅鋼罩,并應在鋼罩内充滿油脂。

10.3.2 混凝土壩錨固工程應進行錨杆的基本試驗;錨杆的多循環張拉驗收試驗數量不應少于錨杆總量的10%,并不得少于5根。

10.3.3 混凝土壩錨固工程應進行錨杆拉力值變化的長期監測,監測錨杆的數量不應少于錨杆總量的15%,并不得少于5根。

11 抗浮結構錨固

11.1 一般規定

11.1.1 抗浮結構錨固方案應根據場地地下水浮力大小、地質條件、結構受力及變形要求綜合确定。

11.1.2 抗浮錨杆防水等級及構造應符合建(構)築物相應要求,耐久性及防腐構造應滿足相應地層及地下水環境下的永久性錨杆設計要求。

11.1.3 抗浮錨杆宜采用預應力錨杆。當地下水浮力較小,或錨杆錨固地層為岩石或硬土時,也可采用非預應力錨杆。

11.2 抗浮預應力錨杆設計

11.2.1 地下水浮力标準值與抗浮錨杆拉力标準值可按下列公式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)73

[11.2.1-1]

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)74

[11.2.1-2]

式中:Ff——地下水浮力标準值; A——基底面積; γw——地下水容重; △H——抗浮設防水位與建築物基礎底标高之差; G——結構自重及其他永久荷載标準值之和; n——設計抗浮區域内的錨杆數量; Tk——單根抗浮錨杆受拉承載力标準值。

11.2.2 抗浮錨杆應進行抗拔承載力及杆體抗拉承載力計算。錨杆的拉力設計值、杆體截面積、錨固體長度、直徑計算應符合本規範第4.6節的有關規定。

11.2.3 抗浮錨杆長度應滿足錨杆設計拉力及整體抗浮穩定要求,預應力抗浮錨杆自由杆體長度不宜小于5m,錨杆間距不宜小于1.5m。

11.2.4 抗浮錨杆應進行整體抗浮穩定驗算,抗浮穩定安全系數可按下式計算(圖11.2.4):

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)75

[11.2.4]

式中:W——基礎下抗浮錨杆範圍内總的土體重量,計算時采用浮重度(kN); G——結構自重及其他永久荷載标準值之和(kN); Ff——地下水浮力标準值(kN); K——抗浮穩定安全系數,應滿足國家現行有關标準的規定。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)76

圖11.2.4 抗浮錨杆整體穩定計算示意圖

11.2.5 抗浮錨杆初始預應力值的确定應考慮錨杆受力變形及其對基礎底闆抗裂的影響,并宜符合下列要求: 1 抗浮錨杆的鎖定拉力值宜為錨杆拉力設計值的0.8倍~1.0倍; 2 對于長期穩定水浮力作用下,以及變形控制要求較高的工程,錨杆的鎖定拉力值宜為錨杆拉力設計值; 3 壓力分散型抗浮錨杆的鎖定拉力值宜為錨杆拉力設計值。

11.2.6 抗浮錨杆的鎖定時間應根據土層條件、結構荷載和變形完成情況綜合确定。

11.2.7 抗浮錨杆錨頭設計與構造應符合下列要求: 1 錨下結構應具有足夠的強度和剛度,确保在施加張應力時不産生有害變形; 2 錨具的質量與性能應滿足錨杆長期工作受力要求; 3 錨杆錨頭的防腐處理應符合本規範第4.5節的有關規定。

11.2.8 抗浮錨杆與基礎底闆連接節點應滿足基礎底闆整體防水等級及構造要求,可采用滲透結晶型防水材料對錨杆節點進行處理,并應在基礎混凝土澆築前在錨杆杆體上設置不少于2道的遇水膨脹橡膠。

11.3 抗浮錨杆施工

11.3.1 抗浮錨杆宜在主體結構基礎施工前進行施工,在地下水有效控制的情況下,也可在主體結構地下室内進行施工。

11.3.2 降水條件下,應避免抽水對錨杆注漿的不利影響,在所有錨杆張拉鎖定完成前,不應停止降水。

11.3.3 預應力抗浮錨杆張拉鎖定應符合本規範第4.7.12條~第4.7.14條的規定。

12 試 驗

12.1 預應力錨杆試驗

Ⅰ 一般規定

12.1.1 為錨杆設計和檢驗錨杆的品質而進行的錨杆試驗包括基本試驗、驗收試驗和蠕變試驗。

12.1.2 錨杆的最大試驗荷載應取杆體極限抗拉強度标準值的75%或屈服強度标準值的85%中的較小值。

12.1.3 錨杆試驗的加載裝置的額定負荷能力不應小于最大試驗荷載的1.2倍,并應能滿足在所設定的時間内持荷穩定。

12.1.4 錨杆試驗的反力裝置在最大試驗荷載下應具有足夠的強度和剛度,并應在試驗過程中不發生結構性破壞。

12.1.5 錨杆試驗的計量測試裝置應在試驗前檢定确認。

Ⅱ 基本試驗

12.1.6 永久性錨杆工程應進行錨杆的基本試驗,臨時性錨杆工程當采用任何一種新型錨杆或錨杆用于從未用過的地層時,應進行錨杆的基本試驗。

12.1.7 錨杆基本試驗的地層條件、錨杆杆體和參數、施工工藝應與工程錨杆相同,且試驗數量不應少于3根。

12.1.8 錨杆基本試驗應采用多循環張拉方式,其加荷、持荷、卸荷方法應符合下列規定: 1 預加的初始荷載應取最大試驗荷載的0.1倍;分5級~8級加載到最大試驗荷載。黏性土中的錨杆每級荷載持荷時間宜為10min,砂性土、岩層中的錨杆每級持荷時間宜為5min。基本試驗的加荷、持荷和卸荷模式應符合本規範H.0.1條的要求; 2 試驗中的加荷速度宜為50kN/min~100kN/min;卸荷速度宜為100kN/min~200kN/min。

12.1.9 荷載分散型錨杆基本試驗的荷載施加方式應符合下列規定: 1 宜采用并聯千斤頂組,按等荷載方式加荷、持荷與卸荷; 2 當不具備上述條件時,可按錨杆錨固段前端至底端的順序對各單元錨杆逐一進行多循環張拉試驗。

12.1.10 錨杆基本試驗出現下列情況之一時,應判定錨杆破壞: 1 在規定的持荷時間内錨杆或單元錨杆位移增量大于2.0mm; 2 錨杆杆體破壞。

12.1.11 基本試驗結果宜按荷載等級與對應的錨頭位移列表整理繪制錨杆荷載-位移(N-S)曲線,錨杆荷載-彈性位移(N-Se)曲線,錨杆荷載-塑性位移(N-Sp)曲線(圖H.0.2)。

12.1.12 錨杆受拉極限承載力取破壞荷載的前一級荷載,在最大試驗荷載下未達到錨杆破壞标準時,錨杆受拉極限承載力取最大試驗荷載。

12.1.13 每組錨杆極限承載力的最大差值不大于30%時,應取最小值作為錨杆的極限承載力,當最大差值大于30%時,應增加試驗錨杆數量,按95%保證概率計算錨杆的受拉極限承載力。

Ⅲ 蠕變試驗

12.1.14 塑性指數大于17的土層錨杆、強風化的泥岩或節理裂隙發育張開且充填有黏性土的岩層中的錨杆應進行蠕變試驗。蠕變試驗的錨杆不得少于3根。

12.1.15 錨杆蠕變試驗加荷等級與觀測時間應滿足表12.1.15的規定。在觀測時間内荷載應保持恒定。

表12.1.15 錨杆蠕變試驗加荷等級與觀測時間表

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)77

12.1.16 每級荷載應按持荷時間間隔1、2、3、4、5、10、15、20、30、45、60、75、90、120、150、180、210、240、270、300、330、360min記錄蠕變量。

12.1.17 試驗結果按荷載-時間-蠕變量整理,并應按本規範圖J.0.1繪制蠕變量-時間對數(S-lgt)曲線,蠕變率應按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)78

[12.1.17]

式中:S1——t1時所測得的蠕變量; S2——t2時所測得的蠕變量。

12.1.18 錨杆在最大試驗荷載作用下的蠕變率不應大于2.0mm/對數周期。

Ⅳ 驗收試驗

12.1.19 工程錨杆必須進行驗收試驗。其中占錨杆總量5%且不少于3根的錨杆應進行多循環張拉驗收試驗,占錨杆總量95%的錨杆應進行單循環張拉驗收試驗。

12.1.20 錨杆多循環張拉驗收試驗應由業主委托第三方負責實施,錨杆單循環張拉驗收試驗可由工程施工單位在錨杆張拉過程中實施。

12.1.21 錨杆多循環驗收試驗應符合下列規定: 1 最大試驗荷載:永久性錨杆應取錨杆拉力設計值的1.2倍;臨時性錨杆應取錨杆拉力設計值的1.1倍; 2 加荷級數不宜小于5級,加荷速度宜為50kN/min~100kN/min;卸荷速度宜為100kN/min~200kN/min。 3 錨杆多循環張拉的加荷、持荷、卸荷方式應按本規範K.0.1條的規定實施(圖K.0.1); 4 每級荷載10min的持荷時間内,按持荷1、3、5、10min測讀一次錨杆位移值; 5 荷載分散型錨杆多循環張拉驗收試驗按本規範附錄C所規定的荷載補償張拉方式進行加荷、持荷和卸荷。

12.1.22 錨杆多循環張拉驗收試驗結果的整理與判定應符合下列規定: 1 試驗結果應繪制出荷載-位移(N-δ)曲線、荷載-彈性位移(N-δe)曲線,荷載-塑性位移(N-δp)曲線(本規範圖K.0.2)。 2 驗收合格的标準: 1)最大試驗荷載作用下,在規定的持荷時間内錨杆的位移增量應小于1.0mm,不能滿足時,則增加持荷時間至60min時,錨杆累計位移增量應小于2.0mm; 2)壓力型錨杆或壓力分散型錨杆的單元錨杆在最大試驗荷載作用下所測得的彈性位移應大于錨杆自由杆體長度理論彈性伸長值的90%,且應小于錨杆自由杆體長度理論彈性伸長值的110%; 3)拉力型錨杆或拉力分散型錨杆的單元錨杆在最大試驗荷載作用下,所測得的彈性位移應大于錨杆自由杆體長度理論彈性伸長值的90%,且應小于自由杆體長度與1/3錨固段之和的理論彈性伸長值。

12.1.23 錨杆單循環驗收試驗應符合下列規定: 1 最大試驗荷載:永久性錨杆應取錨杆軸向拉力設計值的1.2倍,臨時性錨杆應取錨杆軸向拉力設計值的1.1倍; 2 加荷級數宜大于4級,加荷速度宜為50N/min~100kN/min,卸荷速度宜為100N/min~200kN/min; 3 錨杆單循環張拉的加荷、持荷與減荷方式應按本規範J.0.3條的規定實施; 4 在最大試驗荷載持荷時間内,測讀位移的時間宜為1、3、5min後; 5 荷載分散型錨杆單循環張拉驗收試驗施荷方式應按本規範附錄C所規定的荷載補償張拉方式進行施荷、持荷和卸荷。

12.1.24 錨杆單循環張拉驗收試驗結果整理與判定應符合下列規定: 1 試驗結果應繪制荷載-位移曲線(本規範圖K.0.4); 2 錨杆驗收合格的标準: 1)與多循環驗收試驗結果相比,在同級荷載作用下,兩者的荷載-位移曲線包絡圖相近似; 2)所測得的錨杆彈性位移值應符合第12.1.22條第2款的要求。

12.2 噴射混凝土試驗

Ⅰ 一般規定

12.2.1 噴射混凝土支護工程應進行噴射混凝土28d齡期抗壓強度試驗,地下工程噴射混凝土支護應進行1d齡期的抗壓強度試驗。工作環境有特殊要求的噴射混凝土工程,尚應進行抗滲、抗凍或耐腐蝕性試驗。

12.2.2 噴射鋼纖維混凝土尚應進行抗彎強度和抗拉強度試驗,有特殊要求時應進行噴射鋼纖維的殘餘抗彎強度(韌性)試驗和抗沖擊性能試驗。

12.2.3 承擔結構作用的噴射混凝土支護,應進行噴射混凝土與岩石間的粘結強度試驗。

12.2.4 噴射混凝土強度試驗應采取在噴射混凝土試驗闆上切割或鑽芯成型的試件。

Ⅱ 抗壓強度試驗

12.2.5 檢驗噴射混凝土抗壓強度所需的試件應在工程施工中制取,試塊數量為每500m2噴射混凝土取一組,小于500m2噴射混凝土的獨立工程不得少于一組,每組試塊不得少于3個。材料或配合比變更時應另作一組。

12.2.6 檢驗噴射混凝土強度的标準試塊應在不小于450mm×450mm×120mm的噴射混凝土試驗闆件上用切割法或鑽芯法取得。噴射混凝土試驗闆件的制取方法應符合本規範附錄L的規定。

12.2.7 采用切割法取得試件試驗應符合下列規定: 1 試件應為邊長100mm的立方體; 2 試件在标準養護條件下養護28d,用标準試驗方法測得的極限抗壓強度乘以0.95系數為試件的抗壓強度值。

12.2.8 采用鑽芯法取得的試件試驗應符合下列規定: 1 鑽取的試件應為直徑、100mm,高100mm的圓柱狀芯樣,試件端面應在磨平機上磨平; 2 試件在标準養護條件下養護28d,用标準試驗方法測得試件的極限抗壓強度,應按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)79

[12.2.8]

式中:fc——噴射混凝土抗壓強度; P——試件極限荷載; D——試件直徑。

12.2.9 噴射混凝土抗壓強度的評定驗收應符合下列規定: 1 同批噴射混凝土的抗壓強度應以同批内标準試塊的抗壓強度代表值來評定; 2 同組試塊應在同闆件上切割或鑽芯制取,對有明顯缺陷的試塊應予舍棄; 3 每組試塊的抗壓強度代表值為三個試塊試驗結果的平均值;當三個試塊強度中的最大值或最小值之一與中間值之差超過中間值的15%時,可用中間值代表該組的強度;當三個試塊強度中的最大值和最小值與中間值之差均超過中間值的15%,該組試塊不應作為強度評定的依據; 4 噴射混凝土質量合格标準應為:28d齡期抗壓強度平均值大于設計值,且最低試驗強度不小于設計強度的80%; 5 噴射混凝土強度不符合要求時應查明原因采取補強措施。

Ⅲ 粘結強度試驗

12.2.10 噴射混凝土與圍岩間粘結強度試驗方法應符合本規範附錄M的要求。

12.2.11 試驗取得的噴射混凝土與圍岩粘結強度值應符合本規範第6.3.3條的規定。

Ⅳ 抗彎強度試驗

12.2.12 噴射鋼纖維混凝土與噴射混凝土的抗彎強度及殘餘抗彎強度試驗方法應符合本規範附錄N的要求。

12.2.13 噴射混凝土的抗彎強度值應符合本規範第6.3.5條的規定。

13 工程監測與維護

13.1 一般規定

13.1.1 岩土錨固與噴射混凝土支護工程的監測與維護應貫穿工程施工階段和工程使用階段全過程,應定期對永久性錨固工程或安全等級為Ⅰ級的臨時性錨固工程的錨杆預加力值、錨頭及被錨固結構物的變形進行監測。

13.1.2 根據監測與檢查結果,對工程安全狀态作出分析判斷,若發現有影響工程安全的異常變化,應采取有效方法,予以整治。

13.1.3 工程監測方案應包括确定監測項目,測點布置與數量,監測儀表與設施,監測頻率,對監測數據整理與反饋的要求和建立監測數據預警值及應急預案。

13.2 監測與檢查項目

13.2.1 岩土錨固與噴射混凝土支護工程應實施下列項目監測與檢查: 1 預應力錨杆錨頭與被錨固結構的變形; 2 錨固與噴射混凝土支護地層及受開挖影響的建(構)築物的變形; 3 預應力錨杆的預加力及其随時間的變化; 4 預應力錨杆頭部的腐蝕狀況; 5 噴射混凝土層的變形與腐蝕狀況; 6 地下水水位。

13.2.2 根據工程需要,可對錨杆持有的承載力、噴層與地層間粘結應力實施監測。

13.3 錨杆預加力的長期監測

13.3.1 單個獨立工程錨杆預加力的監測數量應符合表13.3.1的規定,并不應少于3根。

表13.3.1 預應力錨杆拉力的監測數量

工程錨杆總量(根)

監測預加力的錨杆數量(%)

永久性錨杆

臨時性錨杆

<100

8~10

5~8

100~300

5~7

3~5

>300

3~5

1~3

13.3.2 錨杆預加力的監測,在安裝測力計的最初10d宜每天測定一次,第11d~30d宜每3d測定一次,以後則每月測定一次。但當遇有暴雨及持續降雨、臨近地層開挖、相鄰錨杆張拉、爆破震動以及預加力測定結果發生突變等情況時應加密監測頻率。錨杆預加力監測期限應根據工程對象、錨杆初始預加力的穩定情況及錨杆使用期限等情況确定,永久性錨杆工程的錨杆預加力監測不應少于5年或應在其服務期内監測。

13.3.3 錨杆預加力的監測宜采用鋼弦式、液壓式測力計,監測儀器應具有良好的穩定性和長期工作性能。使用前應進行标定,合格後方可使用。

13.4 錨杆腐蝕狀況檢查分析

13.4.1 在腐蝕環境中工作的預應力錨杆的錨頭混凝土出現開裂、剝落等異常情況時,應進行錨杆腐蝕狀況的檢查分析。

13.4.2 檢查錨杆腐蝕狀況的錨杆數量和頻率,可根據錨杆工作環境、錨頭變形、錨杆預加力變化情況确定。

13.4.3 錨杆腐蝕狀況檢查應着重于檢查錨頭處及距錨頭1.0m範圍内的自由段杆體的腐蝕狀況。

13.5 工程安全狀态的預警值

13.5.1 岩土錨固與噴射混凝土支護工程安全控制的預警值宜按表13.5.1确定。

表13.5.1 工程安全控制的預警值

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)80

13.6 監測信息反饋和處理

13.6.1 對岩土錨固與噴射混凝土支護工程的監測結果應及時反饋給設計、施工單位和工程管理部門。

13.6.2 當所監測的錨杆預加力變化大于本規範表13.5.1的規定時,應采取重複張拉或适當卸荷。

13.6.3 錨頭或被錨固的結構物變形明顯增大并已達到設計的變形預警值時,應采用增補錨杆或其他措施予以加強。

13.6.4 錨杆防腐保護體系存在缺陷或失效,應采取修補防腐措施,并根據錨杆腐蝕情況進行補強處理。

14 工程質量檢驗與驗收

14.1 一般規定

14.1.1 岩土錨固與噴射混凝土支護工程施工過程及竣工後,應按設計要求和質量合格條件分步分項進行質量檢驗和驗收。

14.1.2 工程施工中對檢驗出不合格的預應力錨杆或噴射混凝土面層應根據不同情況分别采取增補、更換或修複的方法處治。

14.2 質量檢驗與驗收标準

14.2.1 原材料及産品質量檢驗應包括下列内容: 1 出廠合格證檢查; 2 現場抽檢試驗報告檢查; 3 錨杆漿體強度、噴射混凝土強度檢驗。

14.2.2 預應力錨杆的受拉承載力檢驗應符合本規範第12.1節Ⅳ的規定;噴射混凝土抗壓強度與粘結強度檢驗應符合本規範12.2節Ⅱ和Ⅲ的規定。

14.2.3 錨杆工程的質量檢驗與驗收标準應符合表14.2.3-1的規定;噴射混凝土的質量檢驗與驗收标準應符合表14.2.3-2的規定。

表14.2.3-1 錨杆工程質量檢驗與驗收标準

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)81

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)82

表14.2.3-2 噴射混凝土工程質量檢驗與驗收标準

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)83

14.3 驗 收

14.3.1 岩土錨固與噴射混凝土支護工程驗收應取得下列資料: 1 工程勘察及工程設計文件; 2 工程用原材料的質量合格證和質量鑒定文件; 3 錨杆噴射混凝土工程施工記錄; 4 隐蔽工程檢查驗收記錄; 5 錨杆基本試驗、驗收試驗記錄及相關報告; 6 噴射混凝土強度(包括噴射混凝土與岩體粘結強度)及厚度的檢測記錄與報告; 7 設計變更報告; 8 工程重大問題處理文件; 9 監測設計、實施及監測記錄與監測結果報告; 10 竣工圖。

附錄A 預應力錨杆結構圖

A.0.1 永久性拉力型錨杆(Ⅰ級防護)應由錨具、台座、無粘結鋼絞線、光滑套管、對中支架、波形套管、過渡管組成(圖A.0.1)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)84

圖A.0.1 永久性拉力型錨杆(Ⅰ級防護)結構詳圖1-錨具;2-台座;3-無粘結鋼絞線;4-光滑套管;5-對中支架;6-鋼絞線;7-波形套管;8-鑽孔;9-注漿管;10-錨頭;11-套管與波形套管搭接處(搭接處長度不小于200mm);12-過渡管

A.0.2 永久性壓力分散型錨杆(Ⅰ級防護)應由錨具、台座、無粘結鋼絞線、承載體、對中支架、過渡管組成(圖A.0.2)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)85

圖A.0.2 永久性壓力分散型錨杆(Ⅰ級防護)結構詳圖1-錨具;2-台座;3-鑽孔;4-對中支架;5-無粘結鋼絞線;6-承載體;7-水泥漿體;8-注漿管;9-錨頭;10-過渡管

A.0.3 漲殼式預應力中空錨杆應有螺母、墊圈、承壓闆、漲殼錨固件、中空錨杆體組成(圖A.0.3)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)86

圖A.0.3 漲殼式預應力中空錨杆結構圖1-螺母;2-墊圈;3-承壓闆;4-注漿(排氣)管;5-中空錨杆體;6-漲殼錨固件

A.0.4 縫管錨杆應由開縫鋼管、擋環、承壓闆組成(圖A.0.4)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)87

圖A.0.4 縫管錨杆結構圖1-開縫鋼管;2-擋環;3-承壓闆;a-管體外徑;b-縫寬;t-管壁厚度

A.0.5 水漲式錨杆應由異型鋼管、鋼管套、帶注水管鋼套管、承壓闆組成(圖A.0.5)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)88

圖A.0.5 水脹式錨杆結構圖1-異型鋼管杆體;2-鋼管套;3-帶注水管鋼套管;4-承壓闆

附錄B 岩土錨杆與噴射混凝土支護工程施工記錄

B.0.1 錨杆鑽孔施工記錄應符合表B.0.1的規定。

表B.0.1 錨杆鑽孔施工記錄表

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)89

注:1 備注欄記錄鑽孔過程中的異常情況,如塌孔、縮徑、地下水情況及相應的處理方法。 2 進行壓水試驗的鑽孔應記錄壓水試驗結果和相應的處理方法。

B.0.2 錨杆注漿施工記錄應符合表B.0.2的規定。

表B.0.2 錨杆注漿施工記錄表

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)90

注:注漿材料及配合比包括外加劑的名稱和摻量。

B.0.3 錨杆張拉與鎖定應符合表B.0.3的規定。

表B.0.3 錨杆張拉與鎖定記錄表

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)91

附錄C 荷載分散型錨杆的張拉鎖定方法

C.0.1 單元錨杆的荷載、位移及預加荷載計算應符合以下要求: 1 每個單元錨杆所受的拉力Ni,應按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)92

[C.0.1-1]

式中:Nd——錨杆拉力設計值; n——單元錨杆數量(個)。 2 每個單元錨杆的彈性位移量(mm),應按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)93

[C.0.1-2]

式中:Li——每個單元錨杆的長度(mm); Es——鋼絞線的彈性模量(N/mm2)。 3 各單元錨杆的起始荷載Pi,應按下列公式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)94

C.0.2 各單元錨杆的張拉鎖定應符合下列規定: 1 将張拉工具錨夾片安裝在第一單元錨杆位于錨頭處的筋體上,按張拉管理圖張拉至第二單元錨杆起始荷載P2,(圖C.0.2-1、C.0.2-2)。 2 将張拉工具錨夾片筋體安裝在第二單元錨杆的筋體上,張拉第一、二單元錨杆至張拉管理圖上荷載P3; 3 将張拉工具錨夾片筋體安裝在第三單元錨杆的筋體上,繼續張拉第一、二、三單元錨杆至張拉管理圖上荷載P4; 4 在張拉工具錨夾片仍安裝在第一、二、三單元錨杆鋼絞線的基礎上,将張拉工具錨夾片安裝在第四單元錨杆的筋體上,繼續張拉至張拉管理圖上的組合張拉荷載P組; 5 各單元錨杆組合張拉至鎖定荷載。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)95

圖C.0.2-1 荷載分散型錨杆長度示意圖

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)96

圖C.0.2-2 張拉管理圖

附錄D 中空注漿錨杆結構參數與力學性能

D.0.1 普通中空注漿錨杆和自鑽式中空注漿錨杆的結構參數與力學性能宜符合表D.0.1的規定。

表D.0.1 中空注漿錨杆的結構參數與力學性能

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)97

附錄E 隧洞洞室各級圍岩物理力學參數與岩體結構面抗剪峰值強度

E.0.1 隧洞洞室各級圍岩物理力學參數可按表E.0.1選用。

表E.0.1 隧洞洞室岩體物理力學參數

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)98

E.0.2 岩體結構面抗剪峰值強度參數可按表E.0.2選用。

表E.0.2 岩體結構面抗剪峰值強度參數

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)99

注:1 表中膠結結構面、無充填結構面的抗剪峰值強度參數限于堅硬岩,半堅硬岩、軟質岩中的結構面應進行折減。 2 膠結結構面、無充填結構面抗剪峰值強度參數應根據結構面得的膠結程度、粗糙程度選取大值或小值。

附錄F 用瑞典條分法計算錨固邊坡的穩定性

F.0.1 錨固土質邊坡或呈現碎裂結構、散體結構的岩質邊坡的穩定性可按圖F.0.1進行分析。邊坡穩定安全系數K可按下式計算(圖F.0.1):

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)100

圖F.0.1 錨固土質邊坡或呈現軟弱碎裂結構、散體結構的岩質邊坡穩定性分析簡圖

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)101

式中:K——邊坡穩定安全系數; △Gni——作用于第i條滑動面上的岩土體的垂直分力(kN); △Gti——作用于第i條滑動面上的岩土體的切向分力(kN); f、c——岩土體的摩擦系數标準值與粘聚力标準值(kPa); △Li——第i條滑動面圓弧段長度(m); Tdnj——第j根預應力錨杆受拉承載力設計值作用于滑動面上的垂直分量(kN); Tdtj——第j根預應力錨杆受拉承載力設計值作用于滑動面上的切向分量(kN)。

附錄G 腰梁與錨杆錨頭的構造形式

G.0.1 鋼筋混凝土腰梁與錨杆錨頭的構造應具有承受杆體最大張拉荷載的強度。承壓闆、錨具應與錨杆杆體保持垂直(圖G.0.1)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)102

圖G.0.1 鋼筋混凝土腰梁與錨杆錨頭構造圖

G.0.2 型鋼組合腰梁與錨杆錨頭的構造應具有承受杆體最大張拉荷載的強度。承壓闆、錨具應與錨杆杆體保持垂直(圖G.0.2)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)103

圖G.0.2 型鋼組合腰梁與錨杆錨頭構造圖

附錄H 預應力錨杆基本試驗

H.0.1 預應力錨杆基本試驗應采用多循環張拉方式,其加荷、持荷和卸荷模式(圖H.0.1)的起始荷載宜為最大試驗荷載Tp的0.1倍,各級持荷時間宜為10min。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)104

圖H.0.1 錨杆基本試驗多循環張拉試驗的加荷模式(黏性土中)H.0.2 錨杆基本試驗結果應整理繪制荷載-位移、荷載-彈性位移、荷載-塑性位移曲線圖(圖H.0.2)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)105

圖H.0.2 錨杆基本試驗荷載-彈性位移、荷載-塑性位移曲線

附錄J 錨杆蠕變量-時間對數關系曲線

J.0.1 錨杆蠕變量試驗結果應整理繪制蠕變量-時間對數關系曲線(圖J.0.1)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)106

圖J.0.1 錨杆蠕變量-時間對數關系曲線

附錄K 錨杆驗收試驗

K.0.1 錨杆多循環張拉驗收試驗的加荷、持荷和卸荷模式(圖K.0.1)的初始荷載宜為錨杆拉力設計值Nd的0.1倍,各級持荷時間宜為10min。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)107

圖K.0.1 錨杆多循環張拉驗收試驗加荷、持荷和卸荷模式

K.0.2 錨杆多循環張拉驗收試驗結果整理應繪制荷載-位移曲線圖、荷載-彈性位移曲線圖和荷載-塑性位移曲線圖(圖K.0.2)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)108

圖K.0.2 錨杆多循環張拉驗收試驗荷載(N)-位移(δ)曲線、荷載(N)-彈性位移(δe)曲線和荷載(N)-塑性位移(δp)曲線

K.0.3 錨杆單循環張拉驗收試驗加荷、持荷和卸荷模式(圖J.0.3)的初始荷載宜為錨杆拉力設計值Nd的0.1倍,最大試驗荷載的持荷時間不宜小于5min。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)109

圖K.0.3 錨杆單循環張拉驗收試驗加荷、持荷和卸荷模式

K.0.4 錨杆單循環張拉驗收試驗結果整理應繪制荷載-位移曲線圖(圖K.0.4)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)110

圖K.0.4 錨杆單循環驗收試驗荷載(N)-位移(δ)曲線

附錄L 噴射混凝土抗壓強度标準試塊制作方法

L.0.1 噴射混凝土抗壓強度标準試塊應采用從現場施工的噴射混凝土闆件上切割或鑽心法制取。最小模具尺寸應為450mm×450mm×120mm(長×寬×高),模具一側邊為敞開狀。

L.0.2 标準試塊制作應符合下列步驟: 1 在噴射作業面附近,将模具敞開一側朝下,以80°(與水平面的夾角)左右置于牆腳。 2 先在模具外的邊牆上噴射待操作正常後将噴頭移至模具位置由下而上逐層向模具内噴滿混凝土。 3 将噴滿混凝土的模具移至安全地方,用三角抹刀刮平混凝土表面。 4 在潮濕環境中養護1d後脫模。将混凝土闆件移至試驗室,在标準養護條件下養護7d,用切割機去掉周邊和上表面(底面可不切割)後加工成邊長100mm的立方體試塊或鑽芯成高100mm直徑為100mm的圓柱狀試件,立方體試塊的邊長允許偏差應為±10mm,直角允許偏差應為±2°。噴射混凝土闆件周邊120mm範圍内的混凝土不得用作試件。

L.0.3 加工後的試塊應繼續在标準條件下養護至28d齡期,進行抗壓強度試驗。

附錄M 噴射混凝土粘結強度試驗

M.0.1 噴射混凝土與岩石或硬化混凝土的粘結強度試驗可在現場采用對被鑽芯隔離的混凝土試件進行拉拔試驗完成,也可在試驗室采用對鑽取的芯樣進行拉力試驗完成。

M.0.2 鑽芯隔離試件拉拔法及芯樣拉力試驗示意圖應符合圖M.0.2-1及圖M.0.2-2。

M.0.3 試件直徑尺寸可取50mm~60mm,加荷速率應為每分鐘1.3MPa~3.0MPa;加荷時應确保試件軸向受拉。

M.0.4 噴射混凝土粘結強度試驗報告應包含試塊編号、試件尺寸、養護條件、試驗齡期、加荷速率、最大荷載、測算的粘結強度以及對試件破壞面和破壞模式的描述。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)111

附錄N 噴射混凝土抗彎強度與殘餘抗彎強度試驗

N.0.1 噴射混凝土的抗彎強度與殘餘抗彎強度試驗的試件應在噴射混凝土大闆上切割為75mm×125mm×600mm的小梁試件(圖N.0.1),切割後的試件應立即置于水中養護不少于3d。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)112

圖N.0.1 噴射混凝土小梁切割

N.0.2 噴射混凝土抗彎強度和殘餘抗彎強度試驗應在噴射混凝土試件養護28d後進行,小梁試驗采用跨度應為450mm的三點加荷(圖N.0.2)。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)113

圖N.0.2 噴射混凝土小梁三點加荷方式

N.0.3 試件及加荷裝置的布設應能測得小梁的跨中撓度。加荷過程中,當梁的撓度達0.5mm前,梁跨中變形速度應控制為0.20mm/min~0.30mm/min。此後,梁跨中變形可增至1.0mm/min。應連續記錄梁跨中的荷載-撓度曲線。

N.0.4 試驗裝置的剛度應能适應有效地控制梁中撓度的要求,試驗裝置的支座與加荷點處均應設置半徑為10mm~20mm的圓棒,當跨中撓度達4.0mm時,試驗即可結束。

N.0.5 試驗結果應繪制荷載-撓度曲線(圖N.0.5),其中噴射混凝土峰值荷載(P0.1)即為曲線中的直線段平移0.1mm撓度值的那條斜線與荷載-撓度曲線相交的點。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)114

圖N.0.5 從荷載-撓度曲線圖上确定P0.1值

N.0.6 噴射混凝土抗彎強度可按下式計算:

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)115

式中:fc——噴射混凝土抗彎強度标準值; P0.1——參見本規範第N.0.5條(kN); b——梁寬(125mm); d——梁厚(75mm)。

N.0.7 噴射混凝土抗彎強度試驗報告應包括下列内容: 1 試驗裝置類型; 2 試件編号; 3 試件尺寸; 4 養護條件和試驗齡期; 5 示有最初峰值荷載(P0.1)的荷載-撓度曲線; 6 計算所得的抗彎強度值。

N.0.8 根據本規範表6.3.6對噴射混凝土或噴射鋼纖維混凝土支護變形等級要求,按荷載-撓度曲線圖,确定當撓度分别為0.5mm、1.0mm、3.0mm和4.0mm時的殘餘抗彎強度等級。

N.0.9 殘餘抗彎強度試驗報告應包括下列内容: 1 試驗裝置類型; 2 試件編号; 3 試件尺寸; 4 養護條件和試驗齡期; 5 變形速率; 6 包括示明規定變形等級(撓度)的小梁彎曲應力值的荷值-變形曲線; 7 變形等級和殘餘強度等級。

附錄P 噴射鋼纖維混凝土殘餘抗彎強度(韌性)等級與殘餘彎曲應力

P.0.1 噴射鋼纖維混凝土或噴射混凝土的韌性高低可用殘餘抗彎強度等級(圖P.0.1)表示。

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)116

圖P.0.1 殘餘抗彎強度等級圖

P.0.2 按圍岩性态及工程使用要求,對噴射鋼纖維混凝土和噴射混凝土應有不同變形量限制要求。該變形限值要求可用噴射混凝土變形等級表示。

P.0.3 不同變形等級與不同殘餘彎曲強度等級的噴射鋼纖維混凝土或噴射混凝土試驗梁的彎曲應力不應小于表P.0.3的規定。

表P.0.3 不同變形等級的噴射鋼纖維混凝土或噴射混凝土的殘餘抗彎強度(N/mm2)

隧道錨杆支護規範(岩土錨杆與噴射混凝土支護工程技術規範)117

注:1 變形等級系指不同圍岩與工作條件對噴射混凝土支護層變形的要求。 2 殘餘抗彎強度等級則是噴射混凝土韌性高低的标志,等級4韌性最高,依次韌性逐級降低。

附錄Q 土釘抗拔試驗方法

Q.0.1 土釘及複合土釘支護的基坑工程應在現場設置專門的非工作土釘進行拉拔試驗,用以估計釘-土界面的極限摩阻力值。

Q.0.2 每一典型土層中應設置不少于3根試驗土釘,其長度應大體等于同類土層中土釘伸過潛在滑移面的長度再加1m。

Q.0.3 試驗土釘及相應的支護面層應采用與工作土釘及面層相同的材料及施工工藝施做,在靠面層端應設置1m長的自由段。

Q.0.4 土釘拉拔荷載應達到土釘拉力設計值的1.1倍,否則應調整土釘設計。

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