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年4月19日錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范文檔僅供參考,不當(dāng)之處,請(qǐng)聯(lián)系改正。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范GB50086—條文說(shuō)明
目次1總則 33圍巖分級(jí) 44錨噴支護(hù)設(shè)計(jì) 84.1一般規(guī)定 84.2錨桿支護(hù)設(shè)計(jì) 124.3噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì) 155現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè) 265.1一般規(guī)定 265.2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容與方法 265.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)處理與反饋 276光面爆破 297錨桿施工 317.1一般規(guī)定 317.2全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿施工 327.3端頭錨固型錨桿施工 327.4摩擦型錨桿施工 337.5預(yù)應(yīng)力錨桿施工 347.6預(yù)應(yīng)力錨桿的試驗(yàn)和監(jiān)測(cè) 358噴射混凝土施工 368.1原材料 368.2施工機(jī)具 368.3混合料的配合比與拌制 378.4噴射前的準(zhǔn)備工作 388.5噴射作業(yè) 398.6鋼纖維噴射混凝土施工 418.7鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工 428.8鋼架噴射混凝土施工 428.9水泥裹砂噴射混凝土施工 438.10噴射混凝土強(qiáng)度質(zhì)量的控制 449安全技術(shù)與防塵 479.1安全技術(shù) 479.2防塵 4810質(zhì)量檢查與工程驗(yàn)收 4910.1質(zhì)量檢查 4910.2工程驗(yàn)收 511總則1.0.1、1.0.2錨桿噴射混凝土支護(hù)(簡(jiǎn)稱錨噴支護(hù))已在國(guó)內(nèi)地下工程中獲得廣泛應(yīng)用,并收到了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果??墒牵捎趪?guó)內(nèi)沒(méi)有一本完整的、統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范,錨噴支護(hù)工程設(shè)計(jì)保守,不適當(dāng)?shù)卦黾庸こ掏顿Y及設(shè)計(jì)、施工不當(dāng),工程質(zhì)量低劣,危及安全使用的現(xiàn)象不乏其例,甚至出現(xiàn)隧洞工程片幫、冒頂,造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失的事例也時(shí)有發(fā)生。制訂本規(guī)范,是為了使錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收有一個(gè)全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求,更好地推動(dòng)地下工程建設(shè)的發(fā)展。本規(guī)范主要適用于礦山巷道、豎井、斜井、鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、水工隧洞及各類地下工程的錨桿噴射混凝土初期支護(hù)和后期支護(hù)。也適用于邊坡工程的錨桿噴射混凝土支護(hù)的施工。1.0.3錨桿噴射混凝土支護(hù)與傳統(tǒng)支護(hù)不同,其主要作用在于主動(dòng)加固圍巖,發(fā)揮圍巖的自支承能力。因此,錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工,必須正確有效地運(yùn)用錨噴支護(hù)的特性,遵循一整套與傳統(tǒng)支護(hù)不同的原則。做好工程的地質(zhì)勘察工作,是錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)施工的一條總原則??辈炷軌?yàn)殄^噴支護(hù)的設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。加強(qiáng)施工過(guò)程中的地質(zhì)調(diào)查,能為修改設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工提供信息。由于地下工程和礦山井巷所經(jīng)過(guò)的圍巖地質(zhì)條件錯(cuò)綜復(fù)雜,正確的設(shè)計(jì)和合理的施工方法,必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和工程要求來(lái)確定。因此,錨噴支護(hù)必須遵循因地制宜的原則,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠的目的。1.0.4錨噴支護(hù)是一門綜合性、多科性和邊緣性強(qiáng)的工程技術(shù),涉及到地質(zhì)勘察、巖土力學(xué)混凝土材料,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工、地下工程防排水等技術(shù)領(lǐng)域,本規(guī)范不可能、也無(wú)必要包含錨噴支護(hù)工程設(shè)計(jì)施工可能涉及的所有技術(shù)規(guī)定。因此,本條規(guī)定除遵守本規(guī)范外,尚應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
3圍巖分級(jí)3.0.1、3.0.2說(shuō)明如下:1圍巖分級(jí)的依據(jù)和適用范圍。1)圍巖分級(jí)的依據(jù)和適用范圍。本規(guī)范的圍巖分級(jí)是以《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》GBJ86中的圍巖分級(jí)為基礎(chǔ),并吸取了《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》GB50218的有關(guān)內(nèi)容制訂的,適用于隧道與地下工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)與施工。2)圍巖等級(jí)劃分。本規(guī)范把圍巖分為Ⅰ~Ⅴ級(jí),分別表示圍巖為穩(wěn)定、穩(wěn)定性較好、中等穩(wěn)定、穩(wěn)定性差和不穩(wěn)定五種狀態(tài)。分級(jí)表中前三級(jí)基本上是整體穩(wěn)定的圍巖,圍巖破壞形式主要是局部塊體、層狀體的塌落和片幫,產(chǎn)生的圍巖壓力主要是松動(dòng)壓力。后兩級(jí)圍巖則是整體不穩(wěn)定的松散軟弱圍巖,大都會(huì)出現(xiàn)塑性狀態(tài),產(chǎn)生的圍巖壓力主要是形變壓力。本規(guī)范圍巖分級(jí)采用了多因素定性和定量指標(biāo)相結(jié)合的分級(jí)方法。雖然圍巖分級(jí)(本規(guī)范表3.0.2)中沒(méi)有給出以巖體完整性系數(shù)與巖石單軸抗壓強(qiáng)度的乘積為主要特征的巖體質(zhì)量系數(shù),但由于表3.0.2中給出了巖石單軸抗壓強(qiáng)度和巖體完整性指標(biāo),因此,實(shí)際上也等于給出了巖體質(zhì)量系數(shù),并基本上以此作為分級(jí)的主要定量指標(biāo)。本規(guī)范的圍巖分級(jí)中,考慮了巖體的完整性、結(jié)構(gòu)面性狀、巖石強(qiáng)度、地下水和地應(yīng)力狀況等自然地質(zhì)因素。在定性方面考慮了巖體完整性狀態(tài),定量方面則增添了巖體聲波指標(biāo)和巖體完整性系數(shù)。2圍巖分級(jí)基本因素的考慮。1)圍巖完整性。巖體完整性是影響圍巖穩(wěn)定性的首要因素,它一般取決于巖體結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)構(gòu)造影響與結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況。(1)巖體結(jié)構(gòu)類型。巖體是由不同地質(zhì)成因的巖石組成的。從地質(zhì)成因來(lái)說(shuō),巖體可概括為塊狀巖體與層狀巖體。塊狀巖體指塊狀的火成巖與變質(zhì)巖,層狀巖體指沉積巖、沉積變質(zhì)巖、噴出火成巖等具有原生成層的巖體。在巖體結(jié)構(gòu)類型劃分中,考慮了巖體結(jié)構(gòu)體的塊度尺寸。本圍巖分級(jí)中,塊狀巖體分為整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)與散塊狀結(jié)構(gòu)、碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)與碎裂狀結(jié)構(gòu)、散體狀結(jié)構(gòu)(見(jiàn)表1)。碎裂鑲嵌與碎裂狀結(jié)構(gòu),雖然塊體大小相同,但其咬合程度不同,因而完整性不同。表1塊狀巖體按結(jié)構(gòu)體塊度的劃分巖體結(jié)構(gòu)類型塊度尺寸(以結(jié)構(gòu)面平均間距表示)(m)整體狀結(jié)構(gòu)>0.8塊狀結(jié)構(gòu)與散塊狀結(jié)構(gòu)0.4~0.8碎裂鑲嵌與碎裂狀結(jié)構(gòu)0.2~0.4散體狀結(jié)構(gòu)<0.2層狀巖體按其單層厚度分為厚層、中厚層與薄層,但層狀巖體結(jié)構(gòu)類型中按層間結(jié)構(gòu)程度,又細(xì)分為層間結(jié)合良好、較好和不良的三種情況,另外,還增加了軟硬巖互層巖體結(jié)構(gòu)類型。(2)構(gòu)造影響程度和結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況。圍巖分級(jí)(本規(guī)范表3.0.2)中,按地質(zhì)構(gòu)造影響大小可分為影響輕微、較重、嚴(yán)重、很嚴(yán)重四級(jí)。結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況包括節(jié)理裂隙或?qū)用娴拿芏龋ㄩg距)、組數(shù)、貫通程度、閉合程度、充填情況和結(jié)合情況等。主結(jié)構(gòu)面與洞軸線的不同交角關(guān)系,對(duì)拱部和邊墻的穩(wěn)定性能夠有不同的影響。如主結(jié)構(gòu)面為小于30°的緩傾角時(shí),拱部需采用以錨桿為主的支護(hù)型式。軟弱結(jié)構(gòu)面及其組合關(guān)系,對(duì)圍巖穩(wěn)定性有重要影響。所謂軟弱結(jié)構(gòu)面,是指軟弱夾層、破碎帶、軟弱泥化帶、斷層及夾泥層結(jié)構(gòu)面等。軟弱結(jié)構(gòu)面的間距與組數(shù),軟弱結(jié)構(gòu)面與洞軸線、臨空面的不利組合以及由軟弱結(jié)構(gòu)面形成的可能滑移的不穩(wěn)定塊體的大小與數(shù)量,都會(huì)危及圍巖的穩(wěn)定程度。本規(guī)范表3.0.2中反映了上述因素對(duì)圍巖穩(wěn)定性分級(jí)的影響。(3)巖體縱波速度與巖體完整性系數(shù)。巖體縱波速度Vpm能綜合表示巖體質(zhì)量,而巖體完整性系數(shù)Kv只能表示巖體的完整性,圍巖分級(jí)(本規(guī)范表3.0.2)中采用以巖體和巖石聲波速度的平方比表示巖體完整性系數(shù)Kv。表3.0.2中引用的各類圍巖的Vpm和Kv數(shù)值,大致與國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的數(shù)據(jù)相接近,尚需在今后實(shí)踐中不斷修正。本規(guī)范圍巖分級(jí)(表3.0.2)中的聲波速度測(cè)試規(guī)定采用孔測(cè)法。為測(cè)試方便起見(jiàn),今后需開(kāi)展錘擊法測(cè)試的研究。2)巖石強(qiáng)度。由于巖塊強(qiáng)度可由室內(nèi)試驗(yàn)獲得,因此,圍巖分級(jí)中一般采用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度(Pc)作為強(qiáng)度指標(biāo)。該強(qiáng)度既考慮了地下水對(duì)巖石軟化,又考慮了巖石的風(fēng)化情況,同時(shí),它與其它力學(xué)指標(biāo)有較好的互換性,而且,試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單可靠。為了消除巖塊加工的麻煩,對(duì)小型工程可采用點(diǎn)荷載強(qiáng)度代替單軸抗壓強(qiáng)度。按本規(guī)范圍巖分級(jí)(表3.0.2)中所給的單軸飽和抗壓強(qiáng)度值,可將巖石分為A、B、C、D、E五級(jí)(見(jiàn)表2)。表2巖石強(qiáng)度等級(jí)劃分巖石強(qiáng)度等級(jí)單軸飽和抗壓強(qiáng)度(MPa)代表性巖石A>60花崗巖,閃長(zhǎng)巖,安山巖,玄武巖,流紋巖,晶質(zhì)凝灰?guī)r等火成巖類;片麻巖,片巖,大理巖,石英巖等變質(zhì)巖類B30~60硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的礫巖,砂巖,硅質(zhì)頁(yè)巖,石灰?guī)r,白云巖等沉積巖類C20~30紅色砂巖D10~30(整體狀10~20)泥質(zhì)頁(yè)巖,泥灰?guī)r,粘土巖,泥質(zhì)砂巖和礫巖,綠泥石片巖,千枚巖,部分凝灰?guī)rE<10實(shí)際上,與圍巖穩(wěn)定性直接有關(guān)的因素是巖體強(qiáng)度,但巖體強(qiáng)度需在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,一般不容易做到。因此,在圍巖分級(jí)中常引入巖體準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度概念,以近似代替巖體強(qiáng)度。準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度可用巖體完整性系數(shù)Kv與巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc的乘積表示。巖體完整性系數(shù)取決于巖體結(jié)構(gòu)類型。因此,相同的巖石抗壓強(qiáng)度相對(duì)于不同結(jié)構(gòu)類型的巖體,其巖體準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度是不同的。當(dāng)前,圍巖分級(jí)中,常見(jiàn)巖體準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度作為分級(jí)指標(biāo)??紤]到巖體完整性系數(shù)與巖體結(jié)構(gòu)類型相對(duì)應(yīng),因此,在本規(guī)范圍巖分級(jí)中,主要以巖體結(jié)構(gòu)類型與巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度不同組合確定圍巖級(jí)別。3.0.4圍巖分級(jí)表(本規(guī)范表3.0.2)中考慮了地應(yīng)力的影響。一般在Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖中,巖體強(qiáng)度較高,地應(yīng)力對(duì)圍巖穩(wěn)定性基本無(wú)影響,可不予考慮,而在Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖中則需考慮。表征地應(yīng)力影響的指標(biāo)采用圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比Sm,見(jiàn)本規(guī)范公式(3.0.4-1)。在本圍巖分級(jí)中確定Sm時(shí),參照了國(guó)外建議的巖石強(qiáng)度應(yīng)力比(見(jiàn)表3),即(1)同時(shí),根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)某些礦區(qū)和隧道的調(diào)查,一般埋深在300m以上時(shí),顯示出較明顯的地壓現(xiàn)象,支護(hù)破壞率增高。據(jù)此,我們把Ⅲ類圍巖的Sm極限值定為2,Ⅳ類圍巖的Sm極限值定為1。表3國(guó)外采用的巖石強(qiáng)度應(yīng)力比(fr/σ1)分級(jí)分分級(jí)分類法地應(yīng)力中地應(yīng)力強(qiáng)地應(yīng)力法國(guó)隧協(xié)>42~4<2日本應(yīng)用地質(zhì)協(xié)會(huì)>42~4<2前蘇聯(lián)頓巴斯礦區(qū)>42.2~4<2.2日本國(guó)鐵隧規(guī)>64~62~43.0.5在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖中,地下水是造成圍巖失穩(wěn)的重要因素之一,它可使巖石軟化,強(qiáng)度降低;還可使軟弱結(jié)構(gòu)面泥化或沖走充填物,減少摩阻力,促使巖塊滑動(dòng);地下水還可造成膨脹地壓。在Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖中,巖石堅(jiān)硬,軟弱結(jié)構(gòu)面較少,本圍巖分級(jí)中一般不再考慮地下水影響。但Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖中若有充泥的軟弱結(jié)構(gòu)面存在,有時(shí)要求對(duì)軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行加固處理。因此Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖則應(yīng)按地下水規(guī)模、巖石和結(jié)構(gòu)面的軟弱程度及地下水對(duì)圍巖穩(wěn)定性的危害大小,酌情降低圍巖級(jí)別。圍巖中地下水的規(guī)??煞譃樗念悾簼B———裂隙滲水;滴———雨季時(shí)有滴水;流———以裂隙泉形式,流量小于10L/min;涌———涌水,有一定壓力,流量大于10L/min。3.0.6在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖中,當(dāng)存在斷層或軟弱夾層時(shí),應(yīng)審慎地選擇洞軸線的方向,使其與斷層或軟弱夾層大角度相交。不然,當(dāng)洞軸線與主要斷層或軟弱夾層交角較小時(shí),則會(huì)影響隧洞的穩(wěn)定性,當(dāng)夾角小于30°時(shí),則圍巖級(jí)別應(yīng)降低一級(jí)。
4錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)4.1一般規(guī)定4.1.1當(dāng)前,地下工程中錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)有工程類比法、監(jiān)控量測(cè)法與理論驗(yàn)算法等三種方法,尤以工程類比法應(yīng)用最廣,一般在工程設(shè)計(jì)中占主導(dǎo)地位。因而,本條規(guī)定三種設(shè)計(jì)方法中以工程類比法為主。但考慮到某些地質(zhì)復(fù)雜、經(jīng)驗(yàn)不多的地下工程,單憑工程類比法不足以保證設(shè)計(jì)的可靠性和合理性,此時(shí)應(yīng)結(jié)合其它的設(shè)計(jì)方法。監(jiān)控量測(cè)法是一種較為科學(xué)的設(shè)計(jì)方法,應(yīng)當(dāng)予以高度重視和大力推廣。本規(guī)范相應(yīng)條文中規(guī)定,對(duì)不穩(wěn)定的,穩(wěn)定性差的軟弱圍巖或較大跨度的工程,應(yīng)采用監(jiān)控量測(cè)法。理論驗(yàn)算法既是當(dāng)今地下工程支護(hù)設(shè)計(jì)中的一種輔助方法,又是今后設(shè)計(jì)的發(fā)展方向,但鑒于巖體力學(xué)參數(shù)難以準(zhǔn)確確定以及在計(jì)算模式方面還存在一些問(wèn)題,因而,一般只作為工程設(shè)計(jì)中的輔助手段。本規(guī)范相應(yīng)條文中規(guī)定,對(duì)處在穩(wěn)定性較好的圍巖中的大跨度工程,錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)輔以理論驗(yàn)算。另外,無(wú)論何種情況下,凡可能出現(xiàn)局部失穩(wěn)的圍巖,都需要經(jīng)過(guò)理論計(jì)算,進(jìn)行局部加固。4.1.2、4.1.3在地下工程設(shè)計(jì)和施工中,必須十分強(qiáng)調(diào)做好地質(zhì)勘察工作。地質(zhì)勘察工作是工程選點(diǎn)、圍巖分級(jí)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),是指導(dǎo)施工的依據(jù),特別是采用錨噴支護(hù)的地下工程,要求充分利用圍巖自身承載能力,更需要查明工程地質(zhì)情況。劃分圍巖級(jí)別一般分為兩個(gè)階段:勘察階段初步劃分圍巖級(jí)別與施工階段詳細(xì)劃分圍巖級(jí)別。勘察階段初步劃分圍巖級(jí)別。主要內(nèi)容是根據(jù)隧洞開(kāi)挖前獲得的地質(zhì)資料選定洞軸線,并根據(jù)沿洞軸線的地質(zhì)剖面圖,按分級(jí)表中的定性指標(biāo)與巖石強(qiáng)度,初步確定各段圍巖級(jí)別。然后,根據(jù)初定的圍巖級(jí)別及工程尺寸,按錨噴支護(hù)參數(shù)表(見(jiàn)本規(guī)范表4.1.2-1、表4.1.2-2)確定支護(hù)的類型和參數(shù)。施工階段詳細(xì)劃分圍巖級(jí)別。主要內(nèi)容是深入查明開(kāi)挖地段的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況,并進(jìn)行圍巖聲波測(cè)試和巖石點(diǎn)荷載測(cè)試等工作;繪制沿洞軸線的綜合地質(zhì)素描圖或展示圖,標(biāo)出圍巖不穩(wěn)定塊體的出露位置和大小、滑塌方向;確定巖體強(qiáng)度應(yīng)力比,詳細(xì)地確定各段圍巖級(jí)別,作為修正原設(shè)計(jì)支護(hù)類型和參數(shù)的依據(jù)。本規(guī)范中“隧洞和斜井的錨噴支護(hù)類型和設(shè)計(jì)參數(shù)”(見(jiàn)表4.1.2-1)的編制,其基本依據(jù)是國(guó)內(nèi)大量工程實(shí)踐和各部門現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)定。圍巖產(chǎn)狀不同,結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線交角大小不同,對(duì)隧洞拱部和邊墻穩(wěn)定性影響也就不同。故支護(hù)參數(shù)表4.1.2-1對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖中一些不同跨度的隧洞,給出了兩種支護(hù)參數(shù),即對(duì)于緩傾角圍巖中的隧洞拱部及急傾角圍巖中的隧洞易失穩(wěn)一側(cè)的邊墻,應(yīng)優(yōu)選采用錨桿支護(hù)類型,使支護(hù)設(shè)計(jì)既安全可靠,又經(jīng)濟(jì)合理。從國(guó)內(nèi)112個(gè)錨噴支護(hù)隧洞工程實(shí)例統(tǒng)計(jì)的情況來(lái)看,錨桿的長(zhǎng)度,大致如表4所示。表4統(tǒng)計(jì)的錨桿長(zhǎng)度(m)毛洞跨度B(m)圍巖級(jí)別B≤55<B≤1010<B≤1515<B≤2020<B≤25Ⅰ————2~4Ⅱ—1.5~2.52~32.5~3.01.5~4Ⅲ1~21.5~3.01.5~3.52~4—Ⅳ1.5~22~32~3.52.5~3—Ⅴ1.5~2.52~3———本規(guī)范“隧洞和斜井的錨噴支護(hù)類型和設(shè)計(jì)參數(shù)”(見(jiàn)表4.1.2-1)中不同圍巖級(jí)別,不同隧洞跨度中選用的錨桿長(zhǎng)度,大致上與工程實(shí)踐相一致。但對(duì)Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖中跨度大于15m并小于25m的洞室工程,必要時(shí)錨桿長(zhǎng)度應(yīng)大于表4中所給的數(shù)值或采用預(yù)應(yīng)力錨桿,以確保工程的穩(wěn)定性。4.1.4Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖和Ⅲ級(jí)圍巖中跨度大于5m的工程,因地質(zhì)條件復(fù)雜,容易出現(xiàn)事故,因此單靠工程類比法設(shè)計(jì)是不夠的。本條文規(guī)定表明,Ⅳ級(jí)以下圍巖的初期支護(hù)參數(shù),可按照錨噴支護(hù)參數(shù)(見(jiàn)本規(guī)范表4.1.2-1)中給出的數(shù)值確定,而后期支護(hù)應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測(cè)法設(shè)計(jì)確定。并應(yīng)注意,初期支護(hù)參數(shù),應(yīng)小于錨噴支護(hù)參數(shù)(表4.1.2-1)中的數(shù)值,因?yàn)楸?.1.2-1中給出的數(shù)值是初期支護(hù)-與后期支護(hù)之和。4.1.5本條規(guī)定對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖中跨度大于15m的工程,除按照本規(guī)范表3.1.2-1選擇錨噴支護(hù)參數(shù)外,還需對(duì)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行力學(xué)分析,最終確定支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。這是由于當(dāng)前大跨度工程實(shí)例還不多,其次是大跨度隧洞圍巖不穩(wěn)定性增大,因此,為保證安全可靠和獲得合理支護(hù)參數(shù),有必要對(duì)圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算或經(jīng)過(guò)模型試驗(yàn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。4.1.6關(guān)于圍巖整體穩(wěn)定性驗(yàn)算,當(dāng)前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。圍巖應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算方法也不統(tǒng)一,但多數(shù)人認(rèn)為應(yīng)以彈塑性理論為計(jì)算依據(jù),若只按彈性理論進(jìn)行圍巖失穩(wěn)驗(yàn)算是不合理的。因?yàn)椴蛔寚鷰r進(jìn)入塑性,違反了現(xiàn)代支護(hù)理論的基本原則,即無(wú)法充分發(fā)揮圍巖的自承能力。事實(shí)也表明,圍巖出現(xiàn)一定范圍的塑性,并不會(huì)失穩(wěn),反而能充分發(fā)揮圍巖的自承能力,從而節(jié)省了錨噴支護(hù)工程量。因此,本條中規(guī)定圍巖穩(wěn)定性驗(yàn)算可采用以彈塑性理論為基礎(chǔ)的數(shù)值解法或解析解法。由于巖體參數(shù)不易準(zhǔn)確確定,因此,計(jì)算中不必過(guò)于追求高精度的計(jì)算模型和計(jì)算方法。也允許采用將彈性應(yīng)力代入莫爾—庫(kù)倫準(zhǔn)則求塑性區(qū)的計(jì)算方法,這樣求出的塑性區(qū)范圍一般偏小,可乘以1.1~1.4的系數(shù)。當(dāng)前,尚無(wú)評(píng)定圍巖穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)方法。但從理論分析可知,限制圍巖受拉區(qū)、塑性區(qū)和松馳區(qū)的最大范圍或隧洞周邊的最大位移量,或洞周的最小支護(hù)抗力值,都能起到控制圍巖失穩(wěn)的作用,問(wèn)題是其量值應(yīng)為多少才合適,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)前主要是依據(jù)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和參照過(guò)去的工程實(shí)例來(lái)確定。洞周的允許位移量亦可參考本規(guī)范表5.3.3來(lái)確定。本條規(guī)定體現(xiàn)了圍巖局部失穩(wěn)采用局部加固的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)人員根據(jù)施工階段沿洞軸線地質(zhì)展示圖上標(biāo)出的圍巖不穩(wěn)定塊體的大小,采用錨噴支護(hù)參數(shù)(本規(guī)范表4.1.2-1)中給出的支護(hù)參數(shù),用塊體極限平衡方法進(jìn)行局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。荷載只考慮不穩(wěn)定塊體的自重,一般不計(jì)由地應(yīng)力作用引起的圍巖應(yīng)力。這是因?yàn)閼?yīng)力重分布導(dǎo)致不穩(wěn)定塊體周邊的應(yīng)力降低,同時(shí),由于地應(yīng)力數(shù)值不易取得和不便計(jì)算。拱腰以上部位的不穩(wěn)定塊體,一般呈現(xiàn)塌落的形式失去穩(wěn)定,因而不計(jì)結(jié)構(gòu)面上的C、值;而拱腰以下部位的不穩(wěn)定塊體,則呈現(xiàn)滑落的形式,應(yīng)計(jì)自重引起的摩擦力作用,有時(shí)還考慮結(jié)構(gòu)面上的粘結(jié)力作用。4.1.7對(duì)邊坡工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì),應(yīng)在充分掌握邊坡的地質(zhì)勘察資料的前提下,首先根據(jù)巖土性狀和巖土結(jié)構(gòu)特征等分析判斷可能出現(xiàn)的失穩(wěn)破壞類型,如平面滑動(dòng)、圓弧滑動(dòng)、楔體滑動(dòng)和傾倒破壞等。對(duì)于一般的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題,可采用極限平衡法求解。對(duì)于復(fù)雜的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題,可采用數(shù)值分析方法處理。邊坡采用數(shù)值分析方法的合理性主要取決于計(jì)算模型及計(jì)算參數(shù)是否符合邊坡的客觀狀況。數(shù)值分析方法能模擬邊坡開(kāi)挖程序和錨桿施作時(shí)機(jī),反映施工過(guò)程諸因素的變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響,給出邊坡開(kāi)挖后的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。顯示塑性區(qū)和拉應(yīng)力區(qū)分布的部位,這些都為邊坡的錨固設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。4.1.8由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中,存在著選取測(cè)點(diǎn)的代表性問(wèn)題和巖體試件的尺寸效應(yīng)等問(wèn)題,設(shè)計(jì)中選用的E、C、值均較實(shí)測(cè)值低。特別當(dāng)圍巖進(jìn)入塑性破壞后,塑性區(qū)中C、E值隨之降低,靠近洞壁的C、E值降低多,而靠近彈塑性區(qū)交界處,C、E值降低少。如果計(jì)算中不考慮塑性區(qū)中C、E值的這種變化,則應(yīng)取C、E的平均值作為計(jì)算參數(shù),其值一般可由設(shè)計(jì)人員及勘察人員,按實(shí)測(cè)值和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況商定。實(shí)踐表明,塑性區(qū)中φ值降低不多,一般不再考慮折減。在本條中還根據(jù)1995年頒布的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》GB50218給出了各級(jí)圍巖的力學(xué)指標(biāo)及巖體結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度。地應(yīng)力或支護(hù)前洞壁的位移值或釋放荷載值,在條文中雖未作規(guī)定,但這兩個(gè)數(shù)據(jù)都是計(jì)算中所必要的,無(wú)論在數(shù)值計(jì)算或分析計(jì)算中,都需要知道這兩個(gè)數(shù)據(jù)。對(duì)于重要工程,宜采用實(shí)測(cè)的地應(yīng)力值。無(wú)實(shí)測(cè)條件時(shí),垂直地應(yīng)力可按覆蓋層的厚度計(jì)算確定,側(cè)壓系數(shù)值可參照當(dāng)?shù)仄渌こ虒?shí)測(cè)資料和該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況估計(jì)確定。支護(hù)前洞壁位移或釋放的荷載值,隨施工方法的不同而不同,當(dāng)前只能借助實(shí)測(cè)值和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。如果是實(shí)測(cè)值,還應(yīng)考慮量測(cè)前已產(chǎn)生的位移和釋放的荷載。當(dāng)前,有些程序中以洞壁實(shí)測(cè)位移作為邊界條件,這種計(jì)算方法更能反映實(shí)際情況。對(duì)封閉式支護(hù)結(jié)構(gòu),如果計(jì)算中不考慮隧洞開(kāi)挖和支護(hù)程序,則支護(hù)前洞壁位移值能夠近似取仰拱封底前的洞壁位移值或略小于該位移值。4.1.9豎井一般是礦山開(kāi)采的咽喉工程,一般服務(wù)年限較長(zhǎng),故在選用錨噴支護(hù)時(shí),均采取審慎態(tài)度。鑒于當(dāng)前Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖的豎井中,采用錨噴支護(hù)的實(shí)例不多,故在豎井錨噴支護(hù)類型及設(shè)計(jì)參數(shù)(本規(guī)范表4.1.2-2)中,僅列入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖豎井錨噴支護(hù)類型與參數(shù),而且,其支護(hù)參數(shù)均比同等橫斷面的隧洞有所增大。4.1.10本條規(guī)定主要是針對(duì)地下工程的特殊部位而言,體現(xiàn)了因地制定、區(qū)別對(duì)待的設(shè)計(jì)原則,以確保工程設(shè)計(jì)既安全可靠、又經(jīng)濟(jì)合理。1隧洞交岔點(diǎn)、斷面變化處等特殊部位,是應(yīng)力比較集中的地方,加強(qiáng)其支護(hù)結(jié)構(gòu),以確保這些地段的穩(wěn)定性。2噴射混凝土支護(hù)的作用,主要是依靠它與圍巖表面的緊密粘結(jié)來(lái)保證其與圍巖共同工作的。在光滑巖面上,這種粘結(jié)力就很小,因此,應(yīng)采用以錨桿或鋼筋網(wǎng)噴射混凝土為主的支護(hù)類型,以獲得足夠的支護(hù)抗力,有效地加固圍巖。3圍巖較差地段的支護(hù)應(yīng)向圍巖較好地段延伸一定長(zhǎng)度,一般來(lái)說(shuō)應(yīng)延伸1.0m以上。4.1.11本條規(guī)定中提出的6種地質(zhì)條件都不屬于本規(guī)范圍巖分級(jí)中的正常類型。一些試驗(yàn)表明,在膨脹性巖體中,采用錨噴支護(hù)與其它支護(hù)形式相結(jié)合的復(fù)合支護(hù)是行之有效的,采用錨噴支護(hù)作為復(fù)合支護(hù)的初期支護(hù)是適宜的。在其余5種情況下,采用錨噴支護(hù)尚無(wú)足夠把握??偟膩?lái)說(shuō),本條所述6種巖層采用錨噴支護(hù)都缺乏經(jīng)驗(yàn),因而,其設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后確定。4.2錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)4.2.1本條規(guī)定中所列出的前4種錨桿類型是按錨桿的作用原理來(lái)劃分的,后1種自鉆式錨桿是本次修訂規(guī)范時(shí)新增的。全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿是一種不能對(duì)圍巖加預(yù)應(yīng)力的被動(dòng)型錨桿,適用于圍巖變形量不大的各類地下工程的永久性系統(tǒng)支護(hù)。端頭錨固型錨桿,安裝后能夠立即提供支護(hù)抗力,并能對(duì)圍巖施加不大于100kN的預(yù)應(yīng)力,適用于裂隙性的堅(jiān)硬巖體中的局部支護(hù)。摩擦型錨桿,安裝后可立即提供支護(hù)抗力,并能對(duì)圍巖施加三向預(yù)應(yīng)力,韌性好,適用于軟弱破碎、塑性流變圍巖及經(jīng)受爆破震動(dòng)的礦山巷道工程。預(yù)應(yīng)力錨桿能對(duì)圍巖施加大于200kN的預(yù)應(yīng)力,且能處理深部的穩(wěn)定問(wèn)題,適用于大跨度地下工程的系統(tǒng)支護(hù)及局部大的不穩(wěn)定塊體的支護(hù)。自鉆式錨桿,是一種具有鉆進(jìn)、注漿、錨固三位一體的錨桿,在復(fù)雜地層或需套管護(hù)壁鉆進(jìn)且工作空間狹小條件下,施工簡(jiǎn)便、錨固效果較好。4.2.3端頭錨固型錨桿,國(guó)內(nèi)當(dāng)前有以下幾種結(jié)構(gòu)形式(見(jiàn)圖1)。其中機(jī)械式錨固適用于硬巖或中硬巖;粘結(jié)式錨固除用于硬巖及中硬巖外,也可用于軟巖。端頭錨固型錨桿的作用主要取決于錨頭的錨固強(qiáng)度。在錨頭型式選定后,其錨固強(qiáng)度是隨圍巖情況而變化的。因此,為了獲得良好的支護(hù)效果,使用前,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行錨桿的拉拔試驗(yàn),以檢驗(yàn)所選定的錨頭是否與圍巖條件相適應(yīng)。由于地下水或潮濕空氣的長(zhǎng)期作用,端頭錨固型錨桿的桿體和錨頭易發(fā)生銹蝕,可使其錨固力減小或完全喪失。因此,服務(wù)年限大于5年的端頭錨固型錨桿,應(yīng)采取灌注水泥砂漿或其它防腐措施。圖1端頭錨固型錨桿結(jié)構(gòu)形式粘結(jié)式錨固端的錨固劑,國(guó)內(nèi)有樹脂卷和快硬水泥卷兩種。樹脂錨固劑當(dāng)前廣泛采用115松香封端不飽和聚脂樹脂。樹脂與填料之比一般為1∶5~1∶7,這種錨固劑的特點(diǎn)是固化時(shí)間短(由幾十秒到幾分鐘),強(qiáng)度增長(zhǎng)快(半小時(shí)強(qiáng)度可達(dá)28d強(qiáng)度的65%~96%),強(qiáng)度高(最終強(qiáng)度達(dá)60~120MPa)。因此,能及時(shí)提供支護(hù)能力。快硬水泥卷錨固劑由硫鋁酸鹽水泥和雙快型水泥配制而成,水泥卷內(nèi)的裝填密度為1.14~1.48g/cm3,使浸水后的水灰比控制在0.34~0.35范圍內(nèi)。這種快硬水泥錨固劑,強(qiáng)度增長(zhǎng)快(0.5~1.0h強(qiáng)度可達(dá)20MPa)。因此,快硬水泥卷錨桿也有能及時(shí)提供支護(hù)抗力的特點(diǎn)。4.2.4摩擦型錨桿,當(dāng)前國(guó)內(nèi)有全長(zhǎng)摩擦型(縫管式)和局部摩擦型(楔管式)兩種。摩擦型錨桿是一根沿縱向開(kāi)縫的鋼管,當(dāng)它裝入比其外徑小2~3mm的鉆孔時(shí),鋼管受到孔壁的約束力而收縮,同時(shí),沿管體全長(zhǎng)對(duì)孔壁施加彈性抗力,從而錨固其周圍的巖體。這類錨桿的特點(diǎn)是安裝后能立即提供支護(hù)抗力,有利于及時(shí)控制圍巖變形;能對(duì)圍巖施加三向預(yù)應(yīng)力,使圍巖處于壓縮狀態(tài);而且,錨固力還能隨時(shí)間而提高。錨桿縱向開(kāi)縫寬度規(guī)定為13~18mm,是基于當(dāng)錨桿打入比其外徑小的鉆孔時(shí),開(kāi)縫不會(huì)全閉合甚至重疊。工程實(shí)踐表明,當(dāng)其它條件不變時(shí),摩擦型錨桿的錨固力隨錨桿與鉆孔徑差的加大而增高。要保證錨桿每米錨固長(zhǎng)度的初錨固力不小于25kN,徑差常取2~3mm。另外,當(dāng)徑差不變時(shí),錨桿錨固力又同巖石的軟硬程度密切相關(guān),在硬巖中的錨固力遠(yuǎn)比在軟巖中的為高。因此,對(duì)于硬巖、中硬巖和軟巖,規(guī)定了不同的徑差。在某些特定條件下,需要提高摩擦型錨桿的初錨固力時(shí),可采用帶端頭錨楔的縫管錨桿或楔管錨桿。工程實(shí)踐表明,在硬巖條件下,采用帶端頭錨楔的縫管錨桿或楔管錨桿,可使初始錨固力增加50kN以上。4.2.5本條的預(yù)應(yīng)力錨桿是指預(yù)拉力大于200kN,長(zhǎng)度大于8.0m的巖石錨桿。與非預(yù)應(yīng)力錨桿相比,預(yù)應(yīng)力錨桿有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。它能主動(dòng)對(duì)圍巖提供大的支護(hù)抗力,有效地抑制圍巖位移;能提高軟弱結(jié)構(gòu)面和塌滑面處的抗剪強(qiáng)度;按一定規(guī)律布置的預(yù)應(yīng)力錨桿群使錨固范圍內(nèi)的巖體形成壓應(yīng)力區(qū)而有利于圍巖的穩(wěn)定。另外這種錨桿施工中的張拉工藝,實(shí)際上是對(duì)每根工程錨桿的檢驗(yàn),有利于保證工程質(zhì)量。因而近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在地下工程及邊坡工程中預(yù)應(yīng)力錨桿的應(yīng)用獲得迅速發(fā)展。這次規(guī)范修訂中,將預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)、施工及試驗(yàn)監(jiān)測(cè)作為重點(diǎn)充實(shí)的條款。1當(dāng)前國(guó)內(nèi)普遍采用的預(yù)應(yīng)力錨桿是一種集中拉力型錨桿,大量的研究資料已經(jīng)證實(shí)這種錨桿固定長(zhǎng)度上的粘結(jié)應(yīng)力分布是極不均勻的,固定段的最近端應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重,隨著荷載的增大,并在荷載傳至固定長(zhǎng)度最遠(yuǎn)端之前,桿體——灌漿體界面或者灌漿體——地層界面就會(huì)發(fā)生“粘脫”(debonding)。這種粘結(jié)作用逐步破壞的錨桿一般都會(huì)大大降低地層強(qiáng)度的利用率,特別在軟巖和土層中,當(dāng)固定長(zhǎng)度大于8~10m時(shí),其承載力的增量很小或無(wú)任何增加。國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出一種單孔復(fù)合錨固系統(tǒng),即壓力分散型或拉力分散型錨桿。這種錨固系統(tǒng)是在同一個(gè)鉆孔中安裝幾個(gè)單元錨桿,而每個(gè)單元錨桿都有自己的桿體,自己的錨固長(zhǎng)度,而且承受的荷載也是經(jīng)過(guò)各自的張拉千斤頂施加的。由于組合成這類錨桿的單元錨桿錨固長(zhǎng)度很小,所承受的荷載也小,錨固長(zhǎng)度上的軸力和粘結(jié)應(yīng)力分布較均勻,不會(huì)產(chǎn)生逐步粘脫現(xiàn)象,從而能最大限度地調(diào)用地層強(qiáng)度。從理論上講,使用這類錨桿的整個(gè)錨固長(zhǎng)度并無(wú)限制,錨桿承載力可隨著整個(gè)錨固長(zhǎng)度的增加而提高,適用于軟巖或土體工程。特別是壓力分散型錨桿,其單元錨桿的預(yù)應(yīng)力筋采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線,在荷載作用下灌漿體受壓,不易開(kāi)裂,因而能大大提高錨桿的耐久性。2錨桿的傾角主要應(yīng)考慮有利于地下工程與邊坡和穩(wěn)定性,一般錨桿軸線應(yīng)與巖體主結(jié)構(gòu)面或滑移面成大角度相交??墒桥c水平面夾角為-10°~+10°的區(qū)域不應(yīng)作安設(shè)錨桿的范圍。因?yàn)閮A角接近水平的錨桿,注漿后灌漿體的沉淀和泌水現(xiàn)象,會(huì)影響錨桿的承載能力。3錨桿預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絞線、鋼絲或精軋螺紋鋼筋是最為適合的。一是因?yàn)槠淇估瓘?qiáng)度遠(yuǎn)比Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼筋高,能夠大幅度降低錨桿的用鋼量。二是當(dāng)預(yù)拉力達(dá)到錨桿拉力設(shè)計(jì)值時(shí),預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的彈性伸長(zhǎng)比Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼筋大若干倍,這樣當(dāng)錨頭松動(dòng)或其它原因使預(yù)應(yīng)力筋彈性伸長(zhǎng)變小時(shí),所引起的預(yù)應(yīng)力損失要小得多。三是鋼絞線、鋼絲運(yùn)輸安裝方便。即使在較狹窄的空間也可施工。對(duì)穿型錨桿應(yīng)采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線,一方面可大大提高錨桿的耐久性,另一方面當(dāng)錨桿長(zhǎng)度上某部位出現(xiàn)巖體裂隙張開(kāi)時(shí)可在整個(gè)長(zhǎng)度上調(diào)整應(yīng)力,而不會(huì)發(fā)生粘結(jié)型錨桿那樣的應(yīng)力集中和局部破壞。4規(guī)定錨桿的自由段長(zhǎng)度不宜小于5.0m,是為了使預(yù)應(yīng)力筋在設(shè)定的張力作用下有較大的彈性伸長(zhǎng)量,不致在錨桿使用過(guò)程中因錨頭松動(dòng)而引起預(yù)拉力的顯著衰減。5本條給出的安全系數(shù)K適用于預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段的設(shè)計(jì)。按錨桿破壞后影響程度和服務(wù)年限的長(zhǎng)短給出了不同的安全系數(shù),其取值主要考慮錨桿設(shè)計(jì)中的不確定因素及風(fēng)險(xiǎn)程度,其數(shù)值是參照國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》CECS22的有關(guān)條款的規(guī)定提出的。6處于地層中的預(yù)應(yīng)力錨桿經(jīng)常受到地下水(特別是含有腐蝕介質(zhì)的地下水)的侵蝕,而在高拉應(yīng)力作用下,預(yù)應(yīng)力筋則會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。一般腐蝕和應(yīng)力腐蝕交織在一起,國(guó)外已出現(xiàn)不少因腐蝕而導(dǎo)致錨桿破壞的實(shí)例。如法國(guó)米克斯壩,有幾根13000kN承載力的錨桿僅使用幾個(gè)月就發(fā)生斷裂。錨桿的應(yīng)力水平是桿體強(qiáng)度極限值的67%。經(jīng)多次試驗(yàn)的結(jié)論是,處于高拉伸應(yīng)力狀態(tài)下的銹蝕是破壞的主要原因。1986年國(guó)際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)(FIP)曾對(duì)35個(gè)錨桿斷裂實(shí)例進(jìn)行調(diào)查。其中永久錨桿占69%,臨時(shí)錨桿占31%,錨桿使用期在2年內(nèi)及2年以上發(fā)生腐蝕斷裂的各占一半。由此可見(jiàn),因腐蝕而引起的錨桿破壞是不能忽視的。因此,本條規(guī)定永久性預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于20mm,并宜外套波形管,一旦錨固段的水泥漿體出現(xiàn)開(kāi)裂,波形管仍有阻隔地下水浸蝕的作用。4.2.6自鉆式錨桿適用于鉆孔過(guò)程易塌孔,而必須采用套管跟進(jìn)的復(fù)雜地層。這種錨桿將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化,在隧道超前支護(hù)系統(tǒng)及高地應(yīng)力,大變形巷道的變形控制等工程中均取得良好效果。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的自鉆式錨桿的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5。表5自鉆式錨桿技術(shù)參數(shù)型號(hào)R27NR32N直徑/壁厚(mm)27/6.032/6.0抗拉強(qiáng)度(MPa)680680抗拉力(kN)280320重量(kg/m)3.03.6螺紋方向左旋左旋標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(m)2.0,3.0,4.0最大鉆進(jìn)深度(m)>124.2.7錨桿與巖體主結(jié)構(gòu)面成較大角度布置,則能穿過(guò)更多的結(jié)構(gòu)面,有利于提高結(jié)構(gòu)面上的抗剪強(qiáng)度,使錨桿間的巖塊相互咬合,充分發(fā)揮錨桿加固圍巖的作用。系統(tǒng)錨桿的間距,除受圍巖穩(wěn)定條件及錨桿長(zhǎng)度制約外,在穩(wěn)定性較差的巖體中,為使支護(hù)緊跟掘進(jìn)工作面,錨桿的縱向間距還受掘進(jìn)進(jìn)尺的影響。因此,錨桿縱向間距的選定,還要與所采用的施工方法相適應(yīng)。系統(tǒng)錨桿主要對(duì)圍巖起整體加固作用。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),為使一定深度的圍巖形成承載拱,錨桿長(zhǎng)度必須大于錨桿間距的兩倍。因此,規(guī)定系統(tǒng)錨桿的間距不宜大于錨桿長(zhǎng)度的1/2??墒牵冖?、Ⅴ類圍巖中,當(dāng)錨桿長(zhǎng)度超過(guò)2.5m時(shí),若仍按間距不大于1/2錨桿長(zhǎng)度的規(guī)定,則錨桿間的巖塊可能因咬合和聯(lián)鎖不良,而導(dǎo)致掉塊或墜落。因此,還規(guī)定在Ⅳ、Ⅴ類圍巖中,錨桿間距不得大于1.25m。4.2.8本條規(guī)定是為了充分發(fā)揮錨桿材料的作用,提供有效的支護(hù)抗力,阻止不穩(wěn)定巖塊的墜落。4.2.9粘結(jié)型錨頭的破壞,在裂隙交割的堅(jiān)硬巖體中,一般受膠結(jié)材料與桿體間的粘結(jié)強(qiáng)度控制,而在軟弱的巖體中,有時(shí)則受膠結(jié)材料與巖面的粘結(jié)強(qiáng)度控制。故本條規(guī)定,粘結(jié)型錨固體錨入穩(wěn)定巖體長(zhǎng)度的確定應(yīng)同時(shí)驗(yàn)算兩種不同情況的粘結(jié)強(qiáng)度。4.3噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)4.3.1噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)是決定其力學(xué)性能和耐久性的重要指標(biāo),對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作性能和使用效果關(guān)系重大。因此,本條文規(guī)定對(duì)于重要地下工程,噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20,施工中只要遵守本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定,一般均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)。由于地下工程與地面結(jié)構(gòu)不同,噴射混凝土施工后要求具有較高的支護(hù)抗力,特別在軟弱圍巖中噴射混凝土早期強(qiáng)度至關(guān)重要。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)噴射混凝土早期強(qiáng)度的試驗(yàn)資料(見(jiàn)表6),本條規(guī)定在添加速凝劑條件下,噴射混凝土1d齡期的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于5MPa。國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)資料表明,與不摻鋼纖維的噴射混凝土相比,鋼纖維噴射混凝土的抗拉強(qiáng)度約提高30%~60%,抗彎強(qiáng)度約提高30%~90%,故本條規(guī)定在摻入速凝劑的情況下,鋼纖維噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20,抗拉強(qiáng)度不得低于2MPa。表6噴射混凝土早期抗壓強(qiáng)度(MPa)(h)齡期齡期(h)測(cè)定單位3824日本(新奧法指南)1.0~3.55.0~8.510.5~15.0美國(guó)3.58.410.6~21.0中國(guó)(下坑隧道工程)—2.3~2.56.5~6.7中國(guó)(冶金部建筑研究總院)—2.58.34.3.2噴射混凝土的容重、靜力彈性模量的規(guī)定值,是在綜合分析國(guó)內(nèi)有關(guān)單位的科學(xué)實(shí)驗(yàn)資料及工程質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上提出的。噴射混凝土與圍巖的粘結(jié)力,不但與混凝土強(qiáng)度等級(jí)有關(guān),也與巖石強(qiáng)度和巖體的完整性有關(guān)。故本規(guī)范規(guī)定,對(duì)Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖,粘結(jié)強(qiáng)度不應(yīng)小于0.8MPa,Ⅲ級(jí)圍巖不應(yīng)低于0.5MPa。對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度作相應(yīng)的規(guī)定,其目的是保證在圍巖與噴射混凝土的結(jié)合面上能傳遞一定的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,有利于兩者共同工作。4.3.3噴射混凝土的收縮較大,若其厚度小于50mm時(shí),噴層中粗骨料的含量甚少,更容易引起收縮開(kāi)裂。同時(shí),噴層過(guò)薄也不足以抵抗巖塊的移動(dòng),常出現(xiàn)局部開(kāi)裂或剝落。近幾年來(lái),有關(guān)部門對(duì)噴射混凝土支護(hù)使用情況調(diào)查結(jié)果表明,噴射混凝土支護(hù)層產(chǎn)生局部開(kāi)裂剝落者,其厚度多在50mm以下,也有30~40mm的。因此,本條規(guī)定噴射混凝土支護(hù)的最小厚度不應(yīng)小于50mm。根據(jù)錨噴支護(hù)原理,要求噴層具有一定的柔性。因此,規(guī)定噴射混凝土厚度一般不應(yīng)超過(guò)200mm,特別在軟弱圍巖中作初期支護(hù),噴層過(guò)厚,會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的形變壓力,易導(dǎo)致噴層出現(xiàn)破壞,這是不經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)噴層不能滿足支護(hù)抗力要求時(shí),可用錨桿或配筋予以加強(qiáng)。4.3.4在含水巖層中采用噴射混凝土支護(hù),規(guī)定噴層設(shè)計(jì)厚度不應(yīng)小于80mm???jié)B強(qiáng)度不應(yīng)小于0.8MPa,是為了嚴(yán)格控制外水內(nèi)滲,以保證良好的工作條件。4.3.5沖切強(qiáng)度公式適用于巖石與噴射混凝土粘結(jié)強(qiáng)度得到保證,且厚度不大于100mm的噴射混凝土層。因此,本條規(guī)定在Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖的隧洞中,薄層噴射混凝土對(duì)局部不穩(wěn)定塊體的抗力可按本規(guī)范公式(4.3.5-1)、(4.3.5-2)計(jì)算。當(dāng)噴層厚度大于100mm或噴層與圍巖粘結(jié)強(qiáng)度很低時(shí),在局部不穩(wěn)定塊體作用下,噴層呈現(xiàn)粘結(jié)破壞。這時(shí),需設(shè)置錨桿,由噴層與錨桿共同承受不穩(wěn)定塊體的重量。4.3.6大量的試驗(yàn)資料表明,鋼纖維噴射混凝土的一系列性能都優(yōu)于普通噴射混凝土,特別是它具有良好的韌性(即從加荷開(kāi)始直至試件完全破壞所作的總功,常以荷載—撓度曲線與橫坐標(biāo)軸所包絡(luò)的面積表示),約比素噴混凝土提高10~50倍(圖2),抗沖擊能力約比素噴混凝土提高8~30倍。故規(guī)定在膨脹巖體隧洞和受采動(dòng)影響的巷道中,宜采用鋼纖維噴射混凝土支護(hù)。圖2鋼纖維噴射混凝土小梁荷載—撓度曲線1—鋼纖維直徑0.3mm,長(zhǎng)25mm,體積摻量2%;2—鋼纖維直徑0.4mm,長(zhǎng)25mm,體積摻量2%;3—鋼纖維直徑0.4mm,長(zhǎng)25mm,體積摻量1.5%;4—素噴混凝土4.3.7本條說(shuō)明如下:1鋼纖維噴射混凝土的破壞,一般不是纖維被拉斷,而是纖維從混凝土中被拔出,也就是說(shuō),鋼纖維噴射混凝土增強(qiáng)性能主要是由纖維和混凝土基質(zhì)的握裹力來(lái)決定。因此,普通碳素鋼纖維就能滿足鋼纖維的增強(qiáng)要求。2當(dāng)纖維體積百分率不變時(shí),纖維直徑增大,則纖維在混凝土中的分布間距也隨之增大;反之,纖維直徑減小,纖維間距也隨之減小。纖維間距越小,對(duì)混凝土裂縫擴(kuò)展的約束能力也就越強(qiáng),使混凝土的各種性能更能得到強(qiáng)化。但纖維直徑過(guò)小,會(huì)使纖維添加和鋼纖維混凝土的攪拌和施工發(fā)生困難。因此,鋼纖維的直徑以0.3~0.5mm為宜。3鋼纖維的長(zhǎng)度和摻量主要是由噴射混凝土的施工工藝決定。實(shí)踐表明,纖維長(zhǎng)度大于25mm,摻量超過(guò)干混合料重量6%時(shí),攪拌的均勻性和噴射施工就要發(fā)生困難。主要表現(xiàn)為在攪拌時(shí)纖維容易絞結(jié)在噴射機(jī)中。因此,鋼纖維長(zhǎng)度不要超過(guò)25mm,摻量不宜大于干混合料重量的6%。4.3.8在一般情況下,地下工程噴射混凝土支護(hù)中配置鋼筋網(wǎng),其主要作用是提高噴射混凝土的整體性,防止收縮,使混凝土中的應(yīng)力均勻分布,并提供一定的抗剪強(qiáng)度,有利于抵抗巖石塌落和承受沖擊荷載。1鋼筋網(wǎng)常按構(gòu)造要求設(shè)計(jì),故選用鋼筋直徑宜為4~12mm。2實(shí)踐表明,當(dāng)鋼筋間距小于150mm,噴射混凝土回彈大,且鋼筋與壁面之間易形成空洞,不能保證混凝土的密實(shí)度;當(dāng)鋼筋間距大于300mm時(shí),則將大大削弱鋼筋網(wǎng)在噴射混凝土中的作用,因此,規(guī)定鋼筋的間距應(yīng)為150~300mm。3鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于20mm,這與普通鋼筋混凝土的規(guī)定是一致的。由于在過(guò)水隧洞中,噴射混凝土要經(jīng)受高速水流長(zhǎng)期的、重復(fù)的沖刷作用,其表層容易磨蝕,因此,規(guī)定鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。4.3.11本條說(shuō)明如下:1當(dāng)圍巖變形量小時(shí),鋼架可采用鋼管或其它輕型鋼材制成的剛性鋼架;當(dāng)圍巖變形量大時(shí),宜采用U型鋼制成的可縮性鋼架。在可縮性節(jié)點(diǎn)處,應(yīng)能使其自由壓縮,以適應(yīng)鋼架的柔性卸壓作用,故不宜在聯(lián)接節(jié)點(diǎn)處噴上混凝土。2設(shè)置鋼架處,鋼架保護(hù)層厚度小于40mm時(shí),常引起噴層收縮開(kāi)裂,從而惡化鋼架使用條件,引起鋼架腐蝕,故規(guī)定鋼架保護(hù)層厚度不應(yīng)小于40mm。3規(guī)定鋼架立柱埋入底板的深度不應(yīng)小于水溝底面水平,是為了保證鋼架的穩(wěn)定性,而不致使其在側(cè)壓力作用下被擠向巷道中。4.4特殊條件下的錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)(Ⅰ)淺埋隧洞錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)4.4.1本條主要針對(duì)覆蓋巖層厚度為1~3倍洞跨的淺埋巖石隧洞而言,由于淺埋巖石隧洞的覆蓋層不可能形成完整的支承環(huán),支護(hù)結(jié)構(gòu)主要承受巖體的松散壓力,它比深埋條件下支護(hù)所承受的荷載更大一些。因此,支護(hù)剛度和厚度也要比深埋條件下的隧洞要大一些。對(duì)本規(guī)范表4.4.1所列之外的Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖,在類似埋深和跨度條件下,如果施工合理,基本不出現(xiàn)巖體過(guò)大松動(dòng),因而錨噴支護(hù)參數(shù)不必加強(qiáng)。當(dāng)前,錨噴支護(hù)用于淺埋巖石隧洞的工程實(shí)例見(jiàn)表7。表7淺埋隧洞錨噴支護(hù)工程實(shí)例工程名稱地質(zhì)條件隧洞斷面寬×高(m)洞頂覆蓋層厚度(m)支護(hù)參數(shù)××洞庫(kù)AB段凝灰?guī)r,大部為塊狀結(jié)構(gòu),屬Ⅱ級(jí)圍巖13×7.713錨桿與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土聯(lián)合支護(hù),噴層厚80~100mm,錨桿長(zhǎng)2.0m,網(wǎng)筋直徑6~8mm××Ⅱ線2號(hào)隧洞砂巖和奧陶紀(jì)石灰?guī)r,巖體破碎,斷層寬3~6m,節(jié)理產(chǎn)狀零亂,屬Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖11×910錨桿與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土聯(lián)合支護(hù),噴層厚150mm,錨桿長(zhǎng)2.0~2.5m,網(wǎng)筋直徑18~22mm下坑隧道嚴(yán)重風(fēng)化的千枚巖,有地下水,屬Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖5.0×6.010~20錨桿與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土聯(lián)合支護(hù),噴層厚180mm,錨桿長(zhǎng)2.0~2.5m,網(wǎng)筋直徑8mm,仰拱厚300mm××村隧道嚴(yán)重風(fēng)化的石灰?guī)r、屬Ⅳ級(jí)圍巖17×105~30錨桿與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土聯(lián)合支護(hù),噴層厚200mm,錨桿長(zhǎng)3m,網(wǎng)筋直徑16mm,有仰拱覆蓋巖層厚度小于本規(guī)范表4.4.1,洞跨超過(guò)本規(guī)范表4.4.1的淺埋隧洞,由于各種條件比較復(fù)雜和工程經(jīng)驗(yàn)較少,本規(guī)范對(duì)這類淺埋隧洞采用錨噴支護(hù)未加限制,而是提出經(jīng)過(guò)試驗(yàn)慎重確定。4.4.2淺埋隧洞的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法常采用淺部地壓理論,即支護(hù)襯砌要承受上部覆蓋的全部巖石重量。近年來(lái),在一定條件下的淺埋巖石隧洞采用錨噴支護(hù)獲得成功。但淺埋巖石隧洞圍巖自支承能力的利用程度畢竟不同于深埋隧洞,在設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必采取審慎態(tài)度,其根本原則是不容許圍巖出現(xiàn)較大的變形。本條中所有規(guī)定體現(xiàn)了要適當(dāng)增加錨噴支護(hù)剛度,提高支護(hù)能力,以控制圍巖的變形和松動(dòng),保證隧洞的穩(wěn)定。4.4.3本條規(guī)定淺埋巖石隧洞考慮偏壓條件,是參照國(guó)內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,結(jié)合錨噴支護(hù)的工作特點(diǎn)提出的,僅適用于采用錨噴支護(hù)的淺埋巖石隧洞。4.4.4、4.4.5最近10多年來(lái),中國(guó)城市地鐵和市政隧洞采用配筋噴射混凝土與拱架相結(jié)合做初期支護(hù)已積累了一些經(jīng)驗(yàn),本條是在這些工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的。為了慎重起見(jiàn),提出了覆土厚度不小于1倍洞徑的淺埋土質(zhì)隧洞前提條件。但實(shí)際上中國(guó)已有了小于1倍洞徑覆土厚度的工程經(jīng)驗(yàn),因數(shù)量較少,且條件比較復(fù)雜,故本條提出“應(yīng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及監(jiān)控量測(cè)確定”。但在地下水排干有困難的地層、厚淤泥質(zhì)粘土層、厚層含水粉細(xì)砂層等極不穩(wěn)定地層,本條提出在未采取有效措施前不宜采用的限制。淺埋土質(zhì)隧洞采用錨噴支護(hù),其錨桿作用不很明顯,故第4.4.5條提出的主要支護(hù)形式是鋼筋網(wǎng)噴混凝土和鋼架/鋼筋網(wǎng)噴混凝土,而且強(qiáng)調(diào)施作仰拱,形成封閉結(jié)構(gòu)。及時(shí)封閉是維護(hù)淺埋土質(zhì)隧洞穩(wěn)定的要點(diǎn)之一。淺埋土質(zhì)隧洞錨噴支護(hù)工程實(shí)例見(jiàn)表8。表8淺埋土質(zhì)隧洞錨噴支護(hù)工程實(shí)例工程名稱地質(zhì)條件隧洞斷面寬×高(m)洞頂覆蓋厚度(m)支護(hù)類型及參數(shù)北京地鐵復(fù)西區(qū)間隧道粉細(xì)砂及砂礫石層松散,地下水在-22m6.0×5.49~12噴層厚300mm,鋼筋網(wǎng)φ6~10mm,間距150mm×150mm格柵拱架間距750~1000mm二次襯砌350mm,仰拱封底北京地鐵雙線區(qū)間隧道亞粘土,粉細(xì)砂及砂礫石,無(wú)地下水9.45×7.111噴層厚350mm,鋼筋網(wǎng)φ6~10mm,雙層排列格柵拱架間距500~750mm,二次襯砌400mm,仰拱封底北京復(fù)興門折返線渡線亞粉土,粉細(xì)砂及砂礫土層無(wú)地下水14.86×1111噴層厚400mm,鋼筋網(wǎng)雙層布置,格柵拱架間距500mm,二次襯砌450mm,仰拱封底4.4.6本條主要規(guī)定了設(shè)計(jì)錨噴支護(hù)參數(shù)時(shí)的荷載確定方法,主要考慮淺埋土質(zhì)隧洞覆土難以形成穩(wěn)定的支承環(huán),因此垂直土壓力應(yīng)以全土柱計(jì)算,這是偏于安全的。4.4.7淺埋土質(zhì)隧洞開(kāi)挖工作面土體的自穩(wěn)時(shí)間較短。而噴射混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)要經(jīng)過(guò)一個(gè)間隔時(shí)間,這段間隔時(shí)間的土體穩(wěn)定要靠安裝牢固的鋼架支撐。因此,本條強(qiáng)調(diào)鋼架應(yīng)具有能承受40~60kN/m2荷載的支撐能力。4.4.8淺埋土質(zhì)隧道施工時(shí),會(huì)遇到各種不穩(wěn)定地質(zhì)條件,應(yīng)該重視地層預(yù)加固和預(yù)支護(hù)方法。這方面國(guó)內(nèi)外已有不少成熟的經(jīng)驗(yàn),包括土體注漿加固、超前錨桿和長(zhǎng)管棚等方法。當(dāng)然,在采用注漿加固地層時(shí),應(yīng)考慮埋深淺,地下管網(wǎng)多的特點(diǎn),漿壓力應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。(Ⅱ)塑性流變巖體中隧洞錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)4.4.9隧洞斷面形狀要盡量做到與圍巖壓力分布相適應(yīng),塑性流變巖體一般是四周來(lái)壓或有很大的水平壓力。因此,在這類圍巖中的隧洞斷面宜采用圓形、橢圓形或馬蹄形等斷面形狀。采用圓滑曲線的斷面輪廓,能夠減小應(yīng)力集中引起的圍巖破壞和增強(qiáng)噴層的結(jié)構(gòu)作用。在塑性流變巖體中開(kāi)挖隧洞,一條基本原則是不使圍巖發(fā)生有害松散的前提下,容許圍巖產(chǎn)生較大的變形,以減小支護(hù)抗力,使錨噴支護(hù)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理,安全可靠。因此,在隧洞的設(shè)計(jì)中,斷面尺寸應(yīng)預(yù)留允許的周邊收斂量。4.4.10塑性流變巖體的主要特點(diǎn)是在隧洞開(kāi)挖后,圍巖變形量大,延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。在這種情況下,正如“圍巖—支護(hù)”相互作用原理(圖3)所示的那樣,若采用一次完成的剛性大的永久支護(hù),對(duì)圍巖過(guò)早地施加過(guò)強(qiáng)的約束力,會(huì)導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)承受較大的荷載,甚至常出現(xiàn)彎曲破壞。經(jīng)過(guò)塑性流變巖體的隧洞,一般應(yīng)分兩次支護(hù),即初期支護(hù)與后期支護(hù)。初期支護(hù)的作用是及時(shí)提供一定的支護(hù)抗力,使圍巖不致發(fā)生松散破壞,同時(shí),又允許圍巖的塑性變形有一定發(fā)展,以充分發(fā)揮圍巖的自支承作用。后期支護(hù)的作用是維護(hù)隧洞的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,并滿足防水等使用要求。圖3巖石特性曲線與支護(hù)特性曲線相互作用圖a—原始地應(yīng)力;b—巖石特性曲線;c—巖石拱形成;d—巖石拱破壞;e—支護(hù)特性曲線;f—支護(hù)承受部分;g—巖石拱承受部分;1—太剛;2—適宜;3—太晚;4—太柔顯然,在塑性流變巖體中,采用柔性較大的薄層噴射混凝土加錨桿做初期支護(hù),是十分理想的??墒牵脖仨氈赋?,塑性流變巖體有明顯的時(shí)間效應(yīng)。如圖4所示,在不同的時(shí)間階段,巖體的應(yīng)力-位移曲線是不同的。比較柔性的錨噴支護(hù)在t1、t2時(shí),支護(hù)特性曲線與巖體特性曲線相交,說(shuō)明兩者能取得平衡。這時(shí),支護(hù)結(jié)構(gòu)承受較小的荷載,但卻引起相當(dāng)大的位移。當(dāng)超過(guò)t2時(shí),兩者特性曲線不得相交,并出現(xiàn)過(guò)度的支護(hù)變形,易使圍巖松散。因而,必須適時(shí)地提高支護(hù)抗力,進(jìn)行后期支護(hù),使支護(hù)特性曲線在t3時(shí),與圍巖特性曲線相交,以保證隧洞的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。圖4不同時(shí)間階段圍巖特性曲線與支護(hù)特性曲線的適應(yīng)性s—初期支護(hù)的特性曲線;c—后期支護(hù)的特性曲線;Ps—支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗力在塑性流變巖體中開(kāi)挖隧洞,由于巖體潛在應(yīng)力的釋放或巖體吸水膨脹,沿四周逐漸向隧洞內(nèi)擠出。支護(hù)結(jié)構(gòu)在一定程度上抑制了巖體的擠壓膨脹,但如底部沒(méi)有約束,圍巖裸露,必須形成膨脹和應(yīng)力釋放的集中部位,產(chǎn)生底鼓。如底鼓不加控制,任其發(fā)展,常常造成隧洞墻腳內(nèi)移和支護(hù)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞,這在實(shí)際工程中是屢見(jiàn)不鮮的。因而,必須設(shè)置抑拱,形成全封閉環(huán),以提高支護(hù)抗力。塑性流變巖體中的隧洞采用錨噴支護(hù),如何根據(jù)不同時(shí)間階段內(nèi)圍巖與支護(hù)的變形特性,調(diào)整支護(hù)抗力,使“圍巖—支護(hù)”的變形協(xié)調(diào)發(fā)展,是以經(jīng)濟(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)取得隧洞穩(wěn)定的關(guān)鍵。而要掌握圍巖與支護(hù)變形的時(shí)間效應(yīng),最現(xiàn)實(shí)可行的辦法是經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)。(Ⅲ)老黃土隧洞錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)4.4.11老黃土具有濕陷性較小、強(qiáng)度較高的特點(diǎn)。在中國(guó)西北地區(qū)的老黃土土層中,已用錨噴支護(hù)成功地建成一些鐵路隧道和地下洞室。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)和工程實(shí)踐表明,它能及時(shí)支護(hù)土體,發(fā)揮土體自承作用,保持洞體穩(wěn)定。4.4.12黃土地層有較明顯的側(cè)壓力,其靜止側(cè)壓力系數(shù)約為0.5左右。因此,隧洞應(yīng)采用曲線形邊墻。用錨噴支護(hù)的實(shí)例證明,當(dāng)邊墻曲率較大(矢高不應(yīng)小于弦長(zhǎng)的1/8)并設(shè)置抑拱后,隧洞能較快地達(dá)到穩(wěn)定。4.4.13本條規(guī)定是根據(jù)現(xiàn)有的幾座穿過(guò)老黃土的隧洞,采用錨噴支護(hù)的成功經(jīng)驗(yàn)提出的。當(dāng)采用水泥砂漿錨桿時(shí),要求孔徑不宜小于60mm,是為了增大砂漿與土層的粘結(jié)面積,以滿足一定的錨桿抗拔力的要求。老黃土隧洞中的薄層噴射混凝土襯砌,如不設(shè)置伸縮縫,由于在噴射混凝土硬化過(guò)程中的自身收縮或使用過(guò)程中溫度變化等原因所引起的應(yīng)力,一旦大于噴射混凝土的抗拉強(qiáng)度,以及地層的不均勻沉陷,均會(huì)使襯砌出現(xiàn)裂縫,惡化隧洞的工作條件,故規(guī)定沿隧洞軸線每隔5~10m應(yīng)設(shè)一道環(huán)向伸縮縫。老黃土對(duì)于水的作用是很敏感的,在水的作用下,會(huì)很快解體而失去穩(wěn)定。因此,錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí),就必須對(duì)地表水和洞內(nèi)施工水提出處理措施,以保證施工的安全和洞體的穩(wěn)定。(Ⅳ)水工隧洞錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)4.4.14水工隧洞不同于其它隧洞,它長(zhǎng)期處在水的作用下工作,有的甚至在有較高壓力水中工作,不但要承受較大的內(nèi)水壓力,還有防滲、抗沖刷等問(wèn)題。因此,在水工隧洞中采用錨噴支護(hù)時(shí),對(duì)其使用范圍應(yīng)有所限制。工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,水工隧洞錨噴支護(hù)承受內(nèi)水壓力及抗?jié)B、抗沖刷等性能,主要取決于圍巖性質(zhì)。當(dāng)圍巖的變形模量為10×103MPa,洞跨為10m,噴射混凝土的厚度為200mm時(shí),錨噴支護(hù)的水工隧洞能夠承受0.5MPa的內(nèi)水壓力(不考慮錨桿和鋼筋網(wǎng)的作用),其中80%以上的內(nèi)水壓力由圍巖承擔(dān)。考慮水工隧洞的特殊工作條件,當(dāng)錨噴支護(hù)作為后期支護(hù)時(shí),僅限制在Ⅲ級(jí)以上(包括Ⅲ級(jí))圍巖中應(yīng)用。對(duì)于Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖,由于完整性差,或巖質(zhì)軟弱,承載能力低,宜采用復(fù)合支護(hù),即內(nèi)水壓力主要由現(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)承擔(dān)。而錨噴初期支護(hù)的主要作用是及時(shí)支護(hù)圍巖,限制其有害變形的發(fā)展,防止圍巖坍塌,保證施工安全。在水工隧洞中,由于防滲不好,內(nèi)水外滲,惡化了圍巖地質(zhì)條件,可能導(dǎo)致隧洞嚴(yán)重破壞。因此,對(duì)錨噴支護(hù)的水工隧洞,必須重視其防滲問(wèn)題。4.4.15×××一級(jí)、××河一級(jí)、××鎮(zhèn)和×××四個(gè)錨噴支護(hù)的水工隧洞水壓試驗(yàn)表明(表9),內(nèi)水壓力是由圍巖和支護(hù)共同承擔(dān)的,錨噴支護(hù)符合彈性介質(zhì)的薄壁圓管的工作原理。為此,可按“圍巖—支護(hù)”變形一致的原則來(lái)計(jì)算支護(hù)的抗裂能力。對(duì)于洞跨超過(guò)10m、內(nèi)水壓力大于0.6MPa的重要工程,其錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)尚缺乏經(jīng)驗(yàn),也缺乏運(yùn)行資料,因此規(guī)定宜經(jīng)過(guò)試驗(yàn)決定。表9有壓水工隧洞實(shí)測(cè)開(kāi)裂壓力與計(jì)算開(kāi)裂壓力(MPa)工程名稱實(shí)測(cè)開(kāi)裂壓力計(jì)算開(kāi)裂壓力×××一級(jí)0.660.58××鎮(zhèn)0.890.84××河一級(jí)0.55—×××0.800.354.4.16外水壓力是水工隧洞的主要荷載之一,錨噴支護(hù)也不例外,據(jù)×××一級(jí)電站和××鎮(zhèn)電站試驗(yàn)資料,當(dāng)外水壓力為1.4~1.6MPa時(shí),噴層局部剝落,一般呈現(xiàn)粘結(jié)破壞。因此,當(dāng)外水壓力較高、隧洞使用中放空時(shí),必須校核其穩(wěn)定性。外水壓力值,可采用地下水位線以下的水柱高乘以相應(yīng)的折減系數(shù)的方法估算(表10)。表10外水壓力折減系數(shù)地下水活動(dòng)分級(jí)地下水活動(dòng)情況折減系數(shù)1無(wú)02微弱0~0.253顯著0.25~0.504強(qiáng)烈0.50~0.755劇烈0.75~1.00噴射混凝土支護(hù)與圍巖是互相緊密結(jié)合的兩種不同的透水介質(zhì),在地下水位變幅小、補(bǔ)水和排水條件固定的情況下,在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中將形成穩(wěn)定的滲流場(chǎng),因此,嚴(yán)格地說(shuō),這時(shí)作用在支護(hù)上的外水荷載是一種“場(chǎng)力”。4.4.17錨噴支護(hù)的引水隧洞和尾水隧洞的水流速度均不高,一般為3~5m/s,只有導(dǎo)流隧洞和泄洪隧洞才有較高的流速。例如,星星哨水庫(kù)泄洪洞的流速為7m/s,××2號(hào)泄洪洞的流速達(dá)13.5m/s。在泄洪隧洞和導(dǎo)流隧洞中,可根據(jù)圍巖條件選擇錨噴支護(hù)的允許流速,一般來(lái)說(shuō),圍巖條件好,允許流速可適當(dāng)提高,但不宜超過(guò)12m/s,否則,有可能出現(xiàn)沖刷破壞或氣蝕破壞。國(guó)外也有在12m/s左右的流速情況下錨噴支護(hù)發(fā)生破壞的實(shí)例,其破壞原因一般是由于處在較差的地質(zhì)地段。因此,對(duì)于局部軟弱的地質(zhì)地段和采用較高流速的隧洞,都要采取結(jié)構(gòu)措施,增強(qiáng)支護(hù)與圍巖的整體性。4.4.18隧洞內(nèi)壁面的平整程度對(duì)過(guò)流能力有顯著影響。壁面過(guò)于粗糙,將使水頭損失增大,降低隧洞的過(guò)流能力。噴射混凝土施作于凹凸不平的巖面上,有水經(jīng)過(guò)時(shí),摩阻損失增大。試驗(yàn)資料證明(表11),噴射混凝土支護(hù)的摩阻特性是屬于大糙度、非均勻糙率問(wèn)題,可按J·尼古拉茲公式估算其糙率系數(shù)。表11噴射混凝土支護(hù)實(shí)測(cè)糙率與計(jì)算糙率工程名稱壁面起伏差(mm)計(jì)算的綜合糙率實(shí)測(cè)的綜合糙率開(kāi)挖方式支護(hù)情況××哨一號(hào)洞1150.02480.0252光面爆破局部地段錨噴支護(hù),大部分地段不支護(hù),底板為現(xiàn)澆混凝土××哨二號(hào)洞1150.02480.0249光面爆破×××2100.02740.0276普通爆破全洞錨噴支護(hù),底板現(xiàn)澆混凝土由糙率系數(shù)計(jì)算公式得知,若噴層表面的平均起伏差小于150mm,則可明顯減小糙率系數(shù)。根據(jù)××哨水工隧洞的施工經(jīng)驗(yàn),采用光面爆破開(kāi)挖技術(shù),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計(jì)算:Δ=Δ起+Δ伏(2)式中Δ起、Δ伏———(Amax-Am)和(Am-Amin)開(kāi)口環(huán)面積按邊墻和拱部周長(zhǎng)折算的平均厚度(mm);Amax和Amin———分別為大于和小于Am各斷面的平均面積(m2);Am———平均斷面積(m2)。采用錨噴支護(hù)的水工隧洞,為了減少電能損失,在經(jīng)濟(jì)合理的條件下,能夠按現(xiàn)澆混凝土支護(hù)具有相同水頭損失的原則,適當(dāng)增加隧洞的開(kāi)挖斷面。4.4.19鑒于水工隧洞防滲的特殊要求,故對(duì)噴射混凝土的抗?jié)B指標(biāo)提出了較高的要求。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),只要精心施工,注意改進(jìn)施工工藝,這些規(guī)定指標(biāo)是不難達(dá)到的。4.4.20采用錨噴支護(hù)的水工隧洞,一般底拱為現(xiàn)澆混凝土,這樣,在兩者的結(jié)合處往往形成透水通道,×××水電站隧洞水壓試驗(yàn)資料證明,結(jié)合處滲出的水占整個(gè)隧洞滲水量的25%以上。因此,必須做好接縫的處理。根據(jù)×××水電站和××河一級(jí)水電站的隧洞施工經(jīng)驗(yàn),在施工中,應(yīng)首先施作底拱的現(xiàn)澆混凝土,然后向邊墻和拱部噴射混凝土?,F(xiàn)澆混凝土與噴射混凝土應(yīng)有足夠的搭接長(zhǎng)度,其結(jié)合處應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理,必要時(shí),可對(duì)接縫進(jìn)行灌漿。(Ⅴ)受采動(dòng)影響的巷道錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)4.4.21受采動(dòng)影響的巷道,是指煤礦和金屬礦山中受采煤(采礦)爆破、采空及放頂?shù)扔绊懙闹饕锏馈?duì)煤礦來(lái)說(shuō),是指服務(wù)年限在5年以上的底板巖巷,而不包括靠近采煤工作面的上、下順槽和回風(fēng)巷。4.4.22受采動(dòng)影響巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)及參數(shù),主要根據(jù)受采動(dòng)影響程度和服務(wù)年限來(lái)確定。受采動(dòng)影響的巷道,承受動(dòng)壓的重復(fù)作用,應(yīng)力集中嚴(yán)重,變形大。因此,在支護(hù)選擇上應(yīng)以錨桿、鋼架為主,而不宜采用單一的噴射混凝土支護(hù)或鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。鋼纖維噴射混凝土有很高的韌性,約比素噴混凝土高10~50倍。摩擦型錨桿受采礦爆破影響后,能夠提高其支護(hù)抗力。因此,鋼纖維噴射混凝土、摩擦型錨桿和可縮性鋼架,特別適用于受采動(dòng)影響嚴(yán)重,并能引起圍巖較大變形的地段。4.4.23煤礦巷道一般要在建成一段時(shí)間后才受采動(dòng)影響,短則1~2年,長(zhǎng)則5~。因此,為了減少初期建設(shè)投資,縮短建設(shè)周期,在初期可只考慮承受靜壓來(lái)確定支護(hù)結(jié)構(gòu)及參數(shù),待動(dòng)壓到來(lái)之前,再對(duì)支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)。在條件允許的情況下,鋼架一般是要回收的,以便重復(fù)使用,降低生產(chǎn)成本。因此,在設(shè)計(jì)鋼架時(shí),要從便于拆卸和回收出發(fā),來(lái)考慮鋼架的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。
5現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)5.1一般規(guī)定5.1.1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的現(xiàn)場(chǎng)工作,它對(duì)工程設(shè)計(jì)的正確實(shí)施有著重要作用,因此,應(yīng)該做出詳盡的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)文件中應(yīng)對(duì)整個(gè)量測(cè)程序作明確規(guī)定。本規(guī)范表5.1.1是在總括了各類地下工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的資料和經(jīng)驗(yàn)后制定的,其制定的原則是:凡是跨度較大和圍巖較差的地下工程,應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè);圍巖好或特別好但跨度又很大的地下工程宜在局部地段進(jìn)行量測(cè),控制和監(jiān)視局部不穩(wěn)定塊體的動(dòng)態(tài),以保證安全。5.1.2隧洞及地下工程的客觀條件千變?nèi)f化,因此每一工程應(yīng)有與其條件相應(yīng)的設(shè)計(jì)文件。對(duì)于所有應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的工程,本條所列內(nèi)容都必須包含在設(shè)計(jì)文件之中。5.1.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)工作應(yīng)逐步成為整個(gè)施工過(guò)程中一個(gè)重要環(huán)節(jié),該工作宜由施工單位負(fù)責(zé)實(shí)施。其量測(cè)結(jié)果和資料除應(yīng)及時(shí)指導(dǎo)施工外,還應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位報(bào)告。5.2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容與方法5.2.1地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察、周邊位移和拱頂下沉量測(cè)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行量測(cè)的隧洞所必須做的量測(cè)項(xiàng)目,也即必測(cè)項(xiàng)目。地表下沉等量測(cè)項(xiàng)目是根據(jù)隧洞埋深、圍巖狀況以及設(shè)計(jì)文件特殊規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行選擇的量測(cè)項(xiàng)目,也即選測(cè)項(xiàng)目。5.2.2開(kāi)挖工作面的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)觀察和描述,對(duì)于判斷圍巖穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)開(kāi)挖面前方的地質(zhì)條件是十分重要的;初期支護(hù)狀況的觀察和裂縫描述,對(duì)于直接判斷圍巖和地下工程的穩(wěn)定性以及支護(hù)參數(shù)的合理性也是必不可少的。因此,本項(xiàng)工作定為各類地下工程都應(yīng)進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)項(xiàng)目。5.2.3對(duì)于城市淺埋隧洞等地下工程,由于行車路面、重要建筑物等對(duì)地表下沉數(shù)值有嚴(yán)格的要求,因此,本條規(guī)定必須進(jìn)行地表下沉的監(jiān)控量測(cè),并應(yīng)及時(shí)進(jìn)行信息反饋,以利路面行車和建筑物的安全。5.2.4本條關(guān)于安設(shè)時(shí)機(jī)的要求是為獲取圍巖開(kāi)挖初始階段的變形動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)在全部變形過(guò)程中占十分重要的地位。5.2.5量測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定程度可由數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)曲線進(jìn)行判斷。5.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)處理與反饋5.3.1繪制量測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)曲線是數(shù)據(jù)處理的基本方法,也是竣工文件中必不可少的一部分。時(shí)間橫坐標(biāo)下的各類動(dòng)態(tài)是綜合分析的條件,特別是當(dāng)發(fā)生各種事故時(shí),是分析原因的依據(jù)。5.3.2采用回歸分析時(shí),可在下列函數(shù)中選用:1對(duì)數(shù)函數(shù),例如:(3)(4)2指數(shù)函數(shù),例如:(5)(6)3雙曲函數(shù),例如:(7)(8)式中a、b———回歸常數(shù);t———初讀數(shù)后的時(shí)間(d);u———位移值(mm)。5.3.3本規(guī)范表5.3.3中所列數(shù)值是對(duì)做過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的各類地下工程量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析后得到的,可作為實(shí)際應(yīng)用的依據(jù)。另外,由于地質(zhì)狀況的多變性以及工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,本表中的數(shù)值無(wú)法覆蓋所有地下工程的實(shí)測(cè)位移值,因此,允許根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析進(jìn)行適量的修正。位移反常急劇增長(zhǎng)的現(xiàn)象見(jiàn)圖5所示,圖(a)為正常曲線,(b)為反常曲線,當(dāng)圖中出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)必須立即向施工主管報(bào)告,采取措施。圖5正常曲線與反常曲線5.3.4設(shè)計(jì)文件中對(duì)隧道圍巖的記載來(lái)源于地質(zhì)勘察資料,而這種資料是宏觀的和粗略的,隧道內(nèi)具體狀況只能在開(kāi)挖后才明確。因?yàn)楫?dāng)實(shí)際圍巖與設(shè)計(jì)相差甚遠(yuǎn),同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)位移量測(cè)值經(jīng)綜合分析后認(rèn)為圍巖穩(wěn)定性好,此時(shí)允許適當(dāng)變更支護(hù)參數(shù)。5.3.5本條所列的三條標(biāo)準(zhǔn)是地下工程和圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定的條件。其中位移速度是指至少7d觀測(cè)的平均值,總位移量可由回歸分析計(jì)算得到。5.3.6本條給出地下工程達(dá)到后期穩(wěn)定狀態(tài)的實(shí)測(cè)判據(jù)。后期支護(hù)是在一次支護(hù)達(dá)到基本穩(wěn)定后施作的,因此后期支護(hù)以后,位移速度必須明顯減少而且逐漸接近于零。若干進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)的地下工程已證實(shí)了這一結(jié)論。具有流變或膨脹性質(zhì)的圍巖容易在支護(hù)—圍巖接觸處產(chǎn)生局部接觸應(yīng)力,因此有必要對(duì)其外力和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷。
6光面爆破6.0.1在隧洞開(kāi)挖中,為了避免盲目施工,預(yù)先進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)是十分必要的。爆破設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:炮眼布置圖,周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖、鉆爆參數(shù)和文字說(shuō)明等。由于地質(zhì)條件經(jīng)常變化和爆破器材的改變,因此,應(yīng)該根據(jù)施工情況,隨時(shí)修正有關(guān)參數(shù),以獲得良好的爆破效果。6.0.2光面爆破效果的好壞,取決于爆破參數(shù)的選取是否合理。一般應(yīng)根據(jù)工程類比法或經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試炮確定。爆破參數(shù)主要是周邊眼間距或抵抗線(或周邊眼至內(nèi)圈崩落眼的距離)及其比例關(guān)系,裝藥量集中度等。本規(guī)范表6.0.2給出了試炮時(shí)初選參數(shù)值范圍。實(shí)踐證明,這些因素是共同起作用的,只要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)幾次爆破試驗(yàn),并根據(jù)爆破效果調(diào)整這些參數(shù),就會(huì)得到比較理想的爆破效果。有條件時(shí),也可在施工前進(jìn)行爆破成縫試驗(yàn),以求得合理的爆破參數(shù)。6.0.3為了保證隧洞成型好,周邊眼的位置不應(yīng)偏離輪廓線。實(shí)踐表明,在軟巖中,隧洞周邊眼間距誤差大于100mm時(shí),爆破效果很差,因此,條文規(guī)定沿輪廓線的周邊眼間距誤差不宜大于50mm。鑿巖機(jī)的外形尺寸要求周邊眼的位置與隧洞周壁之間有一空隙(一般100mm),因而,它決定了周邊眼必須有一個(gè)向外的偏角。偏角大,雖鉆眼方便,但會(huì)造成較大的超挖。因此,偏角應(yīng)控制在較小的范圍內(nèi),一般以2~3°,瑞典的臂式鉆最優(yōu)外偏角為2.5°。國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的支架式鑿巖機(jī)的鉆孔外偏值能夠控制在30~50mm/m的范圍內(nèi)。經(jīng)驗(yàn)表明,“長(zhǎng)釬打短眼”的辦法能夠減小向外的偏斜率,有助于提高爆破面的平整度。6.0.4毫秒爆破能夠提高爆破效果,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。在隧洞內(nèi)雜散電流較大的情況下,采用電力起爆有一定危險(xiǎn)性,而非電起爆可不受其影響,并具有安全可靠和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但非電雷管不具備防爆性能,不能使用于有瓦斯的井下爆破作業(yè)。實(shí)測(cè)得知,當(dāng)分段起爆差小于50~100ms時(shí),爆破震動(dòng)波峰有疊加現(xiàn)象發(fā)生,增加對(duì)圍巖的擾動(dòng),因此,應(yīng)跳段起爆。但當(dāng)跳段造成一段起爆藥量過(guò)大、對(duì)圍巖影響較大時(shí),則應(yīng)綜合考慮。在有瓦斯的隧洞中使用毫秒延期電雷管時(shí),為防止瓦斯爆炸,最后一段的延續(xù)時(shí)間必須小于130ms。6.0.5模型試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明,相鄰炮眼同時(shí)起爆時(shí),切向拉力疊加,拉裂巖石所需的藥量較小。因此,強(qiáng)調(diào)周邊眼應(yīng)采用同段毫秒雷管或?qū)П魍瑫r(shí)起爆。6.0.6為了確保隧洞周邊炮眼具有良好的爆破效果,爆破以后能夠形成設(shè)計(jì)所要求的周邊輪廓和最大限度地減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),必須嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量,并使爆力在炮眼全長(zhǎng)上分布均衡,最終達(dá)到良好的爆破效果。當(dāng)孔深大于2m時(shí),采用空氣柱反向裝藥結(jié)構(gòu),爆破效果較差,而且不適于有瓦斯的井下作業(yè)。因此,條文規(guī)定當(dāng)眼深小于2m時(shí),可采用反向裝藥結(jié)構(gòu)。6.0.7本條是光面爆破質(zhì)量檢驗(yàn)的直觀標(biāo)準(zhǔn),炮眼眼痕率最能反映爆破效果。鑒于在軟巖中,炮眼殘痕保留時(shí)間很短,故以成型好壞作為判斷的依據(jù)。由于隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中受各種因素的影響,開(kāi)挖時(shí)必然會(huì)有一定的超挖值,按當(dāng)前的施工水平,允許線性超挖值150mm的標(biāo)準(zhǔn),需經(jīng)努力才能達(dá)到。因此,規(guī)定平均線性超挖值應(yīng)小于150mm,計(jì)算線性超挖值時(shí),不計(jì)入隧洞底板的數(shù)值。由于圍巖坍塌而造成的超挖,不屬于此范圍之內(nèi)。
7錨桿施工7.1一般規(guī)定7.1.1本條說(shuō)明如下:1由于地下工程開(kāi)挖后巖面凹凸不平(指采用鉆爆法開(kāi)挖)以及圍巖存在的節(jié)理裂隙,完全按設(shè)計(jì)在巖面上布置的錨桿孔位,有時(shí)眼位就可能落在巖面的突出點(diǎn)或裂隙處,致使開(kāi)鉆困難。在這種情況下,允許孔位有適當(dāng)?shù)恼`差??墒牵瑸榱吮WC錨桿加固圍巖的效果,規(guī)范中對(duì)錨桿孔位的誤差作了相應(yīng)的規(guī)定。2摩擦型錨桿(縫管錨桿和楔管錨桿)的孔深應(yīng)比桿體長(zhǎng)10~50mm,是為了使錨桿桿體全部推入鉆孔中并使托板緊貼壁面,否則會(huì)影響錨固效果。3砂漿錨桿孔徑大于桿體直徑15mm,是為了能有足夠厚度的砂漿包裹桿體和砂漿與孔壁的粘結(jié)均勻,以保證所要求的錨固效果。7.1.2本條說(shuō)明如下:1為了確保錨桿的錨固效果,在錨桿安裝前一定要對(duì)鉆孔質(zhì)量進(jìn)行檢查,如發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)要求不符,就要及時(shí)采取補(bǔ)救措施,如加深錨桿孔(當(dāng)偏斜角或孔位偏離設(shè)計(jì)要求太大時(shí))等。2鉆孔內(nèi)若殘存有積水、巖粉、碎屑或其它雜物,會(huì)影響注漿質(zhì)量和妨礙桿體插入,也影響錨固效果。因此,錨桿安裝前,必須清除孔內(nèi)積水和巖粉等雜物。7.1.3在Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖和特殊地質(zhì)圍巖中掘進(jìn)隧洞時(shí),由于圍巖自穩(wěn)時(shí)間短,為保證作業(yè)安全和抑制圍巖早期變形,應(yīng)先在隧洞壁面噴上一層混凝土,然后鉆孔安裝錨桿和鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),再?gòu)?fù)噴混凝土。在上述圍巖中,由于巖層軟弱破碎,鉆孔施工后孔壁容易掉渣或產(chǎn)生變形,如不及時(shí)安裝錨桿,就會(huì)使錨桿推不進(jìn)去或推不到底。這一點(diǎn)對(duì)端頭錨固型錨桿和摩擦型錨桿尤為重要。因此,規(guī)范規(guī)定在這類巖層中應(yīng)做到鉆孔施工以后及時(shí)安裝桿體。7.1.4托板是錨桿傳力和對(duì)圍巖起加固作用的重要部件之一,如其不能緊貼或部分接觸壁面,不但嚴(yán)重影響錨桿的加固效果,也會(huì)使托板局部受壓,出現(xiàn)應(yīng)力集中而破壞。因此,條文中對(duì)托板安裝作了嚴(yán)格的規(guī)定。7.2全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿施工7.2.1砂漿的配合比直接影響著砂漿強(qiáng)度、注漿密實(shí)度和施工的順利進(jìn)行。條文中規(guī)定的配合比,一般均能滿足砂漿的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。若水灰比過(guò)小,可注性差,也容易堵管,影響注漿作業(yè)的進(jìn)行;水灰比過(guò)大,桿體插入后,砂漿易往外流淌,孔內(nèi)砂漿不飽滿,影響錨固效果。7.2.2、7.2.3鉆孔注漿的飽滿程度,是確保錨桿安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。規(guī)定注漿管應(yīng)插至距孔底50~100mm,隨砂漿的注入緩慢勻速拔出,就是為了避免拔管過(guò)快而造成孔內(nèi)砂漿脫節(jié),保證錨桿全長(zhǎng)為足夠飽滿的砂漿所握裹。7.2.4砂漿錨桿安裝后,在水泥砂漿強(qiáng)度較低時(shí),隨意敲擊桿體,將影響砂漿與桿體和砂漿與孔壁的粘結(jié)強(qiáng)度,降低錨桿的錨固力,影響錨桿質(zhì)量,易發(fā)生安全事故。7.3端頭錨固型錨桿施工7.3.1樹脂卷的原料雖然是易燃品或危險(xiǎn)品,但制成藥卷后,由于已摻入大量的惰性填料,其性能就比較穩(wěn)定,無(wú)爆炸危險(xiǎn),不易自燃。運(yùn)輸和貯存一般按二級(jí)易燃物品的貨物類型辦理。搬運(yùn)時(shí),包裝箱和藥卷包裝材料必須牢固,要輕拿輕放,防止碰撞、摔打、擠壓。樹脂卷應(yīng)貯存在溫度為5~2
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