GB-50086—2001锚杆喷射混凝土支护技术规范-

GB-50086—2001锚杆喷射混凝土支护技术规范-中华人民共和国国家标准锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086—2001条文说明目次1总则..................................................33围岩分级..................................................44锚喷支护设计..........................................94.1一般规定..........................................94.2锚杆支护设计................................134.3喷射混凝土支护设计....................175现场监控量测........................................315.1一般规定........................................315.2现场监控量测的内容与方法........315.3现场监控量测的数据处理与反馈326光面爆破................................................347锚杆施工................................................367.1一般规定........................................367.2全长粘结型锚杆施工....................377.3端头锚固型锚杆施工....................377.4摩擦型锚杆施工............................387.5预应力锚杆施工............................397.6预应力锚杆的试验和监测............408喷射混凝土施工....................................418.1原材料............................................418.2施工机具........................................418.3混合料的配合比与拌制................428.4喷射前的准备工作........................438.5喷射作业........................................448.6钢纤维喷射混凝土施工................468.7钢筋网喷射混凝土施工................478.8钢架喷射混凝土施工....................488.9水泥裹砂喷射混凝土施工............488.10喷射混凝土强度质量的控制......499安全技术与防尘....................................529.1安全技术........................................529.2防尘................................................5310质量检查与工程验收..........................5410.1质量检查......................................5410.2工程验收......................................56-3-1总则1.0.1、1.0.2锚杆喷射混凝土支护（简称锚喷支护）已在国内地下工程中获得广泛应用，并收到了明显的技术经济效果。但是，由于国内没有一本完整的、统一的技术规范，锚喷支护工程设计保守，不适当地增加工程投资及设计、施工不当，工程质量低劣，危及安全使用的现象不乏其例，甚至出现隧洞工程片帮、冒顶，造成国家财产严重损失的事例也时有发生。制订本规范，是为了使锚喷支护的设计、施工和验收有一个全国统一的标准，符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，更好地推动地下工程建设的发展。本规范主要适用于矿山巷道、竖井、斜井、铁路隧道、公路隧道、城市地铁、水工隧洞及各类地下工程的锚杆喷射混凝土初期支护和后期支护。也适用于边坡工程的锚杆喷射混凝土支护的施工。1.0.3锚杆喷射混凝土支护与传统支护不同，其主要作用在于主动加固围岩，发挥围岩的自支承能力。因此，锚喷支护的设计和施工，必须正确有效地运用锚喷支护的特性，遵循一整套与传统支护不同的原则。做好工程的地质勘察工作，是锚喷支护设计施工的一条总原则。勘察可以为锚喷支护的设计、施工提供依据。加强施工过程中的地质调查，能为修改设计和指导施工提供信息。由于地下工程和矿山井巷所通过的围岩地质条件错综复杂，正确的设计和合理的施工方法，必须根据当地的地质条件和工程要求来确定。因此，锚喷支护必须遵循因地制宜的原则，以达到经济合理和安全可靠的目的。1.0.4锚喷支护是一门综合性、多科性和边缘性强的工程技术，涉及到地质勘察、岩土力学混凝土材料，钢筋混凝土结构的设计施工、地下工程防排水等技术领域，本规范不可能、也无必要包含锚喷支护工程设计施工可能涉及的所有技术规定。因此，本条规定除遵守本规范外，尚应符合现行有关国家标准的规定。-4-3围岩分级3.0.1、3.0.2说明如下：1围岩分级的依据和适用范围。1）围岩分级的依据和适用范围。本规范的围岩分级是以《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ86中的围岩分级为基础，并吸取了《工程岩体分级标准》GB50218的有关内容制订的，适用于隧道与地下工程锚喷支护设计与施工。2）围岩等级划分。本规范把围岩分为Ⅰ～Ⅴ级，分别表示围岩为稳定、稳定性较好、中等稳定、稳定性差和不稳定五种状态。分级表中前三级基本上是整体稳定的围岩，围岩破坏形式主要是局部块体、层状体的塌落和片帮，产生的围岩压力主要是松动压力。后两级围岩则是整体不稳定的松散软弱围岩，大都会出现塑性状态，产生的围岩压力主要是形变压力。本规范围岩分级采用了多因素定性和定量指标相结合的分级方法。虽然围岩分级（本规范表3.0.2）中没有给出以岩体完整性系数与岩石单轴抗压强度的乘积为主要特征的岩体质量系数，但由于表3.0.2中给出了岩石单轴抗压强度和岩体完整性指标，所以，实际上也等于给出了岩体质量系数，并基本上以此作为分级的主要定量指标。本规范的围岩分级中，考虑了岩体的完整性、结构面性状、岩石强度、地下水和地应力状况等自然地质因素。在定性方面考虑了岩体完整性状态，定量方面则增添了岩体声波指标和岩体完整性系数。2围岩分级基本因素的考虑。1）围岩完整性。岩体完整性是影响围岩稳定性的首要因素，它通常取决于岩体结构类型、地质构造影响与结构面发育情况。（1）岩体结构类型。岩体是由不同地质成因的岩石组成的。从地质成因来说，岩体可概括为块状岩体与层状岩体。块状岩体指块状的火成岩与变质岩，层状岩体指沉积岩、沉积变质岩、喷出火成岩等具有原生成层的岩体。在岩体结构类型划分中，考虑了岩体结构体的块度尺寸。本围岩分级中，块状岩体分为整体状结构、块状结构与散块状结构、碎裂镶嵌结构与碎裂状结构、散体状结构（见表1）。碎裂镶嵌与碎裂状结构，虽然块体大小相同，但其咬合程度不同，因而完整性不同。表1块状岩体按结构体块度的划分岩体结构类型块度尺寸（以结构面平-5-均间距表示）（m）整体状结构＞0.8块状结构与散块状结构0.4～0.8碎裂镶嵌与碎裂状结构0.2～0.4散体状结构＜0.2层状岩体按其单层厚度分为厚层、中厚层与薄层，但层状岩体结构类型中按层间结构程度，又细分为层间结合良好、较好和不良的三种情况，此外，还增加了软硬岩互层岩体结构类型。（2）构造影响程度和结构面发育情况。围岩分级（本规范表3.0.2）中，按地质构造影响大小可分为影响轻微、较重、严重、很严重四级。结构面发育情况包括节理裂隙或层面的密度（间距）、组数、贯通程度、闭合程度、充填情况和结合情况等。主结构面与洞轴线的不同交角关系，对拱部和边墙的稳定性可以有不同的影响。如主结构面为小于30°的缓倾角时，拱部需采用以锚杆为主的支护型式。软弱结构面及其组合关系，对围岩稳定性有重要影响。所谓软弱结构面，是指软弱夹层、破碎带、软弱泥化带、断层及夹泥层结构面等。软弱结构面的间距与组数，软弱结构面与洞轴线、临空面的不利组合以及由软弱结构面形成的可能滑移的不稳定块体的大小与数量，都会危及围岩的稳定程度。本规范表3.0.2中反映了上述因素对围岩稳定性分级的影响。（3）岩体纵波速度与岩体完整性系数。岩体纵波速度Vpm能综合表达岩体质量，而岩体完整性系数Kv只能表示岩体的完整性，围岩分级（本规范表3.0.2）中采用以岩体和岩石声波速度的平方比表示岩体完整性系数Kv。表3.0.2中引用的各类围岩的Vpm和Kv数值，大致与国内外常用的数据相接近，尚需在今后实践中不断修正。本规范围岩分级（表3.0.2）中的声波速度测试规定采用孔测法。为测试方便起见，今后需开展锤击法测试的研究。2）岩石强度。由于岩块强度可由室内试验获得，因此，围岩分级中一般采用岩石单轴饱和抗压强度（Pc）作为强度指标。该强度既考虑了地下水对岩石软化，又考虑了岩石的风化情况，同时，它与其他力学指标有较好的互换性，而且，试验方法简单可靠。为了消除岩块加工的麻烦，对小型工程可采用点荷载强度代替单轴抗压-6-强度。按本规范围岩分级（表3.0.2）中所给的单轴饱和抗压强度值，可将岩石分为A、B、C、D、E五级（见表2）。表2岩石强度等级划分岩石强度等级单轴饱和抗压强度（MPa）代表性岩石A＞60花岗岩，闪长岩，安山岩，玄武岩，流纹岩，晶质凝灰岩等火成岩类；片麻岩，片岩，大理岩，石英岩等变质岩类B30～60硅质、铁质胶结的砾岩，砂岩，硅质页岩，石灰岩，白云岩等沉积岩类C20～30红色砂岩D10～30（整体状10～20）泥质页岩，泥灰岩，粘土岩，泥质砂岩和砾岩，绿泥石片岩，千枚岩，部分凝灰岩E＜10实际上，与围岩稳定性直接有关的因素是岩体强度，但岩体强度需在现-7-场测试，一般不容易做到。因此，在围岩分级中常引入岩体准抗压强度概念，以近似代替岩体强度。准抗压强度可用岩体完整性系数Kv与岩石单轴饱和抗压强度Rc的乘积表示。岩体完整性系数取决于岩体结构类型。因此，相同的岩石抗压强度相对于不同结构类型的岩体，其岩体准抗压强度是不同的。目前，围岩分级中，常用岩体准抗压强度作为分级指标。考虑到岩体完整性系数与岩体结构类型相对应，因此，在本规范围岩分级中，主要以岩体结构类型与岩石单轴饱和抗压强度不同组合确定围岩级别。3.0.4围岩分级表（本规范表3.0.2）中考虑了地应力的影响。一般在Ⅰ、Ⅱ级围岩中，岩体强度较高，地应力对围岩稳定性基本无影响，可不予考虑，而在Ⅲ、Ⅳ级围岩中则需考虑。表征地应力影响的指标采用围岩强度应力比Sm，见本规范公式（3.0.4-1）。在本围岩分级中确定Sm时，参照了国外建议的岩石强度应力比（见表3），即（1）同时，根据对国内某些矿区和隧道的调查，一般埋深在300m以上时，显示出较明显的地压现象，支护破坏率增高。据此，我们把Ⅲ类围岩的Sm极限值定为2，Ⅳ类围岩的Sm极限值定为1。表3国外采用的岩石强度应力比（fr/σ1）分级地应力中地应力强地应力法国隧协＞42～4＜2日本应用地质协会＞42～4＜2前苏联顿巴斯矿区＞42.2～4＜2.2日本国铁隧规＞64～62～43.0.5在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩中，地下水是造成围岩失稳的重要因素之一，它可使岩石软化，强度降低；还可使软弱结构面泥化或冲走充填物，减少摩阻力，促使岩块滑动；地下水还可造成膨胀地压。在Ⅰ、Ⅱ级围岩中，岩石坚硬，软弱结构面较少，本围岩分级中一般不再考虑地下水影响。但Ⅰ、Ⅱ级围岩中若有充泥的软弱结构面存在，有时要求对软弱结构面进行加固处理。因此Ⅲ、Ⅳ级围岩则应按地下水规模、岩石和结构面的软弱程度及地