論公路隧道噴錨支護的物理力學性能和檢測

劉振卿

（山西遠方路橋集團總公司，山西 大同 037011）

論公路隧道噴錨支護的物理力學性能和檢測

劉振卿

（山西遠方路橋集團總公司，山西 大同 037011）

噴射混凝土和錨桿的質量與施工關系很大。錨噴支護的物理力學性能及支護檢測有其自身的特點，文章較詳細地介紹了噴錨支護的物理力學性能、檢測方法及具體規范中技術標準對檢測的要求。

公路隧道；噴錨支護；物理性能；檢測

1 緒論

噴射支護是將噴混凝土與錨桿作為加強和利用圍巖自身支承能力的手段，噴混凝土支護結構通過及時封閉巖層表面的裂隙、節理，填平或緩和表面的凹凸不平，使洞內輪廓較為平順，從而提高節理、裂隙間的黏結力、摩阻力和抗剪強度，減少應力集中現象，防止巖層表面風化、剝落、松動、掉塊和坍塌的產生。噴混凝土和錨桿的質量與施工關系很大。錨噴支護的物理力學性能及支護檢測有其自身的特點。

2 噴錨支護的物理力學性能

2.1 抗壓強度和抗拉強度

噴混凝土的標號，按切割方法制作，用標準方法養護的邊長為15 cm的立方試塊，在28 d齡期，用標準的試驗方法所得的抗壓極限強度（以MPa計）。

由于噴混凝土是在較高的速度、較大的壓力下噴射成型的，成型中骨料和水泥顆粒都受到連續的沖擊和壓密，使噴混凝土具有足夠的強度。與密度略低于普通混凝土密度一樣，在相同水泥用量條件下，噴射混凝土略低于普通混凝土的強度。

試驗表明，噴混凝土能在10 d內終凝，一般2 h就具有強度，4 d為28 d強度的70%左右，28 d抗壓強度可達25～30 MPa，抗拉強度可達2～2.5 MPa。

一般設計中，可采用噴混凝土標號為20號，抗壓強度為20MPa，抗拉強度1～1.3 MPa。

2.2 抗沖切性能（抗剪強度）

噴混凝土的抗剪強度，設計時可采用抗拉強度的10%～20%，即2～4 MPa。試驗可用“拉拔法”，即施噴前預埋緊貼巖面的鋼板，中心垂直焊有一根直徑為28 mm的鋼筋，根據破裂面斷面面積和壓力的噸位，計算出抗剪強度。

2.3 黏結力

2.3.1 與圍巖的黏結力

在混凝土噴射過程中，水泥漿緊密黏結在圍巖表面上，并滲入節理裂隙，同時骨料嵌入灰漿層內。由于骨料的連續沖擊、搗實作用，使噴射混凝土與圍巖間產生較高的黏結力。設計時可取0.5～1 MPa（抗劈裂試驗）。施工時，為了使這種黏結力不發生明顯降低，應事先對受噴面進行充分的沖洗。

2.3.2 與鋼筋的黏結力（握裹力）

為了噴混凝土與鋼筋的黏結強度，不宜選用過粗的鋼筋來制作鋼筋網（細一點為好）；同時上面影響握裹力和結構層強度。設計時可視工程情況采用2.5～5 MPa。

2.3.3 噴射層之間的黏結力

只要施工質量有保證，分層噴射對噴混凝土整體力學性能幾乎沒有影響。

2.3.4 抗滲、抗凍性

噴混凝土抗滲性因施工質量波動較大，其抗滲指標可在B4～B24之間。位于嚴寒地區的隧道，要求噴混凝土有良好的抗凍性。施工良好的噴混凝土，在經過150次凍融循環后，抗壓強度損失少于20%。

3 錨桿的物理力學性能

水泥砂漿錨桿的鋼筋力學性能一般是有保證的。鉆孔中注入水泥砂漿的標號應達到20號。水泥砂漿與鋼筋、與圍巖的黏結狀況，它本身的密實度、強度主要取決于施工質量。每根錨桿的錨固力應不低于5 t。

4 錨固支護檢測

4.1 原材料的檢查

每批材料進場時，應進行質量檢查與驗收。施工中，對噴混凝土和水泥砂漿的原材料、配合比及拌和均勻性，每班至少檢查兩次。

4.2 噴混凝土實際配合比與水灰比的測定

噴混凝土過程中,回彈現象不可避免，這就使噴混凝土實際配合比和原材料的實際配合比不同。噴射混凝土加水量是由噴射手調節水閥的大小來控制的，因而水灰比的大小，只能憑經驗判斷，預先是無法準確知道的。為了對噴錨支護的設計和施工提供正確的依據，就必須進行噴混凝土的實際配合比和水灰比的測定，可用水洗法。

4.3 噴混凝土強度的檢查

（1）檢查強度時主要是作抗壓強度的試驗，當設計有特殊要求時，可再作黏結力及其他性能試驗。

（2）試塊的數量、拱部及邊墻每20 m各取一組；材料和配合比變更時另取一組，每組至少為3個試塊。

（3）合格的條件。

①重要工程：同一批n組試塊的抗壓強度平均值Rn，使：Rn-KSn≥0.85R，K為合格判定系數，見表1；Sn為同一批n組試塊強度的標準離差。

表1 K值

式中：R：噴混凝土設計抗壓強度；

Ri：第i組試塊抗壓強度；

n：每批噴混凝土的抽樣試塊組數。同批n組試塊抗壓強度最低值不得低于設計標號的85%，即：Rmin≥O.85。

②一般工程，維持原來規范水平，Rmin≥R，Rmin≥O.85。

（4）強度不符合要求時，應查明原因并采取措施，一般可用加厚的辦法予以補強。

（5）噴混凝土抗壓試件的制作和試驗方法，可用“噴大板切割法”、“鑿方塊割法”和“噴小盒法”，在標準養護條件下養護28 d進行試驗。

4.4 噴混凝土的厚度檢查

4.4.1 噴混凝土的厚度檢查

噴混凝土的厚度可用插針、鑿孔等方法檢查，應在支護完成后8 h以內進行，并作好識別標記。每個斷面，以拱頂為準，橫向每2 m鑿一個孔，量其厚度，作為竣工資料。

噴射前，也可以安置長度比設計厚度大5 cm的U型鐵絲，作為施工控制厚度和檢查厚度的識別標記。

4.4.2 合格的條件

每個斷面，全部檢查孔處噴層的厚度，60%以上不小于設計厚度，其余均不小于設計厚度的1/2。有鋼筋網的噴射混凝土時，最小厚度應不小于6 cm。

4.5 錨桿質量檢查

檢查錨桿質量時，主要是作錨固力試驗，必要時可再作注漿密實度試驗。錨固力試驗可用錨桿拉拔器進行，試件的數量是每400根至少作3根；圍巖條件和原材料變更時另作3根，28 d的錨固力應滿足設計要求。如錨固力不符合要求，應查明原因，及時采取措施。一般可用加密錨桿的辦法予以補強。

4.6 支護外觀、尺寸等的檢查

支護外觀、尺寸等的檢查，應逐區段進行，以達到、沒有空響、無裂縫、不漏水、不露筋，無錨桿外露等。

5 新奧法支護變形監測

新奧法支護變形監測的重點是在施工階段。目的是監視施工狀態、控制圍巖及支護結構變形并及時采取措施，進而修改設計，正確而又經濟地施工。

新奧法支護變形量測主要有隧道周邊位移的量測、圍巖內松弛范圍的量測、支護與圍巖的接觸應力的測量、支護襯砌內應力的量測。前兩項是必須的。

6 工程驗收

錨噴支護工程質量、斷面尺寸滿足設計要求方可驗收。工程驗收時，應提供施工、試驗、檢查、變形監測記錄。

Spurts the Anchor Supports and Protections by the Highway Tunnel the Physical Mechanics Performance and the Examination

Liu Zhenqing

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U455.48+2

A

1000-8136(2011)05-0031-02

劉振卿，男，1975年2月7日出生，山西廣靈縣人，1996年7月畢業于濟南高等專科學校公路與城市道路專業，2010年1月畢業于山東交通學院土木工程專業，工程師。