论公路隧道喷锚支护的物理力学性能和检测

刘振卿

（山西远方路桥集团总公司，山西 大同 037011）

论公路隧道喷锚支护的物理力学性能和检测

刘振卿

（山西远方路桥集团总公司，山西 大同 037011）

喷射混凝土和锚杆的质量与施工关系很大。锚喷支护的物理力学性能及支护检测有其自身的特点，文章较详细地介绍了喷锚支护的物理力学性能、检测方法及具体规范中技术标准对检测的要求。

公路隧道；喷锚支护；物理性能；检测

1 绪论

喷射支护是将喷混凝土与锚杆作为加强和利用围岩自身支承能力的手段，喷混凝土支护结构通过及时封闭岩层表面的裂隙、节理，填平或缓和表面的凹凸不平，使洞内轮廓较为平顺，从而提高节理、裂隙间的黏结力、摩阻力和抗剪强度，减少应力集中现象，防止岩层表面风化、剥落、松动、掉块和坍塌的产生。喷混凝土和锚杆的质量与施工关系很大。锚喷支护的物理力学性能及支护检测有其自身的特点。

2 喷锚支护的物理力学性能

2.1 抗压强度和抗拉强度

喷混凝土的标号，按切割方法制作，用标准方法养护的边长为15 cm的立方试块，在28 d龄期，用标准的试验方法所得的抗压极限强度（以MPa计）。

由于喷混凝土是在较高的速度、较大的压力下喷射成型的，成型中骨料和水泥颗粒都受到连续的冲击和压密，使喷混凝土具有足够的强度。与密度略低于普通混凝土密度一样，在相同水泥用量条件下，喷射混凝土略低于普通混凝土的强度。

试验表明，喷混凝土能在10 d内终凝，一般2 h就具有强度，4 d为28 d强度的70%左右，28 d抗压强度可达25～30 MPa，抗拉强度可达2～2.5 MPa。

一般设计中，可采用喷混凝土标号为20号，抗压强度为20MPa，抗拉强度1～1.3 MPa。

2.2 抗冲切性能（抗剪强度）

喷混凝土的抗剪强度，设计时可采用抗拉强度的10%～20%，即2～4 MPa。试验可用“拉拔法”，即施喷前预埋紧贴岩面的钢板，中心垂直焊有一根直径为28 mm的钢筋，根据破裂面断面面积和压力的吨位，计算出抗剪强度。

2.3 黏结力

2.3.1 与围岩的黏结力

在混凝土喷射过程中，水泥浆紧密黏结在围岩表面上，并渗入节理裂隙，同时骨料嵌入灰浆层内。由于骨料的连续冲击、捣实作用，使喷射混凝土与围岩间产生较高的黏结力。设计时可取0.5～1 MPa（抗劈裂试验）。施工时，为了使这种黏结力不发生明显降低，应事先对受喷面进行充分的冲洗。

2.3.2 与钢筋的黏结力（握裹力）

为了喷混凝土与钢筋的黏结强度，不宜选用过粗的钢筋来制作钢筋网（细一点为好）；同时上面影响握裹力和结构层强度。设计时可视工程情况采用2.5～5 MPa。

2.3.3 喷射层之间的黏结力

只要施工质量有保证，分层喷射对喷混凝土整体力学性能几乎没有影响。

2.3.4 抗渗、抗冻性

喷混凝土抗渗性因施工质量波动较大，其抗渗指标可在B4～B24之间。位于严寒地区的隧道，要求喷混凝土有良好的抗冻性。施工良好的喷混凝土，在经过150次冻融循环后，抗压强度损失少于20%。

3 锚杆的物理力学性能

水泥砂浆锚杆的钢筋力学性能一般是有保证的。钻孔中注入水泥砂浆的标号应达到20号。水泥砂浆与钢筋、与围岩的黏结状况，它本身的密实度、强度主要取决于施工质量。每根锚杆的锚固力应不低于5 t。

4 锚固支护检测

4.1 原材料的检查

每批材料进场时，应进行质量检查与验收。施工中，对喷混凝土和水泥砂浆的原材料、配合比及拌和均匀性，每班至少检查两次。

4.2 喷混凝土实际配合比与水灰比的测定

喷混凝土过程中,回弹现象不可避免，这就使喷混凝土实际配合比和原材料的实际配合比不同。喷射混凝土加水量是由喷射手调节水阀的大小来控制的，因而水灰比的大小，只能凭经验判断，预先是无法准确知道的。为了对喷锚支护的设计和施工提供正确的依据，就必须进行喷混凝土的实际配合比和水灰比的测定，可用水洗法。

4.3 喷混凝土强度的检查

（1）检查强度时主要是作抗压强度的试验，当设计有特殊要求时，可再作黏结力及其他性能试验。

（2）试块的数量、拱部及边墙每20 m各取一组；材料和配合比变更时另取一组，每组至少为3个试块。

（3）合格的条件。

①重要工程：同一批n组试块的抗压强度平均值Rn，使：Rn-KSn≥0.85R，K为合格判定系数，见表1；Sn为同一批n组试块强度的标准离差。

表1 K值

式中：R：喷混凝土设计抗压强度；

Ri：第i组试块抗压强度；

n：每批喷混凝土的抽样试块组数。同批n组试块抗压强度最低值不得低于设计标号的85%，即：Rmin≥O.85。

②一般工程，维持原来规范水平，Rmin≥R，Rmin≥O.85。

（4）强度不符合要求时，应查明原因并采取措施，一般可用加厚的办法予以补强。

（5）喷混凝土抗压试件的制作和试验方法，可用“喷大板切割法”、“凿方块割法”和“喷小盒法”，在标准养护条件下养护28 d进行试验。

4.4 喷混凝土的厚度检查

4.4.1 喷混凝土的厚度检查

喷混凝土的厚度可用插针、凿孔等方法检查，应在支护完成后8 h以内进行，并作好识别标记。每个断面，以拱顶为准，横向每2 m凿一个孔，量其厚度，作为竣工资料。

喷射前，也可以安置长度比设计厚度大5 cm的U型铁丝，作为施工控制厚度和检查厚度的识别标记。

4.4.2 合格的条件

每个断面，全部检查孔处喷层的厚度，60%以上不小于设计厚度，其余均不小于设计厚度的1/2。有钢筋网的喷射混凝土时，最小厚度应不小于6 cm。

4.5 锚杆质量检查

检查锚杆质量时，主要是作锚固力试验，必要时可再作注浆密实度试验。锚固力试验可用锚杆拉拔器进行，试件的数量是每400根至少作3根；围岩条件和原材料变更时另作3根，28 d的锚固力应满足设计要求。如锚固力不符合要求，应查明原因，及时采取措施。一般可用加密锚杆的办法予以补强。

4.6 支护外观、尺寸等的检查

支护外观、尺寸等的检查，应逐区段进行，以达到、没有空响、无裂缝、不漏水、不露筋，无锚杆外露等。

5 新奥法支护变形监测

新奥法支护变形监测的重点是在施工阶段。目的是监视施工状态、控制围岩及支护结构变形并及时采取措施，进而修改设计，正确而又经济地施工。

新奥法支护变形量测主要有隧道周边位移的量测、围岩内松弛范围的量测、支护与围岩的接触应力的测量、支护衬砌内应力的量测。前两项是必须的。

6 工程验收

锚喷支护工程质量、断面尺寸满足设计要求方可验收。工程验收时，应提供施工、试验、检查、变形监测记录。

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

Liu Zhenqing

Spurts the concretes and the anchor rod quality and the construction relations are very big.The anchor spurted the supports and protections the physical mechanics performance and the supports and protections examination has its own characteristic，this article introduced in detail spurted the anchor supports and protections in the physical mechanics performance and the examination method and the concrete standard the technical standard tothe examination request.

highwaytunnel；spurts the anchor supports and protections；physical property；examines

U455.48+2

A

1000-8136(2011)05-0031-02

刘振卿，男，1975年2月7日出生，山西广灵县人，1996年7月毕业于济南高等专科学校公路与城市道路专业，2010年1月毕业于山东交通学院土木工程专业，工程师。