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锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001.pdf

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喷射 混凝土 支护 技术规范 GB500862001
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UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 50086-2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范 specifications for bolt-shotcrete support 2001-07-20 发布 2001-10-01 实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 联合发布 中华人民共和国国家标准 锚杆喷射混凝土支护技术规范 Specifications for bolt-shotcrete support GB 50086-2001 主编部门 原国家冶金工业局 批准部门 中华人民共和国建设部 施行日期 2001年 10月 1日 2001 北京 关于发布国家标准 锚杆喷射混凝土支护技术规范 的 通知 建标[2001]158号 根据原国家计委 一九九四年工程建设标准定额制订 修订计划 (计综合[1994]240 号)的要求 由原国家冶金工业局会同有关部门共同修订的 锚杆喷射混凝土支护技术规 范 经有关部门会审 批准为国家标准 编号为 GB 50086-2001 自2001年10月1日 起施行 其中 1.0.3 3.0.2 4.1.4 4.1.5 4.1.11 4.3.1 4.3.3 5.3.5 7.5.5(4) 7.6.2 8.5.1(4) 9.1.1 9.1.2(1)为强制性条文 必须严格执行 自本规范 施行之日起 原国家标准 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GBJ86-85 废止 本规范由冶金工业部建筑研究总院负责具体解释工作 建设部标准定额研究所组织中 国计划出版社出版发行 中华人民共和国建设部 二 一年七月二十日 前 言 本规范根据原国家计委 一九九四年工程建设标准定额制订 修订计划 (计综合 [1994]240号) 由冶金部建筑研究总院负责 组织有关单位对国家标准 锚杆喷射混凝土 支护技术规范 (GBJ86-85)进行修订而成 在修订过程中 规范修订组进行了比较广泛的调查研究 吸收了国内外锚杆喷射混凝 土支护技术领域的新成果和新经验 组织了有关主要修订内容的专题讨论 最后于 1999 年 2月由建设部主持召开专家审定会 审查定稿 本规范共有十章 七个附录 包括:总则 术语和符号 围岩分级 锚喷支护设计 现 场监控量测 光面爆破 锚杆施工 喷射混凝土施工 安全技术与防尘 质量检查与工程 验收等 主要修订内容是:增加了边坡锚喷支护设计 浅埋土质隧洞锚喷支护设计 预应力 锚杆试验和监测 自钻式锚杆设计与施工 湿法喷射混凝土施工 水泥裹砂 喷射混凝土 施工 修改或增补了围岩分级 预应力锚杆设计 现场监控量测 锚杆施工等有关条款 本规范由冶金部建筑研究总院(北京市海淀区西土城路 33 号 邮政编码:100088)归口 管理并负责具体解释 本规范的主编单位 参编单位和主要起草人名单: 主编单位:冶金部建筑研究总院 参编单位:煤炭科学研究院 铁道部科学研究院 水利部松辽水利委员会 水利部东北勘测设计院 重庆后勤工程学院 海军工程设计研究局 中国科学院地质与地球物理研究所 北京有色冶金设计研究总院 深圳地铁公司 长江科学院 主要起草人:程良奎 段振西 刘启琛 郑颖人 赵长海 苏自约 徐祯祥 王思敬 张家识 车黎明 邹贵文 何益寿 赵慧文 丁恩保 盛 谦 目 次 1 总 则 (1) 2 术语 符号 (2) 2.1 术语 (2) 2.2 符号 (3) 3 围岩分级 (5) 4 锚喷支护设计 (10) 4.1 一般规定 (10) 4.2 锚杆支护设计 (14) 4.3 喷射混凝土支护设计 (17) 4.4 特殊条件下的锚喷支护设计 (18) (I)浅埋隧洞锚喷支护设计 (18) ( )塑性流变岩体中隧洞锚喷支设计 (19) ( )老黄土隧洞锚喷支护设计 (19) ( )水工隧洞锚喷支护设计 (20) (V)受采动影响的巷道锚喷支护设计 (21) 4.5 边坡锚喷支护设计 (21) 5 现场监控量测 (23) 5.1 一般规定 (23) 5.2 现场监控量测的内容与方法 (23) 5.3 现场监控量测的数据处理与反馈 (23) 6 光面爆破 (25) 7 锚杆施工 (26) 7.1 一般规定 (26) 7.2 全长粘结型锚杆施工 (26) 7.3 端头锚固型锚杆施工 (26) 7.4 摩擦型锚杆施工 (27) 7.5 预应力锚杆施工 (27) 7.6 预应力锚杆的试验和监测 (28) 7.7 自钻式锚杆的施工 (29) 8 喷射混凝土施工 (30) 8.1 原材料 (30) 8.2 施工机具 (30) 8.3 混合料的配合比与拌制 (30) 8.4 喷射前的准备工作 (31) 8.5 喷射作业 (31) 8.6 钢纤维喷射混凝土施工 (32) 8.7 钢筋网喷射混凝土施工 (33) 8.8 钢架喷射混凝土施工 (33) 8.9 水泥裹砂喷射混凝土施工 (33) 8.10 喷射混凝土强度质量的控制 (34) 9 安全技术与防尘 (35) 9.1 安全技术 (35) 9.2 防尘 (35) 10 质量检查与工程验收 (37) 10.1 质量检查 (37) 10.2 工程验收 (39) 附录A 喷射混凝土与围岩粘结强度试验 (40) 附录B 现场监控量测记录表 (41) 附录C 预应力锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测间隔时间表 (42) 附录D 喷射混凝土强度质量控制图的绘制 (43) 附录E 测定喷射混凝土粉尘的技术要求 (44) 附录F 喷射混凝土抗压强度标准试块制作方法 (45) 附录G 锚喷支护施工记录 (46) 本规范用词说明 (48) 附 条文说明 (49) 第 1 页 1 总则 1.0.1 为使锚杆喷射混凝土支护(简称锚喷支护)工程的设计施工符合技术先进 经济合 理 安全适用 确保质量的要求 特制定本规范 1.0.2 本规范适用于矿山井巷 交通隧道 水工隧洞和各类洞室等地下工程锚喷支护的设 计与施工 也适用于各类岩土边坡锚喷支护的施工 1.0.3 锚喷支护的设计与施工 必须做好工程的地质勘察工作 因地制宜 正确有效地加 固围岩 合理利用围岩的自承能力 1.0.4 锚喷支护的设计与施工 除应遵守本规范外 尚应符合现行国家标准的有关规定 第 2 页 2 术语 符号 2.1 术语 2.1.1 初期支护 initial support 当设计要求隧洞的永久支护分期完成时 隧洞开挖后及时施工的支护 称为初期支 护 2.1.2 后期支护 Final support 隧洞初期支护完成后 经过一段时间 当围岩基本稳定 即隧洞周边相对位移和位移 速度达到规定要求时 最后施工的支护 称为后期支护 2.1.3 拱腰 haunch 隧洞拱顶至拱脚弧长的中点 称为拱腰 2.1.4 隧洞周边位移 convergence of tunnel inner perimeter 隧洞周边相对应两点间距离的变化 称为隧洞周边位移 2.1.5 锚固力 anchoring force 锚杆对围岩所产生的约束力 称为锚固力 2.1.6 抗拔力 anti-puHforce 阻止锚杆从岩体中拔出的力 称为抗拔力 2.1.7 润周 wetted perimeter 水土隧洞过水断面的周长 称为润周 2.1.8 点荷载强度指数 point-loading strength index 直径50mm圆柱形标准试件径向加压时的点荷载强度 2.1.9 系统锚杆 system bolt 为使围岩整体稳定 在隧洞周边上按一定格式布置的锚杆群 称为系统锚杆 2.1.10 预应力锚杆 prestress anchor 由锚头 预应力筋 锚固体组成 利用预应力筋自由段(张拉段)的弹性伸长 对锚杆 施加预应力 以提供所需的主动支护拉力的长锚杆 本规范所指的预应力锚杆系指预应力 值大于200kN 长度大于8.0m的锚杆 2.1.11 缝管锚杆 split set 将纵向开缝的薄壁钢管强行推入比其外径较小的钻孔中 借助钢管对孔壁的径向压力 而起到摩擦锚固作用的锚杆 2.1.12 水胀锚杆 swellex bolt 将用薄壁钢管加工成的异形空腔杆体送入钻孔中 通过向该杆件空腔高压注水 使其 膨胀并与孔壁产生的摩擦力而起到锚固作用的锚杆 2.1.13 自钻式锚杆 self-drilling bolt 将钻孔 注浆与锚固合为一体 中空钻杆即作为杆体的锚杆 2.1.14 喷射混凝土 shotcrete 利用压缩空气或其他动力 将按一定配比拌制的混凝土混合物沿管路输送至喷头处 以较高速度垂直喷射于受喷面 依赖喷射过程中水泥与骨料的连续撞击 压密而形成的一 种混凝土 2.1.15 水泥裹砂喷射混凝土 send enveloped by cement (SEC)shotcrete 将按一定配比拌制而成的水泥裹砂砂浆和以粗骨料为主的混合料 分别用砂浆泵和喷 射机输送至喷嘴附近相混合后 高速喷到受喷面上所形成的混凝土 2.1.16 格栅钢架 reinforcing-bar truss 用钢筋焊接加工而成的桁架式支架 第 3 页 2.2 符号 2.2.1 抗力和材料性能 C--岩石滑动面上的粘结力 Ec--喷射混凝土的弹性模量 Ef--隧洞围岩变形模量 fc--喷射混凝土抗压强度设计值 fcra--喷射混凝土抗裂强度设计值 ft--喷射混凝土抗拉强度设计值 fyk fptk--锚杆钢筋 钢绞线强度标准值 fyv--锚杆钢筋抗剪强度设计值 f ck--施工阶段喷射混凝土试块应达到的平均抗压强度 f ckmin--施工阶段喷射混凝土同批 n 组试块抗压强度的最低值 fr--岩石单轴饱和抗压强度 qr-水泥结石体与钻孔孔壁或喷射混凝土与岩石间的粘结强度设计值 qs--水泥结石体与钢筋 钢绞线间的粘结强度设计值 S--喷射混凝土抗压强度的标准差 Vpm--隧洞岩体纵波速度 Vpr--隧洞岩石纵波速度 --岩石重力密度 vr-围岩泊松比 2.2.2 作用和作用效应 G--不稳定岩石块体重量 Nt--锚杆轴向受拉承载力设计值 PA--锚杆设计锚固力 [P]--喷射混凝土支护允许承受的内水压力值 Sm--隧洞岩体强度应力比 1--垂直于隧洞轴线平面的较大主应力 2.2.3 几何参数 A--锚杆预应力筋截面积 B--隧洞毛跨度 d--钢筋或钢绞线直径 D--钻孔直径 H--隧洞洞顶覆盖岩层厚度 h--喷射混凝土厚度 La--锚杆锚固段长度 Rw--过水隧洞的水力半径 ro--支护后的隧洞半径 S0--隧洞全断面的润周长 S1--隧洞喷射混凝土的润周长 S2--隧洞浇筑混凝土的润周长 2.2.4 计算系数 第 4 页 K --锚杆或预应力锚杆计算安全系数 K1 K2--喷射混凝土抗压强度合格判定系数 KS --验算喷射混凝土对隧洞围岩不稳定块体抗力的安全系数 Kv --岩体完整性系数 N --隧洞壁综合糙率系数 锚杆根数 试块组数 n1 --隧洞喷射混凝土糙率系数 n2 --隧洞浇筑混凝土部位的糙率系数 --粘结强度降低系数 第 5 页 3 围岩分级 3.0.1 锚喷支护工程的地质勘察工作应为围岩分级提供依据 并应贯穿工程建设始终 3.0.2 围岩级别的划分 应根据岩石坚硬性 岩体完整性 结构面特征 地下水和地应力 状况等因素综合确定 并应符合表3.0.2的规定 3.0.3 岩体完整性指标用岩体完整性系数 Kv表示 Kv可按下式计算: 2         = pr pm v V V K3.0.3 式中 V m--隧洞岩体实测的纵波速度(km/s) Vpr--隧洞岩石实测的纵波速度(km/s) 当无条件进行声波实测时 也可用岩体体积节理数 Jv 按表 3.0.3 确定 Kv值 表 3 0 3 J v 与 K v 对照表 J v ( 条 m 3 ) 3 3 10 10 20 20 25 25 K v0 75 0 75 0 55 0 55 0 35 0 35 0 15 0 15 3.0.4 围岩分级表(见本规范表3.0.2)中的岩体强度应力比的计算应符合下列规定: 1 当有地应力实测数据时: 1 σ r v m f K S = (3.0.4-1) 式中 Sm--岩体强度应力比 fr--岩石单轴饱和抗压强度(MPa) 第 6 页 表 3 0 2 围岩分级 主要工程地质特征 岩石强度指标 岩体声波指标 围 岩 级 别 岩体 结构 构造影响程度 结构面发育情况 和组合状态 单轴饱 和 抗压强 度 MPa点荷载 强度 MPa 岩体纵波 速度 km/s 岩体完 整 性 指标 岩体 强度 应力 比 毛洞稳定 情况 整体 状及 层间 结合 良好 的厚 层状 结构 构造影响轻微 偶有小断层 结 构面不发育 仅 有 2~3 组 平均 间距大于 0 8m 以原生 和构造节理为 主 多数闭合 无泥质充填 不 贯通 层间结合 良好 一般不出 现不稳定块体 60 2 5 5 0 75 毛洞跨度 5~10m 时 长 期稳定 无碎 块掉落 同 级围 岩结 构 同 I级围岩特征 30~60 1 25~2 5 3.7~5 2 0 75 块状 结构 和层 间结 合较 好的 中厚 层或 厚层 状结 构 构造影响较重 有少量断层 结 构面发育 一船 为 3 组 平均间 距 0 4~0 8m 以 原生和构造节理 为主 多数闭 合 偶有泥质充 填 贯通性较 差 有少量软弱 结构面 层间结 合较好 偶有层 间错动和层面张 开现象 60 2 5 3 7~5 2 0 5 毛洞跨度 5~10m 时 围 岩能较长时间 (数月至数年)维 持稳定 仅出 现局部小块掉 落 第 7 页 续表 3 0 2 主要工程地质特征 岩石强度指标 岩体声波指标 围 岩 级 别 岩体结构 构造影响程度 结 构面发育情况和组合 状态 单轴饱和 抗压强度 (MPa) 点荷载强 度 (Mpa) 岩体纵波 速度 (km/s) 岩体完整 性指标 岩体 强度 应力 比 毛洞 稳定 情况 同 I 级围 岩结构 同 I级围岩特征 20~30 0 85~1 25 3 0~4 5 0 75 2 同 级围 岩块状结 构和层间 结合较好 的中厚层 或厚层状 结构 同 级围岩块状结构 和层间结合较好的中 厚层或厚层状结构特 征 30~60 1 25~2 50 3 0~4 5 0 5~0 75 2 层间结合 良好的薄 层和软硬 岩互层 结构 构造影响较重 结 构面发育 一般为 3 组 平均间距 0 2~0 4m 以构 造节理为主 节理面 多数闭合 少有泥质 充填 岩层为薄层或 以硬岩为主的软硬岩 互层 层间结合良 好 少见软弱夹层 层间错动和层面张开 现象 60(软 岩 20) 2 50 3 0~4 5 0 30~0 5 0 2 碎裂镶嵌 结构 构造影响较重 结构 面发育 一般为 3 组 以上 平均间距 0 2~0 4m 以构 造节理为主 节理面 多数闭合 少数有泥 质充填 块体间牢固 咬合 60 2 50 3 0~4 5 0 30~0 5 0 2 毛洞 跨度 5~10 m 时 围岩 能维 持一 个月 以上 的稳 定 主要 出现 局部 掉 块 塌落 第 8 页 续表 3 0 2 主要工程地质特征 岩石强度指标 岩体声波指标 围 岩 级 别 岩体结构 构造影响程度 结构面 发育情况和组合状态 单轴 饱和 抗压 强度 (MPa) 点荷载强 度(MPa) 岩体纵波 速度 (Km/s) 岩体完 整性指 标 岩体 强度 应力 比 毛洞稳定 情况 同 级围 岩块状结 构和层间 结合较好 的中厚层 或厚层状 结构 同 级围岩块状结构和 层间结合较好的中厚层 或厚层状结构特征 10~30 0 42~1 25 2 0~3 5 0 50~ 0 75 1 散块状结 构 构造影响严重 一般为 风化卸荷带 结构面发 育 一般为 3 组 平均 间距 0 4~0 8m 以构 造节理 卸荷 风化裂 隙为主 贯通性好 多 数张开 夹泥 夹泥厚 度一般大于结构面的起 伏高度 咬合力弱 构 成较多的不稳定块体 30 1 25 2 0 0 15 1 层间结合 不良的薄 层 中厚 层和软硬 岩互层结 构 构造影响严重 结构面 发育 一般为 3 组以 上 平均间距 0 2~0 4m 以构造 风化节理为主 大部分 微张(0 5~1 0mm) 部分张开( 1 0mm) 有泥质充填 层间结合 不良 多数夹泥 层间 错动明显 30(软 岩 10) 1 25 2 0~3 5 0 20~ 0 40 1 碎裂状结 构 构造影响严重 多数为 断层影响带或强风化 带 结构面发育 一般 为 3 组以上 平均间距 0 2~0 4m 大部分微 张 (0 5~1 0mm) 部 分张开( 1 0mm) 有 泥质充填 形成许多碎 块体 30 1 25 2 0~3 5 0 20~ 0 40 1 毛洞跨度 5m 时 围岩能维 持数日到 一个月的 稳定 主 要失稳形 式为冒落 或 片帮 第 9 页 续表 3 0 2 主要工程地质特征 岩石强度指标 岩体声波指标 围 岩 级 别 岩 体 结 构 构造影响程度 结构面发 育情况和组合状态 单轴饱和 抗压强度 (MPa) 点荷载 强度 (MPa) 岩体纵波 速度 (Km/s) 岩体 完整 性指 标 岩体 强度 应力 比 毛洞稳定情况 散 体 状 结 构 构造影响很严重 多数为 破碎带 全强风化带 破 碎带交汇部位 构造及风 化节理密集 节理面及其 组合杂乱 形成大 量碎块体 块体间多数为 泥质充填 甚至呈石夹土 状或土夹石状 2 0 毛洞跨度 5m 时 围岩稳定 时间很短 约 数小时至数日 注 1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时 一般应以低者为准 2 本表声波指标以孔测法测试值为准 如果用其他方法测试时 可通过对比试验 进行 换算 3 层状岩体按单层厚度可划分为 厚层 大于 0 5m 中厚层 0 1~0 5m 薄层 小于 0 1m 4 一般条件下 确定围岩级别时 应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准 当洞跨小于 5m 服务年限小于 10 年的工程 确定围岩级别时 可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗 压强度指标 可不做岩体声波指标测试 5 测定岩石强度 做单轴抗压强度测定后 可不做点荷载强度测定 Kv--岩体完整性系数 1--垂直洞轴线的较大主应力(kN/m 2 ) 2 当无地应力实测数据时: 1= H (3.0.4-2) 式中 --岩体重力密度(kN/m 3 ) H--隧洞顶覆盖层厚度(m) 3.0.5 对 级围岩 当地下水发育时 应根据地下水类型 水量大小 软弱结构面多 少及其危害程度 适当降级 3.0.6 对 级围岩 当洞轴线与主要断层或软弱夹层的夹角小于 30 时 应降 一级 第 10 页 4 锚喷支护设计 4.1 一般规定 4.1.1 锚喷支护的设计 宜采用工程类比法 必要时应结合监控量测法及理论验算法 4.1.2 锚喷支护初步设计阶段 应根据地质勘察资料 按本规范表 3.0.2 的规定 初步确 定围岩级别 并按表4.1.2-1和表4.1.2-2 的规定 初步选择隧洞 斜井或竖井的锚喷支 护类型和设计参数 4.1.3 锚喷支护施工设计阶段 应做好工程的地质调查工作 绘制地质素描图或展示图 并标明不稳定块体的大小及其出露位置 实测围岩分级定量指标 按本规范表 3.0.2 的规 定 详细划分围岩级别 并修正初步设计 4.1.4 对 级围岩中毛洞跨度大于5m的工程 除应按照本规范表 4.1.2-1 的规定 选 择初期支护的类型与参数外 尚应进行监控量测 以最终确定支护类型和参数 4.1.5 对 级围岩毛洞跨度大于15m的工程 除应按照本规范表4.1.2-1 的规 定 选择支护类型与参数外 尚应对围岩进行稳定性分析和验算 对 级围岩 还应进行监 控量测 以便最终确定支护类型和参数 4.1.6 对围岩整体稳定性验算 可采用数值解法或解析解法 对局部可能失稳的围岩块体 的稳定性验算 可采用块体极限平衡方法 4.1.7 对边坡工程锚喷支护设计 应充分掌握工程的地质勘察资料 按不同的失稳破坏类 型 采用极限平衡法 数值分析法等方法进行边坡稳定性分析计算 第 11 页 表 4 1 2-1 隧洞和斜井的锚喷支护类型和设计参数 毛洞跨度 B m 围岩级别 B 5 5 B10 10 B15 15 B 20 20 B 25 不支护 50mm 厚喷 射混凝土 (1)80~100mm 厚 喷射混凝土 (2)50mrn 厚喷射 混凝土 设置 2 0~2 5m 长的 锚杆 100~150mm 厚喷射混凝 土 设置 2 5~3 0m 长的锚杆 必要时 配 置钢筋网 120~150mm 厚钢 筋网喷射混凝 土 设置 3 0~4 0m长 的锚杆 50mm 厚喷射 混凝土 (1)80~100 mm 厚喷射混凝 土 (2)50mm 厚 喷 射混凝土 设置 1 5~2 0m 长的锚杆 (1)120~150mm 厚喷射混凝土 必要时 配置钢 筋网 (2)80~120mm 厚 喷射混凝土 设 置 2 0~3 0m长 的锚杆 必要 时 配置钢筋网 120~150mm 厚钢筋网喷 射混凝土 设置 3 0~4 0m 长的 锚杆 150~200mm 厚钢筋网喷射 混凝土 设置 5 0~6 0m长 的锚杆 必要 时 设置长度 大于 6 0m 的 预应力或非预 应力锚杆 (1)80~100 mm 厚喷 射混凝土 (2)50mm 厚喷射混 疑土 设 置 1 5~ 2 0m 长 的锚杆 (1)120~150 mm 厚喷射 混凝土 必 要时 配置 钢筋网 (2)80~100m m 厚喷射混 凝土 设置 2 0~2 5m 长的锚杆 必要时 配 置钢筋网 100~150mm厚钢 筋网喷射混凝 土 设置 3 0~4 0m 长的 锚杆 150 200mm 厚钢筋网喷 射混凝土 设置 4.0~5 0m 长的锚杆 必要时 设 置长度大于 5 0m 的预 应力或非预 应力锚杆 第 12 页 续表 4 1 2-1 毛洞跨度 B m 围岩级别 B 5 5 B 10 10 B 15 15 B 20 20 B 25 80~100mm 厚喷射混 凝土 设 置 1 5~2 0 m长的锚 杆 100~150mm厚钢筋 网喷射混凝土 设置 2 0~2 5m长的锚 杆 必要时 采用仰 拱 150~200mm厚 钢筋网喷射混 凝土 设置 3 0~4 0m长 的锚杆 必要 时 采用仰拱 并设置长度大 于 4 0m的锚 杆 120~150m m 厚钢筋 网喷射混 凝土 设 置 1 5~2 0 m 长的锚 杆 必要 时 采用 仰拱 150~200mm 厚钢筋 网喷射混凝土 设置 2 0~3 0m 长的锚 杆 采用仰拱 必要 时 加设钢架 注 1 表中的支护类型和参数 是指隧洞和倾角小于 30 的斜井的永久支护 包括 初期支护与后期支护的类型和参数 2 服务年限小于10年及洞跨小于 3 5m 的隧洞和斜井 表中的支护参数 可根据工 程具体情况 适当减小 3 复合衬砌的隧洞和斜井 初期支护采用表中的参数时 应根据工程的具体情况 予 以减小 4 陡倾斜岩层中的隧洞或斜井易失稳的一侧边墙和缓倾斜岩层中的隧洞或斜井顶部 应采用表中第(2)种支护类型和参数,其他情况下 两种支护类型和参数均可采用 5 对高度大于15 0m的侧边墙 应进行稳定性验算 并根据验算结果 确定锚喷支 护参数 第 13 页 表 4 1 2-2 竖井锚喷支护类型和设计参数表 竖井毛径 D(m) 围岩级别 D 25 5 D 7 100mm 厚喷射混凝土 必要 时 局部设置长 1 5~ 2 0m 的锚杆 100mm 厚喷射混凝土 设置长 1 5~2 5m的锚杆 或 150mm厚 喷射混凝土 100~150mm 厚喷射混凝土 设 置长 1 5~2 0m的锚杆 100~150mm 厚钢筋网喷射混凝 土 设置长 2 0~2 5m 的锚杆 必要时 加设混凝土圈梁 150~200mm 厚钢筋网喷射混凝 土 设置长 1 5~2 0m 的锚 杆 必要时 加设混凝土困梁 150~200mm 厚钢筋网喷射混凝 土 设置长 2 0~3 0m 的锚杆 必要时 加设混凝土圈梁 注 1 井壁采用锚喷做初期支护时 支护设计参数可适当减小 2 级围岩中井筒深度超过 500m时 支护设计参数应予以增大 4.1.8 理论计算和监控设计所需围岩物理力学计算指标 应通过现场实测取得 计算用的 岩体弹性模量 粘结力值 应根据实测弹性模量和粘结力的峰值乘以 0.6 0.8 的折减系数 后确定 当无实测数据时 各级围岩物理力学参数和岩体结构面的粘结力及内摩擦角 可采用 表4.1.8-1和表4.1.8-2中的数值 表 4 1 8-1 岩体物理力学参数 抗剪断峰值强度 围岩级别 重力密度 (KN/m 3 ) 内摩擦角 ϕ ( ) 粘聚力 C(MPa) 变形模量 E(GPa) 泊松比 60 2 1 33 0 0 20 26 50 60~50 2 1~15 33 0~200 0 20~0 25 26 54~24 50 50~39 1 5~07 20 0~60 0 25~0 30 24 50~22 50 39~27 0 7~02 6 0~13 0 30~0 35 22 50 27 0 2 1 3 0 35 表 4 1 8-2 岩体结构面抗剪断峰值强度 序号 两侧岩体的坚硬程度及结构面的结 合程度 内摩擦角 ϕ ( ) 粘聚力 C(MPa) 1 坚硬岩 结合好 37 0 22 2 坚硬~较坚硬岩 结合一般 较软岩 结合好 37~29 0 22~0 12 3 坚硬~较坚硬岩 结合差 较软岩~软岩 结合一般 29~19 0 12~0 08 4 较坚硬~较软岩 结合差~结合很差 软岩 结合差 软质岩的泥化面 19~13 0 08~0 05 5 较坚硬岩及全部软质岩 结合很差 软质岩泥化层本身 13 0 05 4.1.9 竖井锚喷支护设计除应按照本规范表 4.1.2-2 的规定确定支护类型和参数外 还应 遵守下列规定: 第 14 页 1 罐道梁宜采用树脂锚杆或早强水泥浆锚杆固定 2 支承罐道梁处及岩层陡倾斜时 支护应予加强 3 设置混凝土圈梁时 加固围岩的锚杆应与圈梁连成一体 4.1.10 下述情况的锚喷支护设计 还应遵守下列相应的规定: 1 隧洞交岔点 断面变化处 洞轴线变化段等特殊部位 均应加强支护结构 2 对与喷射混凝土难以保证粘结的光滑岩面 应以锚杆或钢筋网喷射混凝土支护为 主 3 围岩较差地段的支护 必须向围岩较好地段适当延伸 4 级围岩中的个别断层或不稳定块体 应进行局部加固 5 如遇岩溶 应进行处理或局部加固 6 对可能发生大体积围岩失稳或需对围岩提供较大支护力时 应采用预应力锚杆加 固 4.1.11 对下列地质条件的锚喷支护设计 应通过试验后确定: 1 膨胀性岩体 2 未胶结的松散岩体 3 有严重湿陷性的黄土层 4 大面积淋水地段 5 能引起严重腐蚀的地段 6 严寒地区的冻胀岩体 4.2 锚杆支护设计 4.2.1 锚杆设计应根据隧洞围岩地质情况 工程断面和使用条件等 分别选用下列类型的 锚杆 1 全长粘结型锚杆:普通水泥砂浆锚杆 早强水泥砂浆锚杆 树脂卷锚杆 水泥卷锚 杆 2 端头锚固型锚杆:机械锚固锚杆 树脂锚固锚杆 快硬水泥卷锚固锚杆 3 摩擦型锚杆:缝管锚杆 楔管锚杆 水胀锚杆 4 预应力锚杆 5 自钻式锚杆 4.2.2 全长粘结型锚杆设计应遵守下列规定: 1 杆体材料宜采用 级钢筋 钻孔直径为 28 32mm 的小直径锚杆的杆体材料宜 用Q235钢筋 2 杆体钢筋直径宜为16 32mm 3 杆体钢筋保护层厚度 采用水泥砂浆时不小于 8mm 采用树脂时不小于 4mm 4 杆体直径大于32mm的锚杆 应采取杆体居中的构造措施 5 水泥砂浆的强度等级不应低于 M20 6 对于自稳时间短的围岩 宜用树脂锚杆或早强水泥砂浆锚杆 4.2.3 端头锚固型锚杆的设计应遵守下列规定: 1 杆体材料宜用 级钢筋 杆体直径为 16 32mm 2 树脂锚固剂的固化时间不应大于 10min 快硬水泥的终凝时间不应大于 12min 3 树脂锚杆锚头的锚固长度宜为 200 250mm 快硬水泥卷锚杆锚头的锚固长度宜为 300 400mm 4 托板可用Q235钢 厚度不宜小于 6mm 尺寸不宜小于 150mm 150mm 第 15 页 5 锚头的设计锚固力不应低于50kN 6 服务年限大于5年的工程 应在杆体与孔壁间注满水泥砂浆 4.2.4 摩擦型锚杆的设计应遵守下列规定: 1 缝管锚杆的管体材料宜用16锰或 20 锰硅钢 壁厚为 2.0 2.5mm 楔管锚杆的管 体材料可用Q235钢 壁厚为2.75 3.25mm 2 缝管锚杆的外径为30 45mm 缝宽为 13 18mm 楔管锚杆缝管段的外径为 40 45mm 缝宽宜为10 18mm 圆管段内径不宜小于 27mm 3 钻孔直径应小于摩擦型锚杆的外径 其差值可按表 4.2.4 选取 表 4 2 4 缝管锚杆 楔管锚杆与钻孔的径差 岩石单轴饱和抗压强度(MPa) 径 差(mm) 60 1 5~2 0 30~60 2 0~2 5 30 2 5~3 5 4 宜采用碟形托板 材料为Q235 钢 厚度不应小于 4mm 尺寸不应小于 120mm 120mm 5 杆体极限抗拉力不宜小于120kN 挡环与管壁焊接处的抗脱力不应小于 80kN 6 缝管锚杆的初锚固力不应小于 25kN/m 当需要较高的初锚固力时 可采用带端头 锚塞的缝管锚杆或楔管锚杆 7 水胀式锚杆材料宜选用直径为 48mm 壁厚 2mm 的无缝钢管 并加工成外径为 29mm 前后端套管直径为35mm的杆体 8 水胀式锚杆的托板材料 规格同摩擦型锚杆 4.2.5 预应力锚杆的设计应遵守下列规定: 1 硬岩锚固宜采用拉力型锚杆 软岩锚固宜采用压力分散型或拉力分散型锚杆 2 设计锚杆锚固体的间距应考虑锚杆相互作用的不利影响 3 确定锚杆倾角应避开锚杆与水平面的夹角为-10 +10 这一范围 4 预应力筋材料宜用钢绞线 高强钢丝或高强精轧螺纹钢筋 对穿型锚杆及压力分散 型锚杆的预应力筋应采用无粘结钢绞线 当预应力值较小或锚杆长度小于 20m 时 预应力 筋也可采用 级或 级钢筋 5 预应力筋的截面尺寸应按下列公式确定 A= ptk t f KN(4.2.5-1) 式中 A--预应力筋的截面积(mm 2 ) Nt--锚杆轴向拉力设计值(kN) fptk--预应力筋抗拉强度标准值(N/mm 2 ) K--预应力筋截面设计安全系数 临时锚杆取 1.6 永久锚杆取 1.8 6 预应力锚杆的锚固段灌浆体宜选用水泥浆或水泥砂浆等胶结材料 其抗压强度不宜 低于30MPa 压力分散型锚杆锚固段灌浆体抗压强度不宜低于 40MPa 7 预应力锚杆的自由段长度不宜小于 5.0m 8 预应力锚杆采用粘结型锚固体时 锚固段长度可按下列公式计算 并取其中的较大 值: r t a Dq KN L π =(4.2.5-2) 第 16 页 s t a q d n KN L ε π =(4.2.5-3) 式中La--锚固段长度(mm) Nt--锚杆轴向拉力设计值(kN) K--安全系数 应按表4.2.5-3选取 D--锚固体直径(mm) d--单根钢筋或钢绞线直径(mm) n--钢绞线或钢筋根数 qr--水泥结石体与岩石孔壁间的粘结强度设计值 取 0.8 倍标准值(表 4.2.5-1) qs--水泥结石体与钢绞线或钢筋间的粘结强度设计值 取 0.8 倍标准值(表 4.2.5-2) --采用2根或2根以上钢绞线或钢筋时 介面粘结强度降低系数 取 0.60 0.85 表 4 2 5-1 岩石与水泥结石体之间的粘结强度标准值(推荐) 岩石种类 岩石单轴饱和抗压强度(MPa) 岩石与水泥浆之间粘结强度标准值 (MPa) 硬岩 60 1 5~3 0 中硬岩 30~60 1 0~1 5 软岩 5~30 0 3~1 0 注 粘结长度小于 6 0m 表 4.2 5-2 钢筋 钢绞线与水泥浆之间的粘结强度标准值(推荐) 类 型 粘结强度标准值(MPa) 水泥结石体与螺纹钢筋之间 2 0~3 0 水泥结石体与钢绞线之间 3 0~4 0 注 1 粘结长度小于 6 0m 2 水泥结石体抗压强度标准值不小于 M30 表 4 2 5-3 岩石预应力锚杆锚固体设计的安全系数 最小安全系数 锚杆破坏后危害程度 锚杆服务年限 2年 锚杆服务年限 2年 危害轻微 不会构成公共安全问题 1 4 1 8 危害较大 但公共安全无问题 1 6 2 0 危害大 会出现公共安全问题 1 8 2 2 9 压力分散型或拉力分散型锚杆的单元锚杆锚固长度不宜小于 15 倍锚杆钻孔直径 10 设计压力分散型锚杆 还应验算灌浆体轴向承压力 确定注浆体的轴心抗压强度 应考虑局部受压与注浆体侧向约束的有利影响 一般由试验确定 11 预应力锚具及联接锚杆杆体的受力部件 均应能承受 95%的杆体极限抗拉力 12 锚固段内的预应力筋每隔1.5 2.0m 应设置隔离架 永久性的拉力型或拉力分散 型锚杆锚固段内的预应力筋宜外套波形管 预应力筋的保护层厚度不应小于 20mm 临时性 锚杆预应力筋的保护层厚度不应小于 10mm 13 自由段内预应力筋宜采用带塑料套管的双重防腐 套管与孔壁间应灌满水泥砂浆 或水泥净浆 14 永久性预应力锚杆的拉力锁定值应不小于拉力设计值 临时性预应力锚杆可等于 或小于拉力设计值 4.2.6 自钻式锚杆的设计应遵守下列规定:
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本文标题:锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001.pdf
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-5694.html
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