論公路隧道噴錨支護(hù)的物理力學(xué)性能和檢測

劉振卿

（山西遠(yuǎn)方路橋集團(tuán)總公司，山西 大同 037011）

論公路隧道噴錨支護(hù)的物理力學(xué)性能和檢測

劉振卿

（山西遠(yuǎn)方路橋集團(tuán)總公司，山西 大同 037011）

噴射混凝土和錨桿的質(zhì)量與施工關(guān)系很大。錨噴支護(hù)的物理力學(xué)性能及支護(hù)檢測有其自身的特點(diǎn)，文章較詳細(xì)地介紹了噴錨支護(hù)的物理力學(xué)性能、檢測方法及具體規(guī)范中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對檢測的要求。

公路隧道；噴錨支護(hù)；物理性能；檢測

1 緒論

噴射支護(hù)是將噴混凝土與錨桿作為加強(qiáng)和利用圍巖自身支承能力的手段，噴混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)通過及時(shí)封閉巖層表面的裂隙、節(jié)理，填平或緩和表面的凹凸不平，使洞內(nèi)輪廓較為平順，從而提高節(jié)理、裂隙間的黏結(jié)力、摩阻力和抗剪強(qiáng)度，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，防止巖層表面風(fēng)化、剝落、松動、掉塊和坍塌的產(chǎn)生。噴混凝土和錨桿的質(zhì)量與施工關(guān)系很大。錨噴支護(hù)的物理力學(xué)性能及支護(hù)檢測有其自身的特點(diǎn)。

2 噴錨支護(hù)的物理力學(xué)性能

2.1 抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度

噴混凝土的標(biāo)號，按切割方法制作，用標(biāo)準(zhǔn)方法養(yǎng)護(hù)的邊長為15 cm的立方試塊，在28 d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法所得的抗壓極限強(qiáng)度（以MPa計(jì)）。

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(xù)的沖擊和壓密，使噴混凝土具有足夠的強(qiáng)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(qiáng)度。

試驗(yàn)表明，噴混凝土能在10 d內(nèi)終凝，一般2 h就具有強(qiáng)度，4 d為28 d強(qiáng)度的70%左右，28 d抗壓強(qiáng)度可達(dá)25～30 MPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)2～2.5 MPa。

一般設(shè)計(jì)中，可采用噴混凝土標(biāo)號為20號，抗壓強(qiáng)度為20MPa，抗拉強(qiáng)度1～1.3 MPa。

2.2 抗沖切性能（抗剪強(qiáng)度）

噴混凝土的抗剪強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)可采用抗拉強(qiáng)度的10%～20%，即2～4 MPa。試驗(yàn)可用“拉拔法”，即施噴前預(yù)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(jù)破裂面斷面面積和壓力的噸位，計(jì)算出抗剪強(qiáng)度。

2.3 黏結(jié)力

2.3.1 與圍巖的黏結(jié)力

在混凝土噴射過程中，水泥漿緊密黏結(jié)在圍巖表面上，并滲入節(jié)理裂隙，同時(shí)骨料嵌入灰漿層內(nèi)。由于骨料的連續(xù)沖擊、搗實(shí)作用，使噴射混凝土與圍巖間產(chǎn)生較高的黏結(jié)力。設(shè)計(jì)時(shí)可取0.5～1 MPa（抗劈裂試驗(yàn)）。施工時(shí)，為了使這種黏結(jié)力不發(fā)生明顯降低，應(yīng)事先對受噴面進(jìn)行充分的沖洗。

2.3.2 與鋼筋的黏結(jié)力（握裹力）

為了噴混凝土與鋼筋的黏結(jié)強(qiáng)度，不宜選用過粗的鋼筋來制作鋼筋網(wǎng)（細(xì)一點(diǎn)為好）；同時(shí)上面影響握裹力和結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)可視工程情況采用2.5～5 MPa。

2.3.3 噴射層之間的黏結(jié)力

只要施工質(zhì)量有保證，分層噴射對噴混凝土整體力學(xué)性能幾乎沒有影響。

2.3.4 抗?jié)B、抗凍性

噴混凝土抗?jié)B性因施工質(zhì)量波動較大，其抗?jié)B指標(biāo)可在B4～B24之間。位于嚴(yán)寒地區(qū)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(jīng)過150次凍融循環(huán)后，抗壓強(qiáng)度損失少于20%。

3 錨桿的物理力學(xué)性能

水泥砂漿錨桿的鋼筋力學(xué)性能一般是有保證的。鉆孔中注入水泥砂漿的標(biāo)號應(yīng)達(dá)到20號。水泥砂漿與鋼筋、與圍巖的黏結(jié)狀況，它本身的密實(shí)度、強(qiáng)度主要取決于施工質(zhì)量。每根錨桿的錨固力應(yīng)不低于5 t。

4 錨固支護(hù)檢測

4.1 原材料的檢查

每批材料進(jìn)場時(shí)，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查與驗(yàn)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(shí)際配合比與水灰比的測定

噴混凝土過程中,回彈現(xiàn)象不可避免，這就使噴混凝土實(shí)際配合比和原材料的實(shí)際配合比不同。噴射混凝土加水量是由噴射手調(diào)節(jié)水閥的大小來控制的，因而水灰比的大小，只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷，預(yù)先是無法準(zhǔn)確知道的。為了對噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工提供正確的依據(jù)，就必須進(jìn)行噴混凝土的實(shí)際配合比和水灰比的測定，可用水洗法。

4.3 噴混凝土強(qiáng)度的檢查

（1）檢查強(qiáng)度時(shí)主要是作抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，當(dāng)設(shè)計(jì)有特殊要求時(shí)，可再作黏結(jié)力及其他性能試驗(yàn)。

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

（3）合格的條件。

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

表1 K值

式中：R：噴混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度；

Ri：第i組試塊抗壓強(qiáng)度；

n：每批噴混凝土的抽樣試塊組數(shù)。同批n組試塊抗壓強(qiáng)度最低值不得低于設(shè)計(jì)標(biāo)號的85%，即：Rmin≥O.85。

②一般工程，維持原來規(guī)范水平，Rmin≥R，Rmin≥O.85。

（4）強(qiáng)度不符合要求時(shí)，應(yīng)查明原因并采取措施，一般可用加厚的辦法予以補(bǔ)強(qiáng)。

（5）噴混凝土抗壓試件的制作和試驗(yàn)方法，可用“噴大板切割法”、“鑿方塊割法”和“噴小盒法”，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28 d進(jìn)行試驗(yàn)。

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(yīng)在支護(hù)完成后8 h以內(nèi)進(jìn)行，并作好識別標(biāo)記。每個(gè)斷面，以拱頂為準(zhǔn)，橫向每2 m鑿一個(gè)孔，量其厚度，作為竣工資料。

噴射前，也可以安置長度比設(shè)計(jì)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(biāo)記。

4.4.2 合格的條件

每個(gè)斷面，全部檢查孔處噴層的厚度，60%以上不小于設(shè)計(jì)厚度，其余均不小于設(shè)計(jì)厚度的1/2。有鋼筋網(wǎng)的噴射混凝土?xí)r，最小厚度應(yīng)不小于6 cm。

4.5 錨桿質(zhì)量檢查

檢查錨桿質(zhì)量時(shí)，主要是作錨固力試驗(yàn)，必要時(shí)可再作注漿密實(shí)度試驗(yàn)。錨固力試驗(yàn)可用錨桿拉拔器進(jìn)行，試件的數(shù)量是每400根至少作3根；圍巖條件和原材料變更時(shí)另作3根，28 d的錨固力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。如錨固力不符合要求，應(yīng)查明原因，及時(shí)采取措施。一般可用加密錨桿的辦法予以補(bǔ)強(qiáng)。

4.6 支護(hù)外觀、尺寸等的檢查

支護(hù)外觀、尺寸等的檢查，應(yīng)逐區(qū)段進(jìn)行，以達(dá)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(hù)變形監(jiān)測

新奧法支護(hù)變形監(jiān)測的重點(diǎn)是在施工階段。目的是監(jiān)視施工狀態(tài)、控制圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形并及時(shí)采取措施，進(jìn)而修改設(shè)計(jì)，正確而又經(jīng)濟(jì)地施工。

新奧法支護(hù)變形量測主要有隧道周邊位移的量測、圍巖內(nèi)松弛范圍的量測、支護(hù)與圍巖的接觸應(yīng)力的測量、支護(hù)襯砌內(nèi)應(yīng)力的量測。前兩項(xiàng)是必須的。

6 工程驗(yàn)收

錨噴支護(hù)工程質(zhì)量、斷面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求方可驗(yàn)收。工程驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)提供施工、試驗(yàn)、檢查、變形監(jiān)測記錄。

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

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