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隧道錨噴襯砌基本概念 隧道襯砌的主要形式有： 錨噴襯砌、整體式襯砌、 復(fù)合式襯砌。 噴錨襯砌是噴射混凝土支護、錨桿支護、噴射混凝土＋錨桿支護、噴射混凝土＋錨桿＋鋼筋網(wǎng)支護、噴射混凝土＋錨桿＋鋼筋網(wǎng)＋鋼架支護的統(tǒng)稱，是一種加固圍巖、控制圍巖變形，能充分利用和發(fā)揮圍巖自承能力的襯砌形式。具有支護及時、柔性、緊貼圍巖、與圍巖共同作用等特點。 在復(fù)合式襯砌(見圖1)中，第一層襯砌采用噴錨襯砌，通常稱為初期支護；第二層襯砌采用拱墻整體澆筑的模注混凝土襯砌，也稱二次襯砌。 錨桿支護的作用主要是：懸吊作用、組合拱作用、擠壓作用。 噴射混凝土的主要作用是：封閉巖面、防止圍巖風化松動、填充坑凹及裂隙、維護和提高圍巖的整體性、幫助圍巖發(fā)揮自身結(jié)構(gòu)能力、調(diào)整圍巖應(yīng)力分布，防止應(yīng)力集中，控制圍巖變形，防止掉塊、防止坍塌的作用。 噴射混凝土的施工工藝有三種：干噴、潮噴和濕噴。隧道施工中要求采用濕噴工藝，不允許采用干噴。 鋼架支護包括鋼筋格柵鋼架和型鋼鋼架。鋼架主要用于自穩(wěn)時間短、初期變形大或?qū)Φ乇硐鲁亮坑袊栏裣拗频牡貙又小婂^襯砌施工質(zhì)量檢測主要包括錨桿施工質(zhì)量檢查、噴射混凝土的質(zhì)量檢驗、鋼筋網(wǎng)施工質(zhì)量檢測、鋼架施工質(zhì)量檢測、內(nèi)凈空斷面質(zhì)量檢測、以及錨噴襯砌背后空洞和內(nèi)部質(zhì)量檢測等。 錨桿施工質(zhì)量檢查 錨桿的種類主要包括：砂漿錨桿、藥卷錨桿、中空注漿錨桿、自鉆式錨桿、組合中空錨桿、樹脂錨桿、楔縫式端頭錨固式錨桿、管縫式錨桿等。常見的錨桿桿體構(gòu)造 一、錨桿的加工質(zhì)量檢查 錨桿的加工質(zhì)量檢查包括：錨桿桿體力學性能檢測、桿體的規(guī)格、錨桿的長度和加工質(zhì)量。 1、錨桿桿體力學性能檢測的包括：抗拉強度、延展性、彈性。 2、桿體的規(guī)格：桿體的直徑和壁厚允許偏差小于等于4%。 3、錨桿的長度：錨桿長度不小于設(shè)計長度，錨桿插入孔內(nèi)的長度不得短于設(shè)計長度的95%。 4、加工質(zhì)量：檢查時，首先測量錨桿各部分的尺寸，其次檢查焊接件的焊接質(zhì)量。 二、錨桿安裝質(zhì)量檢查 錨桿安裝質(zhì)量檢查的項目包括：錨桿的孔位、錨桿方向、鉆孔深度、孔徑、錨桿錨固劑（砂漿）強度檢測、錨桿墊板、錨桿數(shù)量、錨桿（抗）拔力、錨桿錨固長度和砂漿注滿度檢測。 1、錨桿孔位 孔位允許偏差為士150mm， 但需控制累積誤差，以保證錨桿設(shè)計密度。檢查頻率為錨桿數(shù)的10%。 2、 錨桿方向 錨桿打設(shè)方向應(yīng)根據(jù)圍巖情況，盡量與圍巖壁面或巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直。錨桿打設(shè)方向檢查主要采用目測，也可采用地質(zhì)羅盤檢測。 3、 鉆孔深度 錨桿鉆孔深度不小于錨桿設(shè)計長度，孔深允許偏差為士50mm。鉆孔深度可用帶有刻度的塑料管或木棍等插孔量測，檢查頻率為錨桿數(shù)的10%。 4、 孔徑 對于以砂漿作為錨固劑的錨桿，錨孔鉆徑大于桿體直徑15mm才符合要求?？讖綑z查采用直尺、 游標卡尺測量，檢查頻率為錨桿總數(shù)的10%。 5、. 錨桿錨固劑（砂漿〉強度檢測 現(xiàn)場取樣，每次錨桿安裝應(yīng)至少取一組試件， 在標準養(yǎng)護條件下試件28d的抗壓強度，不低于設(shè)計強度， 設(shè)計沒有特別要求時，漿強度等級應(yīng)不小于M20。 6、 錨桿墊板 要求與巖面緊貼，不能出現(xiàn)吊空（墊板沒有貼到圍巖〉、翹邊、螺母沒有壓住墊板的現(xiàn)象。墊板長、寬尺寸偏差不小于5mm，厚度大于設(shè)計值。檢查頻率為錨桿數(shù)的10%。 7、 錨桿數(shù)量 直接在現(xiàn)場肉眼點數(shù)，或通過全息掃描拍照點數(shù)。 8、錨桿（抗）拔力 錨桿（抗）拔力是指錨桿錨固后能夠承受的抗拔能力。 (1）檢測數(shù)量為錨桿數(shù)的1%且每次不少于3根。 (2）同組錨桿抗拔力的平均值應(yīng)不小于設(shè)計值。 (3）單根錨桿的抗拔力不得低于設(shè)計值的90%。 9、 錨桿錨固長度和砂漿注滿度檢測 對全長黏結(jié)錨桿，還可采用錨桿質(zhì)量無損檢測儀進行錨固長度和密實度檢測。 根據(jù)質(zhì)量檢驗評定標準，錨桿實測項目5項：錨桿數(shù)量、錨桿拔力，孔位、孔深和孔徑，其中關(guān)鍵實測項目是：錨桿數(shù)量、錨桿拔力。 錨桿抗拔力測試 一、測試儀器 錨桿抗拔力常用錨桿拉撥計來測試。如需測試錨桿抗拔位移，可增加行程計量裝置（如千分表）。 二、測試方法 (1）現(xiàn)場隨機抽測的錨桿，由于錨桿外露端長度不夠，需對受檢錨桿端頭做加長處理，以便測試千斤頂安裝?？刹捎眠B接套筒接長，連接抗拉強度應(yīng)能承受100%桿體極限抗拉力。 (2）用砂漿將試驗錨桿口部抹平，或用楔形調(diào)節(jié)墊塊調(diào)整，使千斤頂作用方向與錨桿方向一致。 (3）套上空心千斤頂，加上傳力板 (4）通過手動油壓泵加壓，從壓力表讀取讀數(shù)，根據(jù)活塞面積換算錨桿承受的抗拔力。 三、注意事項 (1）砂漿錨桿應(yīng)在錨固砂漿強度達到100%后進行。 (2）被測試錨桿，應(yīng)將錨桿墊板取下。 (3）安裝拉拔設(shè)備時，應(yīng)使千斤頂與錨桿同心，避免偏心受拉。 (4）錨桿抗拔力試驗應(yīng)逐級加載，每級應(yīng)勻速加載，速率一般不大于10kN/min，稍作停頓，并觀測記錄其變形數(shù)值和破壞情況。 (5）拉拔力到設(shè)計要求的抗拉值即可停止加載，一般不做破壞性試驗。(6）錨桿抗拔力測試不應(yīng)少于同類型錨桿總數(shù)的1%，并不得少于3根。(7）千斤頂應(yīng)固定牢靠， 并有必要的安全保護措施。 錨桿錨固長度和密實度檢測 一、錨桿錨固密實度檢測原理 錨固密實度檢測主要采用聲波反射法原理進行。如果握裹鋼筋的砂漿密實、砂漿又與周圍巖體黏結(jié)緊密，則聲波在傳播過程中從鋼筋通過水泥砂漿向巖體擴散，能量損失很大，在桿體外端測得的反射波振幅很小，甚至測不到；如果無砂漿握裹，僅是一根空桿，則聲波僅在鋼筋中傳播，能量損失不大，接收到的反射波振幅則較大；如果握裹砂漿不密實，中間有空洞或缺失，則得到的反射波振幅的大小介于前兩者之間。 二、測試儀器 錨桿質(zhì)量無損檢測儀（見圖4）用于檢測錨桿錨固密實度，其是基于聲波反射法原理開發(fā)的。可檢測錨桿砂漿錨固密實度和錨桿長度。 三、檢測方法 進行錨桿錨固密實度檢測前，宜進行室內(nèi)和現(xiàn)場模擬試驗，并以試驗檢測結(jié)果修正現(xiàn)場實測的計算參數(shù)，以提高檢測可靠度。每種規(guī)格的錨桿應(yīng)設(shè)計1組試驗錨桿。每組試驗錨桿宜包括：完全錨固密實（密實度100%)；中部錨固不密實（密實度90%、75%、 50%）；孔底錨固密實、 孔口段錨固不密實（密實度90%, 75 %、50%）；孔口錨固段密實、 孔底錨固不密實（密實度90%、 75%、 50%）等模型。 對待檢錨桿錨固密實度的檢測應(yīng)在錨桿錨固7d以后進行。 四、錨固質(zhì)量評定 根據(jù)錨桿質(zhì)量無損檢測儀提供的波形特征、時域信號特征、幅頻信號特征，可進行錨固密實度評判。錨固密實度評判標準見表2，單根錨桿錨固質(zhì)量無損檢測分級評 質(zhì)量檢測的內(nèi)容 1 、 噴混凝土強度 2、初噴：厚度應(yīng)不小于40mm。 3、噴射混凝土厚度：滿足設(shè)計要求。 4、噴混凝土外觀及平整度 無漏噴、鼓包、開裂、鋼筋網(wǎng)（或金屬網(wǎng)）外露等現(xiàn)象，噴射混凝土表面要求整體平整、圓順，不應(yīng)出現(xiàn)尖角和明顯坑凹。 5、噴射混凝土背后空洞：不允許存在空洞和不密實現(xiàn)象。 6. 噴混凝土回彈率 噴射混凝土施工過程中，部分噴射混凝土混合料由隧道巖壁跌落到底板的現(xiàn)象稱為噴射混凝土的回彈，回彈下來的噴混凝土混合料體積與噴射混凝土總體積之比，稱為噴射混凝土的回彈率。 二、影響噴射混凝土質(zhì)量的因素 1 、影響噴射混凝土強度的因素 (1）原材料 對水泥強度、安定性、凝結(jié)時間進行抽樣檢查，不合格不得進入施工現(xiàn)場。在使用前應(yīng)做速凝劑與水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗。所采用的速凝劑應(yīng)保證 初凝時間不大于5min，終凝時間不大于10min。 (2）施工作業(yè) 在原材料合格的前提下，應(yīng)按設(shè)計和試驗調(diào)整的配合比，準確稱量并進行攪拌。噴射混凝土前，必須先沖洗巖面；噴射中，要控制好水灰比、噴射距離、噴射風壓，分層噴射；噴射后，注意灑水養(yǎng)護。 2、影響噴射混凝土厚度的因素 (1）爆破效果（2）回彈率（3）噴射參數(shù)（4）施工控制措施 三、質(zhì)量檢測方法 1 、 噴射混凝土抗壓強度試驗 (1）檢查試件的制作方法 ：噴大板切刮法、鑿方切剖法、噴模法、鉆芯法。 (2）現(xiàn)場檢測方法 ①拔出法 拔出法分為預(yù)埋和后裝兩種方法，各有優(yōu)缺點。對噴射混凝土而言適合后裝法。 ②射釘法 射釘法又稱溫莎探針法，是用射釘裝置將探針打入混凝土內(nèi)根據(jù)探針打入深度推測混凝土強度，但需要建立混凝土強度相關(guān)公式。 (3）檢查試件的制取組數(shù) 試件3件為1組。兩車道每10延米，至少在拱部和邊墻各取一組試件。其他工程，每噴射 50～100m3混合料或小于50m3混合料的獨立工程，不得少于1組。材料或配合比變更時，應(yīng)重新制取試件。 (4）噴射混凝土抗壓強度的合格標準 ①同批試件組數(shù)n≥10時，試件抗壓強度平均值不低于設(shè)計值，且任一組試件抗壓強度不低于 0.85倍的設(shè)計值。 ②同批試件組數(shù)n<10時， 試件抗壓強度平均值不低于1.05倍的設(shè)計值，且任一組試件抗壓強度不低于0.9倍的設(shè)計值。 ③實測項目中，噴射混凝土抗壓強度評為不合格時相應(yīng)分項工程為不合格。檢查不合格時，應(yīng)查明原因并采取措施，可采用補噴增加噴層厚度予以補強，或鑿除重噴。 2、噴射混凝土厚度檢測 (1）檢查方法和數(shù)量 ①噴射混凝土厚度可用鑿孔法或地質(zhì)雷達法等方法檢查。 ②檢查斷面數(shù)量。鑿孔檢查時，每10m檢查一個斷面，每個斷面從拱頂中線起每隔3m鑿孔檢查一個點。 (2）合格標準 全部檢查點噴射混凝土厚度須同時滿足如下3個條件方視為合格： ①平均厚度≥設(shè)計厚度。 ②60%檢查點的厚度≥設(shè)計厚度。 ③最小厚度≥0.6設(shè)計厚度。 3、 噴射混凝土表面平整度檢測 (1）噴射混凝土表面平整度要求 ①噴射混凝土基面平整度 ②隧道斷面變化、厚度變化或轉(zhuǎn)折處的陰角R≥5cm的圓弧。 ③基面不得有鋼筋、凸出的構(gòu)件等尖銳凸出物。 (2）噴射混凝土表面平整度檢測方法 平整度用直尺檢測， lm直尺檢測，肉眼觀察明顯凹凸位置、直尺靠在凸出頂端。 4、噴射混凝土與固巖黏結(jié)強度試驗 (1）試驗方法 ①成型試驗法 在模型內(nèi)放置面積為100 mm× 100mm×50mm且表面粗糙度近似于實際情況的巖塊，用噴射混凝土掩埋。在混凝土達到一定強度后，加工成100mm×100mrη×100mm的立方體試塊，在標準條件下養(yǎng)護至28d， 用劈裂法進行試驗。 ②直接拉拔法 在圍巖表面預(yù)先設(shè)置帶有絲扣和加力板的拉桿，用噴射混凝土將加力板埋入，噴層厚度約 100mm，試件面積約300mmX 300mm。經(jīng)28d養(yǎng)護，進行拉拔試驗。 (2）黏結(jié)強度合格標準 噴射混凝土與巖石的黏結(jié)強度： I、II級圍巖不應(yīng)低于0.8MPa，III圍巖不應(yīng)低于0.5MPa,圍巖低于0.5MPa的軟巖、 破碎圍巖、土石圍巖、 黃土圍巖等，不做黏結(jié)強度檢測。 5、 噴射混凝土支護背后空洞檢測 (1）檢查方法和數(shù)量 ①目前噴射混凝土支護背后空洞檢測最常用和有效的方法是地質(zhì)雷達法、鑿孔檢驗法。鑿孔檢查法直觀、可靠。鑿孔檢查時，在噴射混凝土層鑿孔， 用手電、內(nèi)窺鏡、直尺伸入鑿孔內(nèi)檢查。 ②檢查斷面數(shù)量。鑿孔檢查時，每10m檢查一個斷面，每個斷面從拱頂中線起每隔3m鑿孔檢查一個點。 (2）合格標準 噴射混凝土支護背部應(yīng)無空洞、無回填雜物。發(fā)現(xiàn)空洞和不密實區(qū)，即為不合格，必須進行注漿填充密實。 6、噴射混凝土回彈率檢查 《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086-2015）規(guī)定，回彈率應(yīng)予以控制，拱部不應(yīng)大于25%，邊墻不應(yīng)大于15%。 回彈率的測定方法是：按標準操作噴射0.5～1.0m3的混凝土，在長度3.0m的側(cè)壁或拱部噴10cm 厚的噴層，用鋪在地面上的彩條塑料布或鋼板收集回彈物，稱重后換算為體積，其與全部噴出混凝土體積的比值即為回彈率。 四、質(zhì)量檢驗標準的規(guī)定 質(zhì)量檢驗標準規(guī)定的實測項目：噴射混凝土強度、噴層厚度、噴層與圍巖接觸狀況，其中關(guān)鍵實測項目為：噴射混凝土強度、噴層與圍巖接觸狀況。實測項目規(guī)定 鋼筋網(wǎng)施工質(zhì)量 一、原材料檢查 鋼筋進場時必須對其質(zhì)量進行全面檢查。按批抽取試件做屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎等試驗，性能指標、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求。 鋪設(shè)質(zhì)量檢查 (1）材料 (2）鋪設(shè)：與初噴混凝土表面之間的間隙應(yīng)不大于30mm。 (3）鋼筋網(wǎng)格及鋼筋搭接：網(wǎng)格尺寸允許偏差為士10mm，每100m2檢查3個網(wǎng)格。鋼筋網(wǎng)搭接長度不應(yīng)小于50mm。 (4）保護層厚度：噴射混凝土保護層厚度不應(yīng)小于20mm，噴射混凝土完成后即可檢測。檢測時，沿隧道縱向每10延米范圍內(nèi)檢查點不少于5個，分別在邊墻、拱腰、拱頂鑿孔檢查。 三、噴射混凝土鋼筋網(wǎng)實測項目 質(zhì)量檢驗評定標準對噴射混凝土鋼筋網(wǎng)的要求：實測項目包括鋼筋網(wǎng)噴射混凝土保護層厚度、網(wǎng)格尺寸、搭接長度，實測項目要求見表5。 鋼架施工質(zhì)量檢測 一、鋼架的形式 常用的鋼架有格柵鋼架和型鋼鋼架。 二、施工質(zhì)量檢測 1、材料規(guī)格 型鋼鋼架的型鋼型號規(guī)格、格柵鋼架鋼筋規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計要求。 2、加工質(zhì)量檢測 (1）加工尺寸 鋼架加工尺寸和形狀應(yīng)符合設(shè)計要求，應(yīng)與隧道的開挖斷面相適應(yīng)。 (2）焊接 所有鋼筋結(jié)點必須采用雙面對稱焊接，焊接長度應(yīng)大于20mm。 (3）強度和剛度 將一定數(shù)量的鋼架樣品放到試驗臺上進行加載試驗。 3、安裝質(zhì)量檢測 (1）安裝尺寸 相鄰鋼架之間距離誤差不應(yīng)超過±50mm。鋼架榀數(shù)不小于設(shè)計值。 (2）傾斜度 上、下、左、右允許偏差±50mm，鋼架在隧道縱面上的傾斜度小于2° 。 (3）鋼架節(jié)段之間的連接 螺栓連接、焊接 (4）鋼架固定：縱向連接鋼筋固定 (5）鋼架與鎖腳錨桿固定 (6）鋼架楔塊 (7）保護層厚度 鋼架與圍巖之間的混凝土保護層厚度不應(yīng)小于40mm，臨空一側(cè)的混凝土保護層厚度不應(yīng)小于20mm。 鑿孔檢測肘，每榀從拱頂中線向兩側(cè)每3m鑿孔檢查一個點； 地質(zhì)雷達檢測時，從拱頂中線起每隔3m各布置一條縱向檢測線，進行多榀鋼架連續(xù)檢測。 錨噴襯砌斷面尺寸檢測 一、 檢測方法 目前最常用的方法為極坐標法，其代表設(shè)備為隧道激光斷面儀、全站儀。此外，還有以模筑混凝土襯砌內(nèi)模為參照物的直接測量法。 1激光斷面儀檢測法 激光斷面儀的測量原理為極坐標法，其測量方式有手動檢測、定點檢測、自動測量三種測量方式 1）檢測前準備 1）一般情況下，開挖檢測斷面為2m一個，初期支護檢測斷面為10m一個，二次襯砌檢測斷面為20m一個。 2）采用隧道激光斷面儀對隧道開挖斷面檢測前，應(yīng)先采用經(jīng)緯儀或全站儀按一定間距放出測量斷面中線測點（放置斷面儀的點）及該測點實際高程和對應(yīng)法向點（與測量點連續(xù)且在垂直于隧道軸線的橫斷面上的點），記錄該點的樁號、 實際高程和中線偏位值。 （2）隧道斷面檢測步驟 1）安裝并調(diào)整好儀器。 2）保證所檢測的斷面在垂直隧道軸線的斷面內(nèi)。 3）選擇“測量斷面” 。 4）在“測量斷面中”選擇等角自動測量，并輸入所測量斷面的樁號并設(shè)置好所量測斷面的起始和終止測量角度及所需量測的點數(shù)等參數(shù)。 5）測量結(jié)束，數(shù)據(jù)自動保存。 2. 直接測量法 以模筑混凝土襯砌內(nèi)模為參照物的直接測量法。 二、 檢測頻率 斷面較大的主洞隧道、緊急停車帶等宜按每10m檢測一個斷面，但模襯砌段應(yīng)不少于1個檢測斷面。