浅谈隧道喷锚支护的物理力学性能及检测

浅谈隧道喷锚支护的物理力学性能及检测

摘要：喷砼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，本文较详细地介绍了喷锚支护的物理力学性能和检测方法及具体规范中技术标准对检测的要求。

主题词：公路隧道喷锚支护物理性能检测

1 绪论

喷射支护是将喷射砼与锚杆作为加强和利用围岩自身支承能力的手段，喷射砼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、裂隙间的粘结力、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、掉快和坍塌的产生，使围岩稳定下来。发挥围岩的自身承载能力。

喷砼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

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

由于喷射砼是在较高的速度，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，使喷射砼具有足够的强度。与密度略低于普通砼密度一样，在相同水泥用量条件下，喷射砼略低于普通砼的强度，，其抗压、抗拉强度情况如表1----1。

试验表明，喷射砼能在10d内终凝，一般两个小时就具有强度，4d为28d 强度的70%左右，28d 抗压强度可达25---30MPa，抗拉强度可达2---2.5MPa。

一般设计中，可采用喷射砼标号为20号，抗压强度为20MPa。抗拉强度1---1、3MPa。2。2

喷射砼的抗剪强度，设计时可采用抗拉强度的10---20%，即2----4MPa。试验可用“拉拔法”。即施喷前预埋紧贴岩面的钢板，（尺寸为厚度的20mm,150mm 见方）中心垂直焊有一根直径为28 d的钢筋，）28d后用千斤顶拉拔至破坏。根据破裂面断面面积和加力的吨位，计算出抗剪强度。

2、3粘结力

2.3.1、与围岩的粘结力

砼喷射过程中，水泥浆紧密粘结在围岩表面上，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，使喷射砼与围岩间产生较高的粘结力。设计时可取0.5---1MPa（抗劈裂试验）。施工时，为了使这种粘结力不至明显降低，应对受喷面事先进行充分的冲洗。

2.3.2、与钢筋的粘结力（握裹力）

由于工艺的原因，往往背着喷射面的钢筋粘结握裹情况不如对着喷射面的好。因此，为了喷射砼与钢筋的粘结强度，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2.5~5MPa。

2.3.3、喷射层之间的粘结力

只要施工质量有保证，分层喷射对喷射砼整体力学性能几乎没有影响。

2.3.4、抗渗、抗冻性

喷射砼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，要求喷射砼有良好的抗冻性。施工良好的喷射砼，150次冻融循环后，抗压强度损失少于20%。

2.3.5、收缩变形

喷射砼收缩变形比普通砼大，主要是由于喷射砼细骨料含量大，水泥用量大，以及速凝剂的影响。

三、锚杆的物理力学性能

水泥砂浆锚杆中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、与围岩的粘结状况，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5t。

4、锚固支护检测

（一）质量检测

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，对喷射砼和水泥砂浆的原材料、配合比，及拌合均匀性，每班至少检查两次。

4.2、喷射砼实际配合比与水灰比的测定；

喷射砼过程中,回弹现象不可不免，这就使喷射砼实际配合比和原材料的实际配合比不同。喷射砼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，预先使无法准确知道的。为了对喷锚支护的设计和施工提供正确的依据，就必须进行喷射砼的实际配合比和水灰比的测定，可用水洗法。

4.3、喷射砼强度的检查

1）检查强度时主要是做抗压强度的实验，当设计有特殊要求时，可增作粘结力及其它性能试验。

2）试块的数量，拱部及边墙每20延长米各取一组；材料和配合比变更时另取一组；每组至少为三个试块。

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

式中：K---为合格判定系数，如表1-1 K值

n 10-14 15-24 ＞25

K 1.70 1.65 1.60

Sn----同一批n组试块强度的标准离差，Sn=

其中：R------喷砼设计抗压强度；

Ri-------第i组试块抗压强度；

n--------每批喷砼的抽样试块组数。

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

同批低于设计标号组数限制如表1—2：

表1---2

组数3~5 6~16 ≥17

小于R组数≤1≤2＜组数*15%

4）强度不符合要求时，应查明原因，采取措施，一般可用加厚的办法予以补强。

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

喷砼与岩面粘结力试验，可用“成型试验法”或：直接拉拔法“试验。

4.4.喷砼的厚度检查

1）喷砼的厚度检查：

喷砼的厚，可用插针、凿孔等方法检查，应在支护完成后8h以内进行，并作好识别标记。每个断面，以拱顶为准，横向每2m应凿一个孔，量其厚度，作为竣工资料。亦可用光带摄影法，拍摄显示支护厚度和形状的照片，进行检查。

喷射前，也可以安置长度比设计厚度大5cm的U型铁丝，纵横每2设一根，作为施工控制厚度和检查厚度的设别标记。

道路隧道每20延米长应检查一个断面。