【正文】 中華人民共和國國家標準錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范GB50086—2001條文說明目　　次1　總　　則 33　圍巖分級 44　錨噴支護設計 8 8 12 155　現(xiàn)場監(jiān)控量測 26 26 26 276　光面爆破 297　錨桿施工 31 31 32 32 33 34 358　噴射混凝土施工 36 36 36 37 38 39 41 42 42 43 449　安全技術與防塵 47 47 4810　質(zhì)量檢查與工程驗收 49 49 51 1　總　　則、（簡稱錨噴支護）已在國內(nèi)地下工程中獲得廣泛應用，并收到了明顯的技術經(jīng)濟效果。但是，由于國內(nèi)沒有一本完整的、統(tǒng)一的技術規(guī)范，錨噴支護工程設計保守，不適當?shù)卦黾庸こ掏顿Y及設計、施工不當，工程質(zhì)量低劣，危及安全使用的現(xiàn)象不乏其例，甚至出現(xiàn)隧洞工程片幫、冒頂，造成國家財產(chǎn)嚴重損失的事例也時有發(fā)生。制訂本規(guī)范，是為了使錨噴支護的設計、施工和驗收有一個全國統(tǒng)一的標準，符合技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求，更好地推動地下工程建設的發(fā)展。本規(guī)范主要適用于礦山巷道、豎井、斜井、鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、水工隧洞及各類地下工程的錨桿噴射混凝土初期支護和后期支護。也適用于邊坡工程的錨桿噴射混凝土支護的施工。，其主要作用在于主動加固圍巖，發(fā)揮圍巖的自支承能力。因此，錨噴支護的設計和施工，必須正確有效地運用錨噴支護的特性，遵循一整套與傳統(tǒng)支護不同的原則。做好工程的地質(zhì)勘察工作，是錨噴支護設計施工的一條總原則。勘察可以為錨噴支護的設計、施工提供依據(jù)。加強施工過程中的地質(zhì)調(diào)查，能為修改設計和指導施工提供信息。由于地下工程和礦山井巷所通過的圍巖地質(zhì)條件錯綜復雜，正確的設計和合理的施工方法，必須根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)條件和工程要求來確定。因此，錨噴支護必須遵循因地制宜的原則，以達到經(jīng)濟合理和安全可靠的目的。、多科性和邊緣性強的工程技術，涉及到地質(zhì)勘察、巖土力學混凝土材料，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設計施工、地下工程防排水等技術領域，本規(guī)范不可能、也無必要包含錨噴支護工程設計施工可能涉及的所有技術規(guī)定。因此，本條規(guī)定除遵守本規(guī)范外，尚應符合現(xiàn)行有關國家標準的規(guī)定。3　圍巖分級、：1　圍巖分級的依據(jù)和適用范圍。1）圍巖分級的依據(jù)和適用范圍。本規(guī)范的圍巖分級是以《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》GBJ86中的圍巖分級為基礎，并吸取了《工程巖體分級標準》GB50218的有關內(nèi)容制訂的，適用于隧道與地下工程錨噴支護設計與施工。2）圍巖等級劃分。本規(guī)范把圍巖分為Ⅰ～Ⅴ級，分別表示圍巖為穩(wěn)定、穩(wěn)定性較好、中等穩(wěn)定、穩(wěn)定性差和不穩(wěn)定五種狀態(tài)。分級表中前三級基本上是整體穩(wěn)定的圍巖，圍巖破壞形式主要是局部塊體、層狀體的塌落和片幫，產(chǎn)生的圍巖壓力主要是松動壓力。后兩級圍巖則是整體不穩(wěn)定的松散軟弱圍巖，大都會出現(xiàn)塑性狀態(tài)，產(chǎn)生的圍巖壓力主要是形變壓力。本規(guī)范圍巖分級采用了多因素定性和定量指標相結(jié)合的分級方法。雖然圍巖分級（）中沒有給出以巖體完整性系數(shù)與巖石單軸抗壓強度的乘積為主要特征的巖體質(zhì)量系數(shù)，所以，實際上也等于給出了巖體質(zhì)量系數(shù)，并基本上以此作為分級的主要定量指標。本規(guī)范的圍巖分級中，考慮了巖體的完整性、結(jié)構(gòu)面性狀、巖石強度、地下水和地應力狀況等自然地質(zhì)因素。在定性方面考慮了巖體完整性狀態(tài)，定量方面則增添了巖體聲波指標和巖體完整性系數(shù)。2圍巖分級基本因素的考慮。1）圍巖完整性。巖體完整性是影響圍巖穩(wěn)定性的首要因素，它通常取決于巖體結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)構(gòu)造影響與結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況。（1）巖體結(jié)構(gòu)類型。巖體是由不同地質(zhì)成因的巖石組成的。從地質(zhì)成因來說，巖體可概括為塊狀巖體與層狀巖體。塊狀巖體指塊狀的火成巖與變質(zhì)巖，層狀巖體指沉積巖、沉積變質(zhì)巖、噴出火成巖等具有原生成層的巖體。在巖體結(jié)構(gòu)類型劃分中，考慮了巖體結(jié)構(gòu)體的塊度尺寸。本圍巖分級中，塊狀巖體分為整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)與散塊狀結(jié)構(gòu)、碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)與碎裂狀結(jié)構(gòu)、散體狀結(jié)構(gòu)（見表1）。碎裂鑲嵌與碎裂狀結(jié)構(gòu)，雖然塊體大小相同，但其咬合程度不同，因而完整性不同。表1 塊狀巖體按結(jié)構(gòu)體塊度的劃分巖體結(jié)構(gòu)類型塊度尺寸（以結(jié)構(gòu)面平均間距表示）（m）整體狀結(jié)構(gòu)＞塊狀結(jié)構(gòu)與散塊狀結(jié)構(gòu)～碎裂鑲嵌與碎裂狀結(jié)構(gòu)～散體狀結(jié)構(gòu)＜層狀巖體按其單層厚度分為厚層、中厚層與薄層，但層狀巖體結(jié)構(gòu)類型中按層間結(jié)構(gòu)程度，又細分為層間結(jié)合良好、較好和不良的三種情況，此外，還增加了軟硬巖互層巖體結(jié)構(gòu)類型。（2）構(gòu)造影響程度和結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況。圍巖分級（）中，按地質(zhì)構(gòu)造影響大小可分為影響輕微、較重、嚴重、很嚴重四級。結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況包括節(jié)理裂隙或?qū)用娴拿芏龋ㄩg距）、組數(shù)、貫通程度、閉合程度、充填情況和結(jié)合情況等。主結(jié)構(gòu)面與洞軸線的不同交角關系，對拱部和邊墻的穩(wěn)定性可以有不同的影響。如主結(jié)構(gòu)面為小于30176。的緩傾角時，拱部需采用以錨桿為主的支護型式。軟弱結(jié)構(gòu)面及其組合關系，對圍巖穩(wěn)定性有重要影響。所謂軟弱結(jié)構(gòu)面，是指軟弱夾層、破碎帶、軟弱泥化帶、斷層及夾泥層結(jié)構(gòu)面等。軟弱結(jié)構(gòu)面的間距與組數(shù)，軟弱結(jié)構(gòu)面與洞軸線、臨空面的不利組合以及由軟弱結(jié)構(gòu)面形成的可能滑移的不穩(wěn)定塊體的大小與數(shù)量，都會危及圍巖的穩(wěn)定程度。（3）巖體縱波速度與巖體完整性系數(shù)。巖體縱波速度Vpm能綜合表達巖體質(zhì)量，而巖體完整性系數(shù)Kv只能表示巖體的完整性，圍巖分級（）中采用以巖體和巖石聲波速度的平方比表示巖體完整性系數(shù)Kv。，大致與國內(nèi)外常用的數(shù)據(jù)相接近，尚需在今后實踐中不斷修正。本規(guī)范圍巖分級（）中的聲波速度測試規(guī)定采用孔測法。為測試方便起見，今后需開展錘擊法測試的研究。2）巖石強度。由于巖塊強度可由室內(nèi)試驗獲得，因此，圍巖分級中一般采用巖石單軸飽和抗壓強度（Pc）作為強度指標。該強度既考慮了地下水對巖石軟化，又考慮了巖石的風化情況，同時，它與其他力學指標有較好的互換性，而且，試驗方法簡單可靠。為了消除巖塊加工的麻煩，對小型工程可采用點荷載強度代替單軸抗壓強度。按本規(guī)范圍巖分級（）中所給的單軸飽和抗壓強度值，可將巖石分為A、B、C、D、E五級（見表2）。表2 巖石強度等級劃分巖石強度等級單軸飽和抗壓強度（MPa）代表性巖石A＞60花崗巖，閃長巖，安山巖，玄武巖，流紋巖，晶質(zhì)凝灰?guī)r等火成巖類；片麻巖，片巖，大理巖，石英巖等變質(zhì)巖類B30～60硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的礫巖，砂巖，硅質(zhì)頁巖，石灰?guī)r，白云巖等沉積巖類C20～30紅色砂巖D10～30（整體狀10～20）泥質(zhì)頁巖，泥灰?guī)r，粘土巖，泥質(zhì)砂巖和礫巖，綠泥石片巖，千枚巖，部分凝灰?guī)rE＜10實際上，與圍巖穩(wěn)定性直接有關的因素是巖體強度，但巖體強度需在現(xiàn)場測試，一般不容易做到。因此，在圍巖分級中常引入巖體準抗壓強度概念，以近似代替巖體強度。準抗壓強度可用巖體完整性系數(shù)Kv與巖石單軸飽和抗壓強度Rc的乘積表示。巖體完整性系數(shù)取決于巖體結(jié)構(gòu)類型。因此，相同的巖石抗壓強度相對于不同結(jié)構(gòu)類型的巖體，其巖體準抗壓強度是不同的。目前，圍巖分級中，常用巖體準抗壓強度作為分級指標?？紤]到巖體完整性系數(shù)與巖體結(jié)構(gòu)類型相對應，因此，在本規(guī)范圍巖分級中，主要以巖體結(jié)構(gòu)類型與巖石單軸飽和抗壓強度不同組合確定圍巖級別。（）中考慮了地應力的影響。一般在Ⅰ、Ⅱ級圍巖中，巖體強度較高，地應力對圍巖穩(wěn)定性基本無影響，可不予考慮，而在Ⅲ、Ⅳ級圍巖中則需考慮。表征地應力影響的指標采用圍巖強度應力比Sm，見本規(guī)范公式（）。在本圍巖分級中確定Sm時，參照了國外建議的巖石強度應力比（見表3），即 （1）同時，根據(jù)對國內(nèi)某些礦區(qū)和隧道的調(diào)查，一般埋深在300m以上時，顯示出較明顯的地壓現(xiàn)象，支護破壞率增高。據(jù)此，我們把Ⅲ類圍巖的Sm極限值定為2，Ⅳ類圍巖的Sm極限值定為1。表3 國外采用的巖石強度應力比（fr/σ1）分級分級分類法地應力中地應力強地應力法國隧協(xié)＞42～4＜2日本應用地質(zhì)協(xié)會＞42～4＜2前蘇聯(lián)頓巴斯礦區(qū)＞4～4＜日本國鐵隧規(guī)＞64～62～4Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖中，地下水是造成圍巖失穩(wěn)的重要因素之一，它可使巖石軟化，強度降低；還可使軟弱結(jié)構(gòu)面泥化或沖走充填物，減少摩阻力，促使巖塊滑動；地下水還可造成膨脹地壓。在Ⅰ、Ⅱ級圍巖中，巖石堅硬，軟弱結(jié)構(gòu)面較少，本圍巖分級中一般不再考慮地下水影響。但Ⅰ、Ⅱ級圍巖中若有充泥的軟弱結(jié)構(gòu)面存在，有時要求對軟弱結(jié)構(gòu)面進行加固處理。因此Ⅲ、Ⅳ級圍巖則應按地下水規(guī)模、巖石和結(jié)構(gòu)面的軟弱程度及地下水對圍巖穩(wěn)定性的危害大小，酌情降低圍巖級別。圍巖中地下水的規(guī)模可分為四類：滲———裂隙滲水；滴———雨季時有滴水；流———以裂隙泉形式，流量小于10Ｌ/min；涌———涌水，有一定壓力，流量大于10Ｌ/min。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍巖中，當存在斷層或軟弱夾層時，應審慎地選擇洞軸線的方向，使其與斷層或軟弱夾層大角度相交。不然，當洞軸線與主要斷層或軟弱夾層交角較小時，則會影響隧洞的穩(wěn)定性，當夾角小于30176。時，則圍巖級別應降低一級。4　錨噴支護設計，地下工程中錨噴支護設計有工程類比法、監(jiān)控量測法與理論驗算法等三種方法，尤以工程類比法應用最廣，通常在工程設計中占主導地位。因而，本條規(guī)定三種設計方法中以工程類比法為主。但考慮到某些地質(zhì)復雜、經(jīng)驗不多的地下工程，單憑工程類比法不足以保證設計的可靠性和合理性，此時應結(jié)合其他的設計方法。監(jiān)控量測法是一種較為科學的設計方法，應當予以高度重視和大力推廣。本規(guī)范相應條文中規(guī)定，對不穩(wěn)定的，穩(wěn)定性差的軟弱圍巖或較大跨度的工程，應采用監(jiān)控量測法。理論驗算法既是當今地下工程支護設計中的一種輔助方法，又是今后設計的發(fā)展方向，但鑒于巖體力學參數(shù)難以準確確定以及在計算模式方面還存在一些問題，因而，通常只作為工程設計中的輔助手段。本規(guī)范相應條文中規(guī)定，對處在穩(wěn)定性較好的圍巖中的大跨度工程，錨噴支護設計應輔以理論驗算。此外，無論何種情況下，凡可能出現(xiàn)局部失穩(wěn)的圍巖，都需要通過理論計算，進行局部加固。、必須十分強調(diào)做好地質(zhì)勘察工作。地質(zhì)勘察工作是工程選點、圍巖分級和結(jié)構(gòu)設計的基礎，是指導施工的依據(jù)，尤其是采用錨噴支護的地下工程，要求充分利用圍巖自身承載能力，更需要查明工程地質(zhì)情況。劃分圍巖級別通常分為兩個階段：勘察階段初步劃分圍巖級別與施工階段詳細劃分圍巖級別。勘察階段初步劃分圍巖級別。主要內(nèi)容是根據(jù)隧洞開挖前獲得的地質(zhì)資料選定洞軸線，并根據(jù)沿洞軸線的地質(zhì)剖面圖，按分級表中的定性指標與巖石強度，初步確定各段圍巖級別。然后，根據(jù)初定的圍巖級別及工程尺寸，按錨噴支護參數(shù)表（－－2）確定支護的類型和參數(shù)。施工階段詳細劃分圍巖級別。主要內(nèi)容是深入查明開挖地段的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，并進行圍巖聲波測試和巖石點荷載測試等工作；繪制沿洞軸線的綜合地質(zhì)素描圖或展示圖，標出圍巖不穩(wěn)定塊體的出露位置和大小、滑塌方向；確定巖體強度應力比，詳細地確定各段圍巖級別，作為修正原設計支護類型和參數(shù)的依據(jù)。本規(guī)范中“隧洞和斜井的錨噴支護類型和設計參數(shù)”（－1）的編制，其基本依據(jù)是國內(nèi)大量工程實踐和各部門現(xiàn)行的技術規(guī)定。圍巖產(chǎn)狀不同，結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線交角大小不同，對隧洞拱部和邊墻穩(wěn)定性影響也就不同。－1對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖中一些不同跨度的隧洞，給出了兩種支護參數(shù)，即對于緩傾角圍巖中的隧洞拱部及急傾角圍巖中的隧洞易失穩(wěn)一側(cè)的邊墻，應優(yōu)選采用錨桿支護類型，使支護設計既安全可靠，又經(jīng)濟合理。從國內(nèi)112個錨噴支護隧洞工程實例統(tǒng)計的情況來看，錨桿的長度，大體如表4所示。表4　統(tǒng)計的錨桿長度（m） 毛洞跨度B（m）圍巖級別B≤55＜B≤1010＜B≤1515＜B≤2020＜B≤25Ⅰ————2～4Ⅱ—～2～3～～4Ⅲ1～2～～2～4—Ⅳ～22～32～～3—Ⅴ～2～3———本規(guī)范“隧洞和斜井的錨噴支護類型和設計參數(shù)”（－1）中不同圍巖級別，不同隧洞跨度中選用的錨桿長度，大體上與工程實踐相一致。但對Ⅱ、Ⅲ級圍巖中跨度大于15m并小于25m的洞室工程，必要時錨桿長度應大于表4中所給的數(shù)值或采用預應力錨桿，以確保工程的穩(wěn)定性。Ⅳ、Ⅴ級圍巖和Ⅲ級圍巖中跨度大于5m的工程，因地質(zhì)條件復雜，容易出現(xiàn)事故，所以單靠工程類比法設計是不夠的。本條文規(guī)定表明，Ⅳ級以下圍巖的初期支護參數(shù)，可按照錨噴支護參數(shù)（－1）中給出的數(shù)值確定，而后期支護應根據(jù)監(jiān)控量測法設計確定。并應注意，初期支護參數(shù)，應小于錨噴支護參數(shù)（－1）中的數(shù)值，－1中給出的數(shù)值是初期支護－與后期支護之和。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級圍巖中跨度大于15m的工程，－1選擇錨噴支護參數(shù)外，還需對圍巖穩(wěn)定性進行力學分析，最終確定支護設計參數(shù)。這是由于目前大跨度工程實例還不多，其次是大跨度隧洞圍巖不穩(wěn)定性增大，所以，為保證安全可靠和獲得合理支護參數(shù)，有必要對圍巖的穩(wěn)定性進行力學驗算或通過模型試驗進行穩(wěn)定性分析。，目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的標準。圍巖應力狀態(tài)計算方法也不統(tǒng)一，但多數(shù)人認為應以彈塑性理論為計算依據(jù)，若只按彈性理論進行圍巖失穩(wěn)驗算是不合理的。因為不讓圍巖進入塑性，違反了現(xiàn)代支護理論的基本原則，即無法充分發(fā)揮圍巖的自承能力。事實也表明，圍巖出現(xiàn)一定范圍的塑性，并不會失穩(wěn)，反而能充分發(fā)揮圍巖的自承能力，從而節(jié)省了錨噴支護工程量。因此，本條中規(guī)定圍巖穩(wěn)定性驗算可采用以彈塑性理論為基礎的數(shù)值解法或解析解法。由于巖體參數(shù)不易準確確定，因此，計算中不必過于追求高精度的計算模型和計算方法。也允許采用將彈性應力代入莫爾—庫倫準則求塑性區(qū)的計算方法，這樣求出的塑性區(qū)范圍一般偏小，～。