初期支护施工技术与质量检测

初期支护施工技术与质量检测初期支护：隧道开挖后，用于控制围岩变形及防止坍塌所及时施作的支护。其类型有锚杆支护、喷射混凝土支护、喷射混凝土与钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设钢架而成的联合支护。锚杆：具有“悬吊”、“组合梁”和“加固拱”等作用。具有主动加固围岩、可及时灵活施工等特点。喷射混凝土：具有“支撑”、“填补”、“粘结”和“封闭”的作用。钢筋网：具有增强喷射混凝土强度和阻止喷射混凝土开裂的作用钢架：具有“强支撑作用”和即刻受力的特点一、锚杆

1、锚杆作用原理①“悬吊”作用。所谓“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其同稳定围岩联结起来，悬吊作用主要表现的加固局部失稳的岩体。②提高层间摩阻力，形成“组合梁”；对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层理间摩阻力，从结构力学观点看就是形成“组合梁”

③加固围岩；由于锚杆的加固作用，使围岩中，尤其是松动区中的节理裂隙，破裂面等得以联结，因而增长了锚固区围岩的强度（即c、φ值）；锚杆将节理发育的岩体和松动围岩形成整体，成为隧道外围的道“加固带”

2、锚杆质量检测锚杆质量检测包括加工质量、安装尺寸、拉拔力试验、砂浆锚杆注满度等。①加工质量锚杆种类很多，但每一种锚杆在使用安装前，都必须对其材质（抗拉强度、延展性与弹性）、规格和加工质量进行检查，以免不合格的锚杆用于隧道支护②安装质量检查锚杆孔位：孔位偏差±50mm，钢尺测量，频率10%锚杆方向：应尽量与岩壁面和岩层主要结构面垂直，目测钻孔深度：《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）要求，钻孔深度+100，-0，使用带刻度碎料管或木棍，频率10%孔径与孔型：对于砂浆锚杆大于杆体直径15mm，频率10%锚杆数量：不少于设计锚杆垫板：与岩面紧贴，频率10%2、锚杆抗拔拔力锚杆抗拔力力是指锚杆杆锚固后能能够承受的的最大拉力力。它是锚锚杆材料、、加工及安安装质量的的综合反映映，是锚杆杆质量检测测的一项基基本内容。。锚杆抗拔拔力检测要要求如下：：A）检测数量量为锚杆数数的1%且每次不小小于3根B）同组锚杆杆抗拔力的的平均值不不小于设计计值C）单根锚杆杆的抗拔力力不得低于于设计值得得90%锚杆拉力试试验不是检检验锚杆的的安装质量量，而是检检验该类围围岩能否用用锚杆加固固①拉拔设备备常用设备为为锚杆拉拔拔计，由空空心式千斤斤顶、压力力计量装置置（如压力力表）、高高压油管、、行程计量量装置（如如千分表））、加压装装置（如加加油泵）等等构成。②测试方法法a.对试验锚杆杆端头做加加长处理，，以便测试试千斤顶安安装b.用砂浆将待待测锚杆口口部抹平，，以便支放放承压垫板板c.根据锚杆种种类和试验验目的确定定拉拔时间间d.在锚杆尾部部加上垫板板，套上中中空千斤顶顶，将锚杆杆外端与千千斤顶内缸缸固定在一一起，并装装设位移量量测设备与与仪器e.手动油压泵泵加压，读读取油压表表值，根据据活塞面积积换算锚杆杆承受的拉拉拔力。视视需要从千千分表读取取锚杆尾部部的位移，，绘制锚杆杆拉力-位移曲线，，供分析研研究③注意事项项a.千斤顶应与与锚杆同心心，不得偏偏心张拉b.以10KN/MN的迅速加载载c.拉拔到设计计拉力即停停止加载。。如做破坏坏性试验，，可测取锚锚杆的最大大承载力，，即检验锚锚杆施工质质量，也为为调整设计计参数提供供依据d.千斤顶应固固定牢靠，，操作人员员要在锚杆杆的侧面并并远离锚杆杆尾部的位位置上加压压读书；测测位移时停停止加压3、砂浆锚杆杆砂浆注满满度检测原理：在锚杆尾尾端发射的的超声波脉脉冲，会以以管道波形形式沿杆体体传播。当当波到达锚锚杆底端反反射，在杆杆体尾端可可接收到此此反射波。。如果钢筋外外密实、饱饱满地由水水泥砂浆握握裹，砂浆浆又与周围围岩体粘结结，则超声声波在传播播过程中，，不断从钢钢筋通过水水泥砂浆向向岩体扩散散，能量损损失很大，，在杆体外外端测得的的反射波振振幅很小，，甚至测不不到；如果无砂浆浆握裹，仅仅是一根空空杆，则超超声波仅在在钢筋中传传播，能量量损失不大大，接收到到的反向波波振幅则较较大；如果握裹砂砂浆不密实实，中间有有空洞或缺缺失，则得得到的反射射波振幅的的大小介于于前二者之之间。由此，可以以根据反射射波振幅大大小判定水水泥砂浆的的饱满程度度。①检测仪器器锚固密实度度检测主要要采用按上上述原理开开发的锚杆杆质量无损损检测仪。。目前国产产品种也比比较多，速速度和检测测精度已得得到大幅提提高，除可可进行锚固固密实度检检测外，还还可以检测测锚杆长度度、锚固位位置、锚固固缺陷大小小及位置等等参数。②测量方法法进行锚杆锚锚固密实度度检测前，，宜进行现现场模拟实实验，以考考核检测单单位的无损损检测能力力与水平，，并用检测测结果修正正现场实测测的计算参参数。现场模拟标标准锚杆制制作应与被被检测工程程锚杆的施施工参数及及工艺相同同，锚杆锚锚固的围岩岩条件也宜宜大致相似似。每种规规格的锚杆杆宜设计一一组试验锚锚杆。对标标准锚杆的的检测宜在在3d、7d、14d、28d龄期时分别别进行。现现场标准锚锚杆检测完完成后，若若条件许可可还可采用用钻孔取芯芯等有效手手段进行复复核。4、端锚式锚锚杆施工质质量无损检检测①检测原理理对于端锚式式锚杆，测测量锚尾螺螺母被施加加的力矩，，可间接确确定锚杆的的拉拔力利用螺母上上的力矩来来检测锚杆杆的拉力，，必须事先先建立力矩矩-锚固力关系系，然后据据此检测锚锚杆的锚固固质量以及及锚杆上的的预加力②测量工具具锚杆螺母扭扭力矩的量量测工具为为扭力扳手手。由力臂臂、刻度盘盘、指示杆杆和套筒组组成。力臂受力变变形弯曲，，与不受力力变形的指指示杆之间间就出现了了角度差，，指针在刻刻度盘上的的位置可读读出力臂杆杆转角的大大小。通过过实验室标标定，可建建立起力臂臂转角与力力矩的对应应关系，便便可从刻度度盘上直接接读出力矩矩值。③检测方法法a.将套筒套在在待检测锚锚杆的螺母母上，并将将扭力扳手手主体与套套筒联接。。b.左手轻按扭扭力扳手套套筒端，右右手扳动手手柄，同时时读取扭力力矩的最大大读数，并并作记录。。c.根据扭力矩矩和锚杆拉拉力之间的的对应关系系，确定锚锚杆的拉力力。二、喷射混混凝土1、喷射混凝凝土作用原原理①支承围岩岩由于喷层能能与围岩密密贴和粘结结并给围岩岩表面以抗抗力和剪力力，从而使使围岩处于于三向受力力的有利状状态，此外外喷层本身身的抗冲能能阻止不稳稳块体的塌塌滑。②卸载作用由于喷层属属柔性，能能有控制地地使围岩在在不出现有有害变形的的前提下，，进入一定定程度的塑塑性，从而而使围岩“卸载”。③填平补强强围岩喷射混凝土土可射入围围岩张开的的裂隙，填填充有凹穴穴，使裂隙隙分割的岩岩块层面粘粘联在一起起，保持岩岩块间的咬咬合、镶嵌嵌作用，提提高其间的的粘结力摩摩阻力，有有利于防止止围岩松动动，并避免免或缓和围围岩应力集集中。④覆盖围岩表表面（（封闭作用用）喷层直接粘粘贴表面，，形成防风风化和止水水的防护层层，并阻止止节理裂隙隙中充填物物流失。⑤分配外力力通过喷层把把外力传给给锚杆、网网架等，使使支护结构构受力均匀匀分担。2、质量检验指指标喷射混凝土土是指将泥泥、砂、碎碎、外加剂剂和水按一一定配合比比和水灰比比拌合而成成的混合物物，以压缩缩空气为主主要动力快快速喷至岩岩面形成的的人造石材材。①喷射混凝凝土强度——喷射混凝土土抗压强度度表示其物物理力学性性能及耐久久性的一个个综合指标标②喷射混凝凝土的厚度——指混凝土喷喷层至隧道道围岩接触触界面间的的距离③喷射混凝凝土回弹率——喷射中弹落落下来的混混凝土数量量与喷射混混凝土总数数量之比，，就是喷射射混凝土的的回弹率3、影响喷射射混凝土质质量因素①影响喷射射混凝土强强度因素a.原材料的的质量，，包括：：水泥的强强度、安安定性、、凝结时时间；砂的细度度模数、、含水率率、含泥泥量及石石子颗粒粒级配、、最大粒粒径等；；酸性水、、有杂质质的污水水不得使使用；速凝剂与与水泥的的相容性性及水泥泥净浆的的凝结效效果b.施工作业业质量，，包括：：按设计的的配合比比准确称称量搅拌拌喷射前必必须冲洗洗岩面，，喷射中中药控制制好水灰灰比和喷喷射距离离；喷射射后注意意洒水养养护②影响喷喷射混凝凝土厚度度因素a.爆破效果果差——隧道断面面成形不不好，导导致超挖挖处混凝凝土喷层层过厚，，而欠挖挖处喷层层又过薄薄b.回弹率高高——拱部喷射射混凝土土的回弹弹量大，，施工操操作困难难，导致致喷层达达不到设设计厚度度。c.施工管理理不严——没有采取取诸如拉拉线覆喷喷、埋设设标准桩桩等严格格控制喷喷层厚度度的措施施，则容容易造成成厚度不不足d.喷射参数数——喷射的风风压、水水压、喷喷头与喷喷面的距距离、喷喷射角度度、喷料料的粒径径等，影影响对喷喷层厚度度的控制制。4、质量检测测方法①抗压强强度试验验1）检查试试块的制制作方法法a.喷大板切切割法——施工同时时，将混混凝土喷喷射在45×35×12cm（可制成成6块）或45×20×12cm（可制成成3块）的模模型内，，达到一一定强度度后加工工成10×10×10cm的立方体体试块，，在标准准条件下下养护至至28d进行试验验。b.凿方切切割法法——在具有有一定定强度度的支支护上上，用用凿岩岩机打打密排排孔，，取出出35××15混凝土土块，，加工工成10××10×10的立方方体试试块，，在标标准条条件下下养护护至28d进行试试验。。2）检查查试块块的数数量隧道(两车道道隧道道)每10延米，，至少少在拱拱部和和边墙墙各取取一组组试样样，材材料或或配合合比变变更时时另取取一组组，每每组至至少取取3个试块块进行行抗压压强度度试验验。3）满足足以下下条件件者为为合格格，否否则为为不合合格。。a.同批(指同一一配合合比)试块的的抗压压强度度平均均值，，不低低于设设计强强度。。b.任意一一组试试块抗抗压强强度平平均值值不得得低于于设计计强度度的80％。c.同批试试块为为3～5组时，，低于于设计计强度度的试试块组组数不不得多多于1组；试试块为为6～16组时，，不得得多于于两组组；17组以上上，不不得多多于总总组数数的15％。②喷射射混凝凝土厚厚度的的检测测1）检查查方法法和数数量a.喷层厚厚度可可用凿凿孔或或激光光断面面仪等等方法法检查查。凿凿孔检检查时时，宜宜在混混凝土土喷后后8h以内，，用短短钎将将孔凿凿出，，发现现厚度度不够够时可可及时时补喷喷。如如混凝凝土与与围岩岩粘结结紧密密，颜颜色相相近而而不易易分辨辨时，，可用用酚酞酞试液液涂沫沫孔壁壁，碱碱性混混凝土土即呈呈现红红色。。b.检查断断面数数量。。每10延米至至少检检查一一个断断面，，再从从拱顶顶中线线起每每隔2m凿孔检检查一一个点点。2)合格条条件a.每个断断面拱拱、墙墙分别别统计计，全全部检检查孔孔处喷喷层厚厚度应应有60％以上上不小小于设设计厚厚度，，平均均厚度度不得得小于于设计计厚度度，最最小厚厚度不不应小于设计厚厚度的的1／2。在软软弱破破碎围围岩地地段，，喷层层厚度度不应应小于于设计计规定定的最最小厚厚度。。钢筋筋网喷喷射混混凝土土的厚厚度不不应小小于6cm。b.当发现现喷射射混凝凝土表表面有有裂缝缝、脱脱落、、露筋筋、渗渗漏水水情况况时，，应予予修补补，凿凿除重重喷或或进行行整治治。③喷射射混凝凝土与与围岩岩粘结结强度度试验验1）检查查试块块的制制作方方法’a.成型试试验法法在模型型内放放置面面积为为10cmX10cmX5cm且表面面粗糙糙度近近似于于实际际情况况的岩岩块，，用喷喷射混混凝土土掩埋埋。在在混凝凝土达达到一一定强强度后后，加加工成成10cmX10cmX10cm的立方方体试试块，，在标标准条条件下下养护护至28d，用劈劈裂法法进行行试验验。b.直接拉拉拔法法在围岩岩表面面预先先设置置带有有丝扣扣和加加力板板的拉拉杆，，用喷喷射混混凝土土将加加力板板埋人人，喷喷层厚厚度约约10cm，试件件面积积约30cmX30cm(周围多多余的的部分分应予予清除除)。经28d养护，，进行行拉拔拔试验验。2）强度度标准准喷射混混凝土土与岩岩石的的粘结结力，，Ⅲ级及以以上围围岩不不低于于0.8MPa，Ⅳ级围岩岩不低低于0.5MPa。④喷射射混凝凝土粉粉尘、、回弹弹检查查1）作为为施工工工艺艺，这这两项项工作作应经经常进进行，，用工工艺标标准来来促进进质量量的提提高。。2）《锚杆喷喷射混混凝土土支护护技术术规范范》(GB50086-2001)规定：：回弹弹率应应予以以控制制，拱拱部不不超过过25％，边边墙不不超过过15％。应应尽量量采用用经过过验证证的新新技术术，减减少回回弹率率，回回弹物物不得得重新新用作作喷射射混凝凝土材材料。。3）测定定方法法：按按标准准操作作喷射射0.5~1.0m3的混凝凝土，，在长长度3.0m的侧壁壁或拱拱部10cm厚的喷喷层，，用铺铺在地地面上上的彩彩条塑塑料布布或钢钢板收收集回回弹物物后称称重换换算体体积，，其与与喷出出混凝凝土体体积比比即回回弹率率4）减减少少粉粉尘尘和和回回弹弹的的措措施施a.严格格控控制制喷喷射射机机工工作作风风压压；；b.合理理选选择择喷喷射射混混凝凝土土配配合合比比；；适适当当减减小小最最大大骨骨料料的的粒粒径径；；使使砂砂石石料料具具有有一一定定的的含含水水率率，，呈呈现现潮潮湿湿状状；；c.掌握握好好喷喷头头处处的的用用水水量量，，提提高高喷喷射射作作业业操操作作熟熟练练程程度度和和技技术术水水平平；；d.采用用湿湿喷喷工工艺艺，，添添加加外外加加剂剂；；e.采用用双双水水环环喷喷头头；；f.应保保持持喷喷射射机机密密封封板板的的平平整整，，不不漏漏风风，，并并调调节节好好密密封封板板的的压压力力，，松松紧紧适适宜宜；；g.应加加强强喷喷射射的的照照明明、、通通风风；；5.施工工质质量量评评判判①匀匀质质性性喷射射混混凝凝土土强强度度的的匀匀质质性性，，可可用用现现场场28d龄期期同同批批n组试试块块抗抗压压强强度度的的标标准准差差Sn和变变异异系系数数Vn表示示。。因为为喷喷射射混混凝凝土土由由非非匀匀质质材材料料组组成成，，在在施施工工中中影影响响混混凝凝土土强强度度的的因因素素较较多多，，故故强强度度离离散散性性较较大大。。根根据据国国内内喷喷射射混混凝凝土土施施工工状状况况，，并并参参考考国国内内外外现现浇浇混混凝凝土土的的强强度度判判别别指指标标，，将将喷喷射射混混凝凝土土施施工工质质量量判判别别条条件件列列于于表表4—2。②抗抗压压强强度度同批批试试件件组组数数n≥10时，，试试件件抗抗压压强强度度平平均均值值不不低低于于设设计计值值；；任任一一组组试试件件抗抗压压强强度度不不低低于于0．85设计计值值。。同批批试试件件组组数数n<10时，，试试件件抗抗压压强强度度平平均均值值不不低低于于1.05设计计值值；；任任一一组组试试件件抗抗压压强强度度不不低低于于0.9设计计值值。。《公路路工工程程质质量量检检验验评评定定标标准准》(JTGF80-2004)规定定：：实实测测项项目目中中，，喷喷射射混混凝凝土土抗抗压压强强度度评评为为合合格格时时得得满满分分；；不不合合格格时时得得零零分分，，且且相相应应分分项项工工程程为为不不合合格格。。三、、钢钢筋筋网网1、钢钢筋筋网网作作用用原原理理与喷喷射射混混凝凝土土联联合合使使用用具具有有增增强强喷喷射射混混凝凝土土强强度度作作用用和和阻阻止止喷喷射射混混凝凝土土开开裂裂的的作作用用。。2、原原材材料料检检查查钢筋筋材材质质、、规规格格、、尺尺寸寸应应符符合合设设计计要要求求，，钢钢筋筋进进场场时时必必须须对对其其质质量量指指标标进进行行全全面面检检查查，，并并按按批批抽抽取取试试件件做做屈屈服服强强度度、、抗抗拉拉强强度度、、伸伸长长率率和和冷冷弯弯试试验验，，其其质质量量要要符符合合设设计计要要求求。。3、加加工工质质量量检检查查钢筋筋网网片片应应按按设设计计及及规规范范规规定定的的规规格格、、型型号号及及网网片片尺尺寸寸，，网网格格间间距距进进行行加加工工。。加工工前前应应先先将将钢钢筋筋表表面面的的油油渍渍、、漆漆污污、、水水泥泥浆浆和和用用锤锤敲敲击击能能剥剥落落的的浮浮皮皮、、铁铁锈锈等等均均清清除除干干净净网格格允允许许偏偏差差±10mm，每每50㎡检检查查2个网网眼眼4、铺铺设设质质量量检检查查①外外观观钢筋筋网网片片在在设设计计段段落落随随初初喷喷面面起起伏伏铺铺设设，，搭搭接接长长度度1~2个网网格格。。若若为为双双层层钢钢筋筋网网时时，，第第一一层层被被混混凝凝土土覆覆盖盖后后再再进进行行第第二二层层的的铺铺设设②钢钢筋筋保保护护层层厚厚度度钢筋筋与与受受喷喷岩岩面面之之间间的的间间隙隙或或混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度厚厚度度不不应应大大于于30mm，每每20延米米凿凿孔孔检检查查10个点点；；临临空空一一侧侧混混凝凝土土厚厚度度不不小小于于10mm，每每20延米凿孔孔检查5个点。③钢筋网网长、宽宽钢筋网长长宽符合合设计要要求，其其允许偏偏差为±10mm。四、钢支支撑施工工质量检检测1、钢支撑撑的形式式根据钢材材种类的的不同，，目前我我国公路路隧道施施工中常常用的钢钢支撑可可分类如如下：2、施工质质量检测测①加工质质量检测测a.加工尺寸寸——应符合设设计要求求。b.强度和刚刚度——必须具备备足够的的强度和和刚度。。如果地地质条件件复杂，，钢架用用量较大大，应对对钢架的的强度和和刚度进进行抽检检，将一一定数量量的钢架架样品放放到试验验台上进进行加载载试验，，建立荷荷载与变变形的关关系，分分析计算算钢架的的强度与与刚度。。c.焊接——焊接质量量是加工工质量的的重要组组成部分分，对于于钢格栅栅焊接尤尤其重要要。检测测时，要要注意是是否有假假焊，焊焊缝长度度、深度度是否符符合要求求。②安装质质量检测测a.安装尺寸寸。测量量钢支撑撑的安装装间距，，误差不不应超过过设计值值5cm。量测钢钢架拱顶顶的标高高，不得得侵入二二次衬砌砌空间5cm。b.倾斜度。。钢架在在平面上上应垂直直于隧道道中线，，在纵断断面上其其倾斜度度不得大大于2°。在平面面上检测测可用直直角尺，，在纵断断面上检检测可用用坡度规规。c.连接与固固定。钢钢架之间间必须用用纵向钢钢筋连接接，架脚脚必须放放在牢固固的基础础上。钢钢架应尽尽量靠近近围岩，，当钢架架与围岩岩之间的的间隙过过大时应应设垫块块。五、地地质雷雷达法法探测测初期期支护护背部部空洞洞地质雷雷达法法已广广泛应应用于于检测测支护护(衬砌)厚度、、背部部的回回填密密实度度、内内部钢钢架、、钢筋筋等分分布情情况。。1、地质雷达达法的原理理地质雷达法法是一种用用于确定地地下介质分分布的光谱谱(1MHz～1GHz)电磁技术。。地质雷达达利用一个个天线发射射高频宽频频带电磁波波，另一个个天线接收收来自地下下介质界面面的反射波波。可根据据接收到波波的旅行时时间(亦称双程走走时)、幅度与波波形资料，，可推断介介质的结构构。其原理理见图4-5。雷达天线可可沿所测测测线连续滑滑动，所测测的每个测测点的时间间曲线可以以汇成时间间剖面图像像。多个测测点资料汇汇成的时间间剖面，各各测点接收收到的同一一反射面的的反射波汇汇面一定图图像，就能能直观地反反映出各种种不同的反反射面。时时间剖面图图像是探地地雷达成果果的基本图图件，其横横坐标为测测点位置，，纵坐标为为雷达波反反射走时，，可以用黑黑白波型图图像(波形图变面面积黑白显显示)、黑白灰度度显示、彩彩色色块显显示等形式式。可用专专用分析软软件对所测测图像进行行分析。2、地质雷达达探测系统统组成地质雷达探探测系统由由地质雷达达主机、天天线、便携携式计算机机、数据采采集软件、、数据分析析处理软件件等组成。。地质雷达主主机具有点点测与连续续测量功能能；具有手手动或自动动位置标记记功能；具具有现场数数据处理功功能。地质雷达天天线可采用用不同频率率的天线组组合，技术术指标应符符合以下要要求：具有有屏蔽功能能；最大探探测深度大大于2m；垂直分辨辨率应高于于2cm。3、现场检测测①测线布置置a.施工过程检检测，纵向向布线在拱拱顶、左右右拱腰、左左右边墙和和隧底各布布1条；横向布布线线距8-12m，采用点测测时每断面面不小于6个点。b.竣工验收检检测，纵向向布线位置置在拱顶、、左右拱腰腰和左右边边墙各布1条；横向布布线线距8-12m；采用点测测时每断面面不少于5个点。c.三车道隧道道应在隧道道拱顶部位位增加2条测线。d.测线每5～10m应有一里程程标记。②介质参数数标定a.检测前应对对衬砌混凝凝土的介电电常数或电电磁波速做做现场标定定，且每座座隧道应不不少于1处，每处实实测不少于于3次，取平均均值为该隧隧道的介电电常数或电电磁波速。。当隧道长长度大于3km、衬砌材料料或含水量量变化较大大时，应适适当增加标标定点数。。b.标定方法：：在已知厚度度部位或材材料与隧道道相同的其其他