2021年锚杆喷射混凝土支护关键技术标准规范

中国国家标准锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086—条文说明目　　次TOC\o"1-3"\h\z\u1　总　　则33　围岩分级44　锚喷支护设计84.1通常84.2锚杆支护设计124.3喷射混凝土支护设计155　现场监控量测265.1通常要求265.2现场监控量测内容和方法265.3现场监控量测数据处理和反馈276　光面爆破297　锚杆施工317.1通常要求317.2全长粘结型锚杆施工327.3端头锚固型锚杆施工327.4摩擦型锚杆施工337.5预应力锚杆施工347.6预应力锚杆试验和监测358　喷射混凝土施工368.1原材料368.2施工机具368.3混合料配合比和拌制378.4喷射前准备工作388.5喷射作业398.6钢纤维喷射混凝土施工418.7钢筋网喷射混凝土施工428.8钢架喷射混凝土施工428.9水泥裹砂喷射混凝土施工438.10喷射混凝土强度质量控制449　安全技术和防尘479.1安全技术479.2防尘4810　质量检验和工程验收4910.1质量检验4910.2工程验收511　总　　则1.0.1、1.0.2锚杆喷射混凝土支护（简称锚喷支护）已在中国地下工程中取得广泛应用，并收到了显著技术经济效果。不过，因为中国没有一本完整、统一技术规范，锚喷支护工程设计保守，不合适地增加工程投资及设计、施工不妥，工程质量低劣，危及安全使用现象不乏其例，甚至出现隧洞工程片帮、冒顶，造成国家财产严重损失事例也时有发生。制订本规范，是为了使锚喷支护设计、施工和验收有一个全国统一标准，符合技术优异、经济合理、安全适用、确保质量要求，愈加好地推进地下工程建设发展。本规范关键适适用于矿山巷道、竖井、斜井、铁路隧道、公路隧道、城市地铁、水工隧洞及各类地下工程锚杆喷射混凝土早期支护和后期支护。也适适用于边坡工程锚杆喷射混凝土支护施工。1.0.3锚杆喷射混凝土支护和传统支护不一样，其关键作用在于主动加固围岩，发挥围岩自支承能力。所以，锚喷支护设计和施工，必需正确有效地利用锚喷支护特征，遵照一整套和传统支护不一样标准。做好工程地质勘察工作，是锚喷支护设计施工一条总标准。勘察能够为锚喷支护设计、施工提供依据。加强施工过程中地质调查，能为修改设计和指导施工提供信息。因为地下工程和矿山井巷所经过围岩地质条件错综复杂，正确设计和合理施工方法，必需依据当地地质条件和工程要求来确定。所以，锚喷支护必需遵照因地制宜标准，以达成经济合理和安全可靠目标。1.0.4锚喷支护是一门综合性、多科性和边缘性强工程技术，包含到地质勘察、岩土力学混凝土材料，钢筋混凝土结构设计施工、地下工程防排水等技术领域，本规范不可能、也无必需包含锚喷支护工程设计施工可能包含全部技术要求。所以，本条要求除遵守本规范外，尚应符合现行相关国家标准要求。3　围岩分级3.0.1、3.0.2说明以下：1　围岩分级依据和适用范围。1）围岩分级依据和适用范围。本规范围岩分级是以《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ86中围岩分级为基础，并吸收了《工程岩体分级标准》GB50218相关内容制订，适适用于隧道和地下工程锚喷支护设计和施工。2）围岩等级划分。本规范把围岩分为Ⅰ～Ⅴ级，分别表示围岩为稳定、稳定性很好、中等稳定、稳定性差和不稳定五种状态。分级表中前三级基础上是整体稳定围岩，围岩破坏形式关键是局部块体、层状体塌落和片帮，产生围岩压力关键是松动压力。后两级围岩则是整体不稳定松散软弱围岩，大全部会出现塑性状态，产生围岩压力关键是形变压力。本规范围岩分级采取了多原因定性和定量指标相结合分级方法。即使围岩分级（本规范表3.0.2）中没有给出以岩体完整性系数和岩石单轴抗压强度乘积为关键特征岩体质量系数，但因为表3.0.2中给出了岩石单轴抗压强度和岩体完整性指标，所以，实际上也等于给出了岩体质量系数，并基础上以此作为分级关键定量指标。本规范围岩分级中，考虑了岩体完整性、结构面性状、岩石强度、地下水和地应力情况等自然地质原因。在定性方面考虑了岩体完整性状态，定量方面则增添了岩体声波指标和岩体完整性系数。2围岩分级基础原因考虑。1）围岩完整性。岩体完整性是影响围岩稳定性首要原因，它通常取决于岩体结构类型、地质结构影响和结构面发育情况。（1）岩体结构类型。岩体是由不一样地质成因岩石组成。从地质成因来说，岩体可概括为块状岩体和层状岩体。块状岩体指块状火成岩和变质岩，层状岩体指沉积岩、沉积变质岩、喷出火成岩等含有原生成层岩体。在岩体结构类型划分中，考虑了岩体结构体块度尺寸。本围岩分级中，块状岩体分为整体状结构、块状结构和散块状结构、碎裂镶嵌结构和碎裂状结构、散体状结构（见表1）。碎裂镶嵌和碎裂状结构，即使块体大小相同，但其咬合程度不一样，所以完整性不一样。表1块状岩体按结构体块度划分岩体结构类型块度尺寸（以结构面平均间距表示）（m）整体状结构＞0.8块状结构和散块状结构0.4～0.8碎裂镶嵌和碎裂状结构0.2～0.4散体状结构＜0.2层状岩体按其单层厚度分为厚层、中厚层和薄层，但层状岩体结构类型中按层间结构程度，又细分为层间结合良好、很好和不良三种情况，另外，还增加了软硬岩互层岩体结构类型。（2）结构影响程度和结构面发育情况。围岩分级（本规范表3.0.2）中，按地质结构影响大小可分为影响轻微、较重、严重、很严重四级。结构面发育情况包含节理裂隙或层面密度（间距）、组数、贯通程度、闭合程度、充填情况和结合情况等。主结构面和洞轴线不一样交角关系，对拱部和边墙稳定性能够有不一样影响。如主结构面为小于30°缓倾角时，拱部需采取以锚杆为主支护型式。软弱结构面及其组合关系，对围岩稳定性相关键影响。所谓软弱结构面，是指软弱夹层、破碎带、软弱泥化带、断层及夹泥层结构面等。软弱结构面间距和组数，软弱结构面和洞轴线、临空面不利组合和由软弱结构面形成可能滑移不稳定块体大小和数量，全部会危及围岩稳定程度。本规范表3.0.2中反应了上述原因对围岩稳定性分级影响。（3）岩体纵波速度和岩体完整性系数。岩体纵波速度Vpm能综合表示岩体质量，而岩体完整性系数Kv只能表示岩体完整性，围岩分级（本规范表3.0.2）中采取以岩体和岩石声波速度平方比表示岩体完整性系数Kv。表3.0.2中引用各类围岩Vpm和Kv数值，大致和中国外常见数据相靠近，尚需在以后实践中不停修正。本规范围岩分级（表3.0.2）中声波速度测试要求采取孔测法。为测试方便起见，以后需开展锤击法测试研究。2）岩石强度。因为岩块强度可由室内试验取得，所以，围岩分级中通常采取岩石单轴饱和抗压强度（Pc）作为强度指标。该强度既考虑了地下水对岩石软化，又考虑了岩石风化情况，同时，它和其它力学指标有很好交换性，而且，试验方法简单可靠。为了消除岩块加工麻烦，对小型工程可采取点荷载强度替换单轴抗压强度。按本规范围岩分级（表3.0.2）中所给单轴饱和抗压强度值，可将岩石分为A、B、C、D、E五级（见表2）。表2岩石强度等级划分岩石强度等级单轴饱和抗压强度（MPa）代表性岩石A＞60花岗岩，闪长岩，安山岩，玄武岩，流纹岩，晶质凝灰岩等火成岩类；片麻岩，片岩，大理岩，石英岩等变质岩类B30～60硅质、铁质胶结砾岩，砂岩，硅质页岩，石灰岩，白云岩等沉积岩类C20～30红色砂岩D10～30（整体状10～20）泥质页岩，泥灰岩，粘土岩，泥质砂岩和砾岩，绿泥石片岩，千枚岩，部分凝灰岩E＜10实际上，和围岩稳定性直接相关原因是岩体强度，但岩体强度需在现场测试，通常不轻易做到。所以，在围岩分级中常引入岩体准抗压强度概念，以近似替换岩体强度。准抗压强度可用岩体完整性系数Kv和岩石单轴饱和抗压强度Rc乘积表示。岩体完整性系数取决于岩体结构类型。所以，相同岩石抗压强度相对于不一样结构类型岩体，其岩体准抗压强度是不一样。现在，围岩分级中，常见岩体准抗压强度作为分级指标。考虑到岩体完整性系数和岩体结构类型相对应，所以，在本规范围岩分级中，关键以岩体结构类型和岩石单轴饱和抗压强度不一样组合确定围岩等级。3.0.4围岩分级表（本规范表3.0.2）中考虑了地应力影响。通常在Ⅰ、Ⅱ级围岩中，岩体强度较高，地应力对围岩稳定性基础无影响，可不予考虑，而在Ⅲ、Ⅳ级围岩中则需考虑。表征地应力影响指标采取围岩强度应力比Sm，见本规范公式（3.0.4-1）。在本围岩分级中确定Sm时，参考了国外提议岩石强度应力比（见表3），即（1）同时，依据对中国一些矿区和隧道调查，通常埋深在300m以上时，显示出较显著地压现象，支护破坏率增高。据此，我们把Ⅲ类围岩Sm极限值定为2，Ⅳ类围岩Sm极限值定为1。表3国外采取岩石强度应力比（fr/σ1）分级地应力中地应力强地应力法国隧协＞42～4＜2日本应用地质协会＞42～4＜2前苏联顿巴斯矿区＞42.2～4＜2.2日本国铁隧规＞64～62～43.0.5在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩中，地下水是造成围岩失稳关键原因之一，它可使岩石软化，强度降低；还可使软弱结构面泥化或冲走充填物，降低摩阻力，促进岩块滑动；地下水还可造成膨胀地压。在Ⅰ、Ⅱ级围岩中，岩石坚硬，软弱结构面较少，本围岩分级中通常不再考虑地下水影响。但Ⅰ、Ⅱ级围岩中若有充泥软弱结构面存在，有时要求对软弱结构面进行加固处理。所以Ⅲ、Ⅳ级围岩则应按地下水规模、岩石和结构面软弱程度及地下水对围岩稳定性危害大小，酌情降低围岩等级。围岩中地下水规模可分为四类：渗———裂隙渗水；滴———雨季时有滴水；流———以裂隙泉形式，流量小于10Ｌ/min；涌———涌水，有一定压力，流量大于10Ｌ/min。3.0.6在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩中，当存在断层或软弱夹层时，应审慎地选择洞轴线方向，使其和断层或软弱夹层大角度相交。不然，当洞轴线和关键断层或软弱夹层交角较小时，则会影响隧洞稳定性，当夹角小于30°时，则围岩等级应降低一级。4　锚喷支护设计4.1通常要求4.1.1现在，地下工程中锚喷支护设计有工程类比法、监控量测法和理论验算法等三种方法，尤以工程类比法应用最广，通常在工程设计中占主导地位。所以，本条要求三种设计方法中以工程类比法为主。但考虑到一些地质复杂、经验不多地下工程，单凭工程类比法不足以确保设计可靠性和合理性，此时应结合其它设计方法。监控量测法是一个较为科学设计方法，应该给予高度重视和大力推广。本规范对应条文中要求，对不稳定，稳定性差软弱围岩或较大跨度工程，应采取监控量测法。理论验算法既是当今地下工程支护设计中一个辅助方法，又是以后设计发展方向，但鉴于岩体力学参数难以正确确定和在计算模式方面还存在部分问题，所以，通常只作为工程设计中辅助手段。本规范对应条文中要求，对处于稳定性很好围岩中大跨度工程，锚喷支护设计应辅以理论验算。另外，不管何种情况下，凡可能出现局部失稳围岩，全部需要经过理论计算，进行局部加固。4.1.2、4.1.3在地下工程设计和施工中，必需十分强调做好地质勘察工作。地质勘察工作是工程选点、围岩分级和结构设计基础，是指导施工依据，尤其是采取锚喷支护地下工程，要求充足利用围岩本身承载能力，更需要查明工程地质情况。划分围岩等级通常分为两个阶段：勘察阶段初步划分围岩等级和施工阶段具体划分围岩等级。勘察阶段初步划分围岩等级。关键内容是依据隧洞开挖前取得地质资料选定洞轴线，并依据沿洞轴线地质剖面图，按分级表中定性指标和岩石强度，初步确定各段围岩等级。然后，依据初定围岩等级及工程尺寸，按锚喷支护参数表（见本规范表4.1.2－1、表4.1.2－2）确定支护类型和参数。施工阶段具体划分围岩等级。关键内容是深入查明开挖地段工程地质和水文地质情况，并进行围岩声波测试和岩石点荷载测试等工作；绘制沿洞轴线综合地质素描图或展示图，标出围岩不稳定块体出露位置和大小、滑塌方向；确定岩体强度应力比，具体地确定各段围岩等级，作为修正原设计支护类型和参数依据。本规范中“隧洞和斜井锚喷支护类型和设计参数”（见表4.1.2－1）编制，其基础依据是中国大量工程实践和各部门现行技术要求。围岩产状不一样，结构面走向和洞轴线交角大小不一样，对隧洞拱部和边墙稳定性影响也就不一样。故支护参数表4.1.2－1对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩中部分不一样跨度隧洞，给出了两种支护参数，即对于缓倾角围岩中隧洞拱部及急倾角围岩中隧洞易失稳一侧边墙，应优选采取锚杆支护类型，使支护设计既安全可靠，又经济合理。从中国112个锚喷支护隧洞工程实例统计情况来看，锚杆长度，大致如表4所表示。表4　统计锚杆长度（m）毛洞跨度B（m）围岩等级B≤55＜B≤1010＜B≤1515＜B≤2020＜B≤25Ⅰ————2～4Ⅱ—1.5～2.52～32.5～3.01.5～4Ⅲ1～21.5～3.01.5～3.52～4—Ⅳ1.5～22～32～3.52.5～3—Ⅴ1.5～2.52～3———本规范“隧洞和斜井锚喷支护类型和设计参数”（见表4.1.2－1）中不一样围岩等级，不一样隧洞跨度中选择锚杆长度，大致上和工程实践相一致。但对Ⅱ、Ⅲ级围岩中跨度大于15m并小于25m洞室工程，必需时锚杆长度应大于表4中所给数值或采取预应力锚杆，以确保工程稳定性。4.1.4Ⅳ、Ⅴ级围岩和Ⅲ级围岩中跨度大于5m工程，因地质条件复杂，轻易出现事故，所以单靠工程类比法设计是不够。本条文要求表明，Ⅳ级以下围岩早期支护参数，可根据锚喷支护参数（见本规范表4.1.2－1）中给出数值确定，以后期支护应依据监控量测法设计确定。并应注意，早期支护参数，应小于锚喷支护参数（表4.1.2－1）中数值，因为表4.1.2－1中给出数值是早期支护－和后期支护之和。4.1.5本条要求对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩中跨度大于15m工程，除根据本规范表3.1.2－1选择锚喷支护参数外，还需对围岩稳定性进行力学分析，最终确定支护设计参数。这是因为现在大跨度工程实例还不多，其次是大跨度隧洞围岩不稳定性增大，所以，为确保安全可靠和取得合理支护参数，有必需对围岩稳定性进行力学验算或经过模型试验进行稳定性分析。4.1.6相关围岩整体稳定性验算，现在中国外尚无统一标准。围岩应力状态计算方法也不统一，但多数人认为应以弹塑性理论为计算依据，若只按弹性理论进行围岩失稳验算是不合理。因为不让围岩进入塑性，违反了现代支护理论基础标准，即无法充足发挥围岩自承能力。事实也表明，围岩出现一定范围塑性，并不会失稳，反而能充足发挥围岩自承能力，从而节省了锚喷支护工程量。所以，本条中要求围岩稳定性验算可采取以弹塑性理论为基础数值解法或解析解法。因为岩体参数不易正确确定，所以，计算中无须过于追求高精度计算模型和计算方法。也许可采取将弹性应力代入莫尔—库伦准则求塑性区计算方法，这么求出塑性区范围通常偏小，可乘以1.1～1.4系数。现在，尚无评定围岩稳定性标准方法。但从理论分析可知，限制围岩受拉区、塑性区和松驰区最大范围或隧洞周围最大位移量，或洞周最小支护抗力值，全部能起到控制围岩失稳作用，问题是其量值应为多少才适宜，缺乏统一标准，现在关键是依据设计人员经验和参考过去工程实例来确定。洞周许可位移量亦可参考本规范表5.3.3来确定。本条要求表现了围岩局部失稳采取局部加固设计标准。设计人员依据施工阶段沿洞轴线地质展示图上标出围岩不稳定块体大小，采取锚喷支护参数（本规范表4.1.2－1）中给出支护参数，用块体极限平衡方法进行局部稳定性验算。荷载只考虑不稳定块体自重，通常不计由地应力作用引发围岩应力。这是因为应力重分布造成不稳定块体周围应力降低，同时，因为地应力数值不易取得和不便计算。拱腰以上部位不稳定块体，通常展现塌落形式失去稳定，所以不计结构面上C、值；而拱腰以下部位不稳定块体，则展现滑落形式，应计自重引发摩擦力作用，有时还考虑结构面上粘结力作用。4.1.7对边坡工程锚喷支护设计，应在充足掌握边坡地质勘察资料前提下，首先依据岩土性状和岩土结构特征等分析判定可能出现失稳破坏类型，如平面滑动、圆弧滑动、楔体滑动和倾倒破坏等。对于通常边坡稳定问题，可采取极限平衡法求解。对于复杂边坡稳定问题，可采取数值分析方法处理。边坡采取数值分析方法合理性关键取决于计算模型及计算参数是否符合边坡客观情况。数值分析方法能模拟边坡开挖程序和锚杆施作时机，反应施工过程诸原因改变对边坡稳定性影响，给出边坡开挖后位移场和应力场。显示塑性区和拉应力区分布部位，这些全部为边坡锚固设计提供关键依据。4.1.8因为现场测试中，存在着选择测点代表性问题和岩体试件尺寸效应等问题，设计中选择E、C、值均较实测值低。尤其当围岩进入塑性破坏后，塑性区中C、E值随之降低，靠近洞壁C、E值降低多，而靠近弹塑性区交界处，C、E值降低少。假如计算中不考虑塑性区中C、E值这种改变，则应取C、E平均值作为计算参数，其值通常可由设计人员及勘察人员，按实测值和现场实际情况约定。实践表明，塑性区中φ值降低不多，通常不再考虑折减。在本条中还依据1995年颁布现行国家标准《工程岩体分级标准》GB50218给出了各级围岩力学指标及岩体结构面抗剪断峰值强度。地应力或支护前洞壁位移值或释放荷载值，在条文中虽未作要求，但这两个数据全部是计算中所必需，不管在数值计算或分析计算中，全部需要知道这两个数据。对于关键工程，宜采取实测地应力值。无实测条件时，垂直地应力可按覆盖层厚度计算确定，侧压系数值可参考当地其它工程实测资料和该地域地质结构情况估量确定。支护前洞壁位移或释放荷载值，随施工方法不一样而不一样，现在只能借助实测值和经验来确定。假如是实测值，还应考虑量测前已产生位移和释放荷载。现在，有些程序中以洞壁实测位移作为边界条件，这种计算方法更能反应实际情况。对封闭式支护结构，假如计算中不考虑隧洞开挖和支护程序，则支护前洞壁位移值能够近似取仰拱封底前洞壁位移值或略小于该位移值。4.1.9竖井通常是矿山开采咽喉工程，通常服务年限较长，故在选择锚喷支护时，均采取审慎态度。鉴于现在Ⅳ、Ⅴ级围岩竖井中，采取锚喷支护实例不多，故在竖井锚喷支护类型及设计参数（本规范表4.1.2－2）中，仅列入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩竖井锚喷支护类型和参数，而且，其支护参数均比相同横断面隧洞有所增大。4.1.10本条要求关键是针对地下工程特殊部位而言，表现了因地制订、区分对待设计标准，以确保工程设计既安全可靠、又经济合理。1　隧洞交岔点、断面改变处等特殊部位，是应力比较集中地方，加强其支护结构，以确保这些地段稳定性。2　喷射混凝土支护作用，关键是依靠它和围岩表面紧密粘结来确保其和围岩共同工作。在光滑岩面上，这种粘结力就很小，所以，应采取以锚杆或钢筋网喷射混凝土为主支护类型，以取得足够支护抗力，有效地加固围岩。3　围岩较差地段支护应向围岩很好地段延伸一定长度，通常来说应延伸1.0m以上。4.1.11本条要求中提出6种地质条件全部不属于本规范围岩分级中正常类型。部分试验表明，在膨胀性岩体中，采取锚喷支护和其它支护形式相结合复合支护是行之有效，采取锚喷支护作为复合支护早期支护是适宜。在其它5种情况下，采取锚喷支护尚无足够把握。总来说，本条所述6种岩层采取锚喷支护全部缺乏经验，所以，其设计需要经过试验后确定。4.2锚杆支护设计4.2.1本条要求中所列出前4种锚杆类型是按锚杆作用原理来划分，后1种自钻式锚杆是此次修订规范时新增。　　全长粘结型锚杆是一个不能对围岩加预应力被动型锚杆，适适用于围岩变形量不大各类地下工程永久性系统支护。　　端头锚固型锚杆，安装后能够立即提供支护抗力，并能对围岩施加小于100kN预应力，适适用于裂隙性坚硬岩体中局部支护。　　摩擦型锚杆，安装后可立即提供支护抗力，并能对围岩施加三向预应力，韧性好，适适用于软弱破碎、塑性流变围岩及经受爆破震动矿山巷道工程。　　预应力锚杆能对围岩施加大于200kN预应力，且能处理深部稳定问题，适适用于大跨度地下工程系统支护及局部大不稳定块体支护。　　自钻式锚杆，是一个含有钻进、注浆、锚固三位一体锚杆，在复杂地层或需套管护壁钻进且工作空间狭小条件下，施工简便、锚固效果很好。4.2.3端头锚固型锚杆，中国现在有以下多个结构形式（见图1）。其中机械式锚固适适用于硬岩或中硬岩；粘结式锚固除用于硬岩及中硬岩外，也可用于软岩。端头锚固型锚杆作用关键取决于锚头锚固强度。在锚头型式选定后，其锚固强度是随围岩情况而改变。所以，为了取得良好支护效果，使用前，应在现场进行锚杆拉拔试验，以检验所选定锚头是否和围岩条件相适应。因为地下水或潮湿空气长久作用，端头锚固型锚杆杆体和锚头易发生锈蚀，可使其锚固力减小或完全丧失。所以，服务年限大于5年端头锚固型锚杆，应采取灌注水泥砂浆或其它防腐方法。图1端头锚固型锚杆结构形式粘结式锚固端锚固剂，中国有树脂卷和快硬水泥卷两种。树脂锚固剂现在广泛采取115松香封端不饱和聚脂树脂。树脂和填料之比通常为1∶5～1∶7，这种锚固剂特点是固化时间短（由几十秒到几分钟），强度增加快（半小时强度可达28d强度65％～96％），强度高（最终强度达60～120MPa）。所以，能立即提供支护能力。快硬水泥卷锚固剂由硫铝酸盐水泥和双快型水泥配制而成，水泥卷内装填密度为1.14～1.48g/cm3，使浸水后水灰比控制在0.34～0.35范围内。这种快硬水泥锚固剂，强度增加快（0.5～1.0h强度可达20MPa）。所以，快硬水泥卷锚杆也有能立即提供支护抗力特点。4.2.4摩擦型锚杆，现在中国有全长摩擦型（缝管式）和局部摩擦型（楔管式）两种。摩擦型锚杆是一根沿纵向开缝钢管，当它装入比其外径小2～3mm钻孔时，钢管受到孔壁约束力而收缩，同时，沿管体全长对孔壁施加弹性抗力，从而锚固其周围岩体。这类锚杆特点是安装后能立即提供支护抗力，有利于立即控制围岩变形；能对围岩施加三向预应力，使围岩处于压缩状态；而且，锚固力还能随时间而提升。锚杆纵向开缝宽度要求为13～18mm，是基于当锚杆打入比其外径小钻孔时，开缝不会全闭合甚至重合。工程实践表明，当其它条件不变时，摩擦型锚杆锚固力随锚杆和钻孔径差加大而增高。要确保锚杆每米锚固长度初锚固力大于25kN，径差常取2～3mm。另外，当径差不变时，锚杆锚固力又同岩石软硬程度亲密相关，在硬岩中锚固力远比在软岩中为高。所以，对于硬岩、中硬岩和软岩，要求了不一样径差。在一些特定条件下，需要提升摩擦型锚杆初锚固力时，可采取带端头锚楔缝管锚杆或楔管锚杆。工程实践表明，在硬岩条件下，采取带端头锚楔缝管锚杆或楔管锚杆，可使初始锚固力增加50kN以上。4.2.5本条预应力锚杆是指预拉力大于200kN，长度大于8.0m岩石锚杆。和非预应力锚杆相比，预应力锚杆有很多突出优点。它能主动对围岩提供大支护抗力，有效地抑制围岩位移；能提升软弱结构面和塌滑面处抗剪强度；按一定规律部署预应力锚杆群使锚固范围内岩体形成压应力区而有利于围岩稳定。另外这种锚杆施工中张拉工艺，实际上是对每根工程锚杆检验，有利于确保工程质量。所以多年来中国外在地下工程及边坡工程中预应力锚杆应用取得快速发展。这次规范修订中，将预应力锚杆设计、施工及试验监测作为关键充实条款。1现在中国普遍采取预应力锚杆是一个集中拉力型锚杆，大量研究资料已经证实这种锚杆固定长度上粘结应力分布是极不均匀，固定段最近端应力集中现象严重，伴随荷载增大，并在荷载传至固定长度最远端之前，杆体——灌浆体界面或灌浆体——地层界面就会发生“粘脱”（debonding）。这种粘结作用逐步破坏锚杆通常全部会大大降低地层强度利用率，尤其在软岩和土层中，当固定长度大于8～10m时，其承载力增量很小或无任何增加。中国已开发出一个单孔复合锚固系统，即压力分散型或拉力分散型锚杆。这种锚固系统是在同一个钻孔中安装多个单元锚杆，而每个单元锚杆全部有自己杆体，自己锚固长度，而且承受荷载也是经过各自张拉千斤顶施加。因为组合成这类锚杆单元锚杆锚固长度很小，所承受荷载也小，锚固长度上轴力和粘结应力分布较均匀，不会产生逐步粘脱现象，从而能最大程度地调用地层强度。从理论上讲，使用这类锚杆整个锚固长度并无限制，锚杆承载力可伴随整个锚固长度增加而提升，适适用于软岩或土体工程。尤其是压力分散型锚杆，其单元锚杆预应力筋采取无粘结钢绞线，在荷载作用下灌浆体受压，不易开裂，所以能大大提升锚杆耐久性。2　锚杆倾角关键应考虑有利于地下工程和边坡和稳定性，通常锚杆轴线应和岩体主结构面或滑移面成大角度相交。不过和水平面夹角为-10°～+10°区域不应作安设锚杆范围。因为倾角靠近水平锚杆，注浆后灌浆体沉淀和泌水现象，会影响锚杆承载能力。3　锚杆预应力筋采取钢绞线、钢丝或精轧螺纹钢筋是最为适合。一是因为其抗拉强度远比Ⅱ、Ⅲ级钢筋高，能够大幅度降低锚杆用钢量。二是当预拉力达成锚杆拉力设计值时，预应力筋产生弹性伸长比Ⅱ、Ⅲ级钢筋大若干倍，这么当锚头松动或其它原因使预应力筋弹性伸长变小时，所引发预应力损失要小得多。三是钢绞线、钢丝运输安装方便。即使在较狭窄空间也可施工。对穿型锚杆应采取无粘结钢绞线，首先可大大提升锚杆耐久性，其次当锚杆长度上某部位出现岩体裂隙张开时可在整个长度上调整应力，而不会发生粘结型锚杆那样应力集中和局部破坏。4　要求锚杆自由段长度不宜小于5.0m，是为了使预应力筋在设定张力作用下有较大弹性伸长量，不致在锚杆使用过程中因锚头松动而引发预拉力显著衰减。5　本条给出安全系数K适适用于预应力锚杆锚固段设计。按锚杆破坏后影响程度和服务年限长短给出了不一样安全系数，其取值关键考虑锚杆设计中不确定原因及风险程度，其数值是参考国外相关标准及中国工程建设标准化协会标准《土层锚杆设计和施工规范》CECS22相关条款要求提出。6　处于地层中预应力锚杆常常受到地下水（尤其是含有腐蚀介质地下水）侵蚀，而在高拉应力作用下，预应力筋则会出现应力腐蚀。通常腐蚀和应力腐蚀交织在一起，国外已出现不少因腐蚀而造成锚杆破坏实例。如法国米克斯坝，有几根13000kN承载力锚杆仅使用多个月就发生断裂。锚杆应力水平是杆体强度极限值67％。经数次试验结论是，处于高拉伸应力状态下锈蚀是破坏关键原因。1986年国际预应力协会（FIP）曾对35个锚杆断裂实例进行调查。其中永久锚杆占69％，临时锚杆占31％，锚杆使用期在2年内及2年以上发生腐蚀断裂各占二分之一。由此可见，因腐蚀而引发锚杆破坏是不能忽略。所以，本条要求永久性预应力锚杆预应力筋保护层厚度不应小于20mm，并宜外套波形管，一旦锚固段水泥浆体出现开裂，波形管仍有阻隔地下水浸蚀作用。4.2.6自钻式锚杆适适用于钻孔过程易塌孔，而必需采取套管跟进复杂地层。这种锚杆将钻孔、注浆及锚固等功效一体化，在隧道超前支护系统及高地应力，大变形巷道变形控制等工程中均取得良好效果。现在国产自钻式锚杆技术参数见表5。表5自钻式锚杆技术参数型号R27NR32N直径/壁厚（mm）27/6.032/6.0抗拉强度（MPa）680680抗拉力（kN）280320重量（kg/m）3.03.6螺纹方向左旋左旋标准长度（m）2.0，3.0，4.0最大钻进深度（m）＞124.2.7锚杆和岩体主结构面成较大角度部署，则能穿过更多结构面，有利于提升结构面上抗剪强度，使锚杆间岩块相互咬合，充足发挥锚杆加固围岩作用。系统锚杆间距，除受围岩稳定条件及锚杆长度制约外，在稳定性较差岩体中，为使支护紧跟掘进工作面，锚杆纵向间距还受掘进进尺影响。所以，锚杆纵向间距选定，还要和所采取施工方法相适应。系统锚杆关键对围岩起整体加固作用。依据工程经验，为使一定深度围岩形成承载拱，锚杆长度必需大于锚杆间距两倍。所以，要求系统锚杆间距不宜大于锚杆长度1/2。不过，在Ⅳ、Ⅴ类围岩中，当锚杆长度超出2.5m时，若仍按间距小于1/2锚杆长度要求，则锚杆间岩块可能因咬合和联锁不良，而造成掉块或坠落。所以，还要求在Ⅳ、Ⅴ类围岩中，锚杆间距不得大于1.25m。4.2.8本条要求是为了充足发挥锚杆材料作用，提供有效支护抗力，阻止不稳定岩块坠落。4.2.9粘结型锚头破坏，在裂隙交割坚硬岩体中，通常受胶结材料和杆体间粘结强度控制，而在软弱岩体中，有时则受胶结材料和岩面粘结强度控制。故本条要求，粘结型锚固体锚入稳定岩体长度确实定应同时验算两种不一样情况粘结强度。4.3喷射混凝土支护设计4.3.1喷射混凝土强度等级是决定其力学性能和耐久性关键指标，对支护结构工作性能和使用效果关系重大。所以，本条文要求对于关键地下工程，喷射混凝土强度等级不应低于C20，施工中只要遵守本规范相关要求，通常均能达成设计要求强度等级。因为地下工程和地面结构不一样，喷射混凝土施工后要求含有较高支护抗力，尤其在软弱围岩中喷射混凝土早期强度至关关键。依据中国外对喷射混凝土早期强度试验资料（见表6），本条要求在添加速凝剂条件下，喷射混凝土1d龄期抗压强度不应低于5MPa。　　中国外试验资料表明，和不掺钢纤维喷射混凝土相比，钢纤维喷射混凝土抗拉强度约提升30％～60％，抗弯强度约提升30％～90％，故本条要求在掺入速凝剂情况下，钢纤维喷射混凝土强度等级不得低于C20，抗拉强度不得低于2MPa。表6喷射混凝土早期抗压强度（MPa）（h）龄期龄期（h）测定单位3824日本（新奥法指南）1.0～3.55.0～8.510.5～15.0美国3.58.410.6～21.0中国（下坑隧道工程）—2.3～2.56.5～6.7中国（冶金部建筑研究总院）—2.58.34.3.2喷射混凝土容重、静力弹性模量要求值，是在综合分析中国相关单位科学试验资料及工程质量检验数据基础上提出。喷射混凝土和围岩粘结力，不仅和混凝土强度等级相关，也和岩石强度和岩体完整性相关。故本规范要求，对Ⅰ、Ⅱ级围岩，粘结强度不应小于0.8MPa，Ⅲ级围岩不应低于0.5MPa。对粘结强度作对应要求，其目标是确保在围岩和喷射混凝土结合面上能传输一定拉应力和剪应力，有利于二者共同工作。4.3.3喷射混凝土收缩较大，若其厚度小于50mm时，喷层中粗骨料含量甚少，更轻易引发收缩开裂。同时，喷层过薄也不足以抵御岩块移动，常出现局部开裂或剥落。近几年来，相关部门对喷射混凝土支护使用情况调查结果表明，喷射混凝土支护层产生局部开裂剥落者，其厚度多在50mm以下，也有30～40mm。所以，本条要求喷射混凝土支护最小厚度不应小于50mm。依据锚喷支护原理，要求喷层含有一定柔性。所以，要求喷射混凝土厚度通常不应超出200mm，尤其在软弱围岩中作早期支护，喷层过厚，会产生过大形变压力，易造成喷层出现破坏，这是不经济。当喷层不能满足支护抗力要求时，可用锚杆或配筋给予加强。4.3.4在含水岩层中采取喷射混凝土支护，要求喷层设计厚度不应小于80mm。抗渗强度不应小于0.8MPa，是为了严格控制外水内渗，以确保良好工作条件。4.3.5冲切强度公式适适用于岩石和喷射混凝土粘结强度得到确保，且厚度小于100mm喷射混凝土层。所以，本条要求在Ⅰ、Ⅱ级围岩隧洞中，薄层喷射混凝土对局部不稳定块体抗力可按本规范公式（4.3.5-1）、（4.3.5-2）计算。当喷层厚度大于100mm或喷层和围岩粘结强度很低时，在局部不稳定块体作用下，喷层展现粘结破坏。这时，需设置锚杆，由喷层和锚杆共同承受不稳定块体重量。4.3.6大量试验资料表明，钢纤维喷射混凝土一系列性能全部优于一般喷射混凝土，尤其是它含有良好韧性（即从加荷开始直至试件完全破坏所作总功，常以荷载—挠度曲线和横坐标轴所包络面积表示），约比素喷混凝土提升10～50倍（图2），抗冲击能力约比素喷混凝土提升8～30倍。故要求在膨胀岩体隧洞和受采动影响巷道中，宜采取钢纤维喷射混凝土支护。图2钢纤维喷射混凝土小梁荷载—挠度曲线1—钢纤维直径0.3mm，长25mm，体积掺量2％；2—钢纤维直径0.4mm，长25mm，体积掺量2％；3—钢纤维直径0.4mm，长25mm，体积掺量1.5％；4—素喷混凝土4.3.7本条说明以下：1　钢纤维喷射混凝土破坏，通常不是纤维被拉断，而是纤维从混凝土中被拔出，也就是说，钢纤维喷射混凝土增强性能关键是由纤维和混凝土基质握裹力来决定。所以，一般碳素钢纤维就能满足钢纤维增强要求。2　当纤维体积百分率不变时，纤维直径增大，则纤维在混凝土中分布间距也随之增大；反之，纤维直径减小，纤维间距也随之减小。纤维间距越小，对混凝土裂缝扩展约束能力也就越强，使混凝土多种性能更能得到强化。但纤维直径过小，会使纤维添加和钢纤维混凝土搅拌和施工发生困难。所以，钢纤维直径以0.3～0.5mm为宜。3　钢纤维长度和掺量关键是由喷射混凝土施工工艺决定。实践表明，纤维长度大于25mm，掺量超出干混合料重量6％时，搅拌均匀性和喷射施工就要发生困难。关键表现为在搅拌时纤维轻易绞结在喷射机中。所以，钢纤维长度不要超出25mm，掺量不宜大于干混合料重量6％。4.3.8在通常情况下，地下工程喷射混凝土支护中配置钢筋网，其关键作用是提升喷射混凝土整体性，预防收缩，使混凝土中应力均匀分布，并提供一定抗剪强度，有利于抵御岩石塌落和承受冲击荷载。1　钢筋网常按结构要求设计，故选择钢筋直径宜为4～12mm。2　实践表明，当钢筋间距小于150mm，喷射混凝土回弹大，且钢筋和壁面之间易形成空洞，不能确保混凝土密实度；当钢筋间距大于300mm时，则将大大减弱钢筋网在喷射混凝土中作用，所以，要求钢筋间距应为150～300mm。3　钢筋保护层厚度不应小于20mm，这和一般钢筋混凝土要求是一致。因为在过水隧洞中，喷射混凝土要经受高速水流长久、反复冲刷作用，其表层轻易磨蚀，所以，要求钢筋保护层厚度不应小于50mm。4.3.11本条说明以下：1　当围岩变形量小时，钢架可采取钢管或其它轻型钢材制成刚性钢架；当围岩变形量大时，宜采取Ｕ型钢制成可缩性钢架。在可缩性节点处，应能使其自由压缩，以适应钢架柔性卸压作用，故不宜在联接节点处喷上混凝土。2　设置钢架处，钢架保护层厚度小于40mm时，常引发喷层收缩开裂，从而恶化钢架使用条件，引发钢架腐蚀，故要求钢架保护层厚度不应小于40mm。3　要求钢架立柱埋入底板深度不应小于水沟底面水平，是为了确保钢架稳定性，而不致使其在侧压力作用下被挤向巷道中。4.4特殊条件下锚喷支护设计（Ⅰ）浅埋隧洞锚喷支护设计4.4.1本条关键针对覆盖岩层厚度为1～3倍洞跨浅埋岩石隧洞而言，因为浅埋岩石隧洞覆盖层不可能形成完整支承环，支护结构关键承受岩体松散压力，它比深埋条件下支护所承受荷载更大部分。所以，支护刚度和厚度也要比深埋条件下隧洞要大部分。对本规范表4.4.1所列之外Ⅰ、Ⅱ级围岩，在类似埋深和跨度条件下，假如施工合理，基础不出现岩体过大松动，所以锚喷支护参数无须加强。现在，锚喷支护用于浅埋岩石隧洞工程实例见表7。表7浅埋隧洞锚喷支护工程实例工程名称地质条件隧洞断面宽×高(m)洞顶覆盖层厚度(m)支护参数××洞库AB段凝灰岩，大部为块状结构，属Ⅱ级围岩13×7.713锚杆和钢筋网喷射混凝土联合支护，喷层厚80～100mm，锚杆长2.0m，网筋直径6～8mm××Ⅱ线2号隧洞砂岩和奥陶纪石灰岩,岩体破碎,断层宽3～6m,节理产状零乱,属Ⅲ、Ⅳ级围岩11×910锚杆和钢筋网喷射混凝土联合支护，喷层厚150mm，锚杆长2.0～2.5m，网筋直径18～22mm下坑隧道严重风化千枚岩，有地下水，属Ⅳ、Ⅴ级围岩5.0×6.010～20锚杆和钢筋网喷射混凝土联合支护，喷层厚180mm，锚杆长2.0～2.5m，网筋直径8mm，仰拱厚300mm××村隧道严重风化石灰岩、属Ⅳ级围岩17×105～30锚杆和钢筋网喷射混凝土联合支护，喷层厚200mm，锚杆长3m，网筋直径16mm，有仰拱覆盖岩层厚度小于本规范表4.4.1，洞跨超出本规范表4.4.1浅埋隧洞，因为多种条件比较复杂和工程经验较少，本规范对这类浅埋隧洞采取锚喷支护未加限制，而是提出经过试验慎重确定。4.4.2浅埋隧洞传统设计方法常采取浅部地压理论，即支护衬砌要承受上部覆盖全部岩石重量。多年来，在一定条件下浅埋岩石隧洞采取锚喷支护取得成功。但浅埋岩石隧洞围岩自支承能力利用程度毕竟不一样于深埋隧洞，在设计时务必采取审慎态度，其根本标准是不许可围岩出现较大变形。本条中全部要求表现了要合适增加锚喷支护刚度，提升支护能力，以控制围岩变形和松动，确保隧洞稳定。4.4.3本条要求浅埋岩石隧洞考虑偏压条件，是参考中国相关标准要求，结合锚喷支护工作特点提出，仅适适用于采取锚喷支护浅埋岩石隧洞。4.4.4、4.4.5最近10多年来，中国城市地铁和市政隧洞采取配筋喷射混凝土和拱架相结合做早期支护已积累了部分经验，本条是在这些工程经验基础上提出。为了慎重起见，提出了覆土厚度大于1倍洞径浅埋土质隧洞前提条件。但实际上中国已经有了小于1倍洞径覆土厚度工程经验，因数量较少，且条件比较复杂，故本条提出“应经过现场试验及监控量测确定”。但在地下水排干有困难地层、厚淤泥质粘土层、厚层含水粉细砂层等极不稳定地层，本条提出在未采取有效方法前不宜采取限制。浅埋土质隧洞采取锚喷支护，其锚杆作用不很显著，故第4.4.5条提出关键支护形式是钢筋网喷混凝土和钢架／钢筋网喷混凝土，而且强调施作仰拱，形成封闭结构。立即封闭是维护浅埋土质隧洞稳定关键点之一。浅埋土质隧洞锚喷支护工程实例见表8。表8浅埋土质隧洞锚喷支护工程实例工程名称地质条件隧洞断面宽×高（m）洞顶覆盖厚度（m）支护类型及参数北京地铁复西区间隧道粉细砂及砂砾石层松散，地下水在－22m6.0×5.49～12喷层厚300mm，钢筋网φ6～10mm，间距150mm×150mm格栅拱架间距750～1000mm二次衬砌350mm，仰拱封底北京地铁双线区间隧道亚粘土，粉细砂及砂砾石，无地下水9.45×7.111喷层厚350mm，钢筋网φ6～10mm，双层排列格栅拱架间距500～750mm，二次衬砌400mm，仰拱封底北京复兴门折返线渡线亚粉土，粉细砂及砂砾土层无地下水14.86×1111喷层厚400mm，钢筋网双层部署，格栅拱架间距500mm，二次衬砌450mm，仰拱封底4.4.6本条关键要求了设计锚喷支护参数时荷载确定方法，关键考虑浅埋土质隧洞覆土难以形成稳定支承环，所以垂直土压力应以全土柱计算，这是偏于安全。4.4.7浅埋土质隧洞开挖工作面土体自稳时间较短。而喷射混凝土强度增加要经过一个间隔时间，这段间隔时间土体稳定要靠安装牢靠钢架支撑。所以，本条强调钢架应含有能承受40～60kN/m2荷载支撑能力。4.4.8浅埋土质隧道施工时，会碰到多种不稳定地质条件，应该重视地层预加固和预支护方法。这方面中国外已经有不少成熟经验，包含土体注浆加固、超前锚杆和长管棚等方法。当然，在采取注浆加固地层时，应考虑埋深浅，地下管网多特点，浆压力应经过试验确定。（Ⅱ）塑性流变岩体中隧洞锚喷支护设计4.4.9隧洞断面形状要尽可能做到和围岩压力分布相适应，塑性流变岩体通常是四面来压或有很大水平压力。所以，在这类围岩中隧洞断面宜采取圆形、椭圆形或马蹄形等断面形状。采取圆滑曲线断面轮廓，能够减小应力集中引发围岩破坏和增强喷层结构作用。在塑性流变岩体中开挖隧洞，一条基础标准是不使围岩发生有害松散前提下，许可围岩产生较大变形，以减小支护抗力，使锚喷支护达成经济合理，安全可靠。所以，在隧洞设计中，断面尺寸应预留许可周围收敛量。4.4.10塑性流变岩体关键特点是在隧洞开挖后，围岩变形量大，延续时间长。在这种情况下，正如“围岩—支护”相互作用原理（图3）所表示那样，若采取一次完成刚性大永久支护，对围岩过早地施加过强约束力，会造成支护结构承受较大荷载，甚至常出现弯曲破坏。经过塑性流变岩体隧洞，通常应分两次支护，即早期支护和后期支护。早期支护作用是立即提供一定支护抗力，使围岩不致发生松散破坏，同时，又许可围岩塑性变形有一定发展，以充足发挥围岩自支承作用。后期支护作用是维护隧洞长久稳定性，并满足防水等使用要求。图3岩石特征曲线和支护特征曲线相互作用图a—原始地应力；b—岩石特征曲线；c—岩石拱形成；d—岩石拱破坏；e—支护特征曲线；f—支护承受部分；g—岩石拱承受部分；1—太刚；2—适宜；3—太晚；4—太柔显然，在塑性流变岩体中，采取柔性较大薄层喷射混凝土加锚杆做早期支护，是十分理想。不过，也必需指出，塑性流变岩体有显著时间效应。图4所表示，在不一样时间阶段，岩体应力-位移曲线是不一样。比较柔性锚喷支护在t1、t2时，支护特征曲线和岩体特征曲线相交，说明二者能取得平衡。这时，支护结构承受较小荷载，但却引发相当大位移。当超出t2时，二者特征曲线不得相交，并出现过分支护变形，易使围岩松散。所以，必需适时地提升支护抗力，进行后期支护，使支护特征曲线在t3时，和围岩特征曲线相交，以确保隧洞长久稳定性。图4　不一样时间阶段围岩特征曲线和支护特征曲线适应性s—早期支护特征曲线；c—后期支护特征曲线；Ps—支护结构抗力在塑性流变岩体中开挖隧洞，因为岩体潜在应力释放或岩体吸水膨胀，沿四面逐步向隧洞内挤出。支护结构在一定程度上抑制了岩体挤压膨胀，但如底部没有约束，围岩裸露，必需形成膨胀和应力释放集中部位，产生底鼓。如底鼓不加控制，任其发展，常常造成隧洞墙脚内移和支护结构严重破坏，这在实际工程中是屡见不鲜。所以，必需设置抑拱，形成全封闭环，以提升支护抗力。塑性流变岩体中隧洞采取锚喷支护，怎样依据不一样时间阶段内围岩和支护变形特征，调整支护抗力，使“围岩—支护”变形协调发展，是以经济支护结构取得隧洞稳定关键。而要掌握围岩和支护变形时间效应，最现实可行措施是经过现场量测。（Ⅲ）老黄土隧洞锚喷支护设计4.4.11老黄土含有湿陷性较小、强度较高特点。在中国西北地域老黄土土层中，已用锚喷支护成功地建成部分铁路隧道和地下洞室。经过现场量测和工程实践表明，它能立即支护土体，发挥土体自承作用，保持洞体稳定。4.4.12黄土地层有较显著侧压力，其静止侧压力系数约为0.5左右。所以，隧洞应采取曲线形边墙。用锚喷支护实例证实，当边墙曲率较大（矢高不应小于弦长1/8）并设置抑拱后，隧洞能较快地达成稳定。4.4.13本条要求是依据现有几座穿过老黄土隧洞，采取锚喷支护成功经验提出。当采取水泥砂浆锚杆时，要求孔径不宜小于60mm，是为了增大砂浆和土层粘结面积，以满足一定锚杆抗拔力要求。老黄土隧洞中薄层喷射混凝土衬砌，如不设置伸缩缝，因为在喷射混凝土硬化过程中本身收缩或使用过程中温度改变等原因所引发应力，一旦大于喷射混凝土抗拉强度，和地层不均匀沉陷，均会使衬砌出现裂缝，恶化隧洞工作条件，故要求沿隧洞轴线每隔5～10m应设一道环向伸缩缝。老黄土对于水作用是很敏感，在水作用下，会很快解体而失去稳定。所以，锚喷支护设计时，就必需对地表水和洞内施工水提出处理方法，以确保施工安全和洞体稳定。（Ⅳ）水工隧洞锚喷支护设计4.4.14水工隧洞不一样于其它隧洞，它长久处于水作用下工作，有甚至在有较高压力水中工作，不仅要承受较大内水压力，还有防渗、抗冲刷等问题。所以，在水工隧洞中采取锚喷支护时，对其使用范围应有所限制。　　工程实践和科学试验表明，水工隧洞锚喷支护承受内水压力及抗渗、抗冲刷等性能，关键取决于围岩性质。当围岩变形模量为10×103MPa，洞跨为10m，喷射混凝土厚度为200mm时，锚喷支护水工隧洞能够承受0.5MPa内水压力（不考虑锚杆和钢筋网作用），其中80％以上内水压力由围岩负担。考虑水工隧洞特殊工作条件，当锚喷支护作为后期支护时，仅限制在Ⅲ级以上（包含Ⅲ级）围岩中应用。对于Ⅳ、Ⅴ级围岩，因为完整性差，或岩质软弱，承载能力低，宜采取复合支护，即内水压力关键由现浇钢筋混凝土支护负担。而锚喷早期支护关键作用是立即支护围岩，限制其有害变形发展，预防围岩坍塌，确保施工安全。在水工隧洞中，因为防渗不好，内水外渗，恶化了围岩地质条件，可能造成隧洞严重破坏。所以，对锚喷支护水工隧洞，必需重视其防渗问题。4.4.15×××一级、××河一级、××镇和×××四个锚喷支护水工隧洞水压试验表明（表9），内水压力是由围岩和支护共同负担，锚喷支护符合弹性介质薄壁圆管工作原理。为此，可按“围岩—支护”变形一致标准来计算支护抗裂能力。对于洞跨超出10m、内水压力大于0.6MPa关键工程，其锚喷支护设计尚缺乏经验，也缺乏运行资料，所以要求宜经过试验决定。表9有压水工隧洞实测开裂压力和计算开裂压力（MPa）工程名称实测开裂压力计算开裂压力×××一级0.660.58××镇0.890.84××河一级0.55—×××0.800.354.4.16外水压力是水工隧洞关键荷载之一，锚喷支护也不例外，据×××一级电站和××镇电站试验资料，当外水压力为1.4～1.6MPa时，喷层局部剥落，通常展现粘结破坏。所以，当外水压力较高、隧洞使用中放空时，必需校核其稳定性。外水压力值，可采取地下水位线以下水柱高乘以对应折减系数方法估算（表10）。表10外水压力折减系数地下水活动分级地下水活动情况折减系数1无02微弱0～0.253显著0.25～0.504强烈0.50～0.755猛烈0.75～1.00喷射混凝土支护和围岩是相互紧密结合两种不一样透水介质，在地下水位变幅小、补水和排水条件固定情况下，在长久运行过程中将形成稳定渗流场，所以，严格地说，这时作用在支护上外水荷载是一个“场力”。4.4.17锚喷支护引水隧洞和尾水隧洞水流速度均不高，通常为3～5m/s，只有导流隧洞和泄洪隧洞才有较高流速。比如，星星哨水库泄洪洞流速为7m/s，××2号泄洪洞流速达13.5m/s。在泄洪隧洞和导流隧洞中，可依据围岩条件选择锚喷支护许可流速，通常来说，围岩条件好，许可流速可合适提升，但不宜超出12m/s，不然，有可能出现冲刷破坏或气蚀破坏。国外也有在12m/s左右流速情况下锚喷支护发生破坏实例，其破坏原因通常是因为处于较差地质地段。所以，对于局部软弱地质地段和采取较高流速隧洞，全部要采取结构方法，增强支护和围岩整体性。4.4.18隧洞内壁面平整程度对过流能力有显著影响。壁面过于粗糙，将使水头损失增大，降低隧洞过流能力。喷射混凝土施作于凹凸不平岩面上，有水经过时，摩阻损失增大。试验资料证实（表11），喷射混凝土支护摩阻特征是属于大糙度、非均匀糙率问题，可按J·尼古拉兹公式估算其糙率系数。表11喷射混凝土支护实测糙率和计算糙率工程名称壁面起伏差（mm）计算综合糙率实测综合糙率开挖方法支护情况××哨一号洞1150.02480.0252光面爆破局部地段锚喷支护，大部分地段不支护，底板为现浇混凝土××哨二号洞1150.02480.0249光面爆破×××2100.02740.0276一般爆破全洞锚喷支护，底板现浇混凝土由糙率系数计算公式得悉，若喷层表面平均起伏差小于150mm，则可显著减小糙率系数。依据××哨水工隧洞施工经验，采取光面爆破开挖技术，壁面平均起伏差可控制在115mm左右。壁面平均起伏差可按下式计算：Δ＝Δ起＋Δ伏　　　　　　　　　　　（2）式中Δ起、Δ伏———（Amax－Am）和（Am－Amin）开口环面积按边墙和拱部周长折算平均厚度（mm）；Amax和Amin———分别为大于和小于Am各断面平均面积（m2）；Am———平均断面积（m2）。采取锚喷支护水工隧洞，为了降低电能损失，在经济合理条件下，能够按现浇混凝土支护含有相同水头损失标准，合适增加隧洞开挖断面。4.4.19鉴于水工隧洞防渗特殊要求，故对喷射混凝土抗渗指标提出了较高要求。依据以往经验，只要精心施工，注意改善施工工艺，这些要求指标是不难达成。4.4.20采取锚喷支护水工隧洞，通常底拱为现浇混凝土，这么，在二者结合处往往形成透水通道，×××水电站隧洞水压试验资料证实，结合处渗出水占整个隧洞渗水量25％以上。所以，必需做好接缝处理。依据×××水电站和××河一级水电站隧洞施工经验，在施工中，应首先施作底拱现浇混凝土，然后向边墙和拱部喷射混凝土。现浇混凝土和喷射混凝土应有足够搭接长度，其结合处应进行凿毛处理，必需时，可对接缝进行灌浆。（Ⅴ）受采动影响巷道锚喷支护设计4.4.21受采动影响巷道，是指煤矿和金属矿山中受采煤（采矿）爆破、采空及放顶等影响关键巷道。对煤矿来说，是指服务年限在5年以上底板岩巷，而不包含靠近采煤工作面上、下顺槽和回风巷。4.4.22受采动影响巷道支护结构及参数，关键依据受采动影响程度和服务年限来确定。受采动影响巷道，承受动压反复作用，应力集中严重，变形大。所以，在支护选择上应以锚杆、钢架为主，而不宜采取单一喷射混凝土支护或钢筋网喷射混凝土支护。钢纤维喷射混凝土有很高韧性，约比素喷混凝土高10～50倍。摩擦型锚杆受采矿爆破影响后，能够提升其支护抗力。所以，钢纤维喷射混凝土、摩