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《铁路隧道锚杆支护技术规程(征求意见稿)》.pdf

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Q/CR 中国铁路总公司企业标准 P Q/ CR XXX X——201X 铁路隧道锚杆支护技术规程 Technical Specification for Rockbolt Support of Railway Tunnel (征求意见稿) 201X—XX—XX 发布 201X—XX—XX 实施 中国铁路总公司发布 中国铁路总公司企业标准 铁路隧道锚杆支护技术规程 Technical Specification for Rockbolt Support of Railway Tunnel Q/CR XXXX—201X 主编单位:中铁二院工程集团有限责任公司 批准部门:中国铁路总公司 实施日期:201X年 XX月 XX 日 2016年·北京 1 前言 本技术规程是根据中国铁路总公司《关于公布 2016 年铁路工程建设标准编制计划 的通知》 (铁总建设函〔2016〕3号)的要求编制的。 本技术规程编制过程中,经广泛调查研究,认真总结了我国铁路隧道锚杆支护的经 验,吸纳成熟的新成果与新技术,借鉴了国内外隧道及地下工程锚杆支护有关标准,在 广泛征求意见的基础上,经反复审查定稿。 本技术规程共分 11 章,主要内容包括:总则、术语、基本规定、钢筋锚杆及材料、 中空锚杆及材料、预应力锚索及材料、纤维锚杆及材料、锚杆支护设计、锚杆施工、锚 杆检测、质量检验与验收,另有 8个附录。 本技术规程系首次编制。 希望各单位在执行过程中, 结合工程实践, 认真总结经验, 积累资料。如发现有需要修改和补充之处,请及时将意见及有关资料寄交中铁二院工程 集团有限责任公司(四川省成都市金牛区通锦路 3 号,邮编:610031) ,并抄送中国铁 路经济规划研究院 (北京市海淀区北蜂窝路乙 29号, 邮编 100038) , 供今后修订时参考。 本技术规程由中国铁路总公司建设管理部负责解释。 本技术规程主编单位:中铁二院工程集团有限责任公司。 本技术规程参编单位: 本规程主要起草人员: 本规程主要审查人员: 2 目次 1 总则 1 2 术语 2 3 基本规定 6 3.1 一般规定 . 6 3.2 建设各方工作 . 6 4 钢筋锚杆及材料 8 4.1 钢筋锚杆类型 . 8 4.2 杆体、构件及材料 . 8 5 中空锚杆及材料 12 5.1 中空锚杆类型 . 12 5.2 杆体、构件及材料 . 12 6 预应力锚索及材料 14 6.1 预应力锚索类型 . 14 6.2 杆体、构件及材料 . 14 7 纤维锚杆及材料 16 7.1 纤维锚杆类型 . 16 7.2 杆体、构件及材料 . 16 8 锚杆支护设计 19 8.1 一般规定 . 19 8.2 锚杆类型选择 . 19 8.3 锚杆支护设计 . 20 8.4 锚杆防腐 . 22 9 锚杆施工 23 9.1 一般规定 . 23 9.2 锚杆施工工艺流程 . 23 9.3 锚杆施工机械配置 . 24 9.4 钻孔 . 25 3 9.5 锚杆存储及安放 . 25 9.6 锚固 . 25 9.7 垫板及螺母安装 . 26 9.8 端头处理 . 26 10 锚杆检测 27 10.1 一般规定 . 27 10.2 检测方法 . 28 10.3 检测内容及频率 . 29 10.4 检测设备 . 30 10.5 检测成果报告 . 30 11 质量检验与验收 31 11.1 一般规定 . 31 11.2 质量检验 . 32 11.3 验收 . 33 附录A 连接器、锚头组装件的拉伸试验方法 33 附录B 常用锚杆结构图 37 附录C 中空锚杆结构参数与力学性能 40 附录D 锚杆支护设计计算 41 附录E 单根锚杆无损检测结果表 45 附录 F 单次抽检锚杆无损检测报告表 . 46 附录G 锚杆检测长度计算方法 47 附录H 锚杆施工记录表 49 本规程用词说明 50 《铁路隧道锚杆支护技术规程》 51 1 1 总则 1.0.1 为使铁路隧道锚杆支护设计、施工符合安全适用、经济合理、技术先进、确 保质量和环境保护的要求,制定本规程。 1.0.2 铁路隧道锚杆支护的设计与施工,应做好工程地质勘察工作,充分利用隧道 围岩的自身强度和自稳能力。 1.0.3 铁路隧道锚杆支护应与喷射混泥土组合使用,以发挥锚喷支护的联合支护作 用。 1.0.4铁路隧道围岩采用锚杆支护时, 锚杆支护的合理性和可靠性是依靠其先进的技 术、合格的施工和严格的管理来保证的,要高度重视技术问题,同时强化管理。 1.0.5铁路隧道锚杆支护的设计、施工及检测应贯彻国家有关技术经济政策,积极采 用新技术、新材料、新设备和新工艺。 1.0.6本规程适用于铁路隧道锚杆支护的设计、施工、检测及质量验收。 1.0.7铁路隧道锚杆支护的设计、施工及验收除应符合本规程外,尚应符合国家现行 有关强制性标准的规定。 2 2 术语 2.1 锚杆 rockbolt、ground anchor 深入岩土体内部并控制岩土体变形的细长杆体及其体系,包括垫板、螺母或锚具等 部件。 2.2 系统锚杆 system rockbolts 隧道内按一定的布置图式安设的锚杆群体。 2.3 局部锚杆 local rockbolts 加固隧道内局部不稳定岩块而安设的锚杆。 2.4 永久性锚杆 permanent anchorage 设计使用期超过 2年,且在设计使用年限内能保持其应有功能的锚杆。 2.5 临时性锚杆 temporary anchorage 设计使用期不超过 2年的锚杆。 2.6锚杆杆体 anchor tendon 由筋材、连接器等组装而成的锚杆杆件。 2.7螺纹钢筋 screw-thread steel bars 一种热轧成带有不连续的外螺纹的直条钢筋,简称精扎螺纹钢,该钢筋在任意截面 处,均可用带有匹配形状的内螺纹的螺母或连接器进行锚固或连接。 2.8纤维增强复合材料筋 fiber reinforced polymerbar 由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等高性能纤维作为增强材料,与树脂 基体采用适当的成型工艺所形成的筋材。 2.9钢绞线 strand 由数根钢丝捻成的绞线状预应力钢丝束。 2.10玻璃纤维锚杆 glass fiber reinforced polymeranchor 以玻璃纤维增强复合材料筋作为锚杆杆体的锚杆。 2.11玄武岩纤维锚杆 basaltfiber reinforced polymer anchor 以玄武岩纤维增强复合材料筋作为锚杆杆体的锚杆。 2.12低预应力锚杆 low prestressed anchor 受拉承载力低于 200kN的预应力锚杆。 3 2.13锚杆锚固段 fixed anchor length 借助注浆体或机械装置,能将拉力传递到周围岩土体的杆体部分。 2.14锚杆自由段 free anchor length 锚杆锚固段近端至锚头的杆体部分。 2.15连接器 coupler 用于接长锚杆杆体,有与杆体的外螺纹相匹配形状的内螺纹的连接套管。 2.16连接器组装件 coupler assembly 连接器与配套锚杆杆体组合装配而成的受力单元。 2.17锚具 anchorage 用于持预应力钢绞线的拉力并将其传递到被加固岩层上所用的永久性锚固装置。 2.18锚头 anchor head 能将拉力由杆体传递到围岩面和支承结构面的装置,包括垫板、螺母或锚具。 2.19锚头组装件 anchor head assembly 垫板和螺母或锚具与配套锚杆杆体组合装配而成的受力单元。 2.20锚端 anchor end 安装在中空杆体前端,带或不带出浆孔的构件。 2.21对中器 centr a lize r 引导锚杆杆体,使其在锚杆孔中位置居中的构件。 2.22锚头罩 Anchor head hood 套在锚头杆体上的防护装置,用于防止无纺布及防水板被杆体金属刺穿或保护锚头 构件。 2.23实测极限拉力 actual ultimate tensile force 在拉伸试验中,试件被拉断之前测得的最大拉力称为实测极限拉力。 2.24公称极限拉力 nominal ultimate tensile force 筋材的公称极限拉力是具有不小于 95%的保证率的筋材最大拉力, 等于筋材的公称 截面面积与抗拉强度标准值之乘积。 2.25锚固剂 anchoring agent 起粘结锚固作用的材料。 2.26水泥砂浆锚固剂 grouting mortar anchoring agent 4 以普通硅酸盐水泥、细砂及外加剂组成的混合料,加水制成流动状砂浆,可在一定 时间内凝固,产生粘结锚固作用。 2.27快硬水泥锚固剂 high early strength cement anchoringcapsule 普通硅酸盐水泥与快硬早强剂的混合料,或单一的特种快硬早强水泥,按一定规格 由特种包装材料包装成卷,浸水后经水化作用能迅速产生强力锚固作用的水硬性胶凝材 料。 2.28树脂锚固剂 resins and capsules 由树脂胶泥与固化剂两部分分隔包装成卷形,混合后能使锚杆杆体与岩土体粘结在 一起。树脂胶泥是由树脂、填料和化学助剂组成的胶泥状材料。固化剂是与树脂胶泥混 合后,能立即引起化学反应,使树脂胶泥结成固体的材料。 2.29树脂胶泥稠度 viscosity of resin mastic 表示树脂胶泥的软硬程度,以试锥 1min沉入树脂胶泥的深度(mm)来表示。 2.30凝胶时间 gel time 从树脂胶泥与固化剂混合起,到胶泥开始变稠、温度开始上升时的时间。 2.31等待安装时间 setting time 安装锚杆时,搅拌停止后到可以上托盘的时间。 2.32冲击弹性波 impact elastic wave 在冲击作用下质点在弹性范围内产生的运动,并以波动形式传播,即冲击弹性波, 亦可称为应力波。 2.33时域反射法 time domain reflection method 通过锤击等方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号,通过分析冲击弹性波 在测试对象中的传播时刻结合波速计算测试对象长度的方法。 2.34加速度传感器 accelerometer 将测试对象的物理量加速度转换为电信号的装置。 2.35幅频域频差法: amplitude frequency domain frequency difference method 利用相邻频谱频率差值对测试对象长度进行计算的方法。 2.36波速 elastic wave velocity 冲击弹性波在测试对象中的传播波速,主要分为杆体波速:冲击弹性波在单一介质 中(锚杆)的传播速度;杆系波速:冲击弹性波在多种介质中(锚杆、砂浆、岩体)的 5 传播波速。 2.37系统增益 syste m gain 检测系统对测试信号的放大能力。 2.38通频范围 pass frequency range 检测系统所允许通过的频率范围。 2.39A/D卡 analog to digital conversion card 将模拟信号转换为数字信号的装置。 6 3 基本规定 3.1 一般规定 3.1.1 铁路隧道锚杆支护设计、施工及质量检测应严格执行本规程的规定,同时尚 应满足国家和行业有关法律及法规的要求。 3.1.2 铁路隧道可根据设计要求采用钢筋锚杆、中空锚杆、纤维锚杆或预应力锚索 对围岩进行支护。 3.1.3 铁路隧道应根据地质条件及工期要求等因素,按照技术先进、安全适用、节 能环保的原则合理配置锚杆支护施工机械设备,积极推进机械化施工。 3.1.4 按照现行《铁路建设项目工程实验室管理标准》 (Q/CR 9204)规定设置的实 验室应能满足成品锚杆和锚固剂的质量抽检试验的要求。 3.1.5 隧道锚杆支护所需的主要原材料应集中采购,各种原材料应按规定进行检验, 各项技术指标应符合设计要求或有关规定。 3.1.6 锚杆杆体及主要构件、树脂卷、快硬水泥卷应采用工厂化生产。 3.1.7隧道锚杆支护施工应组建专业化的作业队伍,应进行岗位培训,考核合格后方 可执行施工任务,管理和作业人员应相对固定。 3.1.8隧道锚杆支护施工质量应进行检测和验收,并将检测结果纳入竣工文件。 3.1.9隧道锚杆支护施工应重视职业健康和劳动卫生保护, 制定管理计划并进行有效 控制,加强通风、降噪、防尘、照明,积极改善隧道作业环境,减少有害气体、粉尘、 噪声等对作业人员的危害,防止发生职业健康安全事故。 3.2 建设各方工作 3.2.1 建设单位应做好以下工作: 1 建立健全质量保证体系,对隧道锚杆支护施工进行全过程控制管理。 2 加强软弱破碎围岩、大变形、岩爆、特大跨度、复杂洞室群等工程条件复杂区 段隧道锚杆支护方案论证、施工图审核、技术交底等会议组织工作。 3.2.2 勘察设计单位应做好以下工作: 1 根据工程地质勘察报告做好隧道锚杆支护常规设计;对于工程条件复杂区段, 7 应做好隧道锚杆支护专项设计。 2 做好现场施工配合工作,根据现场地质情况及时调整锚杆支护设计方案。 3.2.3 施工单位应做好以下工作: 1 建立健全安全生产管理体系, 设置专门安全管理机构, 配备专职安全管理人员, 落实安全生产责任制,保证工程施工安全。 2 现场核对设计文件,参加由建设单位组织的工程条件复杂区段隧道锚杆支护方 案论证、设计技术交底、隧道锚杆支护施工检查及验收等工作。 3 依据相关规范、规程的规定,施工单位应对成品锚杆、树脂卷和快硬水泥卷锚 固剂、水泥砂浆用原材料、水泥砂浆强度进行现场抽检。 4 根据设计文件中锚杆类型,施工单位应编制分项施工组织设计和锚杆施工生产 性工艺试验大纲。 3.2.4 监理单位应做好以下工作: 1 制定隧道锚杆支护监理方案,根据设计方案加强施工现场的监理工作。 2 做好成品锚杆、树脂卷和快硬水泥卷锚固剂、水泥砂浆用原材料等的现场检查 和验收的监理工作。 3 参加由建设单位组织的隧道锚杆支护施工专项检查及锚杆支护施工质量验收工 作。 8 4 钢筋锚杆及材料 4.1 钢筋锚杆类型 4.1.1 钢筋锚杆包括水泥砂浆锚杆、树脂卷锚杆、快硬水泥卷锚杆。 4.1.2 水泥砂浆锚杆应由水泥砂浆锚固剂、钢筋杆体、垫板和螺母等组成。 4.1.3 树脂卷锚杆应由树脂卷锚固剂、钢筋杆体、垫板和螺母等组成。 4.1.4 快硬水泥卷锚杆应由快硬水泥卷锚固剂、钢筋杆体、垫板和螺母等组成。 4.2 杆体、构件及材料 4.2.1 钢筋杆体应符合下列规定: 1 锚杆杆体应选用符合现行国家及行业标准的钢筋,预应力钢筋锚杆可选用精扎 螺纹钢筋。 2 钢筋杆体的公称直径为 16mm~40mm。 3各牌号钢筋杆体的力学性能应符合表 4.2.1的规定; 对于没有明显屈服强度的钢筋, 屈服强度标准值应采用规定非比例延伸强度R p0.2 。 表 4.2.1 钢筋杆体的力学性能 公称直径 (mm) 钢筋牌号 力学性能指标 屈服强度标准值(MPa) 极限强度标准值(MPa) 断后伸长率A (%) 不小于 16~40 HRB400 400 540 16 HRB500 500 630 15 PSB500 10 PSB830 830 1030 6 4.2.2连接器应符合以下规定: 1 连接器材料可选用 45号或 40Cr 钢。 2连接器的内螺纹应与之配套锚杆杆体连接端的外螺纹相匹配。 3 连接器组装件拉伸试验中,连接器组装件的实测极限拉力应不小于配套锚杆杆体 的公称极限拉力,其测试方法详见附录 A。 4.2.3垫板及螺母(或带球面垫圈螺母)应符合下列规定: 9 1 螺母(或带球面垫圈螺母)的内螺纹应与之配套锚杆杆体外锚端的外螺纹相匹 配。 2 螺母(或带球面垫圈螺母)可选用 45 号或 40Cr 钢,宜采用六角厚螺母,并应 符合《六角厚螺母》 (GB/T 56)和《球面垫圈》 (GB 849)的相关规定。 3 垫板制作可选用铸钢或热轧钢板,不应采用铸铁类脆性材料。 4 垫板宜优先选用蝶形垫板,垫板厚度不应小于 6mm,垫板边长或直径不应小于 150mm。 5 垫板孔径宜大于锚杆杆体直径 3mm~6mm。 6 锚头组装件拉伸试验时,锚头组装件的实测极限拉力不应小于配套杆体的公称极 限拉力,其测试方法详见附录 A。 7当锚杆用于隧道大变形或岩爆区段时, 锚头组装件在满足上述第 1~6条的前提下, 尚应根据设计要求加大螺母或加厚垫板。 4.2.4钢质锚杆有防腐要求时,防腐材料应符合以下规定: 1 采用热浸镀锌法处理时,垫板镀锌层的平均厚度不应小于 0.085mm;杆体直径 d≥20mm时,镀锌层的平均厚度不应小于 0.055mm;杆体直径 d20mm时,镀锌层的平 均厚度不应小于 0.045mm。 2 采用环氧树脂涂层法处理时,固化后的涂层厚度应为 0.18mm~0.30mm。 4.2.5钢筋锚杆应设对中器,相邻两个对中器的距离不应大于 2.0m。 4.2.6水泥砂浆制备用的水泥应符合下列规定: 1 水泥可选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,宜优先选用硅酸盐水泥,且应符合 现行国家标准《通用硅酸盐水泥》 (GB 175)的规定。 2 有快速锚固要求时,水泥可采用快硬硫铝酸盐水泥,且应符合现行国家标准《硫 铝酸盐水泥》 (GB 20472)的规定。 3 在硫酸盐化学腐蚀环境中,当环境作用等级为 H 1 和 H 2 时,水泥宜选用中抗硫 酸盐水泥;当环境作用等级为 H 3 时,水泥宜选用高抗硫酸盐水泥;当环境作用等级为 H 4 时,水泥的种类应通过专门试验研究和论证后确定;抗硫酸盐水泥应符合现行国家标 准《抗硫酸盐硅酸盐水泥》 (GB 748)的规定; 4 在氯化物环境中, 水泥宜采用低 Cl ¯ 含量的水泥, 不宜使用抗硫酸盐硅酸盐水泥。 5 水泥强度等级不应低于 42.5。 10 4.2.7 水泥砂浆制备用的矿物掺合料应符合下列规定: 1 氯化物环境中使用低 Cl ¯ 含量的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,应掺加矿物掺 合料;硫酸盐环境中使用中抗硫酸盐水泥或高抗硫酸盐水泥时,宜掺加矿物掺合料。 2 矿物掺合料宜采用性能稳定的粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅粉,且应符合现行 国家及铁路行业相关标准的规定。 3 水泥中矿物掺合料的掺量应通过配比试验确定。 4.2.8水泥砂浆制备用的拌合水水质应符合现行行业标准 《混凝土用水标准》 (JGJ63) 的规定。 4.2.9水泥砂浆制备用的细骨料应符合下列规定: 1 细骨料应选用粒径小于 2.0mm的砂。 2 砂的含泥量按重量计不得大于总重量的 3%,砂中云母、有机质、硫化物及硫酸 盐等有害物质的含量,按重量计不得大于总重量的 1%。 4.2.10水泥砂浆制备用的外加剂应符合下列规定: 1 通过配比试验后,水泥砂浆注浆材料中可使用外加剂,外加剂不得影响浆体与 岩土体的粘结和对杆体产生腐蚀。 2 水泥浆中氯化物含量不得超过水泥重量的 0.1%。 4.2.11水泥砂浆锚杆用的水泥砂浆强度等级不应低于 M20。 4.2.12树脂卷锚杆用的树脂卷锚固剂应符合下列规定: 1 锚固剂所用原材料均应符合相应现行国家标准或行业标准的规定。 2 锚固剂应装填饱满,质地柔软,颜色均匀,树脂胶泥不分层、不沉淀,固化剂分 布均匀,封口严密,无渗流,各型号锚固剂的标识应符合表 4.2.12中的规定。 3 锚固剂直径偏差为±0.5mm,长度偏差为±5mm。 4固化剂与树脂胶泥的质量比应不小于 4%。 5环境温度为(22±1)℃时,树脂胶泥稠度不应小于 30mm。 6 树脂胶泥在(80±2)℃条件下放置 20h,取出后在(22±1)℃环境温度下放置 4h,树脂胶泥不应变硬,且其稠度不小于 16mm。 7锚固剂凝胶时间应符合表 4.2.12中的规定。 8环境温度为(22±1)℃、龄期 24条件下,锚固剂抗压强度应不小于 60MPa。 11 表 4.2.12树脂锚固剂凝胶时间及等待安装时间 类型 特性 凝胶时间 (s) 等待安装时间 (s) 颜色标识 CKa 超快速 8~25 10~30 黄 CKb 26~40 30~60 红 K 快速 41~90 90~180 蓝 (注:1、在(22±1)℃环境温度条件下测定;2、搅拌应在锚固剂凝胶之前完成。 ) 4.2.13快硬水泥卷锚杆用的水泥卷锚固剂应符合下列规定: 1 水泥卷锚固剂所用原材料均应符合相应现行国家及行业标准的规定。 2锚固卷扎口必须严实,不得有破损。 3 锚固卷直径偏差为±1mm,长度偏差为±5mm。 4 水胶比为 0.3时, 锚固剂的凝结时间宜符合表 4.2.13的规定, 若工程有特殊要求, 由供需双方协商确定。 5 不同品种的锚固剂,水胶比为 0.3 时,其不同龄期的抗压强度应符合表 4.2.13 的规定。 6速凝型锚固剂试件 5h和 28d膨胀率应大于 0,缓凝型锚固剂试件 28d膨胀率应大 于 0。 4.2.13 水泥卷锚固剂技术性能 锚固剂类型 凝结时间 抗压强度(MPa) 备注 初凝 终凝 5h 28d 速凝型 ≥30min ≤100min ≥20 ≥35 水胶比为 0.3 缓凝型 ≥8h ≤24h — ≥35 12 5 中空锚杆及材料 5.1 中空锚杆类型 5.1.1 中空锚杆包括注浆锚管、普通中空锚杆、自钻式中空锚杆、涨壳式预应力中 空锚杆及快速锚固安装粘结型中空锚杆。 5.1.2 注浆锚管由中空钢管和加筋环组成,钢管前端做成圆锥状,在后端焊接钢筋 箍,管体布设梅花形溢浆孔。 5.1.3 普通中空锚杆由中空杆体、连接器(可选) 、锚端、垫板和螺母组成(本规 程图 B.0.1) 。 5.1.4 自钻式中空锚杆由中空杆体、连接器(可选) 、钻头、垫板和螺母组成(本 规程图 B.0.2) 。 5.1.5 涨壳式预应力中空锚杆由中空杆体、连接器(可选) 、钢质涨壳锚固件、垫 板和螺母(或带球面垫圈的螺母或球面垫圈和螺母)组成(本规程图 B.0.3) 。 5.1.6 快速锚固安装粘结型中空锚杆由树脂或水泥卷锚固段、注浆锚固段、垫板和 螺母等组成(本规程图 B.0.4) ,其中前后锚固段杆体采用连接器(带出浆孔)连接。 5.2 杆体、构件及材料 5.2.1中空锚杆杆体应符合下列规定: 1 中空锚杆杆体宜采用低合金高强度结构钢或合金钢钢管轧制而成。 2 中空杆体外表全长应具有标准连续螺纹,并能现场切割和用连接器接长。 3 中空锚杆杆体的公称直径宜为 25mm~51mm,其内径不应小于 15mm。 4中空锚杆的结构参数与力学性能应符合本规程附录 C的要求。 5.2.2与中空锚杆配套的连接器应符合本规程第 4.2.2条的规定。 5.2.3 与中空锚杆配套的垫板及螺母(或带球面垫圈螺母)应符合本规程第 4.2.3 条 的规定。 5.2.4球面垫圈应符合下列规定: 1 球面垫圈材料可选用 45钢或 40Cr 钢。 2 球面垫圈应符合现行国家标准《球面垫圈》 (GB 849)的规定,垫圈内径一般比 13 配套锚杆杆体直径大 1.0mm~2.4mm。 5.2.5注浆管应有足够的内径,能使浆体压至钻孔的底部,并应满足设计注浆压力的 要求。 5.2.6钢质涨壳锚固件应符合下列规定: 1 钢质涨壳锚固件宜选用符合现行国家标准 《一般工程用铸造碳钢件》 (GB/T 11352) 规定的铸钢制造。 2 钢质涨壳锚固件应根据锚孔孔径的大小和围岩类别选型和调整。 5.2.7带出浆孔的锚端宜采用塑料制作,其出浆孔内径不应小于 15mm。 5.2.8中空锚杆应设对中器,相邻两个对中器的距离不应大于 2.0m。 5.2.9 中空锚杆有防腐要求时,防腐采用热浸镀锌或环氧树脂涂层应符合本规程第 4.2.4条的规定。 5.2.10 水泥砂浆制备用的水泥、矿物掺合料、拌合水水质、细骨料及外加剂应分别 符合本规程第 4.2.6~4.2.10条的规定。 5.2.11中空锚杆用的水泥砂浆强度等级不应低于 M20。 5.2.12 快速锚固安装粘结型中空锚杆用的树脂卷锚固剂和快硬水泥卷锚固剂应分别 符合本规程第 4.2.12条和第 4.2.13 条的规定。 14 6 预应力锚索及材料 6.1 预应力锚索类型 6.1.0 隧道工程用的预应力锚索一般可选用拉力型、压力型锚索,并应符合以下规 定: 1 拉力型预应力锚索应由与注浆体直接粘结的杆体锚固段、自由段和锚头组成, 其构造示意图见图 B.0.6。 2 压力型预应力锚索应由不与灌浆体相互粘结的带隔离防护层的杆体和位于杆体 底端的承载体及锚头组成,其构造示意图见图 B.0.7。 6.2 杆体、构件及材料 6.2.1 锚索材料和部件应满足锚索设计和稳定性要求,不同材料间不能产生不良的 影响。 6.2.2 预应力锚索用的钢绞线应符合下列规定: 1 钢绞线、环氧涂层钢绞线、无粘结钢绞线,应符合现行国家标准《预应力混凝 土用钢绞线》 (GB/T 5224)的规定。 2 压力型锚索宜采用无粘结钢绞线。 3 除修复外,钢绞线不得连接。 6.2.3 压力型锚索用的承载体应符合下列规定: 1 纤维增强塑料承载体应具有与锚索极限受拉承载力相适应的力学性能。 2 永久性锚索的钢板承载体外表应进行防腐处理。 6.2.4 锚具应符合下列规定: 1 预应力筋用锚具、夹具和连接器的性能均应符合现行国家标准《预应力筋用锚 具、夹具和连接器》GB/T14370的有关规定。 2 锚具罩应采用钢材或塑料材料制作加工,需完全罩住锚具和预应力筋的尾端, 承压板的接缝应为水密性接缝。 6.2.5 承压板和台座应符合下列规定: 1 承压板和台座的强度和构造应满足锚索拉力设计值,以及锚具和结构物的连接 15 构造要求。 2 承压板及过渡管宜由钢板和钢管制成,过渡钢管壁厚不宜小于 5mm。 6.2.6 锚索杆体居中隔离架材料应符合下列规定: 1 居中隔离架应由钢、塑料或其它对杆体与注浆体无害的材料组成。 2 居中隔离架不得影响锚索注浆浆体的自由流动。 3 居中隔离架的尺寸应满足预应力筋保护层厚度的要求。 6.2.7 锚索杆体保护套管材料应符合下列规定: 1 应具有足够的强度和柔韧性。 2 应具有防水性和化学稳定性,对预应力筋无腐蚀影响。 3 应具有耐腐蚀性,与锚索浆体和防腐剂无不良反应。 6.2.8 注浆管应有足够的内径,能使浆体压至钻孔的底部,并应满足设计注浆压力 的要求。 6.2.9水泥砂浆制备用的水泥、矿物掺合料、拌合水水质、细骨料及外加剂应分别符 合本规程第 4.2.6~4.2.10条的规定。 6.2.10预应力锚索用的水泥砂浆强度等级不应低于 M35。 16 7 纤维锚杆及材料 7.1 纤维锚杆类型 7.1.1 隧道工程用纤维锚杆一般可采用玻璃纤维锚杆或玄武岩纤维锚杆。 7.1.2 玻璃纤维或玄武岩纤维锚杆可采用实心或中空纤维增强复合材料杆体两种 类型,其构造示意图见本规程图 B.0.5-1和图 B.0.5-2。 7.2 杆体、构件及材料 7.2.1玻璃纤维增强复合材料杆体应符合下列规定: 1 玻璃纤维增强复合材料杆体应选用全螺纹玻璃纤维增强复合材料筋(简称全螺 纹 GFRP 筋) ,其表面质地应均匀,无气泡和裂纹,其螺纹牙形、牙距应整齐,不应有 损伤。 2 全螺纹 GFRP 筋的树脂基体,应使用乙烯基树脂、环氧树脂或乙烯基树脂和环 氧树脂混合树脂。 3 全螺纹 GFRP 筋的密度应为 1.9g/cm 3 ~2.2g/cm 3 。 4 全螺纹 GFRP 筋的公称直径宜为 16mm~32mm,允许偏差±0.5mm,其力学性能 应满足表 7.2.1的规定。 表 7.2.1全螺纹 GFRP 筋的力学性能 公称直径d (mm) 抗拉强度标准值(MPa) 断裂伸长率 (%) 弹性模量 (GPa) 不小于 16 ≤d25 550 1.2 40 25 ≤d ≤32 500 7.2.2中空玻璃纤维增强复合材料杆体应符合下列规定: 1 中空玻璃纤维增强复合材料杆体应选用全螺纹中空玻璃纤维增强复合材料筋 (简称全螺纹中空 GFRP 筋) ,其表面质地应均匀,无气泡和裂纹,其螺纹牙形、牙距 应整齐,不应有损伤。 2 全螺纹中空 GFRP 筋的树脂基体,应使用乙烯基树脂、环氧树脂或乙烯基树脂 和环氧树脂混合树脂。 17 3 全螺纹中空 GFRP 筋的密度应为 1.9g/cm 3 ~2.2g/cm 3 。 4 全螺纹中空 GFRP 筋的公称直径宜为 25mm~32mm,允许偏差±0.5mm,其内径 不应小于 12mm,其力学性能应符合表 7.2.2的规定。 表 7.2.2 全螺纹中空 GFRP 筋的力学性能 中空杆体尺寸 力学性能指标 公称直径 (mm) 内径 (mm) 抗拉强度 (MPa) 断裂伸长率 (%) 弹性模量 (GPa) 不小于 25~32 ≥12 500 1.2 40.0 7.2.3 玄武岩纤维增强复合材料杆体应符合下列规定: 1 玄武岩纤维增强复合材料杆体应选用全螺纹玄武岩纤维增强复合材料筋(简称 全螺纹 BFRP 筋) ,其表面质地应均匀,无气泡和裂纹,其螺纹牙形、牙距应整齐,不 应有损伤。 2 全螺纹 BFRP 筋的树脂基体,应使用乙烯基树脂、环氧树脂或乙烯基树脂和环 氧树脂混合树脂。 3 全螺纹 BFRP 筋的密度应为 1.9g/cm 3 ~2.1g/cm 3 。 4 全螺纹 BFRP 筋的公称直径宜为 16mm~32mm,允许偏差±0.5mm,其力学性能 应满足表 7.2.3的规定。 表 7.2.3 全螺纹 BFRP筋的力学性能 公称直径d (mm) 抗拉强度标准值(MPa) 断裂伸长率 (%) 弹性模量 (GPa) 不小于 16 ≤d ≤32 750 1.8 40 7.2.4 中空玄武岩纤维增强塑料杆体应符合下列规定: 1 中空玄武岩纤维增强复合材料杆体应选用全螺纹中空玄武岩纤维增强复合材料 筋(简称全螺纹中空 BFRP 筋) ,其表面质地应均匀,无气泡和裂纹,其螺纹牙形、牙 距应整齐,不应有损伤。 2 全螺纹中空 BFRP 筋的树脂基体,应使用乙烯基树脂、环氧树脂或乙烯基树脂 和环氧树脂混合树脂。 3 全螺纹中空 BFRP 筋的密度应为 1.9g/cm 3 ~2.1g/cm 3 。 4 全螺纹中空 BFRP 筋的公称直径宜为 25mm~32mm,允许偏差±0.5mm,其内径 不应小于 12mm,其力学性能应符合表 7.2.4的规定。 18 表 7.2.4 全螺纹中空 BFRP筋的力学性能 中空杆体尺寸 力学性能指标 公称直径 (mm) 内径 (mm) 抗拉强度 (MPa) 断裂伸长率 (%) 弹性模量 (GPa) 不小于 25~32 ≥12 750 1.8 40.0 7.2.5纤维锚杆用的连接器应符合以下规定: 1 连接器应采用钢管制作。 2 连接器的内螺纹应与之配套 GFRP 筋或 BFRP 筋的外螺纹相匹配。 3 连接器组装件拉伸试验中,连接器组装件的实测极限拉力应不小于配套锚杆杆 体的公称极限拉力。 7.2.6纤维锚杆用的螺母和垫板应符合以下规定: 1 螺母可选用纤维增强复合材料螺母,宜为锥形螺母,其表面质地应均匀,无气 泡和裂纹。 2 锥形螺母的内螺纹应与之配套 GFRP筋或 BFRP 筋的外螺纹相匹配。 3垫板可选用纤维增强复合材料垫板,其表面质地应均匀,无气泡和裂纹。 4垫板一般为锥形垫板,加强肋不小于 6支,垫板直径不应小于 140mm,垫板厚度 不应小于 6mm。 5 垫板孔径宜大于配套锚杆杆体直径 3mm~6mm。 6 锚头组装件拉伸试验时,锚头组装件的实测极限拉力不应小于配套杆体的公称极 限拉力。 7.2.7带出浆孔的锚端宜采用塑料制作,其出浆孔内径不应小于 15mm。 7.2.8水泥砂浆制备用的水泥、矿物掺合料、拌合水水质、细骨料及外加剂应分别符 合本规程第 4.2.6~4.2.10条的规定。 7.2.9纤维锚杆用的水泥砂浆强度等级不应低于 M20。 19 8 锚杆支护设计 8.1 一般规定 8.1.1 隧道锚杆支护设计和施工前均应进行工程勘察与调查,实施过程中还应通过 试验和监测,及时反馈,对工程勘察资料和参数进行验证和调整。 8.1.2 永久性锚杆的设计使用期限不应低于隧道主体结构的设计使用年限。 8.1.3永久性预应力锚杆的锚固段不应设置在下列未经处理的地层中: 1 有机质土。 2 液限ω L 50%的土层。 3 相对密实度D r 0.3的土层。 8.1.4在特殊条件下为特殊目的而采用的预应力锚杆, 必须在充分的调查研究和必要 的试验基础上进行设计。 8.2 锚杆类型选择 8.2.1 在隧道锚杆支护设计中,锚杆类型选择应根据工程要求,结合围岩特性、施 工方法及机械设备条件等综合因素确定。 8.2.2 锚杆类型可按表 8.2.2进行选择。 表 8.2.2各种类型锚杆适用条件 序号 锚杆类型 适用条件 1 钢筋 锚杆 水泥砂浆锚杆 适用于隧道边墙围岩支护 2 树脂卷锚杆、快硬水泥 卷锚杆 既可用于临时性锚杆, 也可用于永久性锚杆; 作为低预应力锚杆,可用于大变形、岩爆、 软弱围岩等区段的隧道围岩支护 3 中空 锚杆 注浆锚管 用于钢架支护的锁脚锚管; 用于隧道掌子面周边围岩超前注浆加固的超 前小导管 4 普通中空锚杆 主要用于隧道拱部围岩支护 5 自钻式中空锚杆 适用于软弱围岩、断层破碎带等钻孔后极易 塌孔的隧道围岩支护; 适用于一般围岩地段隧道锚杆支护,钻孔、 注浆同步进行,可实现锚杆快速施工 6 涨壳式预应力中空锚杆 适用于硬岩、中硬岩、岩爆等区段的隧道围 20 岩支护 7 快速锚固安装粘结型中 空锚杆 适用于一般围岩地段隧道锚杆支护,可实现 锚杆快速锚固安装; 作为低预应力锚杆,可用于大变形、岩爆、 软弱围岩等区段的隧道围岩支护 8 预应 力锚 索 拉力型预应力锚索 适用于锚固地层为硬岩、中硬岩或非软土层 9 压力型预应力锚索 适用于锚固地层为腐蚀性较高的岩土层 10 纤维 锚杆 玻璃纤维锚杆、玄武岩 纤维锚杆 适用于隧道掌子面超前临时支护及边墙临时 支护,边墙系统锚杆 11 中空玻璃纤维锚杆、中 空玄武岩纤维锚杆 适用于隧道掌子面超前临时支护或分部开挖 时需要拆除的临时支护 8.2.3 永久性工程中锚杆支护应符合下列要求: 1 非预应力锚杆宜优先选用全长粘结型锚杆;当采用端头锚固型锚杆时,应在端 头锚固外灌注水泥砂浆。 2 低预应力锚杆或拉力型预应力锚索张拉完成后,其自由段应灌注水泥砂浆。 8.3 锚杆支护设计 8.3.1 隧道系统锚杆支护设计参数宜根据隧道围岩分级、 水文地质条件、 埋置深度、 跨度等采用工程类比法确定,对于软弱围岩或大跨度、高边墙的隧道洞室,还宜进行理 论分析或数值分析计算复核,并应根据监控量测信息对支护参数做必要的调整。 8.3.2 围岩整体稳定性验算宜采用弹塑性数值模拟方法,可能局部失稳的围岩体稳 定性验算,可采用块体极限平衡法。 8.3.3系统锚杆的布置应遵循下列规定: 1 系统锚杆的布置展成平面图宜呈菱形或矩形。 2 系统锚杆环向间距宜为 1.0m~1.2m,纵向间距宜为 0.8m~1.5m,设置钢架加强 支护地段,锚杆纵向间距宜与钢架间距一致。 3 系统锚杆方向应垂直于开挖轮廓线。 4系统锚杆不应与刚架焊接。 8.3.4局部锚杆的布置应遵循下列规定: 1 当存在影响局部稳定的结构面时, 除正常设置系统锚杆外, 还应设置局部锚杆。 2 局部锚杆设计时不宜考虑系统锚杆的支护作用,局部锚杆应按附录 D 第 D.0.8 条 的规定进行设计。 21 3锚杆的方向,应按最优锚固角布置。 8.3.5局部地质或工程条件复杂区段,还应遵循下列规定: 1 隧道洞口段、洞室交叉口段、断面变化处、洞室轴线变化段等特殊部位,可根 据实际情况加密锚杆布置。 2 断层、破碎带或不稳定块体,可局部加密锚杆布置。 3 隧道围岩构造较发育, 存在较大范围的塑性区或塌滑体时, 经过技术经济比较, 可采用低预应力锚杆(索)或低预应力锚杆(索)与非预应力锚杆相结合的加固办法。 8.3.6 单线、双线铁路隧道复合式衬砌系统锚杆支护设计参数可参考表 8.3.6-1 和表 8.3.6-2。 表 8.3.6-1 单线铁路隧道
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