隧道锚喷衬砌基本概念 隧道衬砌的主要形式有： 锚喷衬砌、整体式衬砌、 复合式衬砌。 喷锚衬砌是喷射混凝土支护、锚杆支护、喷射混凝土＋锚杆支护、喷射混凝土＋锚杆＋钢筋网支护、喷射混凝土＋锚杆＋钢筋网＋钢架支护的统称，是一种加固围岩、控制围岩变形，能充分利用和发挥围岩自承能力的衬砌形式。具有支护及时、柔性、紧贴围岩、与围岩共同作用等特点。 在复合式衬砌(见图1)中，第一层衬砌采用喷锚衬砌，通常称为初期支护；第二层衬砌采用拱墙整体浇筑的模注混凝土衬砌，也称二次衬砌。 锚杆支护的作用主要是：悬吊作用、组合拱作用、挤压作用。 喷射混凝土的主要作用是：封闭岩面、防止围岩风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身结构能力、调整围岩应力分布，防止应力集中，控制围岩变形，防止掉块、防止坍塌的作用。 喷射混凝土的施工工艺有三种：干喷、潮喷和湿喷。隧道施工中要求采用湿喷工艺，不允许采用干喷。 钢架支护包括钢筋格栅钢架和型钢钢架。钢架主要用于自稳时间短、初期变形大或对地表下沉量有严格限制的地层中。喷锚衬砌施工质量检测主要包括锚杆施工质量检查、喷射混凝土的质量检验、钢筋网施工质量检测、钢架施工质量检测、内净空断面质量检测、以及锚喷衬砌背后空洞和内部质量检测等。 锚杆施工质量检查 锚杆的种类主要包括：砂浆锚杆、药卷锚杆、中空注浆锚杆、自钻式锚杆、组合中空锚杆、树脂锚杆、楔缝式端头锚固式锚杆、管缝式锚杆等。常见的锚杆杆体构造 一、锚杆的加工质量检查 锚杆的加工质量检查包括：锚杆杆体力学性能检测、杆体的规格、锚杆的长度和加工质量。 1、锚杆杆体力学性能检测的包括：抗拉强度、延展性、弹性。 2、杆体的规格：杆体的直径和壁厚允许偏差小于等于4%。 3、锚杆的长度：锚杆长度不小于设计长度，锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。 4、加工质量：检查时，首先测量锚杆各部分的尺寸，其次检查焊接件的焊接质量。 二、锚杆安装质量检查 锚杆安装质量检查的项目包括：锚杆的孔位、锚杆方向、钻孔深度、孔径、锚杆锚固剂（砂浆）强度检测、锚杆垫板、锚杆数量、锚杆（抗）拔力、锚杆锚固长度和砂浆注满度检测。 1、锚杆孔位 孔位允许偏差为士150mm， 但需控制累积误差，以保证锚杆设计密度。检查频率为锚杆数的10%。 2、 锚杆方向 锚杆打设方向应根据围岩情况，尽量与围岩壁面或岩层主要结构面垂直。锚杆打设方向检查主要采用目测，也可采用地质罗盘检测。 3、 钻孔深度 锚杆钻孔深度不小于锚杆设计长度，孔深允许偏差为士50mm。钻孔深度可用带有刻度的塑料管或木棍等插孔量测，检查频率为锚杆数的10%。 4、 孔径 对于以砂浆作为锚固剂的锚杆，锚孔钻径大于杆体直径15mm才符合要求。孔径检查采用直尺、 游标卡尺测量，检查频率为锚杆总数的10%。 5、. 锚杆锚固剂（砂浆〉强度检测 现场取样，每次锚杆安装应至少取一组试件， 在标准养护条件下试件28d的抗压强度，不低于设计强度， 设计没有特别要求时，浆强度等级应不小于M20。 6、 锚杆垫板 要求与岩面紧贴，不能出现吊空（垫板没有贴到围岩〉、翘边、螺母没有压住垫板的现象。垫板长、宽尺寸偏差不小于5mm，厚度大于设计值。检查频率为锚杆数的10%。 7、 锚杆数量 直接在现场肉眼点数，或通过全息扫描拍照点数。 8、锚杆（抗）拔力 锚杆（抗）拔力是指锚杆锚固后能够承受的抗拔能力。 (1）检测数量为锚杆数的1%且每次不少于3根。 (2）同组锚杆抗拔力的平均值应不小于设计值。 (3）单根锚杆的抗拔力不得低于设计值的90%。 9、 锚杆锚固长度和砂浆注满度检测 对全长黏结锚杆，还可采用锚杆质量无损检测仪进行锚固长度和密实度检测。 根据质量检验评定标准，锚杆实测项目5项：锚杆数量、锚杆拔力，孔位、孔深和孔径，其中关键实测项目是：锚杆数量、锚杆拔力。 锚杆抗拔力测试 一、测试仪器 锚杆抗拔力常用锚杆拉拨计来测试。如需测试锚杆抗拔位移，可增加行程计量装置（如千分表）。 二、测试方法 (1）现场随机抽测的锚杆，由于锚杆外露端长度不够，需对受检锚杆端头做加长处理，以便测试千斤顶安装。可采用连接套筒接长，连接抗拉强度应能承受100%杆体极限抗拉力。 (2）用砂浆将试验锚杆口部抹平，或用楔形调节垫块调整，使千斤顶作用方向与锚杆方向一致。 (3）套上空心千斤顶，加上传力板 (4）通过手动油压泵加压，从压力表读取读数，根据活塞面积换算锚杆承受的抗拔力。 三、注意事项 (1）砂浆锚杆应在锚固砂浆强度达到100%后进行。 (2）被测试锚杆，应将锚杆垫板取下。 (3）安装拉拔设备时，应使千斤顶与锚杆同心，避免偏心受拉。 (4）锚杆抗拔力试验应逐级加载，每级应匀速加载，速率一般不大于10kN/min，稍作停顿，并观测记录其变形数值和破坏情况。 (5）拉拔力到设计要求的抗拉值即可停止加载，一般不做破坏性试验。(6）锚杆抗拔力测试不应少于同类型锚杆总数的1%，并不得少于3根。(7）千斤顶应固定牢靠， 并有必要的安全保护措施。 锚杆锚固长度和密实度检测 一、锚杆锚固密实度检测原理 锚固密实度检测主要采用声波反射法原理进行。如果握裹钢筋的砂浆密实、砂浆又与周围岩体黏结紧密，则声波在传播过程中从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到；如果无砂浆握裹，仅是一根空杆，则声波仅在钢筋中传播，能量损失不大，接收到的反射波振幅则较大；如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于前两者之间。 二、测试仪器 锚杆质量无损检测仪（见图4）用于检测锚杆锚固密实度，其是基于声波反射法原理开发的。可检测锚杆砂浆锚固密实度和锚杆长度。 三、检测方法 进行锚杆锚固密实度检测前，宜进行室内和现场模拟试验，并以试验检测结果修正现场实测的计算参数，以提高检测可靠度。每种规格的锚杆应设计1组试验锚杆。每组试验锚杆宜包括：完全锚固密实（密实度100%)；中部锚固不密实（密实度90%、75%、 50%）；孔底锚固密实、 孔口段锚固不密实（密实度90%, 75 %、50%）；孔口锚固段密实、 孔底锚固不密实（密实度90%、 75%、 50%）等模型。 对待检锚杆锚固密实度的检测应在锚杆锚固7d以后进行。 四、锚固质量评定 根据锚杆质量无损检测仪提供的波形特征、时域信号特征、幅频信号特征，可进行锚固密实度评判。锚固密实度评判标准见表2，单根锚杆锚固质量无损检测分级评 质量检测的内容 1 、 喷混凝土强度 2、初喷：厚度应不小于40mm。 3、喷射混凝土厚度：满足设计要求。 4、喷混凝土外观及平整度 无漏喷、鼓包、开裂、钢筋网（或金属网）外露等现象，喷射混凝土表面要求整体平整、圆顺，不应出现尖角和明显坑凹。 5、喷射混凝土背后空洞：不允许存在空洞和不密实现象。 6. 喷混凝土回弹率 喷射混凝土施工过程中，部分喷射混凝土混合料由隧道岩壁跌落到底板的现象称为喷射混凝土的回弹，回弹下来的喷混凝土混合料体积与喷射混凝土总体积之比，称为喷射混凝土的回弹率。 二、影响喷射混凝土质量的因素 1 、影响喷射混凝土强度的因素 (1）原材料 对水泥强度、安定性、凝结时间进行抽样检查，不合格不得进入施工现场。在使用前应做速凝剂与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验。所采用的速凝剂应保证 初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。 (2）施工作业 在原材料合格的前提下，应按设计和试验调整的配合比，准确称量并进行搅拌。喷射混凝土前，必须先冲洗岩面；喷射中，要控制好水灰比、喷射距离、喷射风压，分层喷射；喷射后，注意洒水养护。 2、影响喷射混凝土厚度的因素 (1）爆破效果（2）回弹率（3）喷射参数（4）施工控制措施 三、质量检测方法 1 、 喷射混凝土抗压强度试验 (1）检查试件的制作方法 ：喷大板切刮法、凿方切剖法、喷模法、钻芯法。 (2）现场检测方法 ①拔出法 拔出法分为预埋和后装两种方法，各有优缺点。对喷射混凝土而言适合后装法。 ②射钉法 射钉法又称温莎探针法，是用射钉装置将探针打入混凝土内根据探针打入深度推测混凝土强度，但需要建立混凝土强度相关公式。 (3）检查试件的制取组数 试件3件为1组。两车道每10延米，至少在拱部和边墙各取一组试件。其他工程，每喷射 50～100m3混合料或小于50m3混合料的独立工程，不得少于1组。材料或配合比变更时，应重新制取试件。 (4）喷射混凝土抗压强度的合格标准 ①同批试件组数n≥10时，试件抗压强度平均值不低于设计值，且任一组试件抗压强度不低于 0.85倍的设计值。 ②同批试件组数n<10时， 试件抗压强度平均值不低于1.05倍的设计值，且任一组试件抗压强度不低于0.9倍的设计值。 ③实测项目中，喷射混凝土抗压强度评为不合格时相应分项工程为不合格。检查不合格时，应查明原因并采取措施，可采用补喷增加喷层厚度予以补强，或凿除重喷。 2、喷射混凝土厚度检测 (1）检查方法和数量 ①喷射混凝土厚度可用凿孔法或地质雷达法等方法检查。 ②检查断面数量。凿孔检查时，每10m检查一个断面，每个断面从拱顶中线起每隔3m凿孔检查一个点。 (2）合格标准 全部检查点喷射混凝土厚度须同时满足如下3个条件方视为合格： ①平均厚度≥设计厚度。 ②60%检查点的厚度≥设计厚度。 ③最小厚度≥0.6设计厚度。 3、 喷射混凝土表面平整度检测 (1）喷射混凝土表面平整度要求 ①喷射混凝土基面平整度 ②隧道断面变化、厚度变化或转折处的阴角R≥5cm的圆弧。 ③基面不得有钢筋、凸出的构件等尖锐凸出物。 (2）喷射混凝土表面平整度检测方法 平整度用直尺检测， lm直尺检测，肉眼观察明显凹凸位置、直尺靠在凸出顶端。 4、喷射混凝土与固岩黏结强度试验 (1）试验方法 ①成型试验法 在模型内放置面积为100 mm× 100mm×50mm且表面粗糙度近似于实际情况的岩块，用喷射混凝土掩埋。在混凝土达到一定强度后，加工成100mm×100mrη×100mm的立方体试块，在标准条件下养护至28d， 用劈裂法进行试验。 ②直接拉拔法 在围岩表面预先设置带有丝扣和加力板的拉杆，用喷射混凝土将加力板埋入，喷层厚度约 100mm，试件面积约300mmX 300mm。经28d养护，进行拉拔试验。 (2）黏结强度合格标准 喷射混凝土与岩石的黏结强度： I、II级围岩不应低于0.8MPa，III围岩不应低于0.5MPa,围岩低于0.5MPa的软岩、 破碎围岩、土石围岩、 黄土围岩等，不做黏结强度检测。 5、 喷射混凝土支护背后空洞检测 (1）检查方法和数量 ①目前喷射混凝土支护背后空洞检测最常用和有效的方法是地质雷达法、凿孔检验法。凿孔检查法直观、可靠。凿孔检查时，在喷射混凝土层凿孔， 用手电、内窥镜、直尺伸入凿孔内检查。 ②检查断面数量。凿孔检查时，每10m检查一个断面，每个断面从拱顶中线起每隔3m凿孔检查一个点。 (2）合格标准 喷射混凝土支护背部应无空洞、无回填杂物。发现空洞和不密实区，即为不合格，必须进行注浆填充密实。 6、喷射混凝土回弹率检查 《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086-2015）规定，回弹率应予以控制，拱部不应大于25%，边墙不应大于15%。 回弹率的测定方法是：按标准操作喷射0.5～1.0m3的混凝土，在长度3.0m的侧壁或拱部喷10cm 厚的喷层，用铺在地面上的彩条塑料布或钢板收集回弹物，称重后换算为体积，其与全部喷出混凝土体积的比值即为回弹率。 四、质量检验标准的规定 质量检验标准规定的实测项目：喷射混凝土强度、喷层厚度、喷层与围岩接触状况，其中关键实测项目为：喷射混凝土强度、喷层与围岩接触状况。实测项目规定 钢筋网施工质量 一、原材料检查 钢筋进场时必须对其质量进行全面检查。按批抽取试件做屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯等试验，性能指标、规格应符合设计及规范要求。 铺设质量检查 (1）材料 (2）铺设：与初喷混凝土表面之间的间隙应不大于30mm。 (3）钢筋网格及钢筋搭接：网格尺寸允许偏差为士10mm，每100m2检查3个网格。钢筋网搭接长度不应小于50mm。 (4）保护层厚度：喷射混凝土保护层厚度不应小于20mm，喷射混凝土完成后即可检测。检测时，沿隧道纵向每10延米范围内检查点不少于5个，分别在边墙、拱腰、拱顶凿孔检查。 三、喷射混凝土钢筋网实测项目 质量检验评定标准对喷射混凝土钢筋网的要求：实测项目包括钢筋网喷射混凝土保护层厚度、网格尺寸、搭接长度，实测项目要求见表5。 钢架施工质量检测 一、钢架的形式 常用的钢架有格栅钢架和型钢钢架。 二、施工质量检测 1、材料规格 型钢钢架的型钢型号规格、格栅钢架钢筋规格应符合设计要求。 2、加工质量检测 (1）加工尺寸 钢架加工尺寸和形状应符合设计要求，应与隧道的开挖断面相适应。 (2）焊接 所有钢筋结点必须采用双面对称焊接，焊接长度应大于20mm。 (3）强度和刚度 将一定数量的钢架样品放到试验台上进行加载试验。 3、安装质量检测 (1）安装尺寸 相邻钢架之间距离误差不应超过±50mm。钢架榀数不小于设计值。 (2）倾斜度 上、下、左、右允许偏差±50mm，钢架在隧道纵面上的倾斜度小于2° 。 (3）钢架节段之间的连接 螺栓连接、焊接 (4）钢架固定：纵向连接钢筋固定 (5）钢架与锁脚锚杆固定 (6）钢架楔块 (7）保护层厚度 钢架与围岩之间的混凝土保护层厚度不应小于40mm，临空一侧的混凝土保护层厚度不应小于20mm。 凿孔检测肘，每榀从拱顶中线向两侧每3m凿孔检查一个点； 地质雷达检测时，从拱顶中线起每隔3m各布置一条纵向检测线，进行多榀钢架连续检测。 锚喷衬砌断面尺寸检测 一、 检测方法 目前最常用的方法为极坐标法，其代表设备为隧道激光断面仪、全站仪。此外，还有以模筑混凝土衬砌内模为参照物的直接测量法。 1激光断面仪检测法 激光断面仪的测量原理为极坐标法，其测量方式有手动检测、定点检测、自动测量三种测量方式 1）检测前准备 1）一般情况下，开挖检测断面为2m一个，初期支护检测断面为10m一个，二次衬砌检测断面为20m一个。 2）采用隧道激光断面仪对隧道开挖断面检测前，应先采用经纬仪或全站仪按一定间距放出测量断面中线测点（放置断面仪的点）及该测点实际高程和对应法向点（与测量点连续且在垂直于隧道轴线的横断面上的点），记录该点的桩号、 实际高程和中线偏位值。 （2）隧道断面检测步骤 1）安装并调整好仪器。 2）保证所检测的断面在垂直隧道轴线的断面内。 3）选择“测量断面” 。 4）在“测量断面中”选择等角自动测量，并输入所测量断面的桩号并设置好所量测断面的起始和终止测量角度及所需量测的点数等参数。 5）测量结束，数据自动保存。 2. 直接测量法 以模筑混凝土衬砌内模为参照物的直接测量法。 二、 检测频率 断面较大的主洞隧道、紧急停车带等宜按每10m检测一个断面，但模衬砌段应不少于1个检测断面。