岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范 GB 50086-2015

1总则

1.0.1 为使岩土锚杆与喷射混凝土支护工程的设计、施工符合安全适用、技术先进、经济合理、确保质量和保护环境的要求，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于隧道、洞室、边坡、基坑、结构物抗浮、抗倾和受拉基础工程的岩土锚杆与喷射混凝土支护的设计、施工、试验、监测及验收。

1.0.3 岩土锚杆与喷射混凝土支护工程的设计与施工，应做好工程地质勘察工作，正确有效地利用岩土体的自身强度和自稳能力。

1.0.4 岩土锚杆与喷射混凝土支护工程的设计与施工验收，除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术 语

2.0.1 岩土锚杆 ground anchor、rock bolt
安设于地层中的受拉杆件及其体系。一般可分为预应力锚杆与非预应力锚杆。

2.0.2 预应力锚杆 prestressed anchor、anchor、anchorage
将张拉力传递到稳定的或适宜的岩土体中的一种受拉杆件(体系)，一般由锚头、锚杆自由段和锚杆锚固段组成。

2.0.3 低预应力锚杆 low prestressed anchor
受拉承载力低于200kN的预应力锚杆。

2.0.4 锚杆杆体 anchor tendon
由筋材、防腐保护体、隔离架和对中支架等组装而成的锚杆杆件。

2.0.5 锚杆自由段 free anchor length
锚杆锚固段近端至锚头的杆体部分。

2.0.6 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地层的杆体部分。

2.0.7 锚头 anchor head
能将拉力由杆体传递到地层面和支承结构面的装置。

2.0.8 永久性锚杆 permanent anchorage
永久留在构筑物内并能保持其应有功能的锚杆，其设计使用期超过2年。

2.0.9 临时性锚杆 temporary anchorage
设计使用期不超过2年的锚杆。

2.0.10 拉力型锚杆 tensile anchorage
将张拉力直接传递到杆体锚固段，锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆。

2.0.11 压力型锚杆 compression anchorage
将张拉力直接传递到杆体锚固段末端，且锚固段注浆体处于受压状态的锚杆。

2.0.12 荷载分散型锚杆 load-dispersed anchorage
在同一钻孔内，由两个或两个以上独立的单元锚杆所组成的复合锚固体系，又称单孔复合锚固体系。

2.0.13 可拆芯式锚杆 removable anchorage
当使用功能完成后需拆除筋体的锚杆，一般采用压力型或压力分散型锚杆。

2.0.14 非预应力锚杆 non-tensiled bolt，rock bolt
地层中不施加预应力的全长粘结型或摩擦型锚杆。

2.0.15 土钉 soil nailing
土层中的全长粘结型或摩擦型锚杆。

2.0.16 过渡管 trumpet
在锚具到自由段的过渡区段中起防腐保护作用的管子。

2.0.17 一次注浆 first fill grouting
为形成锚杆的锚固体而进行的注浆。注浆料有水泥系及合成树脂系两种。

2.0.18 充填注浆 post fill grouting
为充填杆体护套与钻孔间的空隙进行的注浆。

2.0.19 后(重复)高压注浆 post high pressure grouting
采取特殊装置，在锚杆锚固段注浆体达到一定强度后，能重复对锚固段注浆体周边地层进行的有序高压劈裂注浆。

2.0.20 固结注浆 consolidated grouting
为减小钻孔周围岩体的渗透性或改善地层的可钻性，对地层内进行的注浆。

2.0.21 基本试验 basic test
工程锚杆正式施工前，为确定锚杆设计参数与施工工艺，在现场进行的锚杆极限抗拔力试验。

2.0.22 验收试验 acceptance test
为检验工程锚杆质量和性能是否符合锚杆设计要求的试验。

2.0.23 蠕变试验 creep test
在恒定荷载作用下锚杆位移随时间变化的试验。

2.0.24 锁定荷载 lock-off load
在锚杆张拉作业完成时，立即作用于锚头的荷载，即为对锚杆的预加力。

2.0.25 喷射混凝土 shotcrete、sprayed concrete
将水泥、骨料和水按一定比例拌制的混合料装入喷射机，借助压缩空气，从喷嘴喷出至受喷面所形成的致密均质的一种混凝土。

2.0.26 干拌法喷射混凝土 dry mix shotcrete
将胶凝料、骨料等按一定比例拌制的混合料装入喷射机，用压缩空气输送至喷嘴，与压力水混合后喷射至受喷面所形成的混凝土。

2.0.27 湿拌法喷射混凝土 wet mix shotcrete
将胶凝料、骨料和水按一定比例拌制的混合料装入喷射机，并输送至喷嘴处，用压缩空气将混合料喷射至受喷面上所形成的混凝土。

2.0.28 回弹物 rebond losses
通过喷嘴喷出的混合物，与受喷面撞击后未粘结在上面的溅落材料。

2.0.29 胶凝料 binder
喷射混凝土中水泥和其他具有胶凝作用的外掺料的总称。

2.0.30 糙率 coefficient of roughness
综合反映隧洞壁面粗糙程度并影响过水断面水头损失的系数，通常用n表示。

2.0.31 初期支护 primary support
隧洞开挖后及时施作的锚喷支护，用以长期或一段时间内维持隧洞的总体稳定性。

2.0.32 后期支护 final support
根据初期支护后隧洞变形情况和工程使用要求，需进行的后期加强支护，该加强支护可采用锚喷支护或混凝土衬砌。

3 工程勘察与调查

3.1 一般规定

3.1.1 岩土锚杆与喷射混凝土支护工程设计及施工前应进行工程勘察，当拟建主体工程详细勘察资料不能满足设计要求时，应进行专项岩土工程勘察。

3.1.2 岩土锚杆与喷射混凝土支护工程的工程勘察应包括调查、工程地质与水文地质勘察。

3.1.3 岩土锚杆与喷射混凝土支护工程的工程勘察除应执行本规范外，尚应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定。

3.1.4 下列情况应进行专项试验研究：
1 锚固地层为特殊地层；
2 采用新型锚杆及锚固结构的工程。

3.2 调 查

3.2.1 调查应包括周边环境调查、区域地质等相关资料的收集，以及施工条件及影响因素调查，并应包括下列内容：
1 调查工程区域环境条件、气候条件、施工条件、周围土地利用与规划情况，以及与工程相关的法规；
2 收集和分析工程区域的工程地质、水文地质和地震等资料；
3 调查工程地形地貌、以往的挖填方记录，对边坡锚固工程，还应进行历史调查，分析人类活动对边坡稳定的影响；
4 查明工程影响区域内的邻近建筑物、地下管线及构筑物的位置及状况；
5 查明施工场地与相邻地界的距离，调查锚杆可否借用相邻地块；
6 调查当地类似工程的主要支护形式、施工方法及工程经验。

3.3 工程地质与水文地质勘察

3.3.1 工程地质与水文地质勘察应正确反映工程地质与水文地质条件，查明不良地质作用和地质灾害及其对整体稳定性的影响，提出岩土锚固设计和施工所需参数，提出设计、监测及施工工艺等方面的建议。

3.3.2 工程地质与水文地质勘察还应包括下列内容：
1 地层土性和岩性及其分布、岩组划分、风化程度、岩土化学稳定性及腐蚀性；
2 场地地质构造，包括断裂构造和破碎带位置、规模、产状和力学属性，划分岩体结构类型；边坡工程重点研究对边坡稳定性有影响的软弱夹层(带)的变形特性和不同条件下的抗剪强度；
3 岩土天然容重、抗剪强度等物理力学指标，具有传力结构时，地基的反力系数，抗剪强度指标及剪切试验的方法应与分析计算的方法相配套；
4 主要含水层的分布、厚度、埋深，地下水的类型、水位、补给排泄条件、渗透系数、水质及其腐蚀性；
5 隧道及地下洞室工程的围岩分级、岩体初始应力场、不良地质作用的类型、性质和分布；
6 边坡工程应提出边坡破坏形式和稳定性评价，地质环境条件复杂、稳定性较差的大型边坡宜在勘察期间进行变形和地下水位动态监测；
7 抗浮锚固工程还应提出抗浮设防水位，抗浮设防水位应结合区域自然条件、地质特点、历史记录、现场实测水位、使用期内地下水位的预测以及建筑物埋置深度综合确定；
8 锚杆施工方法的建议。

3.3.3 岩土锚杆与喷射混凝土工程勘察方法、勘察孔布置及深度应根据锚固结构及其影响范围确定，并应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定。

4 预应力锚杆

4.1 一般规定

4.1.1 预应力锚杆宜用于利用地层承受结构所产生的拉力和施加预应力来加固岩体的不稳定部位或为结构建立有效支承的工程。

4.1.2 锚固工程设计前，应根据岩土工程勘察报告及工程条件与要求，对采用预应力锚杆的工程安全性、经济性及施工可行性作出评估和判断。

4.1.3 永久性锚杆的设计使用期限不应低于工程结构的设计使用年限。

4.1.4 永久性锚杆的锚固段不得设置在未经处理的有机质土层、液限wL大于50％的土层或相对密实度Dr小于0.3的土层中。

4.1.5 在特殊条件下为特殊目的而采用的锚杆，应在充分的调查研究和试验基础上进行设计。

4.1.6 锚杆承受反复变动荷载的幅度不应大于锚杆拉力设计值的20％。

4.1.7 预应力锚杆设计的承载能力极限状态应符合下式要求：

[4.1.7]

式中：Nk——锚杆拉力标准值；
Tuk——锚杆极限受拉承载力；
K——综合安全系数。

4.1.8 采用锚杆锚固结构物时，除锚杆承载力应满足本规范公式4.1.7的要求外，还应验算锚杆、被锚固的构筑物与地层组成的锚固结构体系的整体稳定性。

4.2 锚杆类型与构造

Ⅰ 拉力型与压力型锚杆

4.2.1 拉力型锚杆(图4.2.1)应由与注浆体直接粘结的杆体锚固段、自由段和锚头组成。

图4.2.1 拉力型预应力锚杆结构简图
1-杆体；2-杆体自由段；3-杆体锚固段；4-钻孔；5-台座；6-锚具

4.2.2 压力型锚杆(图4.2.2)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。

图4.2.2 压力型预应力锚杆结构简图
1-杆体；2-杆体自由段；3-杆体锚固段；4-钻孔；5-承载体；6-锚具；7-台座

Ⅱ 压力分散型与拉力分散型锚杆

4.2.3 拉力分散型锚杆(图4.2.3)应由两个或两个以上拉力型单元锚杆复合而成，各拉力型单元锚杆的锚固段应位于锚杆总锚固段的不同部位。

图4.2.3 拉力分散型预应力锚杆结构简图
1-拉力型单元杆体自由端；2-拉力型单元杆体锚固段；3-钻孔；4-杆体；5-锚具；6-台座

4.2.4 压力分散型锚杆(图4.2.4)应由两个或两个以上压力型单元锚杆复合而成，各压力型单元锚杆的锚固段应位于锚杆总锚固段的不同部位。

图4.2.4 压力分散型预应力锚杆结构简图
1-压力型单元杆体自由端；2-压力型单元杆体锚固段；3-钻孔；4-杆体；5-承载体；6-锚具；7-台座

4.2.5 永久性拉力型锚杆结构构造组成应包括锚具、锚头、台座筋体、筋体隔离与防护装置、对中支架、过渡管和水泥浆体(本规范图A.0.1)。永久性压力分散型锚杆结构构造组成应包括锚具、锚头、台座、无粘结钢绞线、承载体、对中支架和水泥浆体(本规范图A.0.2)。

Ⅲ 后(重复)高压灌浆型锚杆与可拆芯式锚杆

4.2.6 后(重复)高压灌浆型锚杆(图4.2.6)应由与注浆体直接粘结的杆体锚固段与自由段、袖阀管、密封袋及锚头组成。

图4.2.6 可重复高压灌浆型锚杆结构简图
1-杆体；2-自由段；3-密封袋；4-钻孔；5-袖阀管；6-锚具；7-台座

4.2.7 可拆芯式锚杆应采用压力型或压力分散型锚杆，其杆体与承载体的结合方式可采用U型锚或P型锚。

4.3 锚杆类型的选择

4.3.1 锚固工程设计中，锚杆的类型应根据工程要求、锚固地层性态、锚杆极限受拉承载力、不同类型锚杆的工作特征、现场条件及施工方法等综合因素选定。

4.3.2 在软岩或土层中，当拉力或压力型锚杆的锚固段长超过8m(软岩)和12m(土层)仍无法满足极限抗拔承载力要求或需要更高的锚杆极限抗拔承载力时，宜采用压力分散型或拉力分散型锚杆。

4.3.3 不同类型预应力锚杆的工作特性与适用条件应符合表4.3.3的要求。

表4.3.3 不同类型预应力锚杆的工作特性与适用条件

4.4 材 料

4.4.1 锚杆材料和部件应满足锚杆设计和稳定性要求，不同材料间不能产生不良的影响。

4.4.2 锚杆材料和部件的质量标准及验收标准除专门提出特殊要求外，均应符合现行国家有关标准的规定。

4.4.3 锚杆杆体采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的有关规定；
2 对拉锚杆及压力型锚杆宜采用无粘结钢绞线；
3 除修复外，钢绞线不得连接。

4.4.4 锚杆杆体采用的钢筋应符合下列规定：
1 锚杆预应力筋宜采用预应力螺纹钢筋；
2 当锚杆极限承载力小于200kN且锚杆长度小于20m的锚杆，也可采用普通钢筋；
3 锚杆联接构件均应能承受100％的杆体极限抗拉承载力。

4.4.5 注浆用水泥应符合下列规定：
1 水泥宜采用普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，水泥应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB 175的有关规定，对防腐有特殊要求时，可采用抗硫酸盐水泥，不得采用高铝水泥；
2 水泥强度等级不应低于32.5，压力型和压力分散型锚杆用水泥强度等级不应低于42.5。

4.4.6 注浆料用的拌和水水质应符合现行行业标准《混凝土拌和用水标准》JGJ 63的有关规定。

4.4.7 注浆料用的细骨料应符合下列规定：
1 水泥砂浆只能用于一次注浆，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％，砂中含云母、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％。

4.4.8 注浆料中使用的外加剂应符合下列规定：
1 通过配比试验后，水泥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 对锚杆过渡管内二次充填灌浆时，也可使用膨胀剂；
3 水泥浆中氯化物含量不得超过水泥重量的0.1％。

4.4.9 合成树脂系注浆材料应符合下列规定：
1 合成树脂系注浆料应满足锚固体强度和耐久性的要求；
2 合成树脂系注浆料应具有良好的施工性能，包括胶凝时间、养护时间、黏度及储存期要求。

4.4.10 压力型及压力分散型锚杆的承载体应符合下列规定：
1 高分子聚酯纤维增强塑料承载体应具有与锚杆极限受拉、承载力相适应的力学性能；
2 永久性锚杆的钢板承载体外表应涂刷防腐材料。

4.4.11 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／T 14370的有关规定；
2 依锚杆的使用目的，可采用能调节锚杆预应力的锚头；
3 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。

4.4.12 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杆拉力设计值，以及锚具和结构物的连接构造要求；
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。

4.4.13 用于锚杆防护的材料应满足本规范第4.5节相关规定。

4.4.14 锚杆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、塑料或其他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杆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。

4.4.15 锚杆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，与锚杆浆体和防腐剂无不良反应；
4 应能抗紫外线引起的老化。

4.4.16 注浆管应符合下列要求：
1 注浆管应有足够的内径，能使浆体压至钻孔的底部，一次注浆和充填灌浆用注浆管应能承受不小于1MPa的压力；
2 重复高压注浆管应能承受不小于1.2倍最大注浆压力。

4.5 防 腐

4.5.1 锚杆的防腐保护等级与措施应根据锚杆的设计使用年限及所处地层的腐蚀性程度确定。

4.5.2 当对地层的检测与调查中，出现下列一种或多种情况时应判定该地层具有腐蚀性：
1 pH值小于4.5；
2 电阻率小于2000Ω·cm；
3 出现硫化物；
4 出现杂散电流或可造成对水泥浆体与杆体的化学腐蚀。

4.5.3 腐蚀环境中的永久性锚杆应采用Ⅰ级防腐保护构造设计；非腐蚀环境中的永久性锚杆及腐蚀环境中的临时性锚杆应采用Ⅱ级防腐保护构造设计。

4.5.4 非腐蚀环境中的临时性锚杆可采用Ⅲ级防腐保护构造设计。锚杆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防腐保护构造(本规范图A.0.1～A.0.3)应符合表4.5.4的要求。

表4.5.4 锚杆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防腐保护构造设计

4.5.5 锚杆各部件的防腐材料与杆体构造应在锚杆施工及使用期内不发生损坏并不影响锚杆使用功能。

4.5.6 锚杆锚固段防腐保护尚应符合下列规定：
1 采用Ⅰ、Ⅱ级防腐保护构造的锚杆杆体，水泥浆或水泥砂浆保护层厚度不应小于20mm；
2 采用Ⅲ级防腐保护构造的锚杆杆体，水泥浆或水泥砂浆保护层厚度不应小于10mm。

4.5.7 锚杆锚头的防腐保护尚应符合下列规定：
1 永久锚杆在张拉作业完成后，应对锚头的有关部件进行防腐保护；
2 需调整预应力值的永久性锚杆的锚头宜装设钢质防护罩，其内应充满防腐油脂；
3 不需调整拉力的永久性锚杆的锚具、承压板及端头筋体可用混凝土防护，混凝土保护层厚不应小于50mm。

4.6 设 计

Ⅰ 锚杆设置

4.6.1 锚杆的间距与长度应满足锚杆所锚固的结构物及地层整体稳定性的要求。

4.6.2 锚杆锚固段的间距不应小于1.5m，当需锚杆间距小于1.5m时，应将相邻锚杆的倾角调整至相差3°以上。

4.6.3 锚杆与相邻基础或地下设施间的距离应大于3.0m。

4.6.4 锚杆的钻孔直径应满足锚杆抗拔承载力和防腐保护要求，压力型或压力分散型锚杆的钻孔直径尚应满足承载体尺寸的要求。

4.6.5 锚杆锚固段上覆土层厚度不宜小于4.5m，锚杆的倾角宜避开与水平面成—10°～＋10°的范围，10°范围内锚杆的注浆应采取保证浆液灌注密实的措施。

Ⅱ 锚杆设计

4.6.6 预应力锚杆的拉力设计值可按下列公式计算：

永久性锚杆

[4.6.6-1]

临时性锚杆

[4.6.6-2]

式中：Nd——锚杆拉力设计值(N)；
Nk——锚杆拉力标准值(N)；
γw——工作条件系数，一般情况取1.1。

4.6.7 预应力锚杆结构的设计计算，应包括下列内容：
1 锚杆筋体的抗拉承载力计算；
2 锚杆锚固段注浆体与筋体、注浆体与地层间的抗拔承载力计算；
3 压力型或压力分散型锚杆，尚应进行锚固注浆体横截面的受压承载力计算。

4.6.8 锚杆或单元锚杆杆体受拉承载力应符合下列规定并应满足张拉控制应力的要求：
1 对于钢绞线或预应力螺纹钢筋应按下式计算：

[4.6.8-1]

2 对于普通钢筋应按下式计算：

[4.6.8-2]

式中：Nd——锚杆拉力设计值(N)；
fpy——钢绞线或预应力螺纹钢筋抗拉强度设计值(N／mm2)；
fy——普通钢筋抗拉强度设计值(N／mm2)；
As——预应力筋的截面积(mm2)。

4.6.9 锚杆预应力筋的张拉控制应力σcon应符合表4.6.9的规定：

表4.6.9 锚杆预应力筋的张拉控制应力σcon

4.6.10 锚杆及单元锚杆锚固段的抗拔承载力应按下列公式计算，锚固段的设计长度应取设计长度的较大值：

[4.6.10-1]

[4.6.10-2]

式中：Nd——锚杆或单元锚杆轴向拉力设计值(kN)；
La——锚固段长度(m)；
fmg——锚固段注浆体与地层间极限粘结强度标准值(MPa或kPa)，应通过试验确定，当无试验资料时，可按表4.6.10取值；
f′ms——锚固段注浆体与筋体间粘结强度设计值(MPa)，可按本规范表4.6.12取值；
D——锚杆锚固段钻孔直径(mm)；
d——钢筋或钢绞线直径(mm)；
K——锚杆段注浆体与地层间的粘结抗拔安全系数，按本规范表4.6.11取值；
ξ——采用2根或2根以上钢筋或钢绞线时，界面粘结强度降低系数，取0.70～0.85；
ψ——锚固段长度对极限粘结强度的影响系数，可按本规范表4.6.13选取；
n——钢筋或钢绞线根数。

表4.6.10 锚杆锚固段注浆体与周边地层间的极限粘结强度标准值(N／mm2)

注：1 表中数值为锚杆粘结段长10m(土层)或6m(岩石)的灌浆体与岩土层间的平均极限粘结强度经验值，灌浆体采用一次注浆；若对锚固段注浆采用带袖阀管的重复高压注浆，其极限粘结强度标准值可显著提高，提高幅度与注浆压力大小关系密切。
2 N值为标准贯入试验锤击数。

4.6.11 锚杆锚固段注浆体与周边地层间的粘结抗拔安全系数，应根据岩土锚固工程破坏后的危害程度和锚杆的服务年限，按表4.6.11确定。

表4.6.11 锚杆锚固段注浆体与地层间的粘结抗拔安全系数

注：蠕变明显地层中永久锚杆锚固体的最小抗拔安全系数宜取3.0。

4.6.12 锚杆锚固段灌浆体与杆体间的粘结强度设计值可按表4.6.12取值。

表4.6.12 锚杆锚固段灌浆体与杆体间粘结强度设计值(MPa)

4.6.13 锚杆锚固段长度对粘结强度的影响系数ψ应由试验确定，无试验资料时，可按表4.6.13取值。

表4.6.13 锚固段长度对粘结强度的影响系数ψ建议值

4.6.14 根据地层条件，锚杆的锚固段长度尚应符合以下规定：
1 拉力型或压力型锚杆的锚固段长宜为3m～8m(岩石)和6m～12m(土层)。
2 压力分散型与拉力分散型锚杆的单元锚杆锚固段长宜为2m～3m(软岩)和3m～6m(土层)。

4.6.15 压力及压力分散型锚杆锚固段注浆体承压面积应按下式验算：

[4.6.15]

式中：Nd——锚杆或单元锚杆轴向拉力设计值；
Ap——锚杆承载体与锚固段注浆体横截面净接触面积；
Am——锚固段注浆体横截面积；
来源：建筑标准学习部落