從安全、技術(shù)、管理談大斷面隧道的設(shè)計與施工中的關(guān)鍵問題(西南交大)

1、2022-1-51 從安全、技術(shù)、管理談大斷面隧道的設(shè)計與施工中的關(guān)鍵問題 西南交大西南交大 關(guān)寶樹關(guān)寶樹2022-1-52一、背景背景1、世界范圍內(nèi)，鐵路建設(shè)的重新定位，一些長大隧道，不斷涌現(xiàn)。鐵路隧道 例如歐洲共同體，啟動了新一輪的高速鐵路建設(shè)計劃，其中在穿越阿爾匹斯山區(qū)的線路上出現(xiàn)了幾座特長鐵路隧道（圖1）。2022-1-53穿越阿爾匹斯山幾座特長鐵路隧道2022-1-542022-1-552、我國客運專線的啟動，引發(fā)新一輪鐵路隧道的建設(shè)。 例如我國鐵路開始的新一輪鐵路建設(shè)，在總長12500km的鐵路線上，隧道總延長約2500km，而目前開始修建的客運專線就有近700km的單、雙線鐵路隧

2、道，長度超過10km以上的，有10多座，其中最長的太行山隧道，長度達27.8km，目前已經(jīng)開始修建。 我國長度超過10km的鐵路隧道列于表1。2022-1-56表表1 中國特長鐵路隧道表中國特長鐵路隧道表序號隧道名稱長度（m）線別建設(shè)時期1太行山隧道27892石太客專在建2烏鞘嶺隧道20050蘭武線20063秦嶺線隧道18456西康200054秦嶺線隧道18456西康2003125大瑤山隧道14294衡廣復線1987126野三關(guān)隧道13845宜萬線在建7北天山隧道13573精河霍爾果斯在建8呂梁山隧道13365太原中衛(wèi)規(guī)劃9大別山隧道13251武漢合肥規(guī)劃10霞浦隧道13124溫州福州線規(guī)劃1

3、1長梁山隧道12782朔黃2000312東秦嶺隧道12268西合線2003313堡鎮(zhèn)隧道11588宜萬線在建14南梁隧道11451石太客專在建15通海隧道11115玉溪蒙自鐵路規(guī)劃16圓梁山隧道11068 渝懷20041217金寨隧道10682武漢合肥規(guī)劃18大巴山隧道10655襄渝線規(guī)劃19齊岳山隧道10469宜萬線在建20大瑤山一號10080武廣客專在建2022-1-57 根據(jù)統(tǒng)計，截止2004年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，各國已經(jīng)建成通車的、正在修建的和規(guī)劃中的長度超過10km以上的公路隧道及鐵路隧道，共有117座，其中中國擁有22座。約占20。2022-1-58NO隧道名稱長度（km）所在地開通時間

4、1Gotthard Base57.1瑞士施工中2Basis Bernner55.0澳大利亞意大利規(guī)劃中3 青函53.9北海道青森19884Basis MondAmbin52.1法國意大利施工中5Channel（Euro）50.5法國英國19946Lotchberg Base34.6瑞士施工中7Koralm32.8澳大利亞規(guī)劃中8Guadarrma28.4西班牙施工中9太行山27.9中國規(guī)劃中10八甲田26.5日本施工中11巖手一戶25.8日本200212Pajares Base24.7西班牙規(guī)劃中13Lainzer Wienerwald23.9澳大利亞規(guī)劃中14飯山22.2日本施工中15大清水

5、22.2日本198216烏鞘嶺20.1中國施工中17Belledonne20.0法國規(guī)劃中18La Grande Chartreuse20.0法國規(guī)劃中19Lianoklade Domokos20.0希臘規(guī)劃中20Simplon（No2）19.8瑞士意大利192221Simplon（No1）19.8瑞士意大利190622Zimmerberg Basis19.7瑞士施工中23Semmering Basis19.2澳大利亞竣工24Vereina19.1瑞士199925Channel Tunnel Link19.0英國施工中26新關(guān)門18.7日本197527Vaglia18.6意大利施工中28Ape

6、nnino18.5意大利193429秦嶺18.5中國200330Valico16.6意大利 31六甲16.3日本197232Purka Base15.4瑞士198233榛名15.4日本19822022-1-5934Severomuyskiy15.3俄羅斯200135五里峰15.2日本199736Firenzuola15.1意大利施工中37Monte Santaomarco15.0意大利198738St Gotthard15.0瑞士188239Ceneri Basis15.0瑞士施工中40Civ 415.0澳大利亞規(guī)劃中41Cveneri Basis15.0 瑞士規(guī)劃中42中山14.9日本198

7、243Lotchberg14.6瑞士191344Mout McDonaid14.6加拿大198845Romeriksporten14.6挪威199946Cikarija14.3克羅地亞規(guī)劃中47大瑤山14.3中國198748Taiwan HSR project14.0中國臺灣施工中49北陸13.9日本196250野三關(guān)13.8中國施工中51北天山13.6中國施工中52Frejus13.5法國意大利187153 新清水13.5日本196754Savio13.5芬蘭規(guī)劃中55呂梁山13.4中國規(guī)劃中56Hex River13.4南非 57大別山13.3中國規(guī)劃中58Bosporus13.3土耳其規(guī)

8、劃中59Caponero Capoverde 13.3意大利200160Sciliar13.2意大利199361霞浦13.1中國規(guī)劃中62安蕓13.0日本197563Peloritana12.8意大利200164長梁山12.8中國200265Inntal12.7澳大利亞199466New Cascade12.5美國192967Lainzer12.3澳大利亞施工中68東秦嶺12.3中國20032022-1-51069Novo Kunsnetzkij12.2俄羅斯195770Bussoleno bypass12.1意大利規(guī)劃中71Jammu Udhapur12.0印度規(guī)劃中72Epine 12.0

9、法國規(guī)劃中73筑紫11.9日本施工中74北九州11.7日本197575福島11.7日本198276Wienerwald11.6澳大利亞施工中77堡鎮(zhèn)11.6中國施工中78Radfeid Wiesing11.4澳大利亞施工中79頸城11.4日本196980Flathead11.3美國197081南梁11.2中國規(guī)劃中82鹽澤11.2日本1982 83藏王11.2日本1982 84通海11.1中國規(guī)劃中85Monterotond11.1意大利施工中86圓梁山11.1中國200587San Donand11.0意大利1986 88Paris CDG10.8法國規(guī)劃中89Landruckenn10.8

10、德國198890金寨10.7中國規(guī)劃中91大巴山10.7中國規(guī)劃中92Lierasen10.7挪威197393Pianoro10.7意大利施工中94Finse10.6挪威199395Stans Terfens10.6澳大利亞施工中96Mundener10.6德國199197齊岳山10.5中國施工中98Raticosa10.4意大利施工中99生田10.4日本1976100赤倉10.3日本1997101New Kuanying10.3中國臺灣規(guī)劃中102Ariberg10.2澳大利亞1884103Santa Lucia Basis10.2意大利1977104大瑤山1號10.1中國規(guī)劃中2022-1

11、-511 10km以上的公路隧道NO隧道名稱長度所在地開通1Laerdal24.5挪威20002終南山18.0中國施工中3St Gotthard16.9瑞士19804Ariberg14.0澳大利亞19785雪山12.9中國臺灣施工中6Frejus12.9法國意大利19807Mont Branc11.6法國意大利19658Gudvanga11.4挪威19919Folgefonn11.2挪威199110關(guān)越（上）11.1日本199111飛彈10.7日本施工中12Gran Sasso10.2意大利198413Le tunnel Est10.1法國施工中 注：隧道長度，按4舍5入計，取小數(shù)點后1位。

12、本表的中國數(shù)據(jù)到2005年4月，其它國家到2003年7月。2022-1-512 因此，在隧道工程領(lǐng)域中，我們不僅是一個名副其實的“隧道隧道”大國大國，而且正在向“隧道隧道”強國強國邁進。2022-1-5133、這些鐵路隧道都是以高速為基礎(chǔ)修建的,因此，凈空斷面積增加較多，特別是開挖斷面積增大了，給設(shè)計施工帶來新的問題。國家線別線路長度（km） 設(shè)計最高速度（km/h）營業(yè)最高速度（km/h）隧道數(shù)量雙線標準斷面積（m2）日本東海道51521027069/13%63.5山陽563250300268/47%63.5東北593260275184/63.4上越275260275107/39%63.5北

13、陸11726026063/54%63.5九州12826026085/69%63.5法國南東410300300大西洋28435030016/6%71北歐333350300100地中海250350300（320）13/5%100德國ICE9930028030/3082哈諾法327300330120/37%82法蘭克22%92意大利羅馬23730025071/30%西班牙馬德里47130030016/3%75英國CTRL10930030026/24%韓國KTX412350300189/46%107中國臺灣臺北34535030065/19%90合計624213392022-1

14、-514 這些長隧道的修建，無疑地是一個新的機遇和挑戰(zhàn)，我們應該利用這個機遇，將我國的隧道設(shè)計、施工及維修管理的技術(shù)提高到一個新的水平。 應該指出，我國近4000km的鐵路隧道和近1000km的公路隧道，以及水工隧道、部分地下鐵道，基本上是采用礦山法修筑的，因此，這次發(fā)言也把重點放在客運專線的隧道工程，以礦山法修建隧道的技礦山法修建隧道的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展上。2022-1-515二、客運專線的隧道特點2022-1-516n 為了迎接市場競爭的挑戰(zhàn)，近期，鐵道部啟動了以250km/h、300km/h和350km/h速度為目標的客運專線的建設(shè)工程，我國的鐵路建設(shè)又進入了一個新階段。由于速度

15、的跨越，對構(gòu)成線路的各種結(jié)構(gòu)物，包括橋梁、隧道、軌道、路基等，提出了更加嚴格的要求和標準，也提出來許多前所未有的新課題。n 目前，正在建設(shè)的和擬建的幾條客運專線都有大量的隧道工程涌現(xiàn)。在客運專線條件下，如何針對隧道觀察的特點、認識和解決所面臨的新問題，是一個值得研究的問題。2022-1-517n 首先，如何認識客運專線中隧道工程與一般線路中隧道工程有何不同。2022-1-518一、列車運行的高速度，引起的列車空氣動力空氣動力學問題突出學問題突出，不容忽視； 這包括： 隧道凈空有效斷面積的確定舒適性； 列車運行產(chǎn)生的空氣壓對結(jié)構(gòu)物的影響耐久性； 對周邊環(huán)境的影響緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)置。三個方面的問題。2

16、022-1-519二、考慮列車高速運營的特點，隧道的凈空有效斷面積增大，例如在350km/h速度的條件下,級圍巖隧道的開挖斷面積可達170m2，屬于超大斷面隧道的范疇，與三車道公路屬于超大斷面隧道的范疇，與三車道公路隧道的開挖斷面積相當，給設(shè)計、施工提隧道的開挖斷面積相當，給設(shè)計、施工提出來許多新課題；出來許多新課題；2022-1-520三、由于開挖斷面積的增大，施工難度也急劇增加，特別是對一般地質(zhì)條件下的初期支護技術(shù)初期支護技術(shù)和不良地質(zhì)條件下的超前支護技術(shù)超前支護技術(shù)，提出來很高的要求；2022-1-521四、列車高速運行的作用，對洞內(nèi)軌道（包括基底結(jié)構(gòu)，如仰拱或鋪底、混凝土填充層等）的影

17、響增大，不僅需要加強基底結(jié)構(gòu)，需要加強基底結(jié)構(gòu)，對襯砌結(jié)構(gòu)也具有一定的影響，不容忽視。2022-1-522五、對襯砌混凝土的耐久性，如抵抗列車風壓的疲疲勞特性勞特性；如何保證初期支護的噴混凝土的耐久性噴混凝土的耐久性?，以及大斷面襯砌結(jié)構(gòu)的抗開裂特性等，都提出來了明確的要求；2022-1-523六、由于這一輪隧道工程的數(shù)量特別巨大，因此，降低工程造價，意義也特別重大。2022-1-524 總之，目前要解決的問題是：高速運營條高速運營條件下的超大斷面隧道的設(shè)計施工問題件下的超大斷面隧道的設(shè)計施工問題。 因此、客運專線的隧道工程，將是提高我國隧道設(shè)計施工技術(shù)的重要機遇。我們應該下大力下大力氣，切實

18、地做出具有時代意義的貢獻氣，切實地做出具有時代意義的貢獻。2022-1-525何謂大斷面？ 目前我國大斷面（三車道）公路隧道已開始修建，如聯(lián)絡(luò)重慶市的幾條高速公路也從一開始就決定采用3車道的大斷面隧道，如鐵山隧道，大梅沙隧道、大寶山隧道等都是三車道大斷面的。由于3車道公路隧道的斷面積比雙車道大得多,例如，第二東名公路初期建設(shè)的三車道隧道的斷面積為113170m2 比一般雙車道的85m2 大1.52.0倍。目前為適應140km/h高速度的要求而規(guī)劃的3車道公路隧道，其斷面積達170m2200m2，局部斷面達230m2的超大斷面，開挖寬度達23m。較初期三車道隧道斷面又增加了1.31.5倍。英法海

19、峽隧道分叉處斷面的開挖寬度達21.2m，開挖高度達15.4m，開挖斷面積為252.2m2。又如，日本的第二布引隧道，在分叉段是從2車道（凈空斷面積59m2）變化到34車道的斷面（最大開挖寬度24m、開挖斷面積240m2）。2022-1-526n 大斷面隧道的分類n n 隧道斷面劃分和開挖斷面積 （日本）劃分開挖斷面積(m2)說明標準斷面大斷面超大斷面7080100120140雙車道有人行道的雙車道車道與路面寬相同的三道2022-1-527日本公路隧道斷面劃分的基準（2003年）通常斷面大斷面小斷面凈空寬度（m） 8.512.512.514.03.05.0凈空形狀上部斷面為單心園上半斷面為三心園

20、上半斷面為單心園，側(cè)壁為直墻凈空縱橫比約0.6以上約0.57以上約0.8以上凈空斷面積（m2）約4080約80100約8162022-1-528 國際隧協(xié)的斷面劃分 劃 分凈空斷面積(m2)超小斷面小斷面中等斷面大斷面超大斷面100.02022-1-5292022-1-530 大斷面意味著什么？在同樣圍巖條件下，隨著開挖斷面積的增加，意味著： 1、掌子面的穩(wěn)定性的降低； 2、施工難度、特別是施工安全管理的難度增大； 3、施工風險的發(fā)生概率加大； 4、結(jié)構(gòu)物質(zhì)量要求的提高。2022-1-531 大斷面隧道施工的基本問題安全：安全為主線，技術(shù)和管理為后盾，實現(xiàn)安全生產(chǎn)技術(shù)：以技術(shù)確保掌子面穩(wěn)定和施

21、工質(zhì)量管理：以風險觀點實現(xiàn)精細的工程管理2022-1-532n結(jié)合具體情況，主要談三個問題：n1、初期支護；n2、初期支護的噴混凝土；n3、隧道防水板的鋪設(shè)工藝。2022-1-533一、掌子面穩(wěn)定性n 在大斷面條件下，如何控制掌子面的穩(wěn)定性，減少和預防掌子面出現(xiàn)坍塌的風險，是極為重要的。特別是在通過各種不良地質(zhì)地段時。n 從風險的角度看，掌子面失穩(wěn)有多種方式：n 掌子面擠出；n 掌子面拱部坍塌；n 上半斷面拱腳下沉；n 底部鼓起等。n 從技術(shù)角度出發(fā)，預防和減少上述風險發(fā)生的主要方法也是多種多樣的。n 超前支護；n 擴大拱腳、設(shè)置拱腳錨桿或錨管；n 正面噴射混凝土和錨桿；n 底腳錨桿或錨管等。

22、2022-1-534 例如意大利在修建高速鐵路隧道中，曾采用以下穩(wěn)定掌子面的方法。 這些方法都是為了確保掌子面穩(wěn)定，減少施工風險而形成的。2022-1-5352022-1-5362022-1-537超前支護 工程實踐證實，在地質(zhì)不良的地段，發(fā)展各種穩(wěn)定掌子面的輔助工法并使之模式化是極為重要的。日本、意大利在這方面都做了極有成效的工作。定義：以穩(wěn)定掌子面和地層下沉為目的的拱形薄殼結(jié)構(gòu)體。即：不僅沿隧道縱向具有梁結(jié)構(gòu)的作用，在橫斷方向還具有拱形結(jié)構(gòu)支護效果的支護。適用范圍： 1、需要提高掌子面穩(wěn)定性的土砂圍巖； 2、以控制地表下沉和相鄰結(jié)構(gòu)物的影響為主要目的的場合；如淺埋地點、接近重要結(jié)構(gòu)物施工的

23、場合等2022-1-538模式化的超前支護 日本在新版“城市礦山法隧道技術(shù)標準”（2004年）中，把超前支護類型、參數(shù)及適用條件做了具體的規(guī)定。2022-1-539 超前支護由于構(gòu)筑方法的不同，有的是以橫向剛性大的拱形構(gòu)造為主，有的是以縱向連續(xù)性強的梁構(gòu)造為主，也有具有兩者功能的。其分類列于下表。 超前支護方法分類超前支護的分類預計的功能混凝土拱殼方式隧道橫向剛性大（拱結(jié)構(gòu)）水平噴射注漿方式隧道縱向剛性大（梁結(jié)構(gòu)）長鋼管注漿方式2022-1-540預襯砌其標準參數(shù)如下。超前支護厚度：設(shè)置范圍：（）設(shè)置角度：（）縱斷方向鉆孔長度：.縱斷方向充填長度：.搭接長度：.超前殘余長度：.（.）2022-

24、1-541水平噴射注漿方式其標準斷面如下：噴射改良體直徑：設(shè)置范圍：（）設(shè)置角度：（）縱斷方向鉆孔長度：.（）縱斷方向改良長度：搭接長度：.超前殘余長度：.（.）設(shè)置間距：（）2022-1-542長鋼管注漿方式標準斷面如下：鋼管直徑：設(shè)置范圍：（）設(shè)置角度：（）縱斷方向鉆孔長度：.（）縱斷方向注漿長度：（m）搭接長度：.超前殘余長度：.（.）設(shè)置間距：（）2022-1-543n 除預襯砌方式外，其它兩種方式，我們也是經(jīng)常采用的。也取得不少的經(jīng)驗，因此，當務(wù)之急是如何提高超前支護技術(shù)的水平，一個重要措施就是首先要建立模式化的、標準的超前支護工法體系，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)我們的實踐確立各種超前支護的類

25、型、設(shè)計參數(shù)及使用機械的配套。2022-1-544預襯砌工法的機械n預襯砌工法采用的機械，有2大類：n1、排鉆。示于下圖。用其鉆設(shè)槽形孔，中央的鉆用于壓注砂漿或混凝土，形成拱形混凝土殼體。2022-1-545n2、裝備有切槽鉆頭的專用機械，用于鉆孔，同時充填混凝土。其機械概況示于下圖。2022-1-546腳部的施工機械之一2022-1-547腳部施工機械之二2022-1-548 二、支護結(jié)構(gòu) 在大斷面的條件下，隧道支護結(jié)構(gòu)需要加強。 加強的途徑有二。其一是改變過去采用的支護結(jié)構(gòu)參數(shù)，如增加噴混凝土厚度，加密鋼支撐間距等；這是我們目前采用的主要方法。另一個方法就是改變材料的規(guī)格，例如高強度噴混凝

26、土、高承載力錨桿等。 第1種方法的后果，就是：加大了開挖斷面積，這也是在同樣凈空斷面積的條件下，我們的開挖斷面積比較大的原因之一。 第2種方法，是其他國家采用的主要方法。結(jié)果不僅提高了支護結(jié)構(gòu)的效果，也縮短了作業(yè)的時間。2022-1-549 支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)成隧道的支護結(jié)構(gòu)包括： 初期支護；噴混凝土噴混凝土、錨桿、鋼支撐或格柵 超前支護； 二次襯砌包括仰拱及底板； 臨時支護：需要拆除的支護構(gòu)件，如中隔壁等。2022-1-550噴混凝土的幾個關(guān)鍵性的性能指標1、設(shè)計基準強度2、初期強度：3、附著強度；4、附著配比；5、回彈率；6、粉塵量。2022-1-551 1、設(shè)計基準強度 噴混凝土不僅是初期支護

27、的一個重要構(gòu)件，也是永久支護的一個重要組成部分。因此在許多國家都規(guī)定噴混凝土的設(shè)計基準強度，采用與襯砌混凝土同等的強度。不僅如此，考慮到材料、配比或者施工機械的技術(shù)進展，噴混凝土穩(wěn)定的高強度已經(jīng)成為可能，因此噴混凝土的設(shè)計基準強度有向高強度方向發(fā)展的趨勢。例如，日本第二東名名神高速公路，在大斷面隧道大斷面隧道中，采用材齡28天的抗壓強度36N/mm2作為設(shè)計基準強度。也有的國家規(guī)定在不良地質(zhì)條件下采用高強度噴混凝土的建議。2022-1-552n 在一般地質(zhì)條件下的隧道，噴混凝土設(shè)計基準強度采用與襯砌混凝土強度相當?shù)慕ㄗh是可行的。另外應該指出，在歐洲一些國家的噴混凝土規(guī)定中，很少有采用小于C25

28、等級的噴混凝土。n 在不良地質(zhì)條件下的隧道，應該提高噴混凝土的強度等級，采用高強度混凝土也是合適的。2022-1-553 噴混凝土抗壓強度劃分噴混凝土抗壓強度劃分 EFNARC的標準 強度劃分C24/30C28/35C32/40C36/45C40/50C44/55C48/60圓柱體試件24283236404448立方體試件303540455055802022-1-554 挪威的標準挪威的標準噴混凝土抗壓強度劃分噴混凝土抗壓強度劃分抗壓強度(MPa)C30C35C40C45C50C55立方體試件的最小抗壓強度303540455055取樣試件的最小抗壓強度19.2 22.4 25.6 28.8 3

29、2.0 35.2 2022-1-5552、初期強度n 一般說，噴混凝土是最先施設(shè)的，都希望它盡快地發(fā)揮作用，這是我們要求噴混凝土具有一定初期強度的目的。n 設(shè)定噴混凝土初期強度的場合，應考慮隧道開挖條件及隨掌子面進展產(chǎn)生的圍巖動態(tài)，以充分確保掌子面及其附近圍巖的穩(wěn)定，取24小時以內(nèi)的強度為標準。n 初期強度，應根據(jù)圍巖條件和施工條件，可以取24小時以外的強度為標準，有的國家就是以3小時的強度作為基準的。2022-1-556 初期強度的設(shè)定值與設(shè)計基準強度一樣，因隧道功能、斷面形狀等構(gòu)造條件、荷載條件及設(shè)計方法等而異。下表是日本各單位的初期強度設(shè)定事例。2022-1-557 日本日本 噴混凝土初

30、期強度設(shè)定事例噴混凝土初期強度設(shè)定事例單位類別材齡3小時抗壓強度（N/mm2）材齡24小時抗壓強度（N/mm2）道路協(xié)會噴混凝土5鐵道建設(shè)運輸設(shè)施高品質(zhì)噴混凝土1.58道路公團噴混凝土5高強度噴混凝土210高強度纖維噴混凝土2102022-1-558n 歐洲，根據(jù)掌子面的進展，考慮確保掌子面及其附近的圍巖穩(wěn)定的重要性，要求噴混凝土具有圖示的初期強度。2022-1-559J1 ：（AB）：適用于干燥圍巖、薄層施工的場合J2： (BC)：適用于厚層施工和有涌水，受到后續(xù)作業(yè)直接作用的場合J3： (C以上)：只適用于特殊條件的場合（例如，大量涌水的場合）2022-1-5603、附著強度 噴混凝土與圍

31、巖及其它物體的附著，是發(fā)揮噴混凝土支護作用的關(guān)鍵指標。許多國家都有明確的規(guī)定。2022-1-561 噴凝土的歐洲標準（EFNARC)G規(guī)定的附著強度如下表所示，通過附著試驗核查。 附著強度最小值（MPa)附著的劃分與混凝土的附著與巖體的附著非結(jié)構(gòu)物0.50.1結(jié)構(gòu)物1.00.5挪威規(guī)定附著強度在0.21.8MPa之間。2022-1-562附著強度測定事例巖類等礦物粒子大小附著強度 粗糙面破壞面片巖粘土礦物、綠泥石非常細0.240.180.280.11云母片巖石英、長石、云母中位0.580.190.850.35片麻巖（葉狀構(gòu)造）石英、斜長石、云母、角閃石中位0.190.050.510.11片麻巖

32、（葉狀構(gòu)造）石英、斜長石、云母、角閃石中位1.53 0.281.8砂巖（裂隙多）石英、長石細（1.1）破壞面（1.1）破壞面砂巖石英、長石細1.81.8泥灰?guī)r方解石、粘土礦物細1.491.84石灰?guī)r方解石細1.580.121.540.30大理巖方解石中位1.380.301.520.28花崗巖、閃綠巖石英、斜長石、黑云母粗0.340.121.120.20花崗巖、閃綠巖石英、斜長石、黑云母中位1.040.321.400.26花崗巖、閃綠巖石英、斜長石。黑云母細中位1.480.451.710.14輝綠巖斜長石、輝石細中位1.560.251.7木版1.71.7噴混凝土表面1.71.72022-1-56

33、34、附著配比 對工程來說，噴混凝土的附著配比是最有意義的。 附著配比指的是：噴混凝土噴射后附著在圍巖上的配比。它與噴射配比噴射配比、噴射工藝以及噴射工的技術(shù)熟練程噴射工藝以及噴射工的技術(shù)熟練程度度有直接的關(guān)系，不容忽視。下表是歐洲的一個標準。噴射后噴混凝土強度（附著配比）C30C35C40C45C50C55噴射前噴混凝土強度（噴射配比）C38C43C48C54C60C652022-1-5645、回彈率及粉塵濃度n 回彈意味著粗骨料的損失，而粉塵則意味著微細顆粒的損失。這兩者對附著的噴混凝土質(zhì)量，具有重要的影響。n 因此，噴射施工中，如何控制回彈和減少粉塵的發(fā)生是很重要的課題。也是確保噴混凝土

34、質(zhì)量的重要課題。n 在質(zhì)量控制中，有的國家規(guī)定：回彈不能大于20，粉塵濃度不能大于5mg/m3，否則，就是不合格。2022-1-5656、噴射機械n 噴射機械的性能和能力是減少噴混凝土質(zhì)量離散性的重要保證。特別是，在大斷面隧道中，一次噴射混凝土的數(shù)量有所增加，同時為了縮短噴射時間，采用大容量，高性能的噴射機械，已是大勢所趨。因此許多國家都規(guī)定了噴射機的要求性能。如單位時間的噴射量等。有的更明確規(guī)定，噴射機的生產(chǎn)效率應在10m3/h以上。許多施工單位也都認識到這一點，開始采用大容量的噴射機，是非常英明的決策。2022-1-566 大斷面隧道如果仍然采用一般隧道的支護結(jié)構(gòu)，必然會加大開挖斷面積、從

35、而延長工期和增加成本。為了解決這個問題，日本從修建第2東名高速公路起，就開始研究對策。研究和實踐獲得如下的成果。2022-1-567日本第二東名高速公路隧道事例n凈空斷面積：約150m2n開挖斷面積：最大200m2n采用高強噴混凝土：比采用普通噴混凝土的厚度，減少30；n錨桿采用高強錨桿（設(shè)計承載力28kN)，錨桿數(shù)量減少30；n采用高規(guī)格鋼支撐（HH154）；n二次襯砌采用高強噴混凝土，設(shè)計厚度減少10cmn不設(shè)變形富余量。2022-1-5681、噴混凝土的高強度化主要研究高強度噴混凝土和鋼纖維噴混凝土。高強度噴混凝土要求的強度列于下表。種類 要求強度目標強度3小時1天28天28天高強度配比

36、2以上10以上36以上50以上一般強度配比 5以上18以上2022-1-569高強度噴混凝土的標準配比列于下表要求強度（N/mm2）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）單位水泥用量（kg）單位速凝劑對水泥的用量（）見上表1810450102022-1-570高強度鋼纖維噴混凝土主要用于裂隙發(fā)育的圍巖，標準的鋼纖維混入率為體積比的0.75。其標準配比列于下表。要求強度（N/mm2）28天彎曲韌性（cm）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）單位水泥用量（kg）單位速凝劑對水泥用量（）見表1如圖所示1810450102022-1-5712、高承載力錨桿在清水進行了下表的試驗施工。噴混凝土鋼支撐厚度（

37、cm）強度（N/mm2）規(guī)格間距（m）標準2018H2001.5高強度 12.540、SFRC長度（m） 橫向間距（m）縱向間距（m）承載力（kN）標準6.01.21.51801組6.02.01.53102組4.0和6.01.01.5180和3103組4.00.81.51802022-1-572從試驗施工結(jié)果看，第1組的施工循環(huán)、成本最理想。第3組最差。因此，把第1組作為標準組合。2022-1-5733、高規(guī)格鋼支撐采用了與過去鋼材有相同延伸率的，抗拉強度590N/mm2、破斷延伸率17以上的高規(guī)格鋼支撐。屈服點（N/mm2）抗拉強度（N/mm2）破斷延伸率（）拉伸試驗片炭素當量Ceg高規(guī)格鋼440 590 171A 0.47一般規(guī)格鋼 245400510 171A2022-1-574與過去采用的鋼支撐比，可以小型化，其比較列于下表過去采用的高規(guī)格鋼NH-250 x250 x9x14HH-200 x201x9x12NH-200 x200 x8x12HH-154x151x8x12NH-150 x150 x7x10HH-123x125x6.5 x82022-1-5754、二次襯砌 同樣地，二次襯砌也采用高強度混凝土。根據(jù)試驗，二次襯砌的混凝土的強度等級從18N/mm2提高到3