地下建筑施工之隧道支護(hù)施工技術(shù)

1、地下建筑施工之隧道支護(hù)施工技術(shù)錨桿噴混凝土二次襯砌巖體圍巖松弛區(qū)一、概述 在洞室施工中，支護(hù)工作量占有很大比重，其工作進(jìn)度直接影響著地下工程的施工速度，施工質(zhì)量直接決定著地下工程的穩(wěn)定。 坑道支護(hù)體系是由巖體和支護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成的，通常情況下，巖體是主要的承載單元，而支護(hù)結(jié)構(gòu)是輔助性的，但也是不可缺少的。在某些特殊情況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)也是主要的承載單元， 支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本作用： 保持坑道斷面的使用凈空； 防止巖體質(zhì)量的進(jìn)一步惡化； 承受可能出現(xiàn)的各種荷載； 使坑道支護(hù)體系有足夠的安全度。1、能與周圍巖體大面積地牢固接觸 即支護(hù)圍巖體系作為一個(gè)的整體工作。接觸狀態(tài)的好壞，不僅改變了荷載的分布圖形，也改

2、變了兩者之間相互作用的性質(zhì)。 由于施工方法、支護(hù)類型的不同，兩者的接觸狀態(tài)也是不同的。接觸狀態(tài)可作如下分類：一個(gè)理想的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本要求分為A、B、C、D四類。接觸狀態(tài)的不同，對(duì)圍巖應(yīng)力分布、支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)等都有著重要的影響。 圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的接觸狀態(tài)模注砼、木支撐噴砼、泵送砼襯砌A 任意的面接觸點(diǎn)接觸土質(zhì)隧道有回填B 確定的C 松散的D 牢固的鋼支撐四類接觸狀態(tài)的力學(xué)狀態(tài)大致如圖所示。 現(xiàn)代支護(hù)理論的研究多數(shù)是以全面接觸為出發(fā)點(diǎn)的。因此在施工作業(yè)時(shí)必須盡量實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 2 重視初期支護(hù)，使之與永久支護(hù)相配合，協(xié)調(diào)一致地工作 初期支護(hù)：是為了暫時(shí)地、迅速地控制坑道圍巖的力學(xué)過程，為永久

3、支護(hù)創(chuàng)造有利條件。 永久支護(hù)：作為隧道安全的基本承載支護(hù)結(jié)構(gòu)。早期一般忽視初期支護(hù)的作用。 隨著支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，逐步把初期支護(hù)與永久支護(hù)合并考慮，初期支護(hù)亦作為永久支護(hù)的一個(gè)重要部分。 如：噴射混凝土 錨桿支護(hù)、薄板混凝土支護(hù)、鋼纖維噴混凝土等。第一節(jié) 概述3、允許坑道支護(hù)體系產(chǎn)生有限制的變形，充分協(xié)調(diào)發(fā)揮兩者的共同作用。 要求：支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度小，構(gòu)造具有一定柔性或可縮性。允許支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的變形，充分發(fā)揮圍巖的承載作用，柔性結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生一定的變形，使支護(hù)圍巖中的應(yīng)力重新調(diào)整，使兩者協(xié)調(diào)工作。 目前的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其剛度相對(duì)地降低很多，即以采用柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)為主。與過去的剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)灌混凝土襯砌相比

4、，厚度有了大幅度減小。 4、保證支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)及時(shí) 支護(hù)過晚會(huì)使圍巖暴露時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生過度的位移而瀕臨破壞（極限平衡），因此，支護(hù)構(gòu)架應(yīng)在圍巖達(dá)到極限平衡之前發(fā)揮作用。 坑道開挖后要及時(shí)地、盡快地加以支護(hù)，其目的在于控制圍巖的初始位移，這一點(diǎn)在埋深小、圍巖差的情況下，尤其重要。 5、支護(hù)結(jié)構(gòu)要根據(jù)圍巖的動(dòng)態(tài)（位移、應(yīng)力），及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整和修改參數(shù) 適應(yīng)不斷變化的圍巖狀態(tài)。這一點(diǎn)在傳統(tǒng)的木支撐條件下，也是較難實(shí)現(xiàn)的，而用現(xiàn)代支護(hù)技術(shù)，則可采取分次噴射，增設(shè)錨桿或調(diào)整其參數(shù)（間距、錨桿直徑和長(zhǎng)度）等方法來實(shí)現(xiàn)。 支護(hù)結(jié)構(gòu)要完全滿足上述技術(shù)要求是很困難的，這就要求我們對(duì)各種類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)有一正確的評(píng)價(jià)，

5、以便根據(jù)變化的地質(zhì)條件進(jìn)行合理的選擇。防護(hù)型支護(hù) 支護(hù)中最輕型者，不能阻止和承受巖體壓力，僅用以封閉巖面，防止坑道圍巖進(jìn)一步惡化。通常是噴漿、噴混凝土或單獨(dú)錨桿來完成的。二、隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)分類及基本參數(shù)根據(jù)其使用目的分類構(gòu)造型支護(hù) 用于長(zhǎng)時(shí)間坑道基本穩(wěn)定的巖體。此時(shí)力學(xué)行為是彈性的，支護(hù)參數(shù)只滿足施工要求，如砼最小厚度、錨桿最小直徑及長(zhǎng)度等。支護(hù)參數(shù)不由計(jì)算決定，由施工決定。承載型支護(hù) 坑道支護(hù)的主要類型。視坑道圍巖的力學(xué)動(dòng)態(tài)，分為輕、中、重型。視壓力大小，采用頂部支護(hù)和完全支護(hù)。 1、木支撐2、鋼支撐3、錨桿和金屬網(wǎng)支護(hù)4、模注混凝土和噴混凝土支護(hù)（1）混凝土支護(hù)、包括混凝土預(yù)制塊支護(hù)（2）噴

6、混凝土支護(hù)根據(jù)采用的材料分類5、組合支護(hù)（1）鋼支撐加背板（2）噴混凝土與錨桿（3）噴混凝土、鋼支撐和錨桿等地下工程支護(hù)從支護(hù)時(shí)間分：初期支護(hù)、一次支護(hù)或臨時(shí)支護(hù)二次襯砌、永久支護(hù)被動(dòng)式支護(hù)：木棚支架、鋼筋混凝土支架、金屬型鋼支架、料石碹、混凝土及鋼筋混凝土碹等 。從支護(hù)效果分：積極支護(hù)：錨噴支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、錨梁支護(hù)、錨索支護(hù)、錨注支護(hù) 。棚式支護(hù)按地下工程的斷面形式分：梯形支架、矩形支架和拱形支架等。按支架材料分：木支架、金屬支架、鋼筋混凝土支架、鋼管混凝土支架等。棚式支護(hù)木支撐：采用立柱或支架形式，目前部分工程還在采用，逐漸在減少。鋼支撐：可迅速架設(shè)并有足夠的阻力，能變換支撐剛度，與圍巖接

7、觸條件比木支撐好。在部分工程中，是不拆除的，作為永久襯砌的一部分。錨桿支護(hù)：是支護(hù)技術(shù)的一大進(jìn)展，從內(nèi)部提高巖體的承載能力。預(yù)應(yīng)力的錨桿更易形成主動(dòng)的支護(hù)力，阻止巖體強(qiáng)度降低。一般說錨桿的支護(hù)阻力是不充分的，但可隨時(shí)給以加強(qiáng)。各類支護(hù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征及其存在的問題模筑混凝土支護(hù)：能起到有效地支護(hù)暴露巖體這樣的目的。但模筑混凝土的厚度幾乎不會(huì)小于0.300.40m，由此會(huì)使開挖成本增加。噴漿：是一種噴射3cm厚的水泥砂漿的方法，在50年代初代替了頂部防護(hù)木支撐，現(xiàn)在用來防止暴露巖面的風(fēng)化，它的進(jìn)一步發(fā)展是噴混凝土。噴混凝土：是一種較好的支護(hù)方法，在圍巖緊密結(jié)合和迅速施噴方面；在巖體條件和坑道形狀的

8、適應(yīng)性上，噴混凝土支護(hù)方法也是突出的，它的支護(hù)能力很高，并可隨時(shí)進(jìn)行加強(qiáng)。隧道支護(hù)類型的選擇主要根據(jù)下述條件決定：（1）對(duì)預(yù)計(jì)的主要巖體類型的評(píng)價(jià)；（2）對(duì)巖體類別變化的適應(yīng)性；（3）對(duì)很大的或特殊地壓的適應(yīng)性；（4）對(duì)地下水性質(zhì)的適應(yīng)性；（5）經(jīng)濟(jì)性；（6）作業(yè)時(shí)間消耗。隧道支護(hù)類型的選擇 支護(hù) 類型要求木支撐鋼支撐錨桿加金屬網(wǎng)混凝土支護(hù) 混合支護(hù)防護(hù)砼噴漿噴砼鋼支撐噴砼鋼支撐短錨桿噴砼鋼支撐鋼背板緊密接觸1203-31 3 2全面接觸1103-31 3 2迅速施設(shè)0130-31 2 2支護(hù)阻力小1213-22 3 3預(yù)加應(yīng)力的可能性1120-01 2 1以后加強(qiáng)的可能性2231-32 3

9、2頂替造成的危害1-33-21 - -對(duì)巖體性質(zhì)的適應(yīng)性2211-32 3 3對(duì)坑道形狀的適應(yīng)性0131-31 3 2排水條件3132-33 3 10不可用1可用2合適3很好 支護(hù)方法 地質(zhì)數(shù)據(jù) 木支撐鋼支撐錨桿網(wǎng)防護(hù)砼噴漿噴砼鋼支撐噴砼鋼支撐短錨桿噴砼鋼支撐鋼背板巖石強(qiáng)度高1230322 1 0巖石強(qiáng)度中等1212022 3 2粘性土1202012 3 3松散土0200001 1 3高巖壓或較小巖石強(qiáng)度22-301-2002-33-4 2裂隙間距小1202131 3 2裂隙間距大2131121 2 1很小分離度2132332 3 0很高分離度1212031 2 0張開裂隙1112021 3

10、0粘土充填裂隙1212031 3 3Advantages: 加工容易、安裝方便、有一定的可縮性Defects: 強(qiáng)度低、易燃易腐、木材消耗量大木支架 Trapezium steel set（梯形金屬支架） Material: 工字鋼（joist） 1624# 鋼軌 (rail） 1824kg/m 金屬支架材料：I字鋼、H鋼、鋼軌、鋼管、U型鋼等。I型鋼架：加工較簡(jiǎn)易，使用方便；容易失穩(wěn)；適用于跨度較小的隧道施工支護(hù)。H型鋼架: 克服了I型鋼架的缺點(diǎn)，但自重大，費(fèi)鋼材多，安裝較困難，使用不廣。 鋼管鋼架: 比H型鋼架輕便，但造價(jià)較高。U型鋼架：強(qiáng)度高，可制作可縮性支架（可縮量0.20.4m），適

11、合于動(dòng)壓影響大，圍巖變形量大的巷道。arch steel set(拱形金屬支架、鋼拱架) 鋼拱架的特點(diǎn)： 整體剛度較大，有較大的早期支護(hù)剛度； 能很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，受力性能較好； 鋼拱架的安裝架設(shè)比較方便。 鋼架的縱向間距，一般不宜大于1.2m 兩榀鋼架之間應(yīng)設(shè)置直徑2022mm的鋼拉桿 1-頂梁；2-棚腿；3-底座；4-U形卡子；5-墊板；6-螺母預(yù)制鋼筋混凝土支架 具有鋼材和混凝土優(yōu)點(diǎn)，互相彌補(bǔ)了對(duì)方的缺點(diǎn)。 鋼管直徑為108159mm，壁厚46mm 可根據(jù)巷道斷面形狀制作成圓形、拱形等 每架由45節(jié)組成，每節(jié)端部有法蘭盤，以便連接 支架的背板采用鋼筋網(wǎng)

12、，在鋼筋網(wǎng)后面用灰包充填 可使支架具有可縮性，可在法蘭盤連接處加可縮板 缺點(diǎn)是重量較大，人工架設(shè)勞動(dòng)強(qiáng)度高。 比U形鋼相比，耗鋼量降低30%，成本低20%左右 鋼管混凝土支架 錨桿是用金屬、木質(zhì)、化工等材料制作的一種桿狀構(gòu)件。錨桿支護(hù)是首先在巖壁上鉆孔，然后通過一定施工操作將錨桿安設(shè)在地下工程的圍巖或其它工程體中，即能形成承載結(jié)構(gòu)、阻止變形的圍巖拱結(jié)構(gòu)或其它復(fù)合結(jié)構(gòu)的一種支護(hù)方式。錨桿支護(hù) 棚式支架是在地下工程圍巖外部對(duì)巖石進(jìn)行支撐，它只是被動(dòng)地承受圍巖產(chǎn)生的壓力和防止破碎的巖石冒落。錨桿支護(hù)則是通過錨入圍巖內(nèi)部的錨桿改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，在圍巖中形成一個(gè)整體而又穩(wěn)定的巖石帶，利用錨桿與圍巖

13、共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道穩(wěn)定的目的。是一種積極防御的支護(hù)方法。錨桿支護(hù) 錨桿支護(hù)效果好，用料省，施工簡(jiǎn)單，有利于機(jī)械化操作，施工速度快。但錨桿不能封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化；不能防止各錨桿之間裂隙巖石的剝落。在圍巖不穩(wěn)定情況下，往往需配合其它支護(hù)措施，如掛金屬網(wǎng)、噴射混凝土等，形成聯(lián)合支護(hù)形式。錨桿支護(hù) 懸吊理論(suspension theory) 通過錨桿將不穩(wěn)定的巖層和危石懸吊在上部堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖體上，以防止其離層滑脫。 錨桿作用原理 組合梁理論(composite beam theory) 是指把層狀巖體看成一種梁（簡(jiǎn)支梁），沒有錨固時(shí)，它們只是簡(jiǎn)單地疊合在一起。由于層間抗剪能力不足，各層巖石

14、都是各自單獨(dú)地彎曲。 錨桿作用原理 擠壓加固拱理論 對(duì)于破裂狀圍巖，在錨桿擠壓力作用下，在每根錨桿周圍都形成一個(gè)以錨桿兩頭為頂點(diǎn)的錐形體壓縮區(qū)，各錨桿所形成的壓縮區(qū)彼此重疊，便形成一條拱形連續(xù)壓縮帶。 錨桿作用原理 三向應(yīng)力平衡作用 地下工程的圍巖在未開挖前處于三向受壓狀態(tài)，開挖后圍巖則處于二向受力狀態(tài)，故易于破壞而喪失穩(wěn)定性。錨桿安裝以后，相當(dāng)于巖石又恢復(fù)了三向受力狀態(tài)，從而增大了它的強(qiáng)度。 上述錨桿的支護(hù)作用原理在實(shí)際工程中并非孤立存在，往往是幾種作用同時(shí)存在并綜合作用，只是在不同的地質(zhì)條件下某種作用占主導(dǎo)地位而已。錨桿作用原理 錨桿的種類及安裝方法 端頭錨固錨桿：錨固力集中在錨孔內(nèi)一端的

15、錨桿。 如金屬倒楔式、金屬楔縫式、快凝水泥式、樹脂藥包式、脹殼式等。 全長(zhǎng)錨固錨桿：錨固力分布在錨孔內(nèi)全長(zhǎng)的錨桿。 如金屬砂漿式、水力膨脹式、吹脹式、管縫式、樹脂藥包式、內(nèi)注漿式等。錨桿的種類及安裝方法 （1）木質(zhì)錨桿: 木質(zhì)錨桿有木錨桿和竹錨桿。木錨桿桿體直徑一般為38mm、長(zhǎng)l.21.8m。錨桿安裝到位后，一般在孔口的錘擊作用下，內(nèi)楔塊劈進(jìn)錨桿體桿端的楔縫，使桿體楔縫兩翼與孔壁擠緊而產(chǎn)生錨固力，然后裝上墊板，再將外楔塊錘入桿尾楔縫，將錨桿固定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的支護(hù)作用。木錨桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工、成本低，安裝方便，但其強(qiáng)度和錨固力較低，對(duì)錨桿不作防腐處理的服務(wù)年限只有1年左右。（1）木質(zhì)錨桿:

16、 竹錨桿是用22號(hào)鉛絲將竹片箍成圓形桿體而成，其錨固方法與木錨桿相同。墊板均用木材制作。竹片錨桿錨固力不夠穩(wěn)定，錨固力略低于普通木錨桿。木錨桿竹錨桿 這種錨桿是在孔內(nèi)放入鋼筋或鋼索，孔內(nèi)灌入砂漿或水泥漿，利用砂漿或水泥漿與鋼筋、孔壁間的粘結(jié)力錨固巖層。鋼筋灌漿錨桿一般用螺紋鋼制作。在礦山，鋼索可用廢舊的鋼絲繩制作，節(jié)省工程費(fèi)用。（2）金屬灌漿錨桿: 灌漿錨桿的安裝有先灌后錨式和先錨后灌式兩種，可根據(jù)灌漿材料和桿體材料的不同選擇。采用鋼筋錨桿時(shí)，先灌后錨或者先錨后灌都可，采用鋼索時(shí)一般用先錨后灌法。（2）金屬灌漿錨桿: 金屬倒楔式錨桿由桿體、固定楔、活動(dòng)倒楔、墊板和螺帽組成。固定楔和活動(dòng)倒楔都是

17、鑄鐵的，固定楔與鋼桿體的一端澆注在一起，桿體另一端車有螺紋，桿體直徑1422mm。安裝時(shí)把活動(dòng)倒楔（小頭朝向孔底）綁在固定楔下部，一同送入錨桿眼的底部，然后用一專用的錘擊桿頂住活動(dòng)倒楔進(jìn)行錘擊，直到擊不進(jìn)去為止。最后套上墊板并擰緊螺帽。擰緊螺帽后，桿體便會(huì)給圍巖一個(gè)大小相同、方向相反的擠壓力，以抑制圍巖的變形或松動(dòng)。（3）金屬倒楔式錨桿:（3）金屬倒楔式錨桿:1-固定楔；2-活動(dòng)倒楔；3-桿體；4-墊板；5-螺帽 這種錨桿多為端頭錨固型，其原理是在孔內(nèi)放入錨固劑，利用錨固劑把錨桿的內(nèi)端錨定在錨孔內(nèi)。根據(jù)所使用的錨固劑不同，分為樹脂錨桿、快硬水泥錨桿和快硬膨脹水泥錨桿三種。 樹脂錨桿由桿體和樹脂

18、錨固劑組成，錨固劑被制成圓卷狀，外用塑料包裝，內(nèi)裝樹脂粘結(jié)劑填料和固化劑，樹脂填料和固化劑之間用塑料紙隔開。 （4）錨固劑粘結(jié)錨桿:固化劑樹脂填料 （a）錨桿桿體 （b）樹脂藥卷快硬水泥玻璃纖維紗網(wǎng)外套內(nèi)套空心紗網(wǎng)錨固劑 （c）快硬水泥卷 （d）快硬膨脹水泥卷 管縫式錨桿又稱開縫式或摩擦式錨桿，采用高強(qiáng)度鋼板卷壓成帶縱縫的管狀桿體，用鑿巖機(jī)強(qiáng)行壓入比桿徑小1.52.5mm的錨孔。為安裝方便，打入端略呈錐形。由于管壁彈性恢復(fù)力擠壓孔壁而產(chǎn)生錨固力，屬全長(zhǎng)錨固型自錨式錨桿。（5）管縫式錨桿: 這是一類可用于注漿的錨桿。在破碎巖體中施工時(shí)，為了加固圍巖，利用錨桿進(jìn)行注漿，形成錨注支護(hù)形式。這類錨桿形

19、式較多，如普通式、自進(jìn)式、半自進(jìn)式、脹殼式、組合式等。（6）中空注漿錨桿:（a）自鉆式中空注漿錨桿 （b）脹殼式中空注漿錨桿 當(dāng)圍巖破碎范圍大，普通錨噴支護(hù)難以控制圍巖變形時(shí)，使用錨索可收到良好效果。地下工程用錨索一般為由多根高強(qiáng)鋼絲組成的單股鋼絞線。錨索直徑2832mm，長(zhǎng)度515m，用樹脂錨固劑錨固，錨固長(zhǎng)度1m以上。錨索一般布置在地下工程的頂部，在跨度36m的拱形巷道里，每排布置35根，每隔35m布置一排。（7）錨索1-鋼絞線；2-錨具；3-墊板；4-鋼托板；5-擋片；6-樹脂；L1張拉端，L2自由端，L3錨固端錨桿的長(zhǎng)度L（取下列兩公式中的最大值） 常用錨桿長(zhǎng)度為1.4m3.5m。 ；

20、L2S （圍巖中節(jié)理間距 ） 式中 B洞室跨度，m； n圍巖穩(wěn)定性系數(shù)，穩(wěn)定性較好0.9；中等穩(wěn)定1.0；穩(wěn)定性較差1.1；不穩(wěn)定1.2； 錨桿直徑d 主要依錨桿的類型和錨固力而定，常用錨桿直徑為16mm24mm。 錨桿支護(hù)技術(shù)參數(shù)按懸吊理論計(jì)算錨桿長(zhǎng)度 L=KHL1L2 K安全系數(shù)，一般取2；H軟弱巖層厚度（或冒落拱高度），m；L1錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般取0.250.23m；L2錨桿外露長(zhǎng)度，一般取0.1m。 錨桿間距D（取下列兩式中的最小值） D0.5L； D3 S（圍巖裂隙間距 ） 一般為0.81.0m，最大不超過1.5m。 （anchorage force） 一般要求不小于5t。

21、大多為510t。Bolt arrangement 布置方式：方形、梅花形布置 錨桿方向：原則上應(yīng)盡可能與層面垂直布置，或使其與巖面形成較大的角度；對(duì)于傾斜的成層巖層，錨桿應(yīng)與層面斜交布置，以便充分發(fā)揮錨桿的作用。 噴射混凝土支護(hù)是將一定配比的混凝土，用壓縮空氣以較高速度噴射到洞室?guī)r面上，形成混凝土支護(hù)層的一種支護(hù)形式。 噴射混凝土支護(hù)Acting mechanism(作用機(jī)理） 充填粘結(jié)作用 高速噴射的混凝土充填到圍巖的節(jié)理、裂隙及凹凸不平的巖石中，把圍巖粘結(jié)成一個(gè)整體，大大提高了圍巖的整體性和強(qiáng)度。 封閉作用 當(dāng)隧道圍巖壁面噴上一層混凝土后，完全隔絕了空氣、水與圍巖的接觸，有效地防止了風(fēng)化、

22、潮解引起的圍巖破壞和強(qiáng)度降低。噴射混凝土作用原理 結(jié)構(gòu)作用 靠噴射混凝土與圍巖之間的粘結(jié)力及其自身的抗剪力，形成一個(gè)共同受力的承載結(jié)構(gòu)。且噴射混凝土層將錨桿、鋼筋網(wǎng)和圍巖粘結(jié)在一起，構(gòu)成一個(gè)共同作用的整體結(jié)構(gòu)，從而提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體承載能力。 水泥 基本要求是：凝結(jié)快，保水性好，早期強(qiáng)度增長(zhǎng)快，收縮較少。 應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥。水泥標(biāo)號(hào)一般不得低于31.5。 砂子 中砂或粗砂，一般用細(xì)砂（易干縮、粉塵大） 細(xì)度模數(shù)：應(yīng)大于2.5； 含水率：57為宜；含泥量：不得大于3噴射混凝土材料 石子（又叫瓜子片） 堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石。 最大粒徑：20mm。為減少回彈量，大于15mm粒徑的顆?？刂圃?/p>

23、20以下。 石子的含泥量不得大于1。 噴射混凝土材料 水 不應(yīng)含有害雜質(zhì)，不得使用污水及pH4的酸性水 一般用普通自來水。 速凝劑 作用：加快噴射混凝土凝固速度的外加劑噴射混凝土材料 形狀：粉狀和液體，目前國(guó)內(nèi)粉狀為多。 型號(hào)：紅星型、711型、陽(yáng)泉型、782 型、J85型等。 摻量：一般摻量為水泥重量的2.54 速凝效果與水泥品種、速凝劑摻量、水灰比、施工溫度等有關(guān)。加入適量的速凝劑，可大大提高噴射混凝土的早期強(qiáng)度，但后期強(qiáng)度卻略有降低，且加大了混凝土的收縮。因此，在滿足施工條件下，應(yīng)盡量少摻速凝劑，并拌合均勻。噴射混凝土材料 配合比 為了減少噴混凝土?xí)r的回彈量，與普通混凝土相比，其石子含量

24、要少得多，且粒徑也小，而砂子含量則相應(yīng)增大，一般含砂率在50左右效果較好。一般噴射混凝土的配合比： 噴砂漿：水泥：砂子為1：(22.5) 水灰比0.40.55。 噴混凝土：水泥：砂：石子為1：2：2或1：2.5：2；水灰比0.40.5。噴射混凝土材料 轉(zhuǎn)子型干式混凝土噴射機(jī) 噴射混凝土機(jī)具 HPCV型混凝土噴射機(jī) 是轉(zhuǎn)子型的改進(jìn)型，采用潮式噴法，將初拌后的潮料加入料斗，速凝劑采用自動(dòng)添加，由配料盤輸入轉(zhuǎn)子料腔，再由壓縮空氣將料腔中的混合料送出機(jī)體。 PC5B型混凝土噴射機(jī) 亦屬轉(zhuǎn)子型噴射機(jī)，可進(jìn)行潮式作業(yè)。 采用了防粘轉(zhuǎn)子，體積小、重量輕、作業(yè)時(shí)粉塵少、回彈率低、易損部件壽命長(zhǎng)、使用維修方便。

25、尤其采用了分體式防粘轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子不粘結(jié)、不堵塞，作業(yè)環(huán)境好，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 PC5B型潮式混凝土噴射機(jī) 濕式混凝土噴射機(jī)噴射混凝土機(jī)械手 噴射作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行噴射機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)。 噴射作業(yè)開始時(shí)先送風(fēng)后開機(jī)，再給料；噴射結(jié)束時(shí)應(yīng)待噴漿機(jī)及輸料管內(nèi)的混合料噴完后再停機(jī)、關(guān)風(fēng)。 應(yīng)按分段、分片、自下而上、先墻后拱的順序操作。 噴射機(jī)供料應(yīng)保持連續(xù)、均勻，以利噴射手控制水灰比。 正常噴射作業(yè)時(shí)，噴頭應(yīng)正對(duì)受噴面呈螺旋形軌跡均勻地移動(dòng)，以使混凝土噴射密實(shí)、均勻和表面光滑平順。 噴射混凝土工藝工作壓力 工作壓力是指噴射混凝土正常施工時(shí)，噴射機(jī)轉(zhuǎn)子體內(nèi)的壓氣壓力。 控制氣壓，就是要保證噴頭處混凝土的噴射速度穩(wěn)定在一個(gè)

26、合理的范圍內(nèi)。 一般混合料水平輸送距離30m50m條件下，噴射機(jī)的供氣壓力保持在0.12MPa0.18MPa為宜。噴射混凝土的主要工藝參數(shù) 水壓 為了保證噴頭處加水能使隨氣流迅速通過的混凝土混合料充分濕潤(rùn)，通常要求水壓比氣壓高0.1MPa左右。 水灰比（w/c ratio） 理論上最佳水灰比為0.40.5 實(shí)際上全靠噴射手的經(jīng)驗(yàn)加以控制 混凝土易粘著，回彈量小，表面有一定光澤，無(wú)干斑或滑移流淌現(xiàn)象說明水灰比適宜。噴射混凝土的主要工藝參數(shù)噴頭方向 噴頭噴射方向與受噴面垂直，并略向剛噴過的部位傾斜，除噴巷幫側(cè)墻下部時(shí)，噴頭的噴射角度可下俯1015外，其他部位噴射時(shí)，均要求噴頭的噴射方向基本上垂直于

27、圍巖受噴面。噴頭與受噴面的距離 最大 0.8m1.0m。 應(yīng)根據(jù)輸料距離、供氣壓力 大小調(diào)整。噴距過大、過小，均可引起回彈量的增大。噴射混凝土的主要工藝參數(shù)一次噴射厚度 當(dāng)噴層較厚時(shí)，噴射作業(yè)需分層進(jìn)行。通常應(yīng)在前一層混凝土終凝后方可施噴后一層。若終凝1h以后再進(jìn)行二次噴射時(shí)，應(yīng)先用壓氣、壓水沖洗噴層表面，去掉粉塵和雜物。 一次噴射厚度應(yīng)根據(jù)巖性、圍巖應(yīng)力、裂隙、隧道規(guī)格尺寸，以及與其他形式支護(hù)的配合情況等因素確定。噴射混凝土的主要工藝參數(shù)表2-7 一次噴射厚度（mm）噴射部位摻速凝劑不摻速凝劑邊 墻701005070拱 部50703050strength of shotcrete噴射混凝土強(qiáng)

28、度 就地提取噴混凝土試件做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。 對(duì)特殊要求的，可增做抗拉強(qiáng)度與巖面的粘結(jié)力、抗?jié)B性等相應(yīng)試驗(yàn)。 抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于標(biāo)準(zhǔn)值。 thickness of shotcrete layer噴射混凝土厚度 凝結(jié)前用針探法檢測(cè)，凝結(jié)后用鑿孔尺量法或取芯法檢測(cè)。要求噴層厚度不小于設(shè)計(jì)值的90。 噴射混凝土質(zhì)量檢測(cè) inspection of bolt(錨桿的檢測(cè)） 包括長(zhǎng)度、間排距、角度、方向、錨固力（或拉拔力）等 主要是錨固力試驗(yàn)，錨固力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，一般可用補(bǔ)打錨桿予以補(bǔ)強(qiáng) 錨桿質(zhì)量檢測(cè)的儀表工具為錨桿拉力計(jì)和錨桿探測(cè)儀 錨固力一般為510t 。 錨噴支護(hù)是指以錨桿和噴射混凝土為主體的一類支

29、護(hù)形式的總稱，根據(jù)地質(zhì)條件及圍巖穩(wěn)定性的不同，它們可以單獨(dú)使用也可聯(lián)合使用。聯(lián)合使用時(shí)即為聯(lián)合支護(hù)，具體的支護(hù)形式依所用的支護(hù)材料而定，如錨桿+噴射混凝土支護(hù)，稱錨噴聯(lián)合支護(hù)，簡(jiǎn)稱錨噴支護(hù)；錨桿+注漿支護(hù)，簡(jiǎn)稱錨注支護(hù)；錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)，簡(jiǎn)稱錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)等。錨噴聯(lián)合支護(hù)聯(lián)合支護(hù)在設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)遵循以下原則： （1）有效控制圍巖變形，盡量避免圍巖松動(dòng)，以最大限度地發(fā)揮圍巖自承載能力。 （2）保證實(shí)現(xiàn)圍巖、噴層和錨桿之間具有良好的粘結(jié)和接觸，使三者共同受力，形成共同體； （3）選擇合理的支護(hù)類型與參數(shù)并充分發(fā)揮其功效； （4）合理選擇施工方法和施工順序，以避免對(duì)圍巖產(chǎn)生過大擾動(dòng)，縮短

30、圍巖暴露時(shí)間； （5）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工。 （1）錨噴支護(hù) 錨噴支護(hù)是同時(shí)采用錨桿和噴射混凝土進(jìn)行支護(hù)的形式，適用于、類圍巖和部分類圍巖。它同時(shí)能發(fā)揮錨桿和噴射混凝土的作用，并且能取長(zhǎng)補(bǔ)短，二者合一，形成了聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，是一種有效的支護(hù)形式，得到了廣泛應(yīng)用。幾種常見的聯(lián)合支護(hù)形式開挖錨桿和噴射混凝土現(xiàn)澆鋼筋混凝土初期支護(hù)二次支護(hù)初期支護(hù)：錨桿和噴射混凝土二次支護(hù)：現(xiàn)澆鋼筋混凝土臺(tái)車（2）錨網(wǎng)噴支護(hù) 錨桿、金屬網(wǎng)和噴射混凝土聯(lián)合形成的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)。金屬網(wǎng)的介入，提高了噴射混凝土的抗剪、抗拉及其整體性，使錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)更趨于合理，在較為松軟破碎的圍巖中得到廣泛應(yīng)用。 金屬網(wǎng)網(wǎng)格尺寸：15

31、0mml50mm 金屬網(wǎng)鋼筋直徑: 5mm10mm幾種常見的聯(lián)合支護(hù)形式（3）錨噴鋼架支護(hù) 對(duì)于松軟破碎嚴(yán)重的圍巖，其自穩(wěn)性差，開挖后要求早期支護(hù)具有較大的剛度，以阻止圍巖的過度變形和承受部分松弛荷載。此時(shí)，就需要采用剛度較大的鋼拱架支護(hù)。另外，在淺埋、偏壓隧道，當(dāng)早期圍巖壓力增長(zhǎng)快，需要提高初期支護(hù)的強(qiáng)度和剛度時(shí)，也多采用鋼拱架支護(hù)。 鋼拱架的整體剛度較大，能很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，受力性能較好；鋼拱架的安裝架設(shè)比較方便。幾種常見的聯(lián)合支護(hù)形式 鋼拱架可用型鋼或格柵鋼架制作。型鋼多用槽鋼、工字鋼、鋼管或鋼筋制作。型鋼拱架重量大，消耗鋼材多，在公路、鐵路隧道工程中

32、的初次支護(hù)中多用格柵鋼架。格柵鋼架一般與錨噴支護(hù)聯(lián)合采用。格柵鋼架由鋼筋焊接而成，受力性能較好，安裝方便，并能和噴射混凝土結(jié)合較好，節(jié)省鋼材，優(yōu)點(diǎn)較多。 圖2-83 格柵鋼架構(gòu)造（尺寸單位：mm）a）格柵鋼拱架示意圖；b）接頭示意圖；c）格柵鋼架斷面；d）工字鋼鋼架；e）鋼管鋼架；f）鋼管鋼架可塑接頭 （4）鋼筋網(wǎng)殼錨噴支護(hù) 用鋼筋在地面焊接成板殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是立體縱橫交叉的鋼筋網(wǎng)架支撐著外層鋼筋網(wǎng)。 每架支架由數(shù)塊構(gòu)件對(duì)頭拼裝，用螺栓連接。 一架緊接一架安裝，架間不留間隔。 先進(jìn)行錨桿支護(hù)，然后架設(shè)網(wǎng)殼板塊，最后噴射混凝土。每棚支架可為46片，每片寬0.8-1.0m，厚度100-150mm。

33、適用于高地應(yīng)力軟弱、膨脹、破碎巖體的一項(xiàng)新型支護(hù)技術(shù)。幾種常見的聯(lián)合支護(hù)形式（5）錨注噴射混凝土支護(hù) 這是在破碎軟巖中應(yīng)用的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，即在掘進(jìn)后先利用內(nèi)注式注漿錨桿及噴射混凝土進(jìn)行錨噴初次支護(hù)，滯后迎頭一定距離再進(jìn)行注漿二次支護(hù)。 錨注支護(hù)技術(shù)利用錨桿兼作注漿管，實(shí)現(xiàn)了錨注一體化。注漿可改善更深層圍巖的松散結(jié)構(gòu)，提高巖體強(qiáng)度，并為錨桿提供可靠的著力基礎(chǔ)，使錨桿與圍巖形成整體，從而形成多層有效組合拱，即噴網(wǎng)組合拱、錨桿壓縮區(qū)組合拱、漿液擴(kuò)散加固拱，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。幾種常見的聯(lián)合支護(hù)形式錨注噴射混凝土機(jī)理圖分砌筑式和澆筑式兩類。砌筑式主要指用料石、磚、混凝土或鋼筋混凝土塊砌筑

34、而成的地下支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。澆筑式是指在施工現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土而形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。連續(xù)式襯砌支護(hù)石材支架 石材支架的主要斷面形式是直墻、拱頂。它由拱、墻和基礎(chǔ)所構(gòu)成。使用料石砌筑拱、墻（壁）時(shí)，一般均采用拱、壁等厚；使用混凝土砌拱、料石砌壁時(shí)，一般拱、壁不等厚。 石材支架的施工，多數(shù)情況下是在掘進(jìn)后先架設(shè)臨時(shí)支架，以防止未襯砌段坑道的頂、幫巖石的垮落。臨時(shí)支護(hù)可用錨噴或金屬拱形支架形式。砌筑式支護(hù) 1-金屬貯胎；2-工作臺(tái)；3-風(fēng)筒；4-風(fēng)帶；5-水帶；6-壓風(fēng)管 施工順序：拆除臨時(shí)支架的架腿 掘砌基礎(chǔ) 砌筑側(cè)墻 砌拱 大型砼預(yù)制塊砌筑支護(hù) C100大型高強(qiáng)鋼筋砼弧板支護(hù)（簡(jiǎn)稱高強(qiáng)弧板） 適用：高地

35、應(yīng)力、松軟、破碎、膨脹地層巷道、圓形斷面。 安裝：地面預(yù)制、工作面組裝，錯(cuò)縫安裝； 由于重量大（ 10kN左右），需用機(jī)械手安裝。 結(jié)構(gòu)：每圈由4-5塊組成，每塊厚200-300mm，寬300-500mm；平接頭，中間墊20-30mm的木墊板；壁后用灰包充填密實(shí)。充填前要浸水，以便充填后固化。 鋼筋砼管片支護(hù) 鋼筋混凝土管片襯砌是城市地鐵盾構(gòu)隧道中廣泛使用的一次襯砌支護(hù)形式，隧道貫通后在其內(nèi)再用現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行二次襯砌。現(xiàn)澆混凝土襯砌施工的主要工序有：準(zhǔn)備工作拱架與模板施工混凝土制備與運(yùn)輸混凝土灌筑混疑土養(yǎng)護(hù)與拆模等 現(xiàn)澆混凝土襯砌施工 準(zhǔn)備工作 清理場(chǎng)地，中線和水平測(cè)量，放線定位，架設(shè)襯砌模板

36、支架或架立拱架，襯砌材料、機(jī)具準(zhǔn)備等。 拱架與模板施工 拱架間距：一般可取1m，最大不應(yīng)超過1.5m。 拱架材料：宜采用金屬或其它新型模板結(jié)構(gòu)， 裝拆方便、表面光滑、接縫嚴(yán)密、 有足夠的剛度和穩(wěn)定性。 現(xiàn)澆混凝土襯砌施工 模板形式：襯砌模板臺(tái)車或移動(dòng)式整體模架 普通鋼模板或鋼木混合模板（中、小長(zhǎng)度隧道） 拱架形式：一般多采用鋼拱架，用廢舊鋼軌制成。 拱架模板架設(shè)： 位置準(zhǔn)確，連接牢固，嚴(yán)防走動(dòng)； 用前應(yīng)先在樣臺(tái)上試拼裝； 拱架外緣與圍巖之間加支撐頂緊； 預(yù)留沉落量； 擋頭板應(yīng)按襯砌斷面制作，與巖壁間隙應(yīng)嵌堵緊密； 拱架應(yīng)在垂直于隧道中線方向架設(shè)?，F(xiàn)澆混凝土襯砌施工 立墻架時(shí)應(yīng)做好以下工作：立墻架時(shí)，應(yīng)對(duì)墻基標(biāo)高進(jìn)行檢查；襯砌施工時(shí)，其中線，標(biāo)高、斷面尺寸和凈空大小均須符合隧道設(shè)計(jì)要求；模筑襯砌的模板放樣時(shí)，允許