PPT大斷面隧道的設計與施工中的關鍵問題

從安全、、技術、、管理談談

大斷斷面隧道道的設計計與施工工中的關關鍵問題題西南交大大xxx10/25/20221一、背景1、世界范范圍內，，鐵路建建設的重重新定位位，一些些長大隧隧道，不不斷涌現現。鐵路路隧道例如歐洲洲共同體體，啟動動了新一一輪的高高速鐵路路建設計計劃，其其中在穿穿越阿爾爾匹斯山山區(qū)的線線路上出出現了幾幾座特長長鐵路隧隧道（圖圖1）。10/25/20222穿越阿爾匹匹斯山幾座座特長鐵路路隧道10/25/2022310/25/202242、我國客運運專線的啟啟動，引發(fā)發(fā)新一輪鐵鐵路隧道的的建設。例如我國鐵鐵路開始的的新一輪鐵鐵路建設，，在總長12500km的鐵路線上上，隧道總總延長約2500km，而目前開始始修建的客客運專線就就有近700km的單、雙線線鐵路隧道道，長度超超過10km以上的，有有10多座，其中中最長的太太行山隧道道，長度達達27.8km，目前已經開開始修建。。我國長度超超過10km的鐵路隧道道列于表1。10/25/20225表1中國特長鐵路路隧道表序號隧道名稱長度（m）線別建設時期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Ⅰ線隧道18456西康2000．54秦嶺Ⅱ線隧道18456西康2003．125大瑤山隧道14294衡廣復線1987．126野三關隧道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11長梁山隧道12782朔黃2000．312東秦嶺隧道12268西合線2003．313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2004．1217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10/25/20226根據統(tǒng)計，截截止2004年底的統(tǒng)計數數據，各國已已經建成通車車的、正在修修建的和規(guī)劃劃中的長度超超過10km以上的公路隧隧道及鐵路隧隧道，共有117座，其中中國國擁有22座。約占20％。10/25/20227NO隧道名稱長度（km）所在地開通時間1GotthardBase57.1瑞士施工中2BasisBernner55.0澳大利亞·意大利規(guī)劃中3青函53.9北海道·青森19884BasisMondAmbin52.1法國·意大利施工中5Channel（Euro）50.5法國·英國19946LotchbergBase34.6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200212PajaresBase24.7西班牙規(guī)劃中13LainzerWienerwald23.9澳大利亞規(guī)劃中14飯山22.2日本施工中15大清水22.2日本198216烏鞘嶺20.1中國施工中17Belledonne20.0法國規(guī)劃中18LaGrandeChartreuse20.0法國規(guī)劃中19LianokladeDomokos20.0希臘規(guī)劃中20Simplon（No2）19.8瑞士·意大利192221Simplon（No1）19.8瑞士·意大利190622ZimmerbergBasis19.7瑞士施工中23SemmeringBasis19.2澳大利亞竣工24Vereina19.1瑞士199925ChannelTunnelLink19.0英國施工中26新關門18.7日本197527Vaglia18.6意大利施工中28Apennino18.5意大利193429秦嶺Ⅰ－Ⅱ18.5中國200330Valico16.6意大利

31六甲16.3日本197232PurkaBase15.4瑞士198233榛名15.4日本198210/25/2022834Severomuyskiy15.3俄羅斯200135五里峰15.2日本199736Firenzuola15.1意大利施工中37MonteSantaomarco15.0意大利198738StGotthard15.0瑞士188239CeneriBasis15.0瑞士施工中40Civ415.0澳大利亞規(guī)劃中41CveneriBasis15.0瑞士規(guī)劃中42中山14.9日本198243Lotchberg14.6瑞士191344MoutMcDonaid14.6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198748TaiwanHSRproject14.0中國臺灣施工中49北陸13.9日本196250野三關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56HexRiver13.4南非

57大別山13.3中國規(guī)劃中58Bosporus13.3土耳其規(guī)劃中59CaponeroCapoverde13.3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199466NewCascade12.5美國192967Lainzer12.3澳大利亞施工中68東秦嶺12.3中國200310/25/2022969NovoKunsnetzkij12.2俄羅斯195770Bussolenobypass12.1意大利規(guī)劃中71JammuUdhapur12.0印度規(guī)劃中72Epine－Ⅱ12.0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78RadfeidWiesing11.4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198283藏王11.2日本198284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200587SanDonand11.0意大利198688ParisCDG10.8法國規(guī)劃中89Landruckenn10.8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199395StansTerfens10.6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1997101NewKuanying10.3中國臺灣規(guī)劃中102Ariberg10.2澳大利亞1884103SantaLuciaBasis10.2意大利1977104大瑤山1號10.1中國規(guī)劃中10/25/20221010km以上的的公路路隧道道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3StGotthard16.9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19807MontBranc11.6法國·意大利19658Gudvanga11.4挪威19919Folgefonn11.2挪威199110關越（上）11.1日本199111飛彈10.7日本施工中12GranSasso10.2意大利198413LetunnelEst10.1法國施工中注：隧隧道長長度，，按4舍5入計，，取小小數點點后1位。本表的的中國國數據據到2005年年4月，其其它國國家到到2003年年7月。10/25/202211因此，，在隧隧道工工程領領域中中，我我們不不僅是是一個個名副副其實實的“隧道道”大大國，而且且正在在向“隧道道”強強國邁進。。10/25/2022123、這些些鐵路路隧道道都是是以高高速為為基礎礎修建建的,因此，，凈空空斷面面積增增加較較多，，特別別是開開挖斷斷面積積增大大了，，給設設計施施工帶帶來新新的問問題。。國家線別線路長度（km）設計最高速度（km/h）營業(yè)最高速度（km/h）隧道數量雙線標準斷面積（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北陸11726026063/54%63.5九州12826026085/69%63.5法國南東410300300－－大西洋28435030016/6%71北歐333350300－100地中海250350300（320）13/5%100德國ICE9930028030/30％82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6242133910/25/202213這些些長長隧隧道道的的修修建建，，無無疑疑地地是是一一個個新新的的機機遇遇和和挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)，，我我們們應應該該利利用用這這個個機機遇遇，，將將我我國國的的隧隧道道設設計計、、施施工工及及維維修修管管理理的的技技術術提提高高到到一一個個新新的的水水平平。。應該該指指出出，，我我國國近近4000km的鐵鐵路路隧隧道道和和近近1000km的公公路路隧隧道道，，以以及及水水工工隧隧道道、、部部分分地地下下鐵鐵道道，，基基本本上上是是采采用用礦礦山山法法修修筑筑的的，，因因此此，，這這次次發(fā)發(fā)言言也也把把重重點點放放在在客客運運專專線線的的隧隧道道工工程程，，以以礦山山法法修修建建隧隧道道的的技技術術現現狀狀和和發(fā)發(fā)展展上。。10/25/202214二、、客客運運專專線線的的隧隧道道特特點點10/25/202215為了了迎迎接接市市場場競競爭爭的的挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)，，近近期期，，鐵鐵道道部部啟啟動動了了以以250km/h、300km/h和350km/h速度度為為目目標標的的客客運運專專線線的的建建設設工工程程，，我我國國的的鐵鐵路路建建設設又又進進入入了了一一個個新新階階段段。。由由于于速速度度的的跨跨越越，，對對構構成成線線路路的的各各種種結結構構物物，，包包括括橋橋梁梁、、隧隧道道、、軌軌道道、、路路基基等等，，提提出出了了更更加加嚴嚴格格的的要要求求和和標標準準，，也也提提出出來來許許多多前前所所未未有有的的新新課課題題。。目前前，，正正在在建建設設的的和和擬擬建建的的幾幾條條客客運運專專線線都都有有大大量量的的隧隧道道工工程程涌涌現現。。在在客客運運專專線線條條件件下下，，如如何何針針對對隧隧道道觀觀察察的的特特點點、、認認識識和和解解決決所所面面臨臨的的新新問問題題，，是是一一個個值值得得研研究究的的問問題題。。10/25/202216首先，如如何認識識客運專專線中隧隧道工程程與一般般線路中中隧道工工程有何何不同。。10/25/202217一、列車運行行的高速度，，引起的列車車——空氣動力學問問題突出，不容忽視；；這包括：·隧道凈空有效效斷面積的確確定－舒適性性；·列車運行產生生的空氣壓對對結構物的影影響－耐久性性；·對周邊環(huán)境的的影響－緩沖沖結構的設置置。三個方面的問問題。10/25/202218二、考慮列車車高速運營的的特點，隧道道的凈空有效效斷面積增大大，例如在350km/h速度的條件下下,Ⅴ級圍巖隧道的的開挖斷面積積可達170m2，屬于超大斷面面隧道的范疇疇，與三車道道公路隧道的的開挖斷面積積相當，給設設計、施工提提出來許多新新課題；10/25/202219三、由于開挖挖斷面積的增增大，施工難難度也急劇增增加，特別是是對一般地質質條件下的初期支護技術術和不良地質條件件下的超前支護技術術，提出來很高高的要求；10/25/202220四、列車高速速運行的作用用，對洞內軌軌道（包括基基底結構，如如仰拱或鋪底底、混凝土填填充層等）的的影響增大，，不僅需要加強基底底結構，對襯砌結構也也具有一定的的影響，不容容忽視。10/25/202221五、對襯砌混混凝土的耐久久性，如抵抗抗列車風壓的的疲勞特性；如何保證初初期支護的噴混凝土的耐耐久性?，以及大斷面面襯砌結構的的抗開裂特性性等，都提出出來了明確的的要求；10/25/202222六、由于這一一輪隧道工程程的數量特別別巨大，因此此，降低工程程造價，意義義也特別重大大。10/25/202223總之，目前要要解決的問題題是：高速運營條件件下的超大斷斷面隧道的設設計施工問題題。因此、客運專專線的隧道工工程，將是提提高我國隧道道設計施工技技術的重要機機遇。我們應應該下大力氣，切切實地做出具具有時代意義義的貢獻。10/25/202224何謂大斷面面？目前我國大大斷面（三三車道）公公路隧道已已開始修建建，如聯絡絡重慶市的的幾條高速速公路也從從一開始就就決定采用用3車道的大斷斷面隧道，，如鐵山隧隧道，大梅梅沙隧道、、大寶山隧隧道等都是是三車道大大斷面的。。由于3車道公路隧隧道的斷面面積比雙車車道大得多多,例如，第二二東名公路路初期建設設的三車道道隧道的斷斷面積為113～170m2比一般雙車車道的85m2大1.5～～2.0倍。目前為為適應140km/h高速度的要要求而規(guī)劃劃的3車道公路隧隧道，其斷斷面積達170m2～200m2，，局部斷面達達230m2的超大斷面面，開挖寬寬度達23m。較初期三車車道隧道斷斷面又增加加了1.3～1.5倍。英法海海峽隧道分分叉處斷面面的開挖寬寬度達21.2m，開挖高度達達15.4m，開挖斷面積積為252.2m2。又如，日本本的第二布布引隧道，，在分叉段段是從2車道（凈空空斷面積59m2）變化到3～4車道的斷面面（最大開開挖寬度24m、開挖斷面積積240m2）。10/25/202225大斷面隧道道的分類隧道斷面劃劃分和開挖挖斷面積（（日本））劃分開挖斷面積(m2)說明標準斷面大斷面超大斷面70~80100~120>140雙車道有人行道的雙車道車道與路面寬相同的三道10/25/202226日本公路隧隧道斷面劃劃分的基準準（2003年）通常斷面大斷面小斷面凈空寬度（m）8.5～12.512.5～14.03.0～5.0凈空形狀上部斷面為單心園上半斷面為三心園上半斷面為單心園，側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40～80約80～100約8～1610/25/202227國際隧協(xié)的的斷面劃分分劃

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<3.03.0~10.010.0~50.050.0~100.0>100.010/25/20222810/25/202229大斷面意味味著什么？？在同樣圍巖巖條件下，，隨著開挖挖斷面積的的增加，意意味著：1、掌子面的的穩(wěn)定性的的降低；2、施工難度度、特別是是施工安全全管理的難難度增大；；3、施工風險險的發(fā)生概概率加大；；4、結構物質質量要求的的提高。10/25/202230大斷面隧道道施工的基基本問題安全：安全全為主線，，技術和管管理為后盾盾，實現安安全生產技術：以技技術確保掌掌子面穩(wěn)定定和施工質質量管理：以風風險觀點實實現精細的的工程管理理10/25/202231結合具體情情況，主要要談三個問問題：1、初期支護護；2、初期支護護的噴混凝凝土；3、隧道防水水板的鋪設設工藝。10/25/202232一、、掌掌子子面面穩(wěn)穩(wěn)定定性性在大大斷斷面面條條件件下下，，如如何何控控制制掌掌子子面面的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性，，減減少少和和預預防防掌掌子子面面出出現現坍坍塌塌的的風風險險，，是是極極為為重重要要的的。。特特別別是是在在通通過過各各種種不不良良地地質質地地段段時時。。從風風險險的的角角度度看看，，掌掌子子面面失失穩(wěn)穩(wěn)有有多多種種方方式式：：·掌子子面面擠擠出出；；·掌子子面面拱拱部部坍坍塌塌；；·上半半斷斷面面拱拱腳腳下下沉沉；；·底部部鼓鼓起起等等。。從技技術術角角度度出出發(fā)發(fā)，，預預防防和和減減少少上上述述風風險險發(fā)發(fā)生生的的主主要要方方法法也也是是多多種種多多樣樣的的。?！こ扒爸еёo護；；·擴大大拱拱腳腳、、設設置置拱拱腳腳錨錨桿桿或或錨錨管管；；·正面面噴噴射射混混凝凝土土和和錨錨桿桿；；·底腳腳錨錨桿桿或或錨錨管管等等。。10/25/202233例如如意意大大利利在在修修建建高高速速鐵鐵路路隧隧道道中中，，曾曾采采用用以以下下穩(wěn)穩(wěn)定定掌掌子子面面的的方方法法。。這些些方方法法都都是是為為了了確確保保掌掌子子面面穩(wěn)穩(wěn)定定，，減減少少施施工工風風險險而而形形成成的的。。10/25/20223410/25/20223510/25/202236超前支護工程實踐證實實，在地質不不良的地段，，發(fā)展各種穩(wěn)穩(wěn)定掌子面的的輔助工法并并使之模式化化是極為重要要的。日本、、意大利在這這方面都做了了極有成效的的工作。定義：以穩(wěn)定掌子子面和地層下下沉為目的的的拱形薄殼結結構體。即：：不僅沿隧道縱縱向具有梁結結構的作用，，在橫斷方向向還具有拱形形結構支護效效果的支護。適用范圍：1、需要提高掌掌子面穩(wěn)定性性的土砂圍巖巖；2、以控制地表表下沉和相鄰鄰結構物的影影響為主要目目的的場合；；如淺埋地點點、接近重要要結構物施工工的場合等10/25/202237模式化化的超超前支支護日本在在新版版“城城市礦礦山法法隧道道技術術標準準”（（2004年）中中，把把超前前支護護類型型、參參數及及適用用條件件做了了具體體的規(guī)規(guī)定。。10/25/202238超前支支護由由于構構筑方方法的的不同同，有有的是是以橫橫向剛剛性大大的拱拱形構構造為為主，，有的的是以以縱向向連續(xù)續(xù)性強強的梁梁構造造為主主，也也有具具有兩兩者功功能的的。其其分類類列于于下表表。超前支支護方方法分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（拱結構）水平噴射注漿方式隧道縱向剛性大（梁結構）長鋼管注漿方式10/25/202239預襯砌其標準參數數如下。超前支護厚厚度：１７７０ｍｍ設置范圍：：１２０o（１１５o～１２５o）設置角度：：７o（５o～１０o）縱斷方向鉆鉆孔長度：：４.０ｍ縱斷方向充充填長度：：３.５ｍ搭接長度：：０.５ｍ超前殘余余長度：：１.０ｍ（１１.０～２.０ｍ）．．10/25/202240水平噴射射注漿方方式其標準斷斷面如下下：噴射改良良體直徑徑：６０００ｍｍｍ設置范圍圍：１２２０o（１２００o～１８００o）設置角度度：５o（５～１１０o）縱斷方向向鉆孔長長度：１１３.０ｍ（９９～４８８ｍ）縱斷方向向改良長長度：１１０ｍ搭接長度度：１.０ｍ超前殘余余長度：：４.０ｍ（３３.０～４.０ｍ）設置間距距：６０００ｍｍｍ（４０００～１１６０００ｍｍ））10/25/202241長鋼管注漿漿方式標準斷面面如下：：鋼管直徑徑：１１１４３ｍｍｍ設置范圍圍：１２２０o（５０～１８８０o）設置角度：５５o（４～３０o）縱斷方向鉆孔孔長度：１２２.５ｍ（４～４４０ｍ）縱斷方向注漿漿長度：１２２５ｍ（４～～４０m）搭接長度：３３.５ｍ超前殘余長度度：３.５ｍ（１.０～７.５ｍ）設置間距：４４５０ｍｍ（（２００～１１０００ｍｍｍ）10/25/202242除預襯砌方式式外，其它兩兩種方式，我我們也是經常常采用的。也也取得不少的的經驗，因此此，當務之急急是如何提高高超前支護技技術的水平，，一個重要措措施就是首先先要建立模式式化的、標準準的超前支護護工法體系，，在此基礎上上，根據我們們的實踐確立立各種超前支支護的類型、、設計參數及及使用機械的的配套。10/25/202243預襯砌工法的的機械預襯砌工法采采用的機械，，有2大類：1、排鉆。示于于下圖。用其其鉆設槽形孔孔，中央的鉆鉆用于壓注砂砂漿或混凝土土，形成拱形形混凝土殼體體。10/25/2022442、裝備有切槽槽鉆頭的專用用機械，用于于鉆孔，同時時充填混凝土土。其機械概概況示于下圖圖。10/25/202245腳部的施工機機械之一10/25/202246腳部施工機械械之二10/25/202247二、支護結結構在大斷斷面的的條件件下，，隧道道支護護結構構需要要加強強。加強的的途徑徑有二二。其其一是是改變過過去采采用的的支護護結構構參數數，如如增加加噴混混凝土土厚度度，加加密鋼鋼支撐撐間距距等；；這是我我們目目前采采用的的主要要方法法。另另一個個方法法就是是改變材材料的的規(guī)格格，例例如高高強度度噴混混凝土土、高高承載載力錨錨桿等等。第1種方法法的后后果，，就是是：加加大了了開挖挖斷面面積，，這也也是在在同樣樣凈空空斷面面積的的條件件下，，我們們的開開挖斷斷面積積比較較大的的原因因之一一。第2種方法法，是是其他他國家家采用用的主主要方方法。。結果果不僅僅提高高了支支護結結構的的效果果，也也縮短短了作作業(yè)的的時間間。10/25/202248支護護結結構構的的構構成成隧道道的的支支護護結結構構包包括括：：初期期支支護護；；噴混混凝凝土土、錨錨桿桿、、鋼鋼支支撐撐或或格格柵柵超前前支支護護；；二次次襯襯砌砌包包括括仰仰拱拱及及底底板板；；臨時時支支護護：：需需要要拆拆除除的的支支護護構構件件，，如如中中隔隔壁壁等等。。10/25/202249噴混混凝凝土土的的幾幾個個關關鍵鍵性性的的性性能能指指標標1、設設計計基基準準強強度度2、初初期期強強度度：：3、附附著著強強度度；；4、附附著著配配比比；；5、回回彈彈率率；；6、粉粉塵塵量量。。10/25/2022501、設設計計基基準準強強度度噴混混凝凝土土不不僅僅是是初初期期支支護護的的一一個個重重要要構構件件，，也也是是永永久久支支護護的的一一個個重重要要組組成成部部分分。。因因此此在在許許多多國國家家都都規(guī)規(guī)定定噴混混凝凝土土的的設設計計基基準準強強度度，采用用與與襯襯砌砌混混凝凝土土同同等等的的強強度度。不不僅僅如如此此，，考考慮慮到到材材料料、、配配比比或或者者施施工工機機械械的的技技術術進進展展，，噴噴混混凝凝土土穩(wěn)穩(wěn)定定的的高高強強度度已已經經成成為為可可能能，，因因此此噴混混凝凝土土的的設設計計基基準準強強度度有有向向高高強強度度方方向向發(fā)發(fā)展展的的趨趨勢勢。例例如如，，日日本本第第二二東東名名·名神神高高速速公公路路，，在在大斷斷面面隧隧道道中，，采采用用材材齡齡28天的的抗抗壓壓強強度度36N/mm2作為為設設計計基基準準強強度度。。也也有有的的國國家家規(guī)規(guī)定定在在不良良地地質質條條件件下下采用用高高強強度度噴噴混混凝凝土土的的建建議議。。10/25/202251在一般地地質條件件下的隧隧道，噴噴混凝土土設計基基準強度度采用與與襯砌混混凝土強強度相當當的建議議是可行行的。另另外應該該指出，，在歐洲洲一些國國家的噴噴混凝土土規(guī)定中中，很少少有采用用小于C25等級的噴噴混凝土土。在不良地地質條件件下的隧隧道，應應該提高高噴混凝凝土的強強度等級級，采用用高強度度混凝土土也是合合適的。。10/25/202252噴混凝土土抗壓強強度劃分分

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3035404550558010/25/202253挪威的標標準噴噴混凝凝土抗壓壓強度劃劃分抗壓強度(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19.222.425.628.832.035.210/25/2022542、初期期強度度一般說說，噴噴混凝凝土是是最先先施設設的，，都希希望它它盡快快地發(fā)發(fā)揮作作用，，這是是我們們要求求噴混混凝土土具有有一定定初期期強度度的目目的。。設定噴噴混凝凝土初初期強強度的的場合合，應應考慮慮隧道道開挖挖條件件及隨隨掌子子面進進展產產生的的圍巖巖動態(tài)態(tài)，以以充分分確保保掌子子面及及其附附近圍圍巖的的穩(wěn)定定，取24小時以以內的的強度度為標標準。。初期強強度，，應根根據圍圍巖條條件和和施工工條件件，可可以取取24小時以以外的的強度度為標標準，，有的的國家家就是是以3小時的的強度度作為基基準的的。10/25/202255初期強強度的的設定定值與與設計計基準準強度度一樣樣，因因隧道道功能能、斷斷面形形狀等等構造造條件件、荷荷載條條件及及設計計方法法等而而異。。下表表是日日本各各單位位的初初期強強度設設定事事例。。10/25/202256日本噴噴混混凝土土初期期強度度設定定事例例單位類別材齡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·運輸設施高品質噴混凝土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21010/25/202257歐洲，根根據掌子子面的進進展，考考慮確保保掌子面面及其附附近的圍圍巖穩(wěn)定定的重要要性，要要求噴混混凝土具具有圖示示的初期期強度。。10/25/202258J1：：（A~B）：：適用于干干燥圍巖巖、薄層層施工的的場合J2：(B~C)：適用于厚厚層施工工和有涌涌水，受受到后續(xù)續(xù)作業(yè)直直接作用用的場合合J3：(C以上)：只適用用于特殊殊條件的的場合（（例如，，大量涌涌水的場場合）10/25/2022593、附著強強度噴混凝土土與圍巖巖及其它它物體的的附著，，是發(fā)揮揮噴混凝凝土支護護作用的的關鍵指指標。許許多國家家都有明明確的規(guī)規(guī)定。10/25/202260噴凝土的歐洲洲標準（EFNARC)G規(guī)定的附著強強度如下表所所示，通過附附著試驗核查查。附著強度最小小值（MPa)附著的劃分與混凝土的附著與巖體的附著非結構物0.50.1結構物1.00.5挪威規(guī)定附著著強度在0.2～1.8MPa之間。10/25/202261附著強度測定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0.24±0.180.28±0.11云母片巖石英、長石、云母中位0.58±0.190.85±0.35片麻巖（葉狀構造）石英、斜長石、云母、角閃石中位0.19±0.050.51±0.11片麻巖（葉狀構造）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1.58±0.121.54±0.30大理巖方解石中位1.38±0.301.52±0.28花崗巖、閃綠巖石英、斜長石、黑云母粗0.34±0.121.12±0.20花崗巖、閃綠巖石英、斜長石、黑云母中位1.04±0.321.40±0.26花崗巖、閃綠巖石英、斜長石。黑云母細～中位1.48±0.451.71±0.14輝綠巖斜長石、輝石細～中位1.56±0.251.7木版－－1.71.7噴混凝土表面－－1.71.710/25/2022624、附著配比對工程來說，，噴混凝土的的附著配比是是最有意義的的。附著配比指的的是：噴混凝凝土噴射后附附著在圍巖上上的配比。它它與噴射配比、噴射工藝以及及噴射工的技技術熟練程度度有直接的關系系，不容忽視視。下表是歐歐洲的一個標標準。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）C38C43C48C54C60C6510/25/2022635、回彈率及粉粉塵濃度回彈意味著粗粗骨料的損失失，而粉塵則則意味著微細細顆粒的損失失。這兩者對對附著的噴混混凝土質量，，具有重要的的影響。因此，噴射施施工中，如何何控制回彈和和減少粉塵的的發(fā)生是很重重要的課題。。也是確保噴噴混凝土質量量的重要課題題。在質量控制中中，有的國家家規(guī)定：回彈彈不能大于20％，粉塵濃度度不能大于5mg/m3，否則，就是不不合格。10/25/2022646、噴射機械噴射機械的性性能和能力是是減少噴混凝凝土質量離散散性的重要保保證。特別是是，在大斷面面隧道中，一一次噴射混凝凝土的數量有有所增加，同同時為了縮短短噴射時間，，采用大容量量，高性能的的噴射機械，，已是大勢所所趨。因此許許多國家都規(guī)規(guī)定了噴射機機的要求性能能。如單位時時間的噴射量量等。有的更更明確規(guī)定，，噴射機的生生產效率應在在10m3/h以上。許多施施工單位也都都認識到這一一點，開始采采用大容量的的噴射機，是是非常英明的的決策。10/25/202265大斷面隧道如如果仍然采用用一般隧道的的支護結構，，必然會加大大開挖斷面積積、從而延長長工期和增加加成本。為了了解決這個問問題，日本從從修建第2東名高速公公路起，就就開始研究究對策。研研究和實踐踐獲得如下下的成果。。10/25/202266日本第二東東名高速公公路隧道事事例凈空斷面積積：約150m2開挖斷面積積：最大200m2采用高強噴噴混凝土：：比采用普普通噴混凝凝土的厚度度，減少30％；錨桿采用高高強錨桿（（設計承載載力28kN)，錨桿數量減減少30％；采用高規(guī)格格鋼支撐（（HH－154）；二次襯砌采采用高強噴噴混凝土，，設計厚度度減少10cm不設變形富富余量。10/25/2022671、噴混凝土土的高強度度化主要研究高高強度噴混混凝土和鋼鋼纖維噴混混凝土。高強度噴混混凝土要求求的強度列列于下表。。種類要求強度目標強度3小時1天28天28天高強度配比2以上10以上36以上50以上一般強度配比－5以上18以上－10/25/202268高強度噴混混凝土的標標準配比列列于下表要求強度（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25/202269高強度鋼纖纖維噴混凝凝土主要用用于裂隙發(fā)發(fā)育的圍巖巖，標準的的鋼纖維混混入率為體體積比的0.75％。其標準準配比列于于下表。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25/2022702、高承載力力錨桿在清水進行行了下表的的試驗施工工。噴混凝土鋼支撐厚度（cm）強度（N/mm2）規(guī)格間距（m）標準2018H－2001.5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4.00.81.518010/25/202271從試驗施工工結果看，，第1組的施工循循環(huán)、成本本最理想。。第3組最差。因因此，把第第1組作為標準準組合。10/25/2022723、高高規(guī)規(guī)格格鋼鋼支支撐撐采用用了了與與過過去去鋼鋼材材有有相相同同延延伸伸率率的的，，抗抗拉拉強強度度590N/mm2、、破斷斷延延伸伸率率17％以以上上的的高高規(guī)規(guī)格格鋼鋼支支撐撐。。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≥245400~510≥171A－10/25/202273與過過去去采采用用的的鋼鋼支支撐撐比比，，可可以以小小型型化化，，其其比比較較列列于于下下表表過去采用的高規(guī)格鋼NH-250x250x9x14HH-200x201x9x12NH-200x200x8x12HH-154x151x8x12NH-150x150x7x10HH-123x125x6.5x810/25/2022744、二二次次襯襯砌砌同樣樣地地，，二二次次襯襯砌砌也也采采用用高高強強度度混混凝凝土土。。根根據據試試驗驗，，二二次次襯襯砌砌的的混混凝凝土土的的強強度度等等級級從從18N/mm2提高高到到30N/mm2。。其結結果果是是，，采采用用18N/mm2時的的襯襯砌砌厚厚度度在在B~D2級圍圍巖巖中中，，為為50cm，，在D級圍圍巖巖中中為為60cm，，而采采用用30N/mm2時相相應應的的厚厚度度分分別別為為40cm和50cm。。減少少了了10cm。。10/25/2022755、施工方方法的研研究在總長度度83km的隧道中中，用臺臺階法修修建了80％的隧道道。臺階階法已經經成為修修建大斷斷面隧道道的主流流方法。。另外一一種方