隧道工程-初期支護(hù)課件

隧道工程-初期支護(hù)

一、概述二、錨桿三、噴射混凝土四、鋼拱架五、初期支護(hù)的施工原則一、概述2．錨噴支護(hù)工程特點(diǎn)1．初期支護(hù)的基本概念1．初期支護(hù)的基本概念在開(kāi)挖后的洞室周邊，施作鋼、混凝土等支撐物，向洞室周邊提供抗力，控制圍巖變形，這種開(kāi)挖后隧道內(nèi)的支撐體系，稱為隧道支護(hù)。為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形，增加結(jié)構(gòu)安全度和方便施工，隧道開(kāi)挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部分的結(jié)構(gòu)層，稱為初期支護(hù)。初期支護(hù)一般由錨桿、噴射混凝土、鋼架、鋼筋網(wǎng)等及其它們的組合組成，它是現(xiàn)代隧道工程中最常用的支護(hù)形式和方法。2．錨噴支護(hù)工程特點(diǎn)(1)靈活性。(2)及時(shí)性。(3)密貼性。(4)深入性。(5)柔性。(6)封閉性二、錨桿（一）錨桿的支護(hù)效應(yīng)（二）錨桿的種類及各自的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)（三）錨桿的布置（五）錨桿間距和布置（四）錨桿的長(zhǎng)度

（一）錨桿的支護(hù)效應(yīng)錨桿（索）是用金屬或其他高抗拉性能的材料制作的一種桿狀構(gòu)件。(1)支承圍巖。(2)加固圍巖。(3)提高層間摩阻力，形成“組合梁”。(4)“懸吊”作用。(1)支承圍巖。(2)加固圍巖。(3)提高層間摩阻力，形成“組合梁”。(4)“懸吊”作用。（二）錨桿的種類及各自的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)A．按其對(duì)圍巖加固的區(qū)域來(lái)分，可分為系統(tǒng)錨桿、超前錨桿和局部錨桿3種。

①系統(tǒng)錨桿是指在一個(gè)掘進(jìn)進(jìn)尺范圍內(nèi)的巖體被挖除后，沿隧道橫斷面的徑向安裝于圍巖內(nèi)的錨桿，以形成對(duì)已暴露圍巖的錨固，并在已加固且穩(wěn)定的坑道中進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的開(kāi)挖等作業(yè)。②超前錨桿是指沿開(kāi)挖輪廓線，以稍大的外插角，向開(kāi)挖面前方圍巖內(nèi)安裝的錨桿，形成對(duì)前方圍巖的預(yù)錨固，在提前形成的圍巖錨固圈的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖等作業(yè)。③局部錨桿是指為維護(hù)圍巖的局部穩(wěn)定或?qū)Τ跗谥ёo(hù)的局部加強(qiáng)，只在一定的區(qū)域和要求的方向局部安裝的錨桿。B.按其在巖體中的錨固形式來(lái)分，可分為4種，見(jiàn)下表。（二）錨桿的種類及各自的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)（二）錨桿的種類及各自的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)1．普通水泥漿錨桿2．早強(qiáng)水泥砂漿錨桿3．早強(qiáng)藥包內(nèi)錨頭錨桿4．縫管式摩擦錨桿

5．楔縫式內(nèi)錨頭錨桿6.脹殼式內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索1．普通水泥漿錨桿2．早強(qiáng)水泥砂漿錨桿（1）構(gòu)造組成(2)設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)3．早強(qiáng)藥包內(nèi)錨頭錨桿（1）構(gòu)造組成(2)設(shè)計(jì)要點(diǎn)(3)施工要點(diǎn)（1）構(gòu)造組成4．縫管式摩擦錨桿

（2）設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)5．楔縫式內(nèi)錨頭錨桿（1）構(gòu)造組成（2）設(shè)計(jì)要點(diǎn)（3）施工要點(diǎn)6.脹殼式內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索

（1）構(gòu)造組成

（2）性能特點(diǎn)（3）施工要點(diǎn)（三）錨桿的布置1．局部布置2．系統(tǒng)布置它主要用在裂隙圍巖。重點(diǎn)加固不穩(wěn)定塊體，隧道拱頂受拉破壞區(qū)為重點(diǎn)加固區(qū)域。在破碎和軟弱圍巖中，一般采用系統(tǒng)布置的錨桿，對(duì)圍巖起到整個(gè)加固作用。錨桿局部布置的原則：拱腰以上部位錨桿方向應(yīng)有利于錨桿的受拉；拱腰以下及邊墻部位錨桿宜逆向不穩(wěn)定巖塊滑動(dòng)方向。1．局部布置錨桿的間距

錨桿深入穩(wěn)定巖體的深度

2．系統(tǒng)布置（1）在隧道橫斷面上，錨桿宜垂直隧道周邊輪廓布置，對(duì)水平成層巖層，應(yīng)盡可能與層面垂直布置，或使其與層面呈斜交布置；(2)在巖面上錨桿宜成菱形排列，縱、橫間距為0．6—1．5m,其密度約為0．6—3．6根／m2；

(3)為了使系統(tǒng)布置的錨桿形成連續(xù)均勻的壓縮帶，其間距不宜大于錨桿長(zhǎng)度的1/2,在Ⅳ、V級(jí)圍巖中，錨桿間距宜為0.5—1.2m，但當(dāng)錨桿長(zhǎng)度超過(guò)2.5m時(shí)，若仍按間距不大于1/2錨桿長(zhǎng)度的規(guī)定，則錨桿間的巖塊可能因咬合和連鎖不良而導(dǎo)致掉塊墜落，為此，其間距不宜大于1．25m。（四）錨桿的長(zhǎng)度錨桿長(zhǎng)度主要與隧道跨度和圍巖性質(zhì)有關(guān)（五）錨桿間距和布置每根錨桿都有其影響范圍，將各個(gè)錨桿相互連接起來(lái)才能形成連續(xù)的拱結(jié)構(gòu)或梁結(jié)構(gòu)。錨桿的間排距對(duì)形成錨固圍巖的梁效應(yīng)、拱效應(yīng)或加固層效應(yīng)具有重要作用，錨桿間排距與錨桿長(zhǎng)度應(yīng)有一定比值。新奧法對(duì)錨桿布置的設(shè)計(jì)，從支護(hù)應(yīng)使圍巖形成自然拱出發(fā)，錨桿間距規(guī)定為：硬巖的錨桿間距取1.5m；中硬巖的錨桿間距取2.0—3.0m；軟巖、破碎巖體和土砂質(zhì)地層的錨桿間距取0.8—1.0m；膨脹性地層的錨桿間距取0.8—1.0m。三、噴射混凝土噴射混凝土既是一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，又是一種新的施工工藝。它是使用混凝土噴射機(jī)，按一定的混合程序，將摻有速凝劑的細(xì)石混凝土，噴射到巖壁表面上，并迅速固結(jié)成一層支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而對(duì)圍巖起到支護(hù)作用。噴射混凝土可以作為隧道工程的永久性或臨時(shí)性支護(hù)，也可以與各種形式的錨桿、鋼纖維、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)等構(gòu)成組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)。它的靈活性也很大，可以根據(jù)需要分次追加厚度。因此除用于地下工程外，還廣泛應(yīng)用于地面工程的邊坡防護(hù)、加固，基坑防護(hù)，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等。

三、噴射混凝土（一）噴混凝土的作用（二）噴混凝土的特點(diǎn)及力學(xué)性能（三）噴層的變形機(jī)理（四）噴射工藝種類（五）素噴混凝土設(shè)計(jì)與施工（八）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土（六）鋼纖維噴射混凝土（七）聚丙烯纖維噴射混凝土（一）噴混凝土的作用1．支撐圍巖3．填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖2．“卸載”作用4．覆蓋圍巖表面5．阻止圍巖松動(dòng)1．支撐圍巖3．填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖4．覆蓋圍巖表面2．“卸載”作用5．阻止圍巖松動(dòng)6．分配外力（二）噴混凝土的特點(diǎn)及力學(xué)性能1．噴混凝土的特點(diǎn)2.噴層的力學(xué)性能1．噴混凝土的特點(diǎn)

(1)噴射混凝土具有強(qiáng)度增長(zhǎng)快、粘結(jié)力強(qiáng)、密度大、抗?jié)B性好的特點(diǎn)。它能較好地填充巖塊間裂隙的凹穴，增加圍巖的整體性，防止自由面的風(fēng)化和松動(dòng)，并與圍巖共同工作。

(2)與普通模筑混凝土相比，噴射混凝土施工將輸送、澆注、搗固幾道工序合而為一，更不需模板，因而施工快速、簡(jiǎn)捷。

(3)噴射混凝土能及早發(fā)揮承載作用。它能在10min左右終凝，一般2h后即具有強(qiáng)度，8h后可達(dá)2MPa，16h后達(dá)5MPa,24h后可達(dá)7—8MPa,4d達(dá)到28d強(qiáng)度的70％左右。

(4)試驗(yàn)表明，噴射混凝土與模筑混凝土相比，其密實(shí)性和穩(wěn)定性要差一些。2.噴層的力學(xué)性能（三）噴層的變形機(jī)理1．噴層的變形破壞機(jī)理2．噴層厚度與柔性1．噴層的變形破壞機(jī)理第一階段為粘結(jié)抵抗第二階段為梁效應(yīng)第三階段為薄殼效應(yīng)噴層厚度：

h=（0.025—0.033）r

式中h—噴層厚度；

r—隧道計(jì)算半徑，非圓形隧道，近似取其外接圓半徑或跨度之半。噴薄層和多次噴射，加入緩凝劑和定期速凝劑可以延長(zhǎng)噴層的塑性時(shí)間，此外，還可采用在噴層中加入鋼纖維或玻璃纖維及使用金屬網(wǎng)等，都可增加混凝土噴層的柔性。2．噴層厚度與柔性（四）噴射工藝種類噴射混凝土的工藝流程有干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。主要區(qū)別是各工藝的投料程序不同，尤其是加水和速凝劑的時(shí)機(jī)不同。1．干噴和潮噴2．濕噴3．混合噴射1．干噴和潮噴干噴是將骨料、水泥和速凝劑按一定的比例干拌均勻，然后裝入噴射機(jī)，用壓縮空氣使干集料在軟管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)送到噴槍，再在噴嘴處與高壓水混合，以較高速度噴射到巖面上。潮噴，其噴射工藝流程和使用機(jī)械同干噴工藝，見(jiàn)圖6-8-19。只是為了降低噴射時(shí)的粉塵和回彈，將骨料預(yù)加少量水，使之呈潮濕狀，再加水泥拌和，但大量的水仍是在噴頭處加入和噴出的。潮噴產(chǎn)生的粉塵量、回彈量均較干噴有一定程度的降低，混凝土強(qiáng)度和密實(shí)度也有所改善。目前施工現(xiàn)場(chǎng)較多使用的是潮噴工藝。

干噴的缺點(diǎn)是產(chǎn)生的粉塵量大，回彈量大。干噴加水是由噴嘴處的閥門(mén)控制的，水灰比的控制程度與噴射手操作的熟練程度有關(guān)。但使用的機(jī)械較簡(jiǎn)單，機(jī)械清洗和故障處理容易。2．濕噴濕噴是將骨料、水泥和水按設(shè)計(jì)比例拌和均勻，用濕式噴射機(jī)壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴出，其工藝流程見(jiàn)圖。濕噴混凝土質(zhì)量容易控制，噴射過(guò)程中的粉塵和回彈量很少，但對(duì)噴射機(jī)械要求較高，機(jī)械清洗和故障處理較麻煩。對(duì)于噴層較厚的軟巖和滲水隧道，則不宜使用濕噴。3．混合噴射混合噴射又稱水泥裹砂造殼噴射法，是將一部分砂加第一次水拌濕，再投入全部水泥強(qiáng)制攪拌造殼；然后加第二次水和減水劑拌和成SEC砂漿；將另一部分砂和石、速凝劑強(qiáng)制攪拌均勻。然后分別用砂漿泵和干式噴射機(jī)壓送到混合管混合后噴出。另外，由于噴射工藝的不同，噴射混凝土強(qiáng)度不同，干噴和潮噴混凝土強(qiáng)度較低，一般只能達(dá)到C20，而混合噴射和濕噴則可達(dá)到C30—C35?；旌蠂娚涫欠执瓮读蠑嚢韫に嚺c噴射工藝的結(jié)合，關(guān)鍵是水泥裹砂（或砂、石）造殼技術(shù)?；旌蠂娚涔に囀褂玫闹饕獧C(jī)械設(shè)備與干噴工藝基本相同，但混凝土的質(zhì)量較干噴混凝土質(zhì)量好，且粉塵和回彈率有大幅度降低。但使用機(jī)械數(shù)量較多，工藝較復(fù)雜，機(jī)械清洗和故障處理很麻煩。因此混合噴射工藝一般只用在噴射混凝土量大和大斷面隧道工程中。（五）素噴混凝土設(shè)計(jì)與施工1．設(shè)計(jì)要點(diǎn)2．原料3．配比4.噴射混凝土機(jī)械設(shè)備5．噴前檢查及準(zhǔn)備6．施噴注意事項(xiàng)1．設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)為使噴射混凝土有一定的力學(xué)性能和耐久性以及早期強(qiáng)度，噴射混凝土設(shè)計(jì)的最低強(qiáng)度不應(yīng)低于15MPa，一般設(shè)計(jì)強(qiáng)度為20MPa，1d齡期抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于5MPa。(2)噴射混凝土支護(hù)的設(shè)計(jì)厚度。(3)在Ⅱ、Ⅲ,Ⅳ級(jí)圍巖中，易出現(xiàn)局部不穩(wěn)定巖塊，噴射混凝土的設(shè)計(jì)厚度應(yīng)驗(yàn)算(4)當(dāng)要求有較高的抗?jié)B性時(shí)，水灰比最好不超過(guò)0．45—0．50。(5)采用水泥裹砂噴射工藝時(shí)，除應(yīng)試驗(yàn)確定總的水灰比外，還應(yīng)注意試驗(yàn)選擇最佳造殼水灰比W1/C。(6）拌制SEC砂漿應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，以縮短攪拌時(shí)間和改善造殼效果。1．設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)水泥。為保證噴射混凝土的凝結(jié)時(shí)間與速凝劑有較好的相容性，應(yīng)優(yōu)先采用42.5級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥，其次是礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。在有專門(mén)使用要求時(shí)，采用特種水泥。所使用的水泥，其性能應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。(2)砂。為保證噴射混凝土的強(qiáng)度和減少施工操作時(shí)的粉塵，以及減少硬化時(shí)的收縮裂紋，應(yīng)采用堅(jiān)硬而耐久的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)一般宜大于2.5。(3)碎石或卵石（細(xì)石）。為防止噴射混凝土過(guò)程中的堵管和減少回彈量，應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的細(xì)石，粒徑不宜大于15mm，以細(xì)卵石較好。2．原料(4)骨料成分和級(jí)配。若使用堿性速凝劑，砂、石骨料均不得含有活性Si02，以免產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，引起混凝土開(kāi)裂，為使噴射混凝土密實(shí)和在輸送管道中順暢，砂石骨料級(jí)配應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)控制在表6-8-6的范圍之內(nèi)。(5)水。為保證噴射混凝土正常凝結(jié)、硬化，保證強(qiáng)度和穩(wěn)定性，飲用水均可用于噴射混凝土；若采用其他水，則不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)；不能使用污水以及pH值小于4的酸性水，也不能使用硫酸鹽含量（按S04-2計(jì)算）超過(guò)水質(zhì)量1‰的水。(6）外加劑。主要是速凝劑，在噴射混凝土中添加速凝劑的目的是使噴射混凝土速凝，以減少回彈和早強(qiáng)，選用時(shí)應(yīng)做與水泥的相容性試驗(yàn)。2．原料3．配比(1)干集料中水泥與砂石重量比，一般為1:4—1:4.5,每1時(shí)干集料中，水泥用量約為400kg。(2）砂率一般為45％—55％。(3)水灰比一般為0.4—0.45。(4)速凝劑和其他外加劑的摻量，一定要由試驗(yàn)來(lái)確定其最佳摻量，并達(dá)到各齡期的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。(5)噴射混凝土攪拌時(shí)間及攪拌后臨時(shí)存放時(shí)間均應(yīng)按工藝要求及規(guī)范規(guī)定進(jìn)行。4.噴射混凝土機(jī)械設(shè)備(1)噴射機(jī)。擠壓泵式轉(zhuǎn)體活塞泵式螺桿泵式噴射機(jī)。干式噴射機(jī)雙罐式噴射機(jī)轉(zhuǎn)體式噴射機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)式噴射機(jī)濕式噴射機(jī)(2)機(jī)械手。(2)機(jī)械手。4.噴射混凝土機(jī)械設(shè)備5．噴前檢查及準(zhǔn)備

(1)噴前應(yīng)對(duì)開(kāi)挖斷面尺寸進(jìn)行檢查，清除松動(dòng)危面，欠挖超標(biāo)嚴(yán)重的應(yīng)予處理。

(2)根據(jù)石質(zhì)情況，用高壓風(fēng)或水清洗受噴面。

(3)受噴巖面有集中滲水時(shí)，應(yīng)作好排水引流處理，無(wú)集中水時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖面潮濕程度，適當(dāng)調(diào)整水灰比。

(4)埋設(shè)噴層厚度檢查標(biāo)志。一般在石縫處釘鐵釘，或用快硬水泥安設(shè)鋼筋頭，并記錄其外露長(zhǎng)度。

(5)檢查調(diào)試好各機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)。6．施噴注意事項(xiàng)(1)噴射時(shí)應(yīng)分段（不超過(guò)6m)、分部（先下后上）、分塊（2.0mx2.0m)，嚴(yán)格按先墻后拱，先下后上的順序進(jìn)行,以減少混凝土因重力作用而引起的滑動(dòng)或脫落現(xiàn)象發(fā)生。(2)噴射時(shí)可以采用S形往返移動(dòng)前進(jìn)，也可以采用螺旋形移動(dòng)前進(jìn)。(3)噴射時(shí)噴嘴要垂直于受噴面，傾斜角不大于100，距離0.8—1.2m.(4)對(duì)于巖面凹陷處應(yīng)先噴多噴，凸出處應(yīng)后噴少噴。(5)噴射時(shí)一次噴射厚度不得太薄或太厚，它主要與混凝土的粘結(jié)力和受噴部位及回彈情況等有關(guān)，一般規(guī)定按表6-8-7執(zhí)行。6．施噴注意事項(xiàng)(6)若設(shè)計(jì)噴射混凝土較厚時(shí)，應(yīng)分層噴射，一般分2—3層噴射；分層噴射的間隔時(shí)間不得太短，一般要在初噴混凝土終凝以后再進(jìn)行復(fù)噴；噴射混凝土的終凝時(shí)間受水泥品種、施工溫度、速凝劑類型及摻量等因素影響。間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，復(fù)噴前應(yīng)將初噴混凝土表面清洗干凈，復(fù)噴應(yīng)將凹陷處進(jìn)一步找平。(7)噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)在其終凝1—2h后進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于7d.(8)冬季施工時(shí)噴射混凝土作業(yè)區(qū)的氣溫不得低于5-C；若氣溫低于5}C，不得灑水；混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50％時(shí)，若氣溫降低到5}C以下，則應(yīng)注意采取保溫防凍措施。(9)回彈物料的利用。及時(shí)回收的潔凈而尚未凝結(jié)的回彈物，可以按一定比例摻入混合料中重新攪拌后噴射，但摻量不宜大于15%，且不宜用于噴射拱部；回彈物的另一處理途徑是摻進(jìn)普通混凝土中，但摻量也應(yīng)加以控制。6．施噴注意事項(xiàng)（六）鋼纖維噴射混凝土混凝土增強(qiáng)纖維鋼纖維非鋼纖維高彈纖維（Ef/Ec＞1)低彈纖維（Ef/Ec＜1)鋼纖維噴射混凝土是在噴射混凝土中加入鋼纖維，彌補(bǔ)噴射混凝土的脆性破壞缺陷，改善噴射混凝土的物理力學(xué)性能。鋼纖維的生產(chǎn)方法通常有鋼絲切斷法、薄鋼板切斷法、銑削法、熔抽法及軋制法。鋼纖維的直徑（或等效直徑）宜為0.3—0.6mm，長(zhǎng)度為20—40mm，長(zhǎng)徑比為40—60，鋼纖維的體積摻量為1％一2%。碳纖維芳族聚酰胺纖維石棉纖維玻璃纖維聚丙烯纖維聚乙烯醇纖維維綸纖維聚酞胺類纖維等（六）鋼纖維噴射混凝土1．性能特點(diǎn)2.應(yīng)用范圍3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4．施工要點(diǎn)

(1)鋼纖維噴射混凝土中的鋼纖維應(yīng)在噴射平面內(nèi)呈兩維分布，且相當(dāng)均勻（圖6-8-25)。1．性能特點(diǎn)(3)在一般摻量情況下（約為噴射混凝土質(zhì)量的1%一1.5%），鋼纖維噴射混凝土比普通噴射混凝土的抗壓強(qiáng)度提高30％—60％，抗拉強(qiáng)度提高50％—80％，抗彎強(qiáng)度提高40％－70％(4)當(dāng)鋼纖維摻量大于1.5％時(shí)，鋼纖維噴射混凝土的韌性（加載至試件完全破壞所做的功）為普通噴射混凝土的20—50倍，抗沖擊性能提高8％—30％，抗磨損性能能提高30％。1．性能特點(diǎn)(2)鋼纖維噴射混凝土的破壞呈塑性破壞，因此容許有較大的變形，裂縫出現(xiàn)后仍有一定的承載能力。2.應(yīng)用范圍可用于承受強(qiáng)烈震動(dòng)、沖擊動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)物的構(gòu)筑，也適用于要求耐磨或不便配置鋼筋但又要求有較高強(qiáng)度和韌性的工程中。如用于地下工程中的受動(dòng)荷載部位的結(jié)構(gòu)，地上建筑物的補(bǔ)強(qiáng)加固，以及機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路路面等。可以采用鋼纖維噴射混凝土代替掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，作為軟弱破碎圍巖隧道的初期支護(hù)，甚至作為永久性襯砌。3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)鋼纖維噴射混凝土的物理力學(xué)性能除與基體材料—噴射混凝土的物理力學(xué)性能有直接關(guān)系外，同時(shí)與鋼纖維的形狀、尺寸、摻量，以及鋼纖維在基體材料中的分布狀態(tài)和排列方向、噴射工藝等有直接關(guān)系。故設(shè)計(jì)者應(yīng)在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上充分認(rèn)識(shí)，并針對(duì)具體需要，適當(dāng)選擇，以期獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

（2）當(dāng)鋼纖維尺寸相同時(shí)，其抗拉、抗彎強(qiáng)度隨鋼纖維含量的增強(qiáng)而提高（3）當(dāng)鋼纖維長(zhǎng)度、摻量相同時(shí)，細(xì)纖維較粗纖維的強(qiáng)度有顯著提高(4)當(dāng)鋼纖維的尺寸相同時(shí)，摻量高的較摻量低的抗沖擊性能顯著提高(5)鋼纖維噴射混凝土的配合比一般為水泥：砂：石＝1：1.6：1.6,水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于52.5級(jí)，砂子采用中砂，石子采用篩洗卵石，最大粒徑10mm，鋼纖維摻量一般為噴射混凝土質(zhì)量的1.0%-2.0%，規(guī)格尺寸為直徑x長(zhǎng)度二).3mmx20mm或0.4mmx20mm或0.4mmx25mm。鋼纖維噴射混凝土的力學(xué)性能主要取決于鋼纖維與噴射混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度。相同體積的鋼纖維，其表面積越大，則粘結(jié)力越大，增強(qiáng)效果就越好。即鋼纖維長(zhǎng)徑比（l/d)越大，粘結(jié)力越高。目前由于工藝設(shè)備方面的原因，鋼纖維的長(zhǎng)度一般不超過(guò)30mm，l/d＝45—80之間為好。

(1)噴射鋼纖維混凝土，應(yīng)選用經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)的噴射機(jī)械。主要問(wèn)題是防止鋼纖維結(jié)團(tuán)堵管。目前已有些鋼纖維產(chǎn)品采用水溶性粘結(jié)劑將鋼纖維粘結(jié)成片狀，在攪拌過(guò)程中可以方便地分離成單一纖維，較好地解決了結(jié)團(tuán)問(wèn)題。(2)鋼纖維和基料必須拌和均勻，避免結(jié)團(tuán)在噴射機(jī)拔料盤(pán)堵塞或堵管。方法是先將水泥、砂、石拌和均勻，然后摻入鋼纖維和速凝劑，再拌和均勻，裝入運(yùn)輸車。(3)鋼纖維噴射混凝土操作同普通噴射混凝土，但輸料管的磨耗大，一般要高于普通噴射混凝土30％—40％，尤其是拐彎處?？擅堪鄬⒛z管翻轉(zhuǎn)1—2次，以延長(zhǎng)膠管壽命。(4）風(fēng)壓要比普通噴射混凝土高0.02—0.05MPa；當(dāng)輸送距離不大于40m時(shí)，風(fēng)壓一般可為0.05—0．18MPa。4．施工要點(diǎn)

（七）聚丙烯纖維噴射混凝土聚丙烯纖維單絲纖維網(wǎng)狀纖維單絲纖維有較高的長(zhǎng)徑比，常以長(zhǎng)絲短切加工而成，但在混凝土中分散性較差。通過(guò)特殊工藝制造而成，其外觀呈多根纖維單絲相互交融的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀纖維混凝土拌和物的攪拌可產(chǎn)生原材料自身的揉搓與摩擦作用，破壞單絲間的橫向聯(lián)系，形成纖維單絲或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的充分張開(kāi)，從而比單絲纖維更易在混凝土中分散。聚丙烯纖維在混凝土的堿性環(huán)境下非常穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，表面憎水，100%的濕強(qiáng)保持率，質(zhì)量輕，價(jià)格低，加工性能優(yōu)良。聚丙烯纖維在混凝土中不成團(tuán)、不纏結(jié)，與基準(zhǔn)混凝土相比，混凝土的能量吸收能力和延性提高，抗彎強(qiáng)度和疲勞極限也有提高，但抗壓強(qiáng)度提高不多。聚丙烯纖維減少了混凝土的早期塑性收縮裂紋并能阻止它發(fā)展，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。聚丙烯纖維能推遲混凝土表面的劣化，提高耐久性。聚丙烯纖維混凝土可以廣泛應(yīng)用于剛性路面、碼頭、橋梁、地下工程、屋面、內(nèi)外墻粉刷、停車場(chǎng)、貯水池、腐化池等工程中。（八）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土鋼筋網(wǎng)噴射混凝土是在噴射混凝土之前，在巖面上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后再噴射混凝土。1．構(gòu)造組成2．施工要點(diǎn)其物理力學(xué)性能基本上同鋼纖維噴射混凝土，只是其配筋均勻性較鋼纖維差。目前，我國(guó)在各類隧道工程中應(yīng)用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)的比較多，主要用于軟弱破碎圍巖，而更多的是與錨桿或者鋼拱架構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)。

1．構(gòu)造組成鋼筋網(wǎng)通常作環(huán)向和縱向布置。環(huán)向筋一般為受力筋，由設(shè)計(jì)確定，直徑12mm左右；縱向筋一般為構(gòu)造筋，直徑6—10mm;網(wǎng)格尺寸一般為20cmx20cm，20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。圍巖松散破碎嚴(yán)重的，或土質(zhì)和砂土質(zhì)隧道，可采用細(xì)一些的鋼絲，直徑一般小于6mm,網(wǎng)格尺寸亦應(yīng)小一些，一般為l0cm×10cm，10cm×15cm，15cm×15cm，15cm×20cm或20cm×20cm。（1)鋼筋網(wǎng)應(yīng)根據(jù)被支護(hù)圍巖面上的實(shí)際起伏形狀鋪設(shè)，且應(yīng)在噴射一層混凝土后再行鋪設(shè)。鋼筋與巖面或與初噴混凝土面的間隙應(yīng)不小于3—5cm，鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不小于3cm,有水部位不小于4cm。

(2)為便于掛網(wǎng)安裝，常將鋼筋網(wǎng)先加工成網(wǎng)片，長(zhǎng)寬可為100—200cm。

(3)鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿或錨釘頭連接牢固，并應(yīng)盡可能多點(diǎn)連接，以減少噴射混凝土?xí)r鋼筋發(fā)生“弦振”的現(xiàn)象。錨釘?shù)腻^固深度不得小于20cm。

(4)開(kāi)始噴射時(shí)，應(yīng)縮短噴頭至受噴面之間的距離，并適當(dāng)調(diào)整噴射角度，使鋼筋網(wǎng)背面混凝土密實(shí)。對(duì)于干燥土質(zhì)隧道，第一次噴射不能太厚，以防起鼓剝落。2．施工要點(diǎn)四、鋼拱架1．構(gòu)造組成2．性能特點(diǎn)3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)4．施工要點(diǎn)鋼拱架因其整體剛度和強(qiáng)度均較大，對(duì)圍巖松弛變形的限制作用更強(qiáng)，可及時(shí)阻止有害松動(dòng)，也可以承受已發(fā)生的松弛荷載，保證坑道穩(wěn)定與安全，還可以作為超前支護(hù)的反支點(diǎn)。1．構(gòu)造組成鋼拱架型鋼拱架花鋼拱架（格柵鋼架）工字鋼拱架槽鋼拱架鋼管拱架鋼筋焊接制成1．構(gòu)造組成1．構(gòu)造組成1）接頭鋼拱架每榀分為2-6節(jié)，主要是為便于架設(shè)；為保證接頭剛度，鋼拱架的接頭有端板栓接、夾板栓接及套管連接3種形式。2）墊板鋼拱架構(gòu)件下端斷面積較小，應(yīng)設(shè)底板，以增加支承面積。若圍巖軟弱，承載力不足，為防止拱架下沉，應(yīng)在其下加設(shè)鋼板、木板、片石鋪墊，必要時(shí)可增設(shè)混凝土基座或縱向托梁（工字鋼）。3）縱向聯(lián)系為保證拱架的縱向穩(wěn)定性，各榀拱架之間應(yīng)設(shè)有足夠的縱向聯(lián)系。當(dāng)有縱向荷載（包括爆破沖擊荷載）時(shí)，則應(yīng)設(shè)置縱向斜撐。1．構(gòu)造組成(1)鋼拱架的整體剛度較大，可以提供較大的早期支護(hù)剛度；型鋼拱架較格柵鋼架能更早承載。(2)鋼拱架可以很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)支護(hù)的有效性，且受力條件較好。尤以格柵鋼架結(jié)合最好。(3)格柵鋼架采用鋼筋現(xiàn)場(chǎng)加工制作，技術(shù)難度和要求并不高；對(duì)隧道斷面變化適應(yīng)性好。(4)型鋼拱架的彎制需要有專用的大型彎制機(jī),故多是在加工廠加工制作后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的,型鋼拱架的接頭形式和尺寸相對(duì)固定,當(dāng)實(shí)際開(kāi)挖的坑道輪廓不夠圓順時(shí),型鋼拱架的架設(shè)就有些困難。(5)鋼拱架的安裝架設(shè)方便。當(dāng)圍巖變形較大時(shí),還可以設(shè)置可縮性接頭,以減小支護(hù)阻力,釋放圍巖內(nèi)應(yīng)力。2．性能特點(diǎn)2．性能特點(diǎn)3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)從理論上講，鋼拱架應(yīng)按其與錨桿、噴射混凝土共同工作狀態(tài)來(lái)設(shè)計(jì)，即按P＝Ku（P為支護(hù)阻力；K為支護(hù)剛度；u為位移）來(lái)確定初期支護(hù)的最大阻力。但由于在軟弱破碎圍巖中，圍巖變形與支護(hù)阻力之間的極限平衡狀態(tài)隨著支護(hù)變形程度而變化，難以確定。另一方面由于軟弱破碎圍巖早期變形快，有可能造成較大變形和一定范圍的松弛荷載，因此，鋼拱架的設(shè)計(jì)可按其單獨(dú)承受早期松弛荷載來(lái)設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，早期松弛荷載的量值一般按全部松弛荷載的10％—40％來(lái)考慮，用下式表示：式中q’——鋼拱承受的早期松弛荷載；q——圍巖松弛何在，按松弛荷載統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算；μ——鋼拱架的荷載系數(shù)，一般取0.1—0.4。（2）擬定鋼拱架尺寸后，進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性檢算。3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)(3)鋼拱架的截面高度應(yīng)與噴射混凝土厚度相適應(yīng)，一般為16—20cm，且要有一定保護(hù)層。鋼拱架通常是在初噴封面混凝土后架設(shè)的，初噴混凝土厚度約4cm.(4)為架設(shè)方便，每榀鋼拱架一般應(yīng)分為2—6節(jié)，并保證接頭剛度，節(jié)數(shù)應(yīng)與斷面大小及開(kāi)挖方法相適應(yīng)。每榀鋼拱架之間應(yīng)設(shè)置不小于φ22mm的縱向鋼拉桿。(5)當(dāng)圍巖變形量較小或只允許圍巖有小量變形時(shí)，鋼拱架可以設(shè)計(jì)為固定型。當(dāng)圍巖流動(dòng)性強(qiáng)、變形量大，且允許圍巖有較大變形時(shí)，宜將鋼拱架設(shè)計(jì)為可縮性，其可縮節(jié)點(diǎn)位置宜設(shè)置在拱頂節(jié)點(diǎn)處。(6)當(dāng)采用臺(tái)階法及其變形方法開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)保證上部鋼拱架的整體性，并有效控制其穩(wěn)定性?？稍诠澳_處設(shè)置縱向托梁，或增加鎖腳錨桿。(7)對(duì)于軟弱破碎圍巖，為阻止各榀拱架之間圍巖的掉塊、坍塌，除可以考慮適當(dāng)減小拱架間距外，可在鋼拱架與圍巖之間掛鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土。3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)4．施工要點(diǎn)(1)開(kāi)挖輪廓要盡量平順，開(kāi)挖后要及時(shí)架設(shè)鋼拱架。架設(shè)前應(yīng)清除周邊危石，防止落石傷人，稱為找頂。(2)鋼拱架應(yīng)按要求的中線、高程和斷面尺寸架設(shè)在隧道橫斷面內(nèi)，其垂直度容許誤差為士2°(3)鋼拱架的接頭應(yīng)連接牢固，拱腳應(yīng)有一定的埋置深度，以減少沉降和擠入，保證拱架的穩(wěn)定。一般可以采取的措施有墊石、墊板、縱向托梁、鎖腳錨桿等。(4)鋼拱架的安設(shè)應(yīng)在開(kāi)挖后的2h內(nèi)完成。(5)鋼拱架應(yīng)盡可能多地與錨桿露頭及鋼筋網(wǎng)焊接，以增強(qiáng)