5隧道支護(hù)施工

1、地 下 建 筑 施 工construction of underground engineering第第5 5章章 隧道支護(hù)施工技術(shù)隧道支護(hù)施工技術(shù)chapter 5 supporting construction chapter 5 supporting construction technique for tunneltechnique for tunnel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

2、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

3、、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)第一節(jié) 概述概

4、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，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，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

5、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)，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)構(gòu)造型支護(hù) 用于長時(shí)間坑道基本穩(wěn)定的巖體。此時(shí)力學(xué)行為是

6、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）噴混凝土支護(hù)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

7、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)。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

8、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。 支護(hù)支護(hù) 類型類型要求要求木木支支撐撐鋼鋼支支撐撐錨

9、錨桿桿加加金金屬屬網(wǎng)網(wǎng)混凝土支護(hù)混凝土支護(hù) 混合支護(hù)混合支護(hù)防防護(hù)護(hù)砼砼噴噴漿漿噴噴砼砼鋼鋼支支撐撐噴砼噴砼鋼支鋼支撐短撐短錨桿錨桿噴砼噴砼鋼支鋼支撐鋼撐鋼背板背板緊密接觸緊密接觸1203-31 3 2全面接觸全面接觸1103-31 3 2迅速施設(shè)迅速施設(shè)0130-31 2 2支護(hù)阻力小支護(hù)阻力小1213-22 3 3預(yù)加應(yīng)力的可能性預(yù)加應(yīng)力的可能性1120-01 2 1以后加強(qiáng)的可能性以后加強(qiáng)的可能性2231-32 3 2頂替造成的危害頂替造成的危害1-33-21 - -對(duì)巖體性質(zhì)的適應(yīng)性對(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)性對(duì)坑道形狀的適應(yīng)性0131-31 3 2排水條

10、件排水條件3132-33 3 10不可用1可用2合適3很好 支護(hù)方法支護(hù)方法 地質(zhì)數(shù)據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù) 木木支支撐撐鋼鋼支支撐撐錨錨桿桿網(wǎng)網(wǎng)防防護(hù)護(hù)砼砼噴噴漿漿噴噴砼砼鋼鋼支支撐撐噴砼噴砼鋼支鋼支撐短撐短錨桿錨桿噴砼噴砼鋼支鋼支撐鋼撐鋼背板背板巖石強(qiáng)度高巖石強(qiáng)度高1 12 23 30 03 32 22 2 1 1 0 0巖石強(qiáng)度中等巖石強(qiáng)度中等1 12 21 12 20 02 22 2 3 3 2 2粘性土粘性土1 12 20 02 20 01 12 2 3 3 3 3松散土松散土0 02 20 00 00 00 01 1 1 1 3 3高巖壓或較小巖石強(qiáng)度高巖壓或較小巖石強(qiáng)度2 22-32-30 0

11、1-21-20 00 02-32-33-43-4 2 2裂隙間距小裂隙間距小1 12 20 02 21 13 31 1 3 3 2 2裂隙間距大裂隙間距大2 21 13 31 11 12 21 1 2 2 1 1很小分離度很小分離度2 21 13 32 23 33 32 2 3 3 0 0很高分離度很高分離度1 12 21 12 20 03 31 1 2 2 0 0張開裂隙張開裂隙1 11 11 12 20 02 21 1 3 3 0 0粘土充填裂隙粘土充填裂隙1 12 21 12 20 03 31 1 3 3 3 3advantages: 加工容易、安裝方便、有一定的可縮性defects:

12、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

13、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)，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

14、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，施工簡單，有利于機(jī)

15、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（簡支梁），沒有錨固時(shí)，它們只是簡單地疊合在一起。由于層間抗剪能力不足，各層巖石都是各自單獨(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)

16、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 按錨固方式分機(jī)械摩擦式粘 結(jié) 式自 錨 式按錨固原理分端頭錨固全長錨固按錨桿材料分木 質(zhì)金 屬 化 工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)一端的錨桿。 如

17、金屬倒楔式、金屬楔縫式、快凝水泥式、樹脂藥包式、脹殼式等。 全長錨固錨桿：錨固力分布在錨孔內(nèi)全長的錨桿。 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: 竹錨桿是

18、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）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

19、定楔和活動(dòng)倒楔都是鑄鐵的，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）金屬倒楔式錨桿:（3）金屬倒楔式錨桿）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

20、錨桿和快硬膨脹水泥錨桿三種。 樹脂錨桿由桿體和樹脂錨固劑組成，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）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，屬全長錨固型自錨式錨桿。（5）管縫式錨桿）管縫式錨桿: 這是一類可用于注漿的錨桿。在

21、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）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，長度515m，用樹脂錨固劑錨固，錨固長度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）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，

22、l2自由端，l3錨固端錨桿的錨桿的長度長度l（取下列兩公式中的最大值）（取下列兩公式中的最大值） 常用錨桿長度為常用錨桿長度為1.4m3.5m。 ；l2s （圍巖中節(jié)理間距（圍巖中節(jié)理間距 ） 式中式中 b洞室跨度，洞室跨度，m； n圍巖穩(wěn)定性系數(shù)，穩(wěn)定性較好圍巖穩(wěn)定性系數(shù)，穩(wěn)定性較好0.9；中等穩(wěn)定；中等穩(wěn)定1.0；穩(wěn)定性較；穩(wěn)定性較差差1.1；不穩(wěn)定；不穩(wěn)定1.2； 錨桿錨桿直徑直徑d 主要依錨桿的類型和錨固力而定，常用錨桿直徑為主要依錨桿的類型和錨固力而定，常用錨桿直徑為16mm24mm。 )101.1(bnl錨桿支護(hù)技術(shù)參數(shù)按懸吊理論計(jì)算錨桿長度 l=khl1l2 k安全系數(shù)，一般取2

23、；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錨桿外露長度，一般取0.1m。 錨桿錨桿間距間距d（取下列兩式中的最小值）（取下列兩式中的最小值） d0.5l； d3 s（圍巖裂隙間距（圍巖裂隙間距 ） 一般為一般為0.81.0m，最大不超過，最大不超過1.5m。 （anchorage force） 一般要求不小于一般要求不小于5t。大多為。大多為510t。bolt arrangement 布置方式：方形、梅花形布置布置方式：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

24、大的角度；對(duì)于傾斜的成層巖層，錨桿應(yīng)與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。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、潮解引起的圍巖破壞和強(qiáng)度降低。噴射混凝土作用原理

25、 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粒徑的顆粒控制在20以下。 石子的含泥量不得大于1。 噴射混凝土

26、材料噴射混凝土材料 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噴射混凝土材料 形狀：粉狀和液體，目前國內(nèi)粉狀為多。 型號(hào)：紅星型、711型、陽泉型、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，其石子含量要少得

27、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、使用維

28、修方便。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)

29、定在一個(gè)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，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)，

30、均要求噴頭的噴射方向基本上垂直于圍巖受噴面。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)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)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7010050

31、70拱 部50703050strength of shotcrete噴射混凝土強(qiáng)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

32、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)，簡稱錨噴支護(hù)；錨桿+注漿支護(hù)，簡稱錨注支護(hù)；錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)，簡稱錨網(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

33、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)，縮短圍巖暴露時(shí)間； （5）加強(qiáng)現(xiàn)場監(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

34、、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：150mml50mm 金屬網(wǎng)鋼筋直徑: 5mm10mm幾種常見的聯(lián)合支護(hù)形式幾種常見的聯(lián)合支護(hù)形式（3）錨噴鋼架支護(hù)）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

35、常見的聯(lián)合支護(hù)形式幾種常見的聯(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

36、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。 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

37、、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 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，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。時(shí)支架，以

38、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。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)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)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)大型高強(qiáng)鋼筋砼弧板支護(hù)（簡稱高強(qiáng)弧板）（簡稱高強(qiáng)弧板） 適用適用：高地應(yīng)力、松軟、破碎、膨脹地層巷道、圓形斷面。：高地應(yīng)力、松軟、破碎、膨脹地層巷道、圓形斷面。 安裝安裝：地面預(yù)制、工作面組裝，錯(cuò)縫安裝；：地面預(yù)制、工作面組裝，錯(cuò)縫安裝； 由于重量大（由于重量大（ 10kn

39、左右），需用機(jī)械手安裝。左右），需用機(jī)械手安裝。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：每圈由：每圈由4-5塊組成，每塊厚塊組成，每塊厚200-300mm，寬，寬300-500mm；平接頭，中間墊；平接頭，中間墊20-30mm的木墊板；壁后用灰包充填密的木墊板；壁后用灰包充填密實(shí)。充填前要浸水，以便充填后固化。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。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?，F(xiàn)澆混凝土襯砌施工的主要工序有

40、：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)澆混凝土襯砌施工現(xiàn)澆混凝土襯砌施工 準(zhǔn)備工作 清理場地，中線和水平測(cè)量，放線定位，架設(shè)襯砌模板支架或架立拱架，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)澆混凝土襯砌施工現(xiàn)澆