隧道支护与衬砌+施工要点

任务七
隧道支护与衬砌
支护的合理选用与围岩的稳固程度有关。一般说来，Ⅰ 级围岩不需临时支护；Ⅱ级围岩采用锚杆支护；Ⅲ～IV 级围岩采用喷射混凝土支护、锚杆喷混凝土联合支护、 锚杆钢筋网喷混凝土联合支护；Ⅴ级围岩采用喷射混凝 土钢支撑联合支护或其他支撑支护；Ⅵ级围岩采用木、 钢、钢木混合支撑或钢筋混凝土支撑。对于Ⅰ～Ⅱ级围 岩，可以先挖后支，支护距开挖面距离一般不宜大于 5～10m；Ⅳ～Ⅴ级围岩随挖随支，支护需紧跟工作面； Ⅴ～Ⅵ围岩先支后挖。 施工过程中如条件合适，应尽量将临时支护与永久支护 结合采用。
任务七
隧道支护与衬砌
锚喷支护优越性：
能及时支护和有效地控制围岩的变形 ，防止岩块坠落 和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力 ； 能大量节省混凝土、木材和劳动力，加快施工进度，工 程造价可大幅度降低，并有利于施工机械化程度的改进 和劳动条件的改善等。 是一种符合岩体加固原理的积极支护方法，加固体具有 良好的物理力学性能。即它能及时地支护和加固围岩， 与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理，加固围岩结 构面，有效地发挥和利用岩块问的镶嵌咬合和自锁作用， 从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 钢筋网喷射混凝土施工要点如下： ①钢筋使用前，应清除污锈。钢筋网宜在施工现场预制点焊 成网片，也可就地绑扎相结合。 ②钢筋网通常应环向和纵向布置。环向筋一般为受力筋，由 设计计算确定，钢筋直径Φ 12mm左右；纵向筋一般为构造筋， 直径一般为Φ 6～Φ 10；网格尺寸一般为20×20cm， 20×25cm，25×25cm，25×30cm，30×30cm，围岩松散破碎 较严重时，或土质和砂质隧道，可采用直径小于Φ 6mm，网 格尺寸一般为10×10cm，10 ×15cm，15×15cm。15×20cm， 20×20cm。钢筋网安设时，其搭接长度不小于30d（d为钢筋 直径），并不小于一个网格长边尺寸；采用双层钢筋网时， 第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 钢筋网喷射混凝土施工要点如下： ⑥在开始时，应适当缩短喷头至受喷面的距离，并适当调 整喷射角度，使钢筋网背面混凝土达到密实。对于干燥土 质隧道，第一次喷射一定不能太厚，否则会鼓起及剥落等。 ⑦在砂层地段，应注意要紧贴砂层铺挂细钢筋网，并用 Φ 12mm环向钢筋压紧，再喷射混凝土。在正式喷射前先喷 一层加大速凝剂掺量的砂浆，适当减少喷射机的工作风压。 ⑧在有水地段，应改变配合比，增加水泥用量；先喷干混 合料，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射。喷射时由远 而近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引 出，再在导管附近喷射。
任务七
一、锚喷支护
隧道支护与衬砌
锚喷支护：是一种组合支护，它是将喷射混凝土、锚杆、 钢筋网喷射混凝土、钢纤维、钢拱架组合起来的支护形 式。可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的 一种或几种结构的组合。锚喷支护是目前通常采用的一 种围岩支护手段。采用锚喷支护可以充分发挥围岩的自 承能力，并有效地利用洞内的净空，既提高了作业的安 全性，又提高了作业效率；它能适应软弱岩层和膨胀性 岩层中隧道的开挖；它能用于整治坍方和隧道衬砌的裂 损。
甘肃交通职业技术学院
隧道施工
模块二 公路隧道施工
主讲教师：马安财
2011.10
任务七
概述：
隧道支护与衬砌
隧道施工在地层中开挖出导坑后，出现了岩壁临空面，改 变了围岩的应力状态，产生了趋向隧道内的变形位移。同 时，由于开挖扰动以及随时间推移的变形量的增长，又降 低了围岩的强度。当围岩应力超过围岩强度时，围岩的变 形发展过大，从而造成失稳；其表现通常为围岩向洞内的 挤入、张裂、沿结构面滑动，甚至最后发生坍塌。 围岩的变形是个动态过程。对于坚硬稳固的围岩，开挖成 洞后其强度足以承受重分布后的应力，因而不致失稳。但 对于破碎、软弱围岩，开挖后随着暴露时间的增加，变形 随着发展，就会造成失稳。尤其是在隧道拱部、洞口、交 叉洞以及围岩呈大面积平板状且结构面发达的部位，更易 失稳。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 钢筋网喷射混凝土施工要点如下： ③钢筋网应据根被支护围岩面上的实际起伏形状铺设，应 在初喷一层混凝土后再挂设在岩面上的，然后再喷混凝土。 钢筋网与受喷面的最大间隙应不宜大于30mm。 ④为便于挂网安装，常将钢筋网先加工成网片，长宽尺寸 可以为100cm～200cm。 ⑤钢筋网应与钢拱架、锚杆或锚钉头连结牢固，并应尽可 能多点连接，以减少喷混凝土的使网筋发生“弦振”现象。 锚钉的锚固深度不得小于20cm，以确保连接牢固、安全、 可靠。
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
人 工 喷 射 混 凝 土 的 场 景
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土原料及配合比： 喷射混凝土的原材料包括:水泥、碎石或卵石(砾石)、 砂、水和外加剂(速凝剂)等。 优先选用425号以上的普通硅酸盐水泥，其次是矿渣硅 酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥；在地质条件复杂的隧 道中应用早强水泥；使用前均应做强度鉴定试验。 为防止喷射混凝土过程中的堵塞管道，减少回弹量及保 证混凝土支护结构的强度，应采用坚固耐久的碎石或卵 石，粒径不宜大于15mm(细卵石好)。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土原料及配合比：
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的施工要点 喷射混凝土前要做相应的检查和准备工作。 喷射作业施工准备工作做好后，严格掌握规定的速凝剂掺 量，并添加均匀。喷射时，喷射手应严格控制水灰比，使 喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。 在未上混凝土拌和料之前，先开高压风及高压水， 对喷 射机械进行调试。 喷射应分段、分部、分块，按先墙后 拱、自下而上地进行喷射。喷嘴需对受喷岩面作均匀的顺 时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径 约为20～30cm，以使混凝土喷射密实。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土的施工要点 分层喷射间隔时间不得太短，一般要求在初喷混凝土终结 以后，再进行复喷。当间隔时间较长时，复喷前应将初喷 混凝土表面清洗干净，且复喷时应将凹陷处进一步找平。 一般在常温下(15℃～20℃)，采用红星一型速凝剂时，可 在5min～10min后，进行下一次喷射；而采用碳酸钠速凝 剂时，最少要在30min后，才能进行复喷。 为使水泥充分水化，使喷混凝土的强度均匀增长，减少或 防止混凝土的收缩开裂，确保喷混凝土质量。因此，喷射 后特别需要有良好的养护，应在其终凝1h～2h后进行洒水 养护，养护时间应不少于7天。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的施工要点 为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，作业时还 应注意以下事项：①喷射时应分段长度不超过6m，分部为先 下后上，分块大小为2m×2m，并严格按先墙后拱，先下后上 的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力作用而引起滑动或脱 落现象的发生；②掌握好喷嘴与受喷岩面的距离和角度，喷 嘴至岩面的距离为0.8m～1.2m，过大或过小都会增加回弹量。 喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位(倾斜角不宜 大于100 )，则回弹量最小、喷射效果和质量最佳。对于岩 面凹陷处应先喷和多喷，而凸出处应后喷和少喷。回弹混凝 土不得再次利用。
任务七
隧道支护与衬砌
锚喷支护优越性：
支护结构柔性好，它能同围岩共同变形，构成一个共同 工作的承载体系。在变形过程中，它能调整围岩应力， 抑制围岩变形的发展，避免岩体坍塌的产生，防止过大 的松散压力出现。锚喷支护结构不再把围岩仅仅视作荷 载(松散压力)，同时还把它视为承载结构的组成部分。
任务七
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土的施工要点 一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大 片坍落。一次喷射太薄，大部分粗骨料会回弹，使受喷面 上仅留下Leabharlann Baidu层薄薄的混凝土或砂浆，势必影响效果及工程 质量。分层喷射厚度，一般为粗骨料最大粒径的两倍，如 一次喷射厚度小于5cm 时，使用石子的最大粒径也要求相 应减小。 分层喷射，一般分2～3层喷射。分层喷射合理的间隔时 间应根据水泥品种、速凝剂种类及掺量、施工温度(最低 不宜低于5℃)和水灰比大小等因素，并视喷射的混凝土 终凝情况而定。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的施工要点
风压与喷射质量有密切的关系，过大的风压会造成喷射速 度太高而加大回弹量，损失水泥，风压过小会使喷射力减 弱，则混凝土密实性差。因此，根据喷射情况应适当调整 风压、输料管长度进行调节风压。 喷射作业应分层进行。一次喷射厚度不得太厚或太薄，它 主要与喷射混凝土层与受喷面之间的粘结力和受喷部位等 有关，并且应根据掺与不掺速凝剂、喷射效率，回弹损失 率等因素而定。
任务七
隧道支护与衬砌
为了有效地约束和控制围岩的变形，增强围岩的稳定性， 防止塌方，保证施工和运营作业的安全，必须及时、可 靠地进行人工支护，人工支护通常又分为一次支护（初 期支护）和二次支护（衬砌）两大类。按使用目的和时 间又分为临时支护和永久支护，临时支撑的功能是作为 辅助开挖结构，或作为过渡结构，特别是用于控制局部 塌落等，当临时支撑的任务完成后常被拆除。永久支护 一般是指混凝土衬砌。 有时仅仅采用喷混凝土、锚杆及钢支撑等一般人工支护 方法不能保证坑道的稳定时，还需要采取辅助的支护措 施，如小导管注浆、管棚、锁脚锚杆、围岩注浆等支护 方式。这是提高围岩自支护能力的重要措施。一般说， 这种人工支护的措施，多数是在地质条件差的情况时采 取的。
任务七
一、锚喷支护
隧道支护与衬砌
锚喷支护包括：喷射混凝土支护、锚杆支护、喷射混凝 土锚杆联合支护、喷射混凝土钢筋网联合支护、喷射混 凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、 喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设 型钢（或钢拱架）而成的联合支护。前五种为常用的基 本类型，后两类较少使用。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土原料及配合比： 外加剂主要是速凝剂，应采用符合质量要求，并对人体 危害性很小的外加剂。掺外加剂之前，应做与水泥的相 溶性试验及水泥净浆速凝效果试验，初凝不应大于5min， 终凝不应大于10min，注意速凝剂平时保持干燥勿受潮 变质。在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝 土速凝，以减少回弹量及早强。因此，掺外加剂后的喷 射混凝土性能必须满足设计要求。一般速凝剂最佳掺量 约为水泥重量的2%～4%，实际使用时拱部可用2%～4%， 边部可用2%，过多的掺量对喷射混凝土反而不利。
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土原料及配合比： 为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以 及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，应采用坚硬耐久的中、 粗砂，细度模数一般宜大于2.5，含水率宜控制在5%～7 %，若超过7%，喷射时易造成堵管。 为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，保证强度和稳定性， 饮用水可作喷射用水，不得使用污水以及PH值小于4的 酸性水和含硫酸盐量(SO4计算)超过水量1%的水，也不 得使用含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水。
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的作用与效果：
任务七
隧道支护与衬砌
喷射混凝土的作用与效果：
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的工艺与流程：有干喷、潮喷、湿喷和混合 喷四种。它们之间的主要区别是：各工艺流程的投料程 序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。
任务七
任务七
隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的施工要点
根据工程经验，通常喷层支护的最小厚度一般不能小于 5cm，而在有较大围岩压力的破碎软弱岩体中，喷层厚度 以不小于8～10cm为宜，喷层总厚度不宜大于25cm，只有 三车道以上大断面隧道才允许适当增大喷射厚度，但不宜 大于30cm。一般规定按照表2-7-4确定喷射厚度。