隧道初期支护

由于喷射工艺的不同，喷射混凝土强度不
同，干喷和潮喷混凝土强度较低，一般只 能达到C20，而混合喷射和湿喷则可达到 C30~C35。
4、喷混凝土设计与施工
设计要点
(1)喷射混凝土设计的最低强度不应低于 15MPa，一般设计强度为20MPa，一天龄期 抗压强度不应低于5MPa 。对Ⅱ~Ⅲ级围岩， 喷射混凝土与岩面的粘结强度不应低于 0.8MPa，对Ⅳ级围岩，喷射混凝土与岩面 的粘结强度不应低于0.5MPa。
2、爆破后应首先清除浮石，然后立即进行初喷混凝土封 闭围岩，以期充分发挥围岩的自稳能力。出碴结束后，再 根据围岩级别施作锚杆、挂网、拱架及复喷混凝土。
3、在富水断层破碎段，支护施作前应及时排水， 以预防塌方的发生。在少量集中渗水、淋水地段， 在将要通过的透水层部位，可采用排水孔法或排水 管法，布置一定数量的排水孔或埋设排水管，将渗、 淋水集中到排水孔内导出；也可采用金属网法，通 过在钢筋网背后铺过滤层或隔水层，将其固定在围 岩上，通过软管排水，随即喷射混凝土。
配比
(1)干集料中水泥与砂石重量比，一般为 1:4~1:4.5，每立方米干集料中，水泥用量约 为400kg。
喷射混凝土
喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是 一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按 一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土， 喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构， 从而对围岩起到支护作用。
砼工喷射艺流程
施工准备 受喷面处理
埋设喷层厚
度标钉
机具到位 接通风水电、
试机 初喷混凝土Βιβλιοθήκη Baidu业
浆体待强、安装垫板螺栓
设计、施工要点 ①中空锚杆体材料应选用符合《中空锚杆技术条件》
的无缝钢管轧制。 ②锚杆体及附属结构的内外表面不得有裂缝、折叠、
轧折、离层、结疤和锈斑等缺陷，存放及使用中 材料内外表面必须除去油污。
③普通中空锚杆在用于边墙或俯角下倾的锚孔时， 注浆可采用由锚杆内中空通孔进浆，锚杆口排 气方式。用在锚孔向上倾斜的仰角时，锚杆注 浆必须自锚杆体外钻孔中注浆，锚杆的中空通 孔作为排气的注浆方式。
材料制作的一种杆状构件。 (1)支承围岩； (2)加固围岩； (3)提高土层间摩阻力，形成“组合梁” (4)“悬吊”作用:
2、锚杆种类
（1）普通水泥砂浆锚杆
施工顺序：施工准备 初喷砼面上标注孔 位 钻孔 清孔 往孔中注入 砂浆
插入杆体 固定杆体、待强 安 装垫板
设计、施工要点
①钻孔：钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面 垂直。钻孔孔径比杆径大15mm。孔位允许
一般规定
1、隧道初期支护必须紧跟隧道开挖作业面及时施作， 同时应按设计要求进行监控量测的相关作业，对位 于不良地质地段的隧道，初期支护应及时封闭成环， 保证施工安全。 2、隧道初期支护应采用喷锚支护，根据围岩特点、 断面大小和使用条件等选择喷射混凝土、锚杆、钢 筋网和钢架等单一或组合的支护形式。 3、隧道支护施工前，应确定支护紧跟开挖的时间、 距离及工序搭接要求，确定喷射混凝土前基面标准 和设置喷混凝土厚度控制标志；确定锚杆、钢架、 钢筋网的加工、运输、安装方案。
布置的原则： (1)在隧道横断面上，锚杆宜垂直隧道周边轮廓
布置，对水平成层岩层，应尽可能与层面垂直 布置，或使其与层面呈斜交布置。
(2)在岩面上锚杆宜成菱形排列，纵、横间距为 0.6~1.5m，其密度约为0.6~3.6根/m2；
(3) 锚杆间距不宜大于锚杆长度的1/2，在Ⅳ、 Ⅴ级围岩中，锚杆间距宜为0.5~1.2m，但当 锚杆长度超过2.5m时，若仍按间距不大于1/2 锚杆长度的规定，则锚杆间的岩块可能因咬
一般宜大于2.5。砂的含泥量不大于3％，砂中小 于0.075mm的颗粒不应大于20%。
(3) 石子（粗骨料）
应采用坚硬耐久的卵石或碎石。石子的
最大粒径与混凝土喷射机的输料管直径有关， 一般不宜超过管内径的1/3。
(4) 水。
水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化 的有害杂质。不得使用污水、海水、PH值 小于4.5的酸性水和含硫酸盐量(按SO42-计 算)超过水的重量1%的水。
⑤杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡
住，防止杆体滑出。锚杆安设后不得随意
敲击；终凝以前不得在端部悬挂重物；水 泥砂浆终凝以后安装垫板。
(2)中空注浆锚杆
组成：由中空锚杆杆体和垫板、螺母、排气管等
附件组成。主要设在开挖断面的拱部及围岩较差
地段的拱墙。 施工顺序：施工准备 布孔 钻孔、清孔
组装中空锚杆体、排气管、止浆塞 安装锚 杆 连接注浆管、注浆 锚杆杆体孔口回浆
它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块 体，隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。
布置原则：拱腰以上部位锚杆方向应 有利于锚杆的受拉；拱腰以下及边墙部位 锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。
系统布置
在破碎和软弱围岩中，一般采用系统布置的锚杆， 对围岩起到整个加固作用。对于局部很破碎、软 弱围岩部位或可能出现过大变形的部位，应加设 长锚杆。
④锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求， 锚杆用的水泥浆或砂浆强度不低于M20，单 管达到设计注浆量时注浆结束，当注浆压 力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍 达不到注浆终量时，亦可结束注浆，并保
证锚杆孔浆液注满，注浆质量合格后将锚 杆头封堵，避免浆液倒流。
3、锚杆的布置
分为局部布置和系统布置。 局部布置
合和连锁不良而导致掉块坠落，为此，其间 距不宜大于1.25m。
我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》
规定：
在围岩条件较好的I~Ⅲ级岩层，可以采用 喷锚支护，锚杆长度为1.5~3.0m；
在围岩条件中等和较差的Ⅲ~Ⅵ级岩层中， 作为复合衬砌中初期支护的锚杆，单线隧 道锚杆长度为2.0~3.0m，双线隧道锚杆长 度为2.0~3.5m。
(2)一次喷射混凝土厚度应根据设计厚度和喷 射部位确定，一般分2~3次喷至设计厚度， 初喷厚度一般为4~6cm，后一层喷射应在
前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔 1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，受喷面
应用高压气体、水清洗干净。岩面有较大
凹洼时，应结合初喷予以找平。
(3)喷射混凝土中含有较多的大小适中、分布 均匀、彼此不串通的气泡，故提高了抗渗 性。一般若水灰比不超过0.55时，抗渗性可 以达到P8。要求有较高的抗渗性时，水灰 比最好不超过0.45~0.50。
4、锚杆间距和布置
锚杆最大间距不应超过锚杆长度之半； 隧道跨度之半(跨度小于6m)；岩体中平均断 裂面间距所确定的不稳定岩块宽度的1.5倍。
我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定， 锚杆的间距不宜大于锚杆长度的1/2，以有 利于相邻锚杆共同作用。
新奥法对锚杆布置的设计，从支护应使围
岩形成自承拱出发，锚杆间距规定为：硬 岩的锚杆间距取1.5m；软岩、破碎岩体和 土砂质地层的锚杆间距取1.0~0.8m；膨胀性 地层的锚杆间距取1.0~0.8m。
时间，减少岩爆发生和确保人身安全。 7、膨胀岩隧道的初期支护宜采用喷射混凝土、
锚杆、钢筋网、钢架等，以提高初期支护的整
体刚度，应优先考虑采用喷射钢纤维混凝土。
隧道工程优先采用锚喷的柔性支护结构目的：
容许围岩发生有限变形 发挥围岩的自承能力 节省工程造价
工序流程
1、初期支护施工的一般工序流程为：开挖后初 喷砼→系统支护施工（锚杆、钢筋网、钢架） →复喷砼至设计厚度。
(5) 速凝剂 目的：加速喷射混凝土的凝结、硬化，提高早期强
度；减少喷射混凝土的回弹量；防止因重力作用 而引起喷射混凝土的流淌或脱落；增大一次喷射 厚度，缩短分层喷射的时间间隔。
要求：掺用后，喷射混凝土能快凝早强（初凝时间 不应大于5min，终凝时间不应大于10min），收 缩变形小，对温度和水灰比变化不敏感，对混凝 土后期的物理力学性能无显著不良等，对混凝土 和钢筋无腐蚀作用。
潮喷是将骨料预加少量水，使之呈潮 湿状，再加水泥拌和，从而降低上料、拌 和和喷射时的粉尘。但大量的水仍是在喷 头处加入和喷出的。
湿喷混凝土质量容易控制，喷射过程中的 粉尘和回弹量很少。但对喷射机械要求较高， 机械清洗和故障处理较麻烦。对于喷层较厚的 软岩和渗水隧道，则不易使用湿喷。
混合喷射又称水泥裹砂造壳喷射法，是将 一部分砂加第一次水拌湿，再投入全部水泥强 制搅拌造壳；然后加第二次水和减水剂拌和成 SEC砂浆；将另一部分砂和石、速凝剂强制搅 拌均匀。然后分别用砂浆泵和干式喷射机压送 到混合管混合后喷出。
(2)与普通模筑混凝土相比，喷射混凝土施工 将输送、浇注、捣固几道工序合而为一， 更不需模板，因而施工快速、简捷。
(3)喷射混凝土能及早发挥承载作用。它能在 10min左右终凝，一般2h后即具有强度，8h后 可达2MPa，16h后达5MPa,一天后可达7 ~8 MPa，四天达到28d强度的70%左右。
(4)试验表明，喷射混凝土与模筑混凝土相比，密 实性和性能稳定性要差。
3、喷射工艺种类
喷射混凝土的工艺流程有干喷、潮喷、湿 喷和混合喷四种。
主要区别是各工艺的投料程序不同， 尤其是加水和速凝剂的时机不同。
干喷的缺点是产生的粉尘量大，回弹量 大，加水是由喷嘴处的阀门控制的，水灰 比的控制程度与喷射手操作的熟练程度有 关。但使用的机械较简单，机械清洗和故 障处理容易。
偏差为±15～50mm钻孔深度应大于锚杆设计 长度10cm，孔深允许偏差为±50mm。清孔： 孔钻好后用高压水(风)将孔眼冲洗干净，用 塞子塞紧孔口，防止石渣掉入。
②水泥砂浆：水泥一般选用普通硅酸盐水 泥，砂子粒径不大于3mm，并过筛；砂浆 强度不低于M20；配合比一般为水泥:砂:水 ＝1:(1~1.5):(0.45 ~0.5)。粘结砂浆应拌和均
隧道初期支护结构施工技术
主讲人：吴教授
一、初期支护的基本认识
隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变 形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖 后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一 部分的结构层，称为初期支护。
隧道工程中初期支护一般采用锚喷网结构形式。
锚喷支护工程特点:
1.及时性：喷射早强砼，能迅速给围岩提供支 护抗力； 2.密贴性：喷射砼与围岩能全面密贴粘结； 3.深入性：锚杆可深入围岩一定深度加固围岩， 形成承载圈。 4.柔性：容易调节围岩变形，可控制围岩塑性 变形适度发展，发挥自承能力； 5.封闭性：可阻止水对围岩的侵蚀而引起风化 等。
(4)采用水泥裹砂喷射工艺时，造壳水灰比与 砂子的细度模数关系很大，砂子越细，其
表面需水量越大，则需要较大的造壳水灰 比。一般在0.15~0.35范围内。
原料
(1) 水泥 要求掺入速凝剂后凝结快、保水性好、早期
强度增加快、收缩小。一般优先采用425号以上的 普通硅酸盐水泥，
(2) 砂子（细骨料） 一般采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数
4、喷射混凝土冬期施工时，作业区的气温和 混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C。 5、作业区应有良好的通风和照明装置，喷射 混凝土时粉尘含量不得大于2mg/m3。 6、岩爆地段隧道施工加强支护工作，支护的
方法是在爆破后尽可能早地向拱部或侧壁进行
喷射混凝土，再加设锚杆及钢丝网。衬砌工作
要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少岩层暴露
如涌水较大，支护时对主要涌水出水口暂不进 行封堵支护，待涌水减小或无水时，再进行支护或 进行固结封堵，迫使水流改变流向。
4、喷射混凝土厚度必须利用断面仪检测断 面或凿孔检查，喷射混凝土的平均厚度应大
于设计厚度，最小厚度不得小于设计厚度的 2/3。
锚杆
1、锚杆的支护效应 锚杆(索)是用金属或其它高抗拉性能的
匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌
和的砂浆应在初凝前用完。
③注浆管应插至距孔底5~10cm位置，随砂浆 注入缓慢匀速拔出。注浆体积应略多于需要体 积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆 体，可用锤击或通过套筒用风钻冲击，使杆体 强行插入钻孔。
④杆体插入孔内的长度不得短于设计长度 的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度 的95%。
复喷混凝
土作业
质量检查
1、喷混凝土的作用
(1)支撑围岩 (2)“卸载”作用
(3)填平补强围岩
(4)覆盖围岩表面 (5)阻止围岩松动 (6)分配外力
2、喷混凝土的特点
(1)喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、 密度大、抗渗性好的特点。它能较好地填 充岩块间的裂隙的凹穴，增加围岩的整体 性，防止自由面的风化和松动，并与围岩 共同工作。