模筑混凝土衬砌施工与结构防水

7.3.2 初期支护 超前支护
超前锚杆
长管棚
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7.3.2 初期支护 管棚施工
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7.3.2 初期支护
孔用于小导管施工
钢拱架架设
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7.3.2 初期支护
锁脚小导管
槽钢
支垫
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7.3.2 初期支护
增强工字钢 承载能力措施
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7.3.2 初期支护 3. 量测结果显示初期支护效果
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7.3.2 初期支护 4. 初期支护要求 注意支护的及时性 强锁脚 超挖回填密实 确保超前支护质量
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4．混凝土灌筑施工
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7.3.3 模筑混凝土衬砌
5. 混凝土的养护与拆模
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7.3.1 临时支护
3．钢筋混凝土支撑
在煤矿开挖中使用很普遍。其耐久性很好，但构件笨
重，受撞击时易折断，运输安装不方便，一般只在隧道施
工中的平行导坑、斜井、横洞等辅助坑道中作临时支撑用。
4．锚杆支撑及喷射混凝土支撑
锚杆支撑能锚固地层，提高围岩的稳定性，因此与钢
木支撑等不同，不是“被动”的支撑。喷射混凝土支撑能
◆装碴运输作业三大环节：装碴、运输和卸碴。
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7.2.1 装碴
1.碴量计算
出碴量应为开挖后的虚碴体积，单循环爆破后石碴 量可按下式计算：
Z R L S （m3）
式中：R——岩体松胀系数，见表7－8； Δ——超挖系数，视爆破质量而定，一般可取 1.15~1.25 ； L——设计循环进尺，m ； S——开挖断面面积，m2 。
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7.2 装碴与运输 本节主要内容： ➢装碴 ➢运输 ➢卸碴
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7.2 装碴与运输
7.2.1 装碴
◆出碴是隧道施工基本作业中一项费工费时的作业。 在整个循环作业时间中，占有很大的比重，有的可占 40～50％以上，迅速运石碴，可使钻爆作业加快进行， 加速了整个循环作业，提高施工进度。
◆因此，应注意选择适当的装碴机械和足够数量的运 输车辆，尽可能的缩短在工作面处的调车时间，并经常 保持运输道的良好状态。
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7.3.3 模筑混凝土衬砌 扎筋要求
施工台架
绑扎钢筋时定位
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7.3.3 模筑混凝土衬砌
铁路模板台车
公路模板台车
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7.3.3 模筑混凝土衬砌
3. 混凝土的制备与运送
◆当隧道不太长时，搅拌站可设在洞外，以减少洞内干 扰。
◆隧道较长时，一般应设在洞内，或采用搅拌车运送混 凝土。
◆模筑混凝土灌筑作业机械化：即采用机械化搅拌站、 全断面金属模板台车、混凝土泵和输送管道所进行的综 合模筑施工作业。
（1）选用合乎强度标准的岩块加工成衬砌混凝土材料 的粗骨料；
（2）用作路基填方或洞外工作场地填方； （3）弃置于山谷或河滩。 在弃碴场地的选择上，应考虑卸碴方便，不占良田， 不堵塞航道，不污染环境。
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7.2.3 弃碴
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第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1 钻爆开挖 7.2 装碴与运输 7.3 隧道支护技术 7.4 衬砌结构的防水 7.5 工程案例
《隧 道 工 程》
第7章 隧道钻爆法施工作业 （二）
中南大学隧道与地下工程系
第7章 隧道钻爆法施工作业
本次课重点 1.隧道出碴与运输 2.隧道的支护形式及特点； 3.隧道的防排水措施。
难点：各种支护方式的现场应用条件
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第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1 钻爆开挖 7.2 装碴与运输 7.3 隧道支护技术 7.4 衬砌结构的防水 7.5 工程案例
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7.3.2 初期支护
初期支护不规范案例1
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7.3.2 初期支护
假喷混凝土
初期支护不规范案例2
用片石回填
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7.3.2 初期支护
初期支护不规范案例3
Baidu Nhomakorabea用片石回填
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7.3 隧道支护技术
7.3.3 模筑混凝土衬砌
1.混凝土材料的准备
模筑混凝土的材料与级配，应符合隧道衬砌的强度和耐久 性要求，同时必须重视其抗冻、抗渗和抗侵蚀性等。
及时支护坑道并控制岩体在开挖坑道后的初期变形。锚杆
支撑及喷射混凝土支撑或者它们的联合支撑，是隧道临时
支护的重要手段之一。
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7.3 隧道支护技术
7.3.2 初期支护 1. 初期支护作用 为了有效地约束和控制围岩的变形； 增强围岩的稳定性； 防止坍方； 保证施工和运营作业的安全。
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7.3.2 初期支护
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7.2.1 装碴 3.装碴机械
（2）蟹爪式装碴机。是一种连续装碴机械，在前端装有倾 斜受料盘，其上装有一对蟹爪。装碴时全机向前推进，将受 料盘插入碴堆，两个蟹爪连续交错扒取石碴，经皮带(或链条) 输送机将石碴装入车辆。该类机具多为电动履带式，装碴效 率较高。因受蟹爪扒碴限制，岩碴块度较大时，其工作效率 显著降低，主要用于块度较小的岩碴和土的装碴作业。
7.2.2 运输 1.有轨运输
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7.2.2 运输
2.无轨运输
无轨运输主要是指采用大型自卸汽车运输
（1）特点：无轨运输不需
要铺设复杂的运输轨道，具有
运输速度快、管理工作简单、
配套设备少等特点。但由于内
燃机排放大量废气，对洞内空
气污染较为严重，尤其在长大
隧道中使用时，需要有强大的
通风设备。
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7.2.2 运输 2.无轨运输
（5）水。普通混凝土用水的要求与喷射混凝土相同。凡能
供饮用的水，均可拌制混凝土。
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7.3.3 模筑混凝土衬砌 2.模筑衬砌施工准备工作
（1）断面检查。根据隧道中线和水平测量，检查开挖断面 是否符合设计要求，欠挖部分按规范要求进行凿除，并作好断 面检查记录。
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7.3.3 模筑混凝土衬砌 2.模筑衬砌施工准备工作
（2）放线定位。为了保证衬砌不侵入建筑限界，须预留误差 量和预留沉落量，并注意曲线地段的加宽。
◆预留误差量：是考虑放线测量和拱架模板就位等可能存在误 差，为保证隧道衬砌净空一般将初衬内轮廓尺寸扩大5cm。
◆预留沉落量：是考虑未凝混凝土的荷载作用会使拱架模板变 形和下沉，后期围岩压力作用和衬砌自重也会使衬砌变形和下 沉。
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7.3 隧道支护技术
本节主要内容： ➢临时支护 ➢初期支护简介 ➢模筑混凝土衬砌
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7.3 隧道支护技术
■ 隧道支护通常分为临时支护和永久支护。
◆临时支护（又称支撑）：主要用于解决隧道施工安全问题，
在进行永久支护前，临时支护通常予以拆除。
◆永久支护——衬砌结构,被分为初期支护和二期支护(二次
复杂；开挖面延伸轨道影响正常装碴作业等。
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7.2.2 运输
1.有轨运输
（2）运输系统的组成
◆运输车辆：斗车
梭式矿车
槽式列车 ◆牵引机车：电力牵引(电瓶车)
梭式矿车
◆运输轨道：宜采用16kg/m或16kg/m以上的钢轨，
轨距一般为600或750mm、双车道。
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7.2.2 运输 1.有轨运输
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2. 初期支护类型
锚杆支护 喷射混凝土支护 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 喷钢纤维混凝土与锚杆及钢筋网联合支护 上述几种类型加设型钢(或钢拱架)而成的联合支护等。 （具体设计与施工见第9章）
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7.3.2 初期支护
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7.3.2 初期支护
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●可根据施工工艺和工程质量要求，在拌制混凝土时适当掺
入各种类型的化学外加剂。如早强剂、减水剂、加气剂、防冻
剂、密实剂（防水剂）和缓凝剂等。
●还可根据施工实际情况，在拌制混凝土时掺入具有胶凝性
和填充性的混合材料，以改善混凝土的技术性能，满足施工工
艺要求和节省水泥。如硅藻土、硅藻石、火山灰、凝灰岩、粉
煤灰、粒化高炉矿渣等。
1．木支撑 其型式主要有框架或半框架式支撑、拱形支撑、无腿 支撑等。木支撑一般采用圆木。由于需消耗大量木材， 且不利于机械化施工，只宜在抢险应急场合使用。
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7.3.1 临时支护
2.钢支撑 钢支撑具有承载力大，经久耐用，倒用次数多，占用 空间小等优点；但一次投资费用高，比木支撑重，装拆 不便。一般在围岩压力较大的隧道施工中使用。
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7.2.1 装碴 3.装碴机械
（4）铲斗式装碴机 铲斗式装载机适用于大断面隧道施工开挖的装碴作业。因 其自配动力，有较大的机动性，在集碴条件不太好的情况下， 也可以发挥较大的作用。而且能用来进行清底作业。
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7.2 装碴与运输
7.2.2 运输
目前我国隧道施工的洞内运输（出碴和进料）普 遍采用有轨运输和无轨运输两种方式。
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7.3.3 模筑混凝土衬砌
2.模筑衬砌施工准备工作
(3）清除浮碴，整平墙脚基面。墙脚地基应挖至设计标高， 并在灌筑前清除虚碴，排除积水，找平支承面。
（4）钢筋绑扎符合规范要求。 (5）拱架模板整备。目前多使用整体移动式模板台车，先在 洞外组装并调试好各机构的工作状态，检查好各部尺寸，保证 进洞后投入正常使用。每次脱模后应予检修。 (6）立模。根据放线位置，模板台车就位后，应作好各项检 查，包括：位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等。
衬砌)。
●初期支护：在隧道开挖后围岩自稳能力不足的条件下，为
保证施工期间洞室的稳定和安全所采取的工程措施，初期支
护施作后即成为永久支护的一部分。
●二期支护：为了保证隧道在服务年限中的稳定、耐久，以
及作为安全储备的工程措施，通常采用素混凝土或钢筋混凝
土材料。
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7.3 隧道支护技术
7.3.1 临时支护
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7.3.3 模筑混凝土衬砌 混凝土搅拌设备 及输送设备
输送泵
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7.3.3 模筑混凝土衬砌 有轨混凝土输送车
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7.3.3 模筑混凝土衬砌
4．混凝土灌筑施工
（1）保证捣固密实，其应处理好施工缝。
（2）应注意对称灌筑，两侧同时或交替进行，以防止未凝
混凝土对拱架模板产生偏压而使衬砌尺寸不合要求。
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7.2.1 装碴
2.装碴方式 ◆装碴的方式可采用人力装碴或机械装碴。 ◆人力装碴，劳动强度大，速度慢，仅在短隧道缺 乏机械或断面小而无法使用机械装碴时才考虑采用。 机械装碴速度快，可缩短作业时间， ◆目前隧道施工中一般都采用机械装碴，但仍需配 备少数人工辅助。
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7.2.1 装碴
3.装碴机械
走行方式
（3）灌筑应分段进行，其自由倾落高度不宜超过2m。
（4）应分层灌筑，一般为15~30cm。
（5）拱脚及墙脚以上1m范围内的超挖，应用同级混凝土进
行回填灌筑。其它部位的超挖可用浆砌片石回填密实。
（6）灌筑必须保证其连续性。
（7）灌筑拱圈混凝土时，应从两侧拱脚开始，同时向拱顶
分层对称地进行，层面应保持辐射状。
轮胎式 履带式
装碴机械类型
轨行式 翻斗式
扒碴方式
蟹爪式 挖斗式
铲斗式
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7.2.1 装碴 3.装碴机械
（1）翻斗式装碴机。又称铲斗后卸式装碴机。它是利用机 体前方的铲斗铲起石碴，经机体上方将石碴投入机后的运输 车内。该机具有构造简单，操作方便，对洞内无废气污染的 特点，但装载宽度一般只有1.7~2.2m，主要适用于小断面或 规模较小的隧道中。
◆有轨运输：是铺设轻型窄轨线路，用专门的出 碴车辆装碴，小型机车牵引，适用于长大（3km以 上）及铁路隧道的施工。
◆无轨运输：多采用自卸汽车运输，适用于全断 面、半断面等大断面开挖隧道的出碴运输。
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7.2.2 运输 1.有轨运输
（1）特点 ◆优点：基本上不排出有害气体，对空气污染较轻， 设备构造简单，容易制作；占用空间小而且固定等。 ◆缺点：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业
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7.2.1 装碴 3.装碴机械
（3）挖斗式装碴机（简称钩机）。这种装碴机是近几年发 展起来的较为先进的隧道装碴机。其扒碴机构为自由臂式挖 掘反铲，其它同蟹爪式装碴机。
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7.2.1 装碴 3.装碴机械
（4）铲斗式装碴机 这种装碴机多采用轮胎走行；也有采用履带走行的。该类 装碴机转弯半径小，移动灵活，铲取力强，铲斗容量大，达 0.76~3.8m3，工作能力强，卸碴准确方便，具有装碴效率高， 适用性强的特点，通常与大型自卸汽车配套使用。它采用燃 油发动机驱动，需配备净化器或加强通风。
（1）水泥。水泥标号应根据所配制的混凝土标号选定，一 般应选用不小于325号的普通硅酸盐水泥。
（2）砂子。应选用坚硬耐久、粒径在5mm以下的天然砂 或机制砂。
（3）石子。应为坚硬耐久的碎石、卵石或两者的混合物。 颗粒级配为连续级配。
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7.3.3 模筑混凝土衬砌
1.混凝土材料的准备
（4）外加剂和混合材。
（2）基本要求：运输车辆应选用车身低短、车斗容量大、 转弯半径小、车体坚固、轮胎耐磨、配有废气净化装置、并 能双向驾驶的自卸汽车，以增加运行中的灵活性，避免洞内 回车和减轻对洞内空气的污染。
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7.2.2 运输 1.无轨运输
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7.2 装碴与运输
7.2.3 弃碴
卸碴工作主要是考虑石碴处理以及卸碴场地的布置。 由洞内运出的石碴，一般可考虑三方面的处理：