大斷面隧道設(shè)計與施工中的關(guān)鍵問題課件

1、2022/7/171一、背景1、世界范圍內(nèi)，鐵路建設(shè)的重新定位，一些長大隧道，不斷涌現(xiàn)。鐵路隧道 例如歐洲共同體，啟動了新一輪的高速鐵路建設(shè)計劃，其中在穿越阿爾匹斯山區(qū)的線路上出現(xiàn)了幾座特長鐵路隧道（圖1）。2022/7/172穿越阿爾匹斯山幾座特長鐵路隧道2022/7/1732022/7/1742、我國客運(yùn)專線的啟動，引發(fā)新一輪鐵路隧道的建設(shè)。 例如我國鐵路開始的新一輪鐵路建設(shè)，在總長12500km的鐵路線上，隧道總延長約2500km，而目前開始修建的客運(yùn)專線就有近700km的單、雙線鐵路隧道，長度超過10km以上的，有10多座，其中最長的太行山隧道，長度達(dá)27.8km，目前已經(jīng)開始修建。

2、我國長度超過10km的鐵路隧道列于表1。2022/7/175表1 中國特長鐵路隧道表序號隧道名稱長度（m）線別建設(shè)時期1太行山隧道27892石太客專在建2烏鞘嶺隧道20050蘭武線20063秦嶺線隧道18456西康200054秦嶺線隧道18456西康2003125大瑤山隧道14294衡廣復(fù)線1987126野三關(guān)隧道13845宜萬線在建7北天山隧道13573精河霍爾果斯在建8呂梁山隧道13365太原中衛(wèi)規(guī)劃9大別山隧道13251武漢合肥規(guī)劃10霞浦隧道13124溫州福州線規(guī)劃11長梁山隧道12782朔黃2000312東秦嶺隧道12268西合線2003313堡鎮(zhèn)隧道11588宜萬線在建14南梁隧道

3、11451石太客專在建15通海隧道11115玉溪蒙自鐵路規(guī)劃16圓梁山隧道11068 渝懷20041217金寨隧道10682武漢合肥規(guī)劃18大巴山隧道10655襄渝線規(guī)劃19齊岳山隧道10469宜萬線在建20大瑤山一號10080武廣客專在建2022/7/176 根據(jù)統(tǒng)計，截止2004年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，各國已經(jīng)建成通車的、正在修建的和規(guī)劃中的長度超過10km以上的公路隧道及鐵路隧道，共有117座，其中中國擁有22座。約占20。2022/7/177NO隧道名稱長度（km）所在地開通時間1Gotthard Base57.1瑞士施工中2Basis Bernner55.0澳大利亞意大利規(guī)劃中3 青函53.

4、9北海道青森19884Basis MondAmbin52.1法國意大利施工中5Channel（Euro）50.5法國英國19946Lotchberg Base34.6瑞士施工中7Koralm32.8澳大利亞規(guī)劃中8Guadarrma28.4西班牙施工中9太行山27.9中國規(guī)劃中10八甲田26.5日本施工中11巖手一戶25.8日本200212Pajares Base24.7西班牙規(guī)劃中13Lainzer Wienerwald23.9澳大利亞規(guī)劃中14飯山22.2日本施工中15大清水22.2日本198216烏鞘嶺20.1中國施工中17Belledonne20.0法國規(guī)劃中18La Grande C

5、hartreuse20.0法國規(guī)劃中19Lianoklade Domokos20.0希臘規(guī)劃中20Simplon（No2）19.8瑞士意大利192221Simplon（No1）19.8瑞士意大利190622Zimmerberg Basis19.7瑞士施工中23Semmering Basis19.2澳大利亞竣工24Vereina19.1瑞士199925Channel Tunnel Link19.0英國施工中26新關(guān)門18.7日本197527Vaglia18.6意大利施工中28Apennino18.5意大利193429秦嶺18.5中國200330Valico16.6意大利31六甲16.3日本197

6、232Purka Base15.4瑞士198233榛名15.4日本19822022/7/17834Severomuyskiy15.3俄羅斯200135五里峰15.2日本199736Firenzuola15.1意大利施工中37Monte Santaomarco15.0意大利198738St Gotthard15.0瑞士188239Ceneri Basis15.0瑞士施工中40Civ 415.0澳大利亞規(guī)劃中41Cveneri Basis15.0 瑞士規(guī)劃中42中山14.9日本198243Lotchberg14.6瑞士191344Mout McDonaid14.6加拿大198845Romeriks

7、porten14.6挪威199946Cikarija14.3克羅地亞規(guī)劃中47大瑤山14.3中國198748Taiwan HSR project14.0中國臺灣施工中49北陸13.9日本196250野三關(guān)13.8中國施工中51北天山13.6中國施工中52Frejus13.5法國意大利187153 新清水13.5日本196754Savio13.5芬蘭規(guī)劃中55呂梁山13.4中國規(guī)劃中56Hex River13.4南非57大別山13.3中國規(guī)劃中58Bosporus13.3土耳其規(guī)劃中59Caponero Capoverde 13.3意大利200160Sciliar13.2意大利199361霞浦1

8、3.1中國規(guī)劃中62安蕓13.0日本197563Peloritana12.8意大利200164長梁山12.8中國200265Inntal12.7澳大利亞199466New Cascade12.5美國192967Lainzer12.3澳大利亞施工中68東秦嶺12.3中國20032022/7/17969Novo Kunsnetzkij12.2俄羅斯195770Bussoleno bypass12.1意大利規(guī)劃中71Jammu Udhapur12.0印度規(guī)劃中72Epine 12.0法國規(guī)劃中73筑紫11.9日本施工中74北九州11.7日本197575福島11.7日本198276Wienerwald

9、11.6澳大利亞施工中77堡鎮(zhèn)11.6中國施工中78Radfeid Wiesing11.4澳大利亞施工中79頸城11.4日本196980Flathead11.3美國197081南梁11.2中國規(guī)劃中82鹽澤11.2日本1982 83藏王11.2日本1982 84通海11.1中國規(guī)劃中85Monterotond11.1意大利施工中86圓梁山11.1中國200587San Donand11.0意大利1986 88Paris CDG10.8法國規(guī)劃中89Landruckenn10.8德國198890金寨10.7中國規(guī)劃中91大巴山10.7中國規(guī)劃中92Lierasen10.7挪威197393Pian

10、oro10.7意大利施工中94Finse10.6挪威199395Stans Terfens10.6澳大利亞施工中96Mundener10.6德國199197齊岳山10.5中國施工中98Raticosa10.4意大利施工中99生田10.4日本1976100赤倉10.3日本1997101New Kuanying10.3中國臺灣規(guī)劃中102Ariberg10.2澳大利亞1884103Santa Lucia Basis10.2意大利1977104大瑤山1號10.1中國規(guī)劃中2022/7/1710 10km以上的公路隧道NO隧道名稱長度所在地開通1Laerdal24.5挪威20002終南山18.0中國施

11、工中3St Gotthard16.9瑞士19804Ariberg14.0澳大利亞19785雪山12.9中國臺灣施工中6Frejus12.9法國意大利19807Mont Branc11.6法國意大利19658Gudvanga11.4挪威19919Folgefonn11.2挪威199110關(guān)越（上）11.1日本199111飛彈10.7日本施工中12Gran Sasso10.2意大利198413Le tunnel Est10.1法國施工中 注：隧道長度，按4舍5入計，取小數(shù)點后1位。 本表的中國數(shù)據(jù)到2005年4月，其它國家到2003年7月。2022/7/1711 因此，在隧道工程領(lǐng)域中，我們不僅是

12、一個名副其實的“隧道”大國，而且正在向“隧道”強(qiáng)國邁進(jìn)。2022/7/17123、這些鐵路隧道都是以高速為基礎(chǔ)修建的,因此，凈空斷面積增加較多，特別是開挖斷面積增大了，給設(shè)計施工帶來新的問題。國家線別線路長度（km）設(shè)計最高速度（km/h）營業(yè)最高速度（km/h）隧道數(shù)量雙線標(biāo)準(zhǔn)斷面積（m2）日本東海道51521027069/13%63.5山陽563250300268/47%63.5東北593260275184/63.4上越275260275107/39%63.5北陸11726026063/54%63.5九州12826026085/69%63.5法國南東410300300大西洋28435030

13、016/6%71北歐333350300100地中海250350300（320）13/5%100德國ICE9930028030/3082哈諾法327300330120/37%82法蘭克22%92意大利羅馬23730025071/30%西班牙馬德里47130030016/3%75英國CTRL10930030026/24%韓國KTX412350300189/46%107中國臺灣臺北34535030065/19%90合計624213392022/7/1713 這些長隧道的修建，無疑地是一個新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我們應(yīng)該利用這個機(jī)遇，將我國的隧道設(shè)計、施工及維修管理的技術(shù)提高到一個新

14、的水平。 應(yīng)該指出，我國近4000km的鐵路隧道和近1000km的公路隧道，以及水工隧道、部分地下鐵道，基本上是采用礦山法修筑的，因此，這次發(fā)言也把重點放在客運(yùn)專線的隧道工程，以礦山法修建隧道的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展上。2022/7/1714二、客運(yùn)專線的隧道特點2022/7/1715 為了迎接市場競爭的挑戰(zhàn)，近期，鐵道部啟動了以250km/h、300km/h和350km/h速度為目標(biāo)的客運(yùn)專線的建設(shè)工程，我國的鐵路建設(shè)又進(jìn)入了一個新階段。由于速度的跨越，對構(gòu)成線路的各種結(jié)構(gòu)物，包括橋梁、隧道、軌道、路基等，提出了更加嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)，也提出來許多前所未有的新課題。 目前，正在建設(shè)的和擬建的幾條客運(yùn)專

15、線都有大量的隧道工程涌現(xiàn)。在客運(yùn)專線條件下，如何針對隧道觀察的特點、認(rèn)識和解決所面臨的新問題，是一個值得研究的問題。2022/7/1716 首先，如何認(rèn)識客運(yùn)專線中隧道工程與一般線路中隧道工程有何不同。2022/7/1717一、列車運(yùn)行的高速度，引起的列車空氣動力學(xué)問題突出，不容忽視； 這包括： 隧道凈空有效斷面積的確定舒適性； 列車運(yùn)行產(chǎn)生的空氣壓對結(jié)構(gòu)物的影響耐久性； 對周邊環(huán)境的影響緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)置。三個方面的問題。2022/7/1718二、考慮列車高速運(yùn)營的特點，隧道的凈空有效斷面積增大，例如在350km/h速度的條件下,級圍巖隧道的開挖斷面積可達(dá)170m2，屬于超大斷面隧道的范疇，與三

16、車道公路隧道的開挖斷面積相當(dāng)，給設(shè)計、施工提出來許多新課題；2022/7/1719三、由于開挖斷面積的增大，施工難度也急劇增加，特別是對一般地質(zhì)條件下的初期支護(hù)技術(shù)和不良地質(zhì)條件下的超前支護(hù)技術(shù)，提出來很高的要求；2022/7/1720四、列車高速運(yùn)行的作用，對洞內(nèi)軌道（包括基底結(jié)構(gòu)，如仰拱或鋪底、混凝土填充層等）的影響增大，不僅需要加強(qiáng)基底結(jié)構(gòu)，對襯砌結(jié)構(gòu)也具有一定的影響，不容忽視。2022/7/1721五、對襯砌混凝土的耐久性，如抵抗列車風(fēng)壓的疲勞特性；如何保證初期支護(hù)的噴混凝土的耐久性?，以及大斷面襯砌結(jié)構(gòu)的抗開裂特性等，都提出來了明確的要求；2022/7/1722六、由于這一輪隧道工程

17、的數(shù)量特別巨大，因此，降低工程造價，意義也特別重大。2022/7/1723 總之，目前要解決的問題是：高速運(yùn)營條件下的超大斷面隧道的設(shè)計施工問題。 因此、客運(yùn)專線的隧道工程，將是提高我國隧道設(shè)計施工技術(shù)的重要機(jī)遇。我們應(yīng)該下大力氣，切實地做出具有時代意義的貢獻(xiàn)。2022/7/1724何謂大斷面？ 目前我國大斷面（三車道）公路隧道已開始修建，如聯(lián)絡(luò)重慶市的幾條高速公路也從一開始就決定采用3車道的大斷面隧道，如鐵山隧道，大梅沙隧道、大寶山隧道等都是三車道大斷面的。由于3車道公路隧道的斷面積比雙車道大得多,例如，第二東名公路初期建設(shè)的三車道隧道的斷面積為113170m2 比一般雙車道的85m2 大1

18、.52.0倍。目前為適應(yīng)140km/h高速度的要求而規(guī)劃的3車道公路隧道，其斷面積達(dá)170m2200m2，局部斷面達(dá)230m2的超大斷面，開挖寬度達(dá)23m。較初期三車道隧道斷面又增加了1.31.5倍。英法海峽隧道分叉處斷面的開挖寬度達(dá)21.2m，開挖高度達(dá)15.4m，開挖斷面積為252.2m2。又如，日本的第二布引隧道，在分叉段是從2車道（凈空斷面積59m2）變化到34車道的斷面（最大開挖寬度24m、開挖斷面積240m2）。2022/7/1725 大斷面隧道的分類 隧道斷面劃分和開挖斷面積 （日本）劃分開挖斷面積(m2)說明標(biāo)準(zhǔn)斷面大斷面超大斷面7080100120140雙車道有人行道的雙車道

19、車道與路面寬相同的三道2022/7/1726日本公路隧道斷面劃分的基準(zhǔn)（2003年）通常斷面大斷面小斷面凈空寬度（m）8.512.512.514.03.05.0凈空形狀上部斷面為單心園上半斷面為三心園上半斷面為單心園，側(cè)壁為直墻凈空縱橫比約0.6以上約0.57以上約0.8以上凈空斷面積（m2）約4080約80100約8162022/7/1727 國際隧協(xié)的斷面劃分 劃 分凈空斷面積(m2)超小斷面小斷面中等斷面大斷面超大斷面100.02022/7/17282022/7/1729 大斷面意味著什么？在同樣圍巖條件下，隨著開挖斷面積的增加，意味著： 1、掌子面的穩(wěn)定性的降低； 2、施工難度、特別是

20、施工安全管理的難度增大； 3、施工風(fēng)險的發(fā)生概率加大； 4、結(jié)構(gòu)物質(zhì)量要求的提高。2022/7/1730 大斷面隧道施工的基本問題安全：安全為主線，技術(shù)和管理為后盾，實現(xiàn)安全生產(chǎn)技術(shù)：以技術(shù)確保掌子面穩(wěn)定和施工質(zhì)量管理：以風(fēng)險觀點實現(xiàn)精細(xì)的工程管理2022/7/1731結(jié)合具體情況，主要談三個問題：1、初期支護(hù)；2、初期支護(hù)的噴混凝土；3、隧道防水板的鋪設(shè)工藝。2022/7/1732一、掌子面穩(wěn)定性 在大斷面條件下，如何控制掌子面的穩(wěn)定性，減少和預(yù)防掌子面出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險，是極為重要的。特別是在通過各種不良地質(zhì)地段時。 從風(fēng)險的角度看，掌子面失穩(wěn)有多種方式： 掌子面擠出； 掌子面拱部坍塌； 上半

21、斷面拱腳下沉； 底部鼓起等。 從技術(shù)角度出發(fā)，預(yù)防和減少上述風(fēng)險發(fā)生的主要方法也是多種多樣的。 超前支護(hù)； 擴(kuò)大拱腳、設(shè)置拱腳錨桿或錨管； 正面噴射混凝土和錨桿； 底腳錨桿或錨管等。2022/7/1733 例如意大利在修建高速鐵路隧道中，曾采用以下穩(wěn)定掌子面的方法。 這些方法都是為了確保掌子面穩(wěn)定，減少施工風(fēng)險而形成的。2022/7/17342022/7/17352022/7/1736超前支護(hù) 工程實踐證實，在地質(zhì)不良的地段，發(fā)展各種穩(wěn)定掌子面的輔助工法并使之模式化是極為重要的。日本、意大利在這方面都做了極有成效的工作。定義：以穩(wěn)定掌子面和地層下沉為目的的拱形薄殼結(jié)構(gòu)體。即：不僅沿隧道縱向具有

22、梁結(jié)構(gòu)的作用，在橫斷方向還具有拱形結(jié)構(gòu)支護(hù)效果的支護(hù)。適用范圍： 1、需要提高掌子面穩(wěn)定性的土砂圍巖； 2、以控制地表下沉和相鄰結(jié)構(gòu)物的影響為主要目的的場合；如淺埋地點、接近重要結(jié)構(gòu)物施工的場合等2022/7/1737模式化的超前支護(hù) 日本在新版“城市礦山法隧道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”（2004年）中，把超前支護(hù)類型、參數(shù)及適用條件做了具體的規(guī)定。2022/7/1738 超前支護(hù)由于構(gòu)筑方法的不同，有的是以橫向剛性大的拱形構(gòu)造為主，有的是以縱向連續(xù)性強(qiáng)的梁構(gòu)造為主，也有具有兩者功能的。其分類列于下表。 超前支護(hù)方法分類超前支護(hù)的分類預(yù)計的功能混凝土拱殼方式隧道橫向剛性大（拱結(jié)構(gòu)）水平噴射注漿方式隧道縱向剛性

23、大（梁結(jié)構(gòu)）長鋼管注漿方式2022/7/1739預(yù)襯砌其標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)如下。超前支護(hù)厚度：設(shè)置范圍：（）設(shè)置角度：（）縱斷方向鉆孔長度：.縱斷方向充填長度：.搭接長度：.超前殘余長度：.（.）2022/7/1740水平噴射注漿方式其標(biāo)準(zhǔn)斷面如下：噴射改良體直徑：設(shè)置范圍：（）設(shè)置角度：（）縱斷方向鉆孔長度：.（）縱斷方向改良長度：搭接長度：.超前殘余長度：.（.）設(shè)置間距：（）2022/7/1741長鋼管注漿方式標(biāo)準(zhǔn)斷面如下：鋼管直徑：設(shè)置范圍：（）設(shè)置角度：（）縱斷方向鉆孔長度：.（）縱斷方向注漿長度：（m）搭接長度：.超前殘余長度：.（.）設(shè)置間距：（）2022/7/1742 除預(yù)襯砌方式外，其

24、它兩種方式，我們也是經(jīng)常采用的。也取得不少的經(jīng)驗，因此，當(dāng)務(wù)之急是如何提高超前支護(hù)技術(shù)的水平，一個重要措施就是首先要建立模式化的、標(biāo)準(zhǔn)的超前支護(hù)工法體系，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)我們的實踐確立各種超前支護(hù)的類型、設(shè)計參數(shù)及使用機(jī)械的配套。2022/7/1743預(yù)襯砌工法的機(jī)械預(yù)襯砌工法采用的機(jī)械，有2大類：1、排鉆。示于下圖。用其鉆設(shè)槽形孔，中央的鉆用于壓注砂漿或混凝土，形成拱形混凝土殼體。2022/7/17442、裝備有切槽鉆頭的專用機(jī)械，用于鉆孔，同時充填混凝土。其機(jī)械概況示于下圖。2022/7/1745腳部的施工機(jī)械之一2022/7/1746腳部施工機(jī)械之二2022/7/1747 二、支護(hù)結(jié)構(gòu)

25、在大斷面的條件下，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)需要加強(qiáng)。 加強(qiáng)的途徑有二。其一是改變過去采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)，如增加噴混凝土厚度，加密鋼支撐間距等；這是我們目前采用的主要方法。另一個方法就是改變材料的規(guī)格，例如高強(qiáng)度噴混凝土、高承載力錨桿等。 第1種方法的后果，就是：加大了開挖斷面積，這也是在同樣凈空斷面積的條件下，我們的開挖斷面積比較大的原因之一。 第2種方法，是其他國家采用的主要方法。結(jié)果不僅提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的效果，也縮短了作業(yè)的時間。2022/7/1748 支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)包括： 初期支護(hù)；噴混凝土、錨桿、鋼支撐或格柵 超前支護(hù)； 二次襯砌包括仰拱及底板； 臨時支護(hù)：需要拆除的支護(hù)構(gòu)件，如中隔壁

26、等。2022/7/1749噴混凝土的幾個關(guān)鍵性的性能指標(biāo)1、設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度2、初期強(qiáng)度：3、附著強(qiáng)度；4、附著配比；5、回彈率；6、粉塵量。2022/7/1750 1、設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度 噴混凝土不僅是初期支護(hù)的一個重要構(gòu)件，也是永久支護(hù)的一個重要組成部分。因此在許多國家都規(guī)定噴混凝土的設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度，采用與襯砌混凝土同等的強(qiáng)度。不僅如此，考慮到材料、配比或者施工機(jī)械的技術(shù)進(jìn)展，噴混凝土穩(wěn)定的高強(qiáng)度已經(jīng)成為可能，因此噴混凝土的設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度有向高強(qiáng)度方向發(fā)展的趨勢。例如，日本第二東名名神高速公路，在大斷面隧道中，采用材齡28天的抗壓強(qiáng)度36N/mm2作為設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度。也有的國家規(guī)定在不良地質(zhì)條件下采用高強(qiáng)

27、度噴混凝土的建議。2022/7/1751 在一般地質(zhì)條件下的隧道，噴混凝土設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度采用與襯砌混凝土強(qiáng)度相當(dāng)?shù)慕ㄗh是可行的。另外應(yīng)該指出，在歐洲一些國家的噴混凝土規(guī)定中，很少有采用小于C25等級的噴混凝土。 在不良地質(zhì)條件下的隧道，應(yīng)該提高噴混凝土的強(qiáng)度等級，采用高強(qiáng)度混凝土也是合適的。2022/7/1752 噴混凝土抗壓強(qiáng)度劃分 EFNARC的標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)度劃分C24/30C28/35C32/40C36/45C40/50C44/55C48/60圓柱體試件24283236404448立方體試件303540455055802022/7/1753 挪威的標(biāo)準(zhǔn)噴混凝土抗壓強(qiáng)度劃分抗壓強(qiáng)度(MPa)C3

28、0C35C40C45C50C55立方體試件的最小抗壓強(qiáng)度303540455055取樣試件的最小抗壓強(qiáng)度19.2 22.4 25.6 28.8 32.0 35.2 2022/7/17542、初期強(qiáng)度 一般說，噴混凝土是最先施設(shè)的，都希望它盡快地發(fā)揮作用，這是我們要求噴混凝土具有一定初期強(qiáng)度的目的。 設(shè)定噴混凝土初期強(qiáng)度的場合，應(yīng)考慮隧道開挖條件及隨掌子面進(jìn)展產(chǎn)生的圍巖動態(tài)，以充分確保掌子面及其附近圍巖的穩(wěn)定，取24小時以內(nèi)的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)。 初期強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)圍巖條件和施工條件，可以取24小時以外的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，有的國家就是以3小時的強(qiáng)度作為基準(zhǔn)的。2022/7/1755 初期強(qiáng)度的設(shè)定值與設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度

29、一樣，因隧道功能、斷面形狀等構(gòu)造條件、荷載條件及設(shè)計方法等而異。下表是日本各單位的初期強(qiáng)度設(shè)定事例。2022/7/1756 日本 噴混凝土初期強(qiáng)度設(shè)定事例單位類別材齡3小時抗壓強(qiáng)度（N/mm2）材齡24小時抗壓強(qiáng)度（N/mm2）道路協(xié)會噴混凝土5鐵道建設(shè)運(yùn)輸設(shè)施高品質(zhì)噴混凝土1.58道路公團(tuán)噴混凝土5高強(qiáng)度噴混凝土210高強(qiáng)度纖維噴混凝土2102022/7/1757 歐洲，根據(jù)掌子面的進(jìn)展，考慮確保掌子面及其附近的圍巖穩(wěn)定的重要性，要求噴混凝土具有圖示的初期強(qiáng)度。2022/7/1758J1 ：（AB）：適用于干燥圍巖、薄層施工的場合J2： (BC)：適用于厚層施工和有涌水，受到后續(xù)作業(yè)直接作用

30、的場合J3： (C以上)：只適用于特殊條件的場合（例如，大量涌水的場合）2022/7/17593、附著強(qiáng)度 噴混凝土與圍巖及其它物體的附著，是發(fā)揮噴混凝土支護(hù)作用的關(guān)鍵指標(biāo)。許多國家都有明確的規(guī)定。2022/7/1760 噴凝土的歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EFNARC)G規(guī)定的附著強(qiáng)度如下表所示，通過附著試驗核查。 附著強(qiáng)度最小值（MPa)附著的劃分與混凝土的附著與巖體的附著非結(jié)構(gòu)物0.50.1結(jié)構(gòu)物1.00.5挪威規(guī)定附著強(qiáng)度在0.21.8MPa之間。2022/7/1761附著強(qiáng)度測定事例巖類等礦物粒子大小附著強(qiáng)度粗糙面破壞面片巖粘土礦物、綠泥石非常細(xì)0.240.180.280.11云母片巖石英、長石、云母

31、中位0.580.190.850.35片麻巖（葉狀構(gòu)造）石英、斜長石、云母、角閃石中位0.190.050.510.11片麻巖（葉狀構(gòu)造）石英、斜長石、云母、角閃石中位1.53 0.281.8砂巖（裂隙多）石英、長石細(xì)（1.1）破壞面（1.1）破壞面砂巖石英、長石細(xì)1.81.8泥灰?guī)r方解石、粘土礦物細(xì)1.491.84石灰?guī)r方解石細(xì)1.580.121.540.30大理巖方解石中位1.380.301.520.28花崗巖、閃綠巖石英、斜長石、黑云母粗0.340.121.120.20花崗巖、閃綠巖石英、斜長石、黑云母中位1.040.321.400.26花崗巖、閃綠巖石英、斜長石。黑云母細(xì)中位1.480.4

32、51.710.14輝綠巖斜長石、輝石細(xì)中位1.560.251.7木版1.71.7噴混凝土表面1.71.72022/7/17624、附著配比 對工程來說，噴混凝土的附著配比是最有意義的。 附著配比指的是：噴混凝土噴射后附著在圍巖上的配比。它與噴射配比、噴射工藝以及噴射工的技術(shù)熟練程度有直接的關(guān)系，不容忽視。下表是歐洲的一個標(biāo)準(zhǔn)。噴射后噴混凝土強(qiáng)度（附著配比）C30C35C40C45C50C55噴射前噴混凝土強(qiáng)度（噴射配比）C38C43C48C54C60C652022/7/17635、回彈率及粉塵濃度 回彈意味著粗骨料的損失，而粉塵則意味著微細(xì)顆粒的損失。這兩者對附著的噴混凝土質(zhì)量，具有重要的影響

33、。 因此，噴射施工中，如何控制回彈和減少粉塵的發(fā)生是很重要的課題。也是確保噴混凝土質(zhì)量的重要課題。 在質(zhì)量控制中，有的國家規(guī)定：回彈不能大于20，粉塵濃度不能大于5mg/m3，否則，就是不合格。2022/7/17646、噴射機(jī)械 噴射機(jī)械的性能和能力是減少噴混凝土質(zhì)量離散性的重要保證。特別是，在大斷面隧道中，一次噴射混凝土的數(shù)量有所增加，同時為了縮短噴射時間，采用大容量，高性能的噴射機(jī)械，已是大勢所趨。因此許多國家都規(guī)定了噴射機(jī)的要求性能。如單位時間的噴射量等。有的更明確規(guī)定，噴射機(jī)的生產(chǎn)效率應(yīng)在10m3/h以上。許多施工單位也都認(rèn)識到這一點，開始采用大容量的噴射機(jī)，是非常英明的決策。2022

34、/7/1765 大斷面隧道如果仍然采用一般隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)，必然會加大開挖斷面積、從而延長工期和增加成本。為了解決這個問題，日本從修建第2東名高速公路起，就開始研究對策。研究和實踐獲得如下的成果。2022/7/1766日本第二東名高速公路隧道事例凈空斷面積：約150m2開挖斷面積：最大200m2采用高強(qiáng)噴混凝土：比采用普通噴混凝土的厚度，減少30；錨桿采用高強(qiáng)錨桿（設(shè)計承載力28kN)，錨桿數(shù)量減少30；采用高規(guī)格鋼支撐（HH154）；二次襯砌采用高強(qiáng)噴混凝土，設(shè)計厚度減少10cm不設(shè)變形富余量。2022/7/17671、噴混凝土的高強(qiáng)度化主要研究高強(qiáng)度噴混凝土和鋼纖維噴混凝土。高強(qiáng)度噴混凝土要

35、求的強(qiáng)度列于下表。種類 要求強(qiáng)度目標(biāo)強(qiáng)度3小時1天28天28天高強(qiáng)度配比2以上10以上36以上50以上一般強(qiáng)度配比5以上18以上2022/7/1768高強(qiáng)度噴混凝土的標(biāo)準(zhǔn)配比列于下表要求強(qiáng)度（N/mm2）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）單位水泥用量（kg）單位速凝劑對水泥的用量（）見上表1810450102022/7/1769高強(qiáng)度鋼纖維噴混凝土主要用于裂隙發(fā)育的圍巖，標(biāo)準(zhǔn)的鋼纖維混入率為體積比的0.75。其標(biāo)準(zhǔn)配比列于下表。要求強(qiáng)度（N/mm2）28天彎曲韌性（cm）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）單位水泥用量（kg）單位速凝劑對水泥用量（）見表1如圖所示1810450102022/

36、7/17702、高承載力錨桿在清水進(jìn)行了下表的試驗施工。噴混凝土鋼支撐厚度（cm）強(qiáng)度（N/mm2）規(guī)格間距（m）標(biāo)準(zhǔn)2018H2001.5高強(qiáng)度12.540、SFRC長度（m）橫向間距（m）縱向間距（m）承載力（kN）標(biāo)準(zhǔn)6.01.21.51801組6.02.01.53102組4.0和6.01.01.5180和3103組4.00.81.51802022/7/1771從試驗施工結(jié)果看，第1組的施工循環(huán)、成本最理想。第3組最差。因此，把第1組作為標(biāo)準(zhǔn)組合。2022/7/17723、高規(guī)格鋼支撐采用了與過去鋼材有相同延伸率的，抗拉強(qiáng)度590N/mm2、破斷延伸率17以上的高規(guī)格鋼支撐。屈服點（N/

37、mm2）抗拉強(qiáng)度（N/mm2）破斷延伸率（）拉伸試驗片炭素當(dāng)量Ceg高規(guī)格鋼440 590 171A 0.47一般規(guī)格鋼 245400510 171A2022/7/1773與過去采用的鋼支撐比，可以小型化，其比較列于下表過去采用的高規(guī)格鋼NH-250 x250 x9x14HH-200 x201x9x12NH-200 x200 x8x12HH-154x151x8x12NH-150 x150 x7x10HH-123x125x6.5 x82022/7/17744、二次襯砌 同樣地，二次襯砌也采用高強(qiáng)度混凝土。根據(jù)試驗，二次襯砌的混凝土的強(qiáng)度等級從18N/mm2提高到30N/mm2。其結(jié)果是，采用18N/mm2