高速鐵路隧道施工17課件

1、高速鐵路隧道施工17高速鐵路隧道施工17項(xiàng)目三、支護(hù)與襯砌施工項(xiàng)目三、支護(hù)與襯砌施工第一節(jié) 概述隧道支護(hù)分為永久支護(hù)與施工支護(hù)。永久支護(hù)又稱二次襯砌,是關(guān)系隧道能否長(zhǎng)期良好使用的主體建筑物之一,必須按照設(shè)計(jì)要求,確保圬工質(zhì)量、隧道凈空符合規(guī)定。施工支護(hù)又稱初期支護(hù),是在隧道施工過(guò)程中,為了確保施工安全而設(shè)置的支護(hù)。第一節(jié) 概述隧道支護(hù)分為永久支護(hù)與施工支護(hù)。初期支護(hù)一般由錨桿、噴射混凝土、鋼架、鋼筋網(wǎng)等及其它們的組合組成，它是現(xiàn)代隧道施工工程中最常用的支護(hù)形式和方法。初期支護(hù)施做后即成為永久性承載結(jié)構(gòu)的一部分，它與圍巖共同構(gòu)成了永久的隧道結(jié)構(gòu)承載體系。在這一點(diǎn)上，初期支護(hù)不同于傳統(tǒng)施工方法中采

2、用的鋼木構(gòu)件支撐。構(gòu)件支撐在模筑混凝土整體式襯砌時(shí)，通常予以拆除，即不作為永久承載構(gòu)件，稱為臨時(shí)支撐。初期支護(hù)一般由錨桿、噴射混凝土、鋼架、鋼筋網(wǎng)等及其它們的組合隧道支護(hù)方式及其適用范圍支護(hù)方式適用范圍備注不支護(hù)級(jí)圍巖局部噴混凝土或局部錨桿級(jí)圍巖為防止巖爆和局部落石可局部加掛鋼筋網(wǎng)錨桿、錨桿掛網(wǎng)、噴混凝土或錨噴聯(lián)合支護(hù)級(jí)圍巖級(jí)圍巖必要時(shí)可加設(shè)鋼架錨噴掛網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，并結(jié)合輔助施工方法進(jìn)行施工支護(hù)級(jí)圍巖地質(zhì)條件差、圍巖不穩(wěn)定時(shí)，可采用構(gòu)件支撐隧道支護(hù)方式及其適用范圍支護(hù)方式適用范圍備注不支護(hù)級(jí)圍巖局錨噴支護(hù)工程特點(diǎn)：錨噴支護(hù)與傳統(tǒng)的構(gòu)件支撐比較，無(wú)論在施工工藝和作用機(jī)理上都有一些特點(diǎn)：（1）靈活性

3、 錨噴支護(hù)是由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架等支護(hù)部件進(jìn)行適當(dāng)組合的支護(hù)形式，它們既可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。組合形式和支護(hù)參數(shù)可以根據(jù)圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)、施工方法和進(jìn)度、隧道形狀和尺寸等加以選擇和調(diào)整。錨噴支護(hù)工程特點(diǎn)：錨噴支護(hù)與傳統(tǒng)的構(gòu)件支撐比較，無(wú)論在施工工（2)及時(shí)性 錨噴支護(hù)能在施做后迅速發(fā)揮其對(duì)圍巖的支護(hù)作用。這不僅表現(xiàn)在時(shí)間上，即噴射混凝土和錨桿都具有早強(qiáng)性能，需要它時(shí)就能起作用，而且表現(xiàn)在空間上，即噴射混凝土和錨桿可以最大限度地緊跟開挖面施工，甚至可以利用錨桿進(jìn)行超前支護(hù)。（3）密貼性 噴射混凝土能與隧道周邊的圍巖全面、緊密地黏結(jié)，因而可以抵抗巖塊之間沿節(jié)理的剪切和漲裂。（2)

4、及時(shí)性（4）深入性 錨桿能深入圍巖體內(nèi)部一定深度，對(duì)圍巖起約束作用。錨桿群（系統(tǒng)錨桿）在圍巖中形成一定厚度的錨固區(qū)，錨固區(qū)內(nèi)的巖體強(qiáng)度和整體性得以提高和加強(qiáng)，應(yīng)力分布狀態(tài)也得以改善，其承載能力和穩(wěn)定能力顯著增強(qiáng)。（5）柔性 錨噴支護(hù)屬于柔性支護(hù)，它可以較便利地調(diào)節(jié)圍巖變形，允許圍巖做有限的變形，即允許圍巖在圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，以發(fā)揮圍巖的自承能力。（6）封閉性 噴射混凝土能全面及時(shí)地封閉圍巖，這種封閉不僅阻止了洞內(nèi)潮氣和水對(duì)圍巖的侵蝕作用，減少了膨脹性巖體的潮解軟化和膨脹，而且能及時(shí)有效地阻止圍巖變形，使圍巖較早地進(jìn)入變形收斂狀態(tài)。（4）深入性第二節(jié) 錨桿一、錨桿的支護(hù)效應(yīng) 錨桿（索）是用

5、金屬或其它高抗拉性能的材料制作的一種桿（索）狀構(gòu)件。1.支撐圍巖 錨桿能約束圍巖變形，并向圍巖施加壓力，使處于二向壓力狀態(tài)的圍巖保持三向應(yīng)力狀態(tài)，因而能制止圍巖強(qiáng)度的惡化。2.加固圍巖 用錨桿將坑道周圍有節(jié)理、裂隙的破裂巖體或軟弱巖體壓緊在一起，以增加巖體的強(qiáng)度。各錨桿所形成的壓縮區(qū)彼此搭接，形成一個(gè)堅(jiān)固的巖石承載環(huán) (又叫加固帶)，起到加固作用。第二節(jié) 錨桿一、錨桿的支護(hù)效應(yīng)3組合梁作用 用錨桿把層狀巖體連接在一起，增大層間摩擦阻力，從而形成組合梁；4懸吊作用：通過(guò)錨桿把欲脫落的巖塊懸吊在深部完整堅(jiān)硬的圍巖上 。錨桿組合梁作用原理3組合梁作用錨桿組合梁作用原理二、錨桿的分類 錨桿分為端頭錨固

6、式、全長(zhǎng)黏結(jié)式、摩擦式及混合式四類。 端頭錨固式錨桿，利用內(nèi)、外錨頭的錨固來(lái)限制圍巖變形松動(dòng)。安裝容易，工藝簡(jiǎn)單，安裝后即可以起到支護(hù)作用，并能對(duì)圍巖施加預(yù)應(yīng)力。但桿體易腐蝕，錨頭易松動(dòng)，影響長(zhǎng)期錨固力，一般用于硬巖地下工程中的臨時(shí)加固。隧道工程中，常用做局部錨桿。二、錨桿的分類全長(zhǎng)黏結(jié)式錨桿，采用水泥砂漿（或樹脂）作為填充料，不僅有助于錨桿的抗剪和抗拉以及防腐蝕作用，而且具有較強(qiáng)的長(zhǎng)期錨固能力，有利于約束圍巖位移。安裝簡(jiǎn)便，在無(wú)特殊要求的各類地下工程中，可大量用于初期支護(hù)和永久支護(hù)。隧道工程中，常作為系統(tǒng)錨桿和超前錨桿。普通水泥砂漿全長(zhǎng)黏結(jié)錨桿全長(zhǎng)黏結(jié)式錨桿，采用水泥砂漿（或樹脂）作為填充料

7、，不僅有助于摩擦式錨桿是用一種沿縱向開縫的鋼管，裝入比鋼管直徑小的鉆孔，對(duì)孔壁施加摩擦力，從而約束孔周巖體變形。安裝容易，能及時(shí)控制圍巖變形，又能與孔周變形相協(xié)調(diào)。但其管壁易銹蝕，故一般不適于作永久支護(hù)。隧道工程中，常由于端頭機(jī)械錨固容易失效，或全長(zhǎng)黏結(jié)不便施工（不能生效），而采用全長(zhǎng)摩擦式錨桿。 混合式錨桿是端頭錨固方式與全長(zhǎng)黏結(jié)錨固方式的結(jié)合，它既可以施加預(yù)應(yīng)力，又具有全長(zhǎng)黏結(jié)錨桿的優(yōu)點(diǎn)。但安裝施工復(fù)雜，一般用于大體積、大范圍工程結(jié)構(gòu)的加固，如高邊坡、大壩、大型地下洞室等。摩擦式錨桿是用一種沿縱向開縫的鋼管，裝入比鋼管直徑小的鉆孔，三、隧道施工中幾種常用錨桿1.普通水泥砂漿錨桿 以普通水泥

8、砂漿作為黏結(jié)劑的全長(zhǎng)黏結(jié)式錨桿。（1）桿體材料宜用20MnSi鋼筋，直徑1422mm，長(zhǎng)度23.5m。（2）水泥選用普通硅酸鹽水泥，砂子粒徑不小于3mm。（3）砂漿強(qiáng)度不低于M10，配合比水泥:砂子:水=1:(11.5) :(0.450.5)三、隧道施工中幾種常用錨桿1.普通水泥砂漿錨桿 (4)鉆孔要求?？讖奖葪U體大15mm，鉆孔鉆好后用高壓水（高壓風(fēng)）將孔沖洗干凈。（5）錨桿及黏結(jié)劑材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，錨桿按設(shè)計(jì)尺寸截取，并整直、除銹和除油。（6）砂漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完。（7）先注漿后插桿體時(shí)，注漿應(yīng)先插到孔底，開始注漿后，徐徐均勻地將注漿管往外抽出，并始終保

9、持注漿管口埋在砂漿內(nèi)，以免漿中出現(xiàn)空洞。 (4)鉆孔要求。孔徑比桿體大15mm，鉆孔鉆好后用高壓水（8）注漿體積應(yīng)多于需要體積，將注漿管全部抽出后，應(yīng)立即插入桿體，可用錘擊或通過(guò)套管用風(fēng)鉆沖擊。（9）桿體插入長(zhǎng)度不得小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，實(shí)際黏結(jié)長(zhǎng)度不應(yīng)短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。注漿是否飽滿，根據(jù)孔口是否有漿液擠出來(lái)判斷。（10）桿體到位后要用木楔或小石頭在孔口卡住，防止桿體滑出。砂漿未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)，不得隨意碰撞，一般規(guī)定3d內(nèi)不得懸掛重物。8）注漿體積應(yīng)多于需要體積，將注漿管全部抽出后，應(yīng)立即插入桿2.早強(qiáng)水泥砂漿錨桿 黏結(jié)劑是由硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥、砂、早強(qiáng)劑和水組成。 它具有早期強(qiáng)度高、

10、承載快等優(yōu)點(diǎn)。彌補(bǔ)了普通水泥砂漿錨桿早強(qiáng)低，承載慢的不足。3.早強(qiáng)藥包內(nèi)錨頭錨桿 是以快硬水泥卷或早強(qiáng)砂漿卷或樹脂作為內(nèi)錨固劑的內(nèi)錨頭錨桿。2.早強(qiáng)水泥砂漿錨桿4.縫管式摩擦錨桿 由前端冠部錐體的開縫管桿體、檔環(huán)及墊板組成。5.楔縫式內(nèi)錨頭錨桿 由桿體、楔塊、墊板和螺母組成。6.脹殼式錨頭預(yù)應(yīng)力錨索 主要由機(jī)械脹殼式內(nèi)錨頭、錨索（鋼絞線）外錨頭以及灌注的黏結(jié)材料組成。管縫式摩擦錨桿楔縫式內(nèi)錨頭錨桿4.縫管式摩擦錨桿管縫式摩擦錨桿楔縫式內(nèi)錨頭錨桿錨桿的布置分為局部布置和系統(tǒng)布置1.局部布置 它主要用在裂隙圍巖。重點(diǎn)加固不穩(wěn)定塊體，隧道拱頂受拉破壞區(qū)為重點(diǎn)加固區(qū)域。 局部錨桿的布置原則：拱腰以上部

11、位錨桿方向應(yīng)有利于錨桿的受拉；拱腰以下及邊墻部位錨桿宜逆向不穩(wěn)定巖塊滑動(dòng)方向。錨桿的布置分為局部布置和系統(tǒng)布置2.系統(tǒng)布置 在破碎和軟弱圍巖中，一般采用系統(tǒng)布置的錨桿，對(duì)圍巖起到整個(gè)加固作用。對(duì)于局部破碎、軟弱圍巖部位或可能出現(xiàn)過(guò)大變形的部位，應(yīng)加設(shè)長(zhǎng)錨桿。錨桿系統(tǒng)布置的原則：（1）在隧道橫斷面上，錨桿宜垂直隧道周邊輪廓布置，對(duì)水平成層巖層，應(yīng)盡可能與層面垂直布置，或使其與層面呈斜交布置，對(duì)于傾斜成層的巖層，其失穩(wěn)原因主要是層面滑動(dòng)，錨桿與層面成斜交布置。（2）在巖面上錨桿宜成菱形排列，縱、橫間距0.61.5m，其密度約0.63.6根/m2。（3）錨桿間距不宜大于長(zhǎng)度的1/2，在級(jí)圍巖中，錨桿

12、間距宜為0.51.2m。2.系統(tǒng)布置錨桿長(zhǎng)度鐵路規(guī)范規(guī)定：在圍巖條件較好的級(jí)巖層，可以采用錨噴支護(hù)，錨桿長(zhǎng)度為1.53.0m；在圍巖條件中等和較差的巖層中，作為復(fù)合襯砌中初期支護(hù)的錨桿，凈跨5m、凈高6m的單線隧道錨桿長(zhǎng)度為2.03.0m，凈跨9m、凈高6m的雙線隧道錨桿長(zhǎng)度為2.03.5m。 新奧法:（1）巖質(zhì)條件較好的硬巖，錨桿長(zhǎng)度取1.01.2m；（2）巖質(zhì)條件稍差的中硬巖，錨桿長(zhǎng)度取隧道寬度的1/31/4，通常為2.03.0m；（3）對(duì)于軟巖、破碎巖體膨脹性地層和土質(zhì)地層，錨桿長(zhǎng)度取隧道寬度的1/22/3，通常為4.06.0m；錨桿長(zhǎng)度鐵路規(guī)范規(guī)定：在圍巖條件較好的級(jí)巖層，可以采用錨桿

13、間距鐵路規(guī)范：錨桿的間距不宜大于錨桿長(zhǎng)度的1/2，以有利于相鄰錨桿共同作用。新奧法：硬巖的錨桿間距取1.5m；中硬巖2.03.0m；軟巖、破碎巖體、膨脹性巖體和土砂質(zhì)地層的錨桿間距取0.81.0m。錨桿間距鐵路規(guī)范：錨桿的間距不宜大于錨桿長(zhǎng)度的1/2，以有利第三節(jié)鋼筋網(wǎng)與鋼架支撐一、鋼筋網(wǎng)1.鋼筋網(wǎng)材料質(zhì)量要求 噴射混凝土覆蓋的鋼筋網(wǎng)一般為mm 12mm的級(jí)鋼筋所制成，網(wǎng)孔一般為150mm150mm300mm300mm。2.鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)要點(diǎn)（1）鋼筋使用前應(yīng)清除銹蝕。（2）鋼筋網(wǎng)應(yīng)隨噴面的起伏鋪設(shè)，與受噴面的間隙一般不大于3cm，鋼筋網(wǎng)的搭接長(zhǎng)度不小于200mm，采用雙層鋼筋網(wǎng)時(shí)，第二層網(wǎng)應(yīng)在第

14、一層網(wǎng)被混凝土覆蓋后在鋪設(shè)。（3）鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿連接牢固，并盡可能多點(diǎn)連接，在噴射混凝土?xí)r不的晃動(dòng)。第三節(jié)鋼筋網(wǎng)與鋼架支撐一、鋼筋網(wǎng)二、鋼架支撐 當(dāng)圍巖軟弱破碎嚴(yán)重且自穩(wěn)性差時(shí)，開挖后就要求早期支護(hù)具有較大的剛度，以阻止圍巖的過(guò)度變形和承受部分松弛荷載。鋼架支撐就具有這樣的力學(xué)性能。1.鋼格柵 鋼格柵是目前工程上用量最大的鋼支撐，它由鋼筋焊接而成，在斷面上有矩形和三角形之分。主筋彎曲成與隧道斷面相同的形狀與尺寸，次筋（構(gòu)造筋）作彎折焊接在主筋上。主筋采用級(jí)或級(jí)鋼筋，直徑一般不小于22mm，次筋根據(jù)具體情況選用。 為了便于施工，每副鋼格柵都分成若干節(jié)，一般26節(jié)。節(jié)間加工法蘭，選用螺栓固定連接之后焊接。 鋼格柵的特點(diǎn)是：初期可作為普通鋼架支撐及時(shí)支護(hù)圍巖，后期可與模筑或噴射混凝土形成鋼筋混凝土，鋼材利用比較充分。二、鋼架支撐高速鐵路隧道施工173.鋼管支撐 鋼管支撐通常用于隧道局部不良地質(zhì)地段圍巖的加固，鋼管直徑在10cm左右，現(xiàn)場(chǎng)采用灌砂冷彎法加工。施工中分節(jié)拼裝對(duì)焊，在架底和拱頂留有注漿孔和排氣口，安裝就位后，用注漿泵從注漿孔向管內(nèi)灌注砂漿，直到拱頂排氣孔出漿為止。 鋼管支撐的特點(diǎn)是：鋼管的力學(xué)彈性對(duì)稱，后期灌漿使鋼支撐的承載能力顯著增加。3.鋼管支撐4.鋼架支撐的施工要點(diǎn)（1）鋼拱架應(yīng)架設(shè)在隧道橫向豎直平面內(nèi)，其垂直度允許誤差