《隧道工程技術》課件-1.支護施工

支護施工本章學習的內容：了解錨噴支護的支護原理，掌握錨桿、噴射混凝土、鋼支撐等支護的施工工藝流程和要點；掌握隧道拱墻襯砌和仰拱襯砌施工工藝和施工要點，了解模板臺車的性能；掌握隧道超前錨桿、管棚、小導管注漿的適用條件、工藝流程和施工要點，掌握隧道預注漿技術。重難點：重點：各種支護工程的工藝流程和施工要點，注漿的要求難點：注漿材料和參數選擇。1初期支護2二次襯砌混凝土施工3預支護技術目錄自支護：圍巖自身所具備的的支護能力；人工支護：在自支護能力不充分的條件下，人為采取的措施。自支護支護人工支護永久支護1初期支護初期支護作為隧道開挖后及時施工的人為支護又稱一次支護，主要為噴錨組合體系。錨噴支護（視頻）是噴混凝土、錨桿、鋼筋網、噴射鋼纖維混凝土、鋼支撐等結構組合起來的支護形式。特點：柔性特性，使得它在與圍巖體共同變形的過程中，能有效地調整圍巖應力，控制圍巖作有限度的變形，進而將圍巖體與錨噴支護構成統一的承載體系一、噴射混凝土噴混凝土是利用壓縮空氣或者其他動力，將按照一定配比拌制的混凝土混合物沿管路輸送至噴頭處，以較高速度垂直噴射于受噴面，依賴噴射過程中水泥與骨料的連續(xù)撞擊，壓密而形成的一種混凝土。1、噴射混凝土支護原理（1）柔性的噴層具有相當大的徐變特性，能保證圍巖在與噴層共同變形時產生一定的徑向位移，確保防護帶的形成；（2）由于噴層與巖層非常密貼，并具有相當高的早期強度，因此能有效的控制圍巖的位移，主動加固防護帶，且使之組成共同的結構承受圍巖荷載。一、噴射混凝土（3）支護效果與圍巖的附著力、抗剪的支護效果；內壓、閉合效果；外力分配效果；軟弱層補強效果；被覆蓋效果。一、噴射混凝土2、噴混凝土的噴射方式（1）干噴粉塵和回彈較大；操作方便一、噴射混凝土2、噴混凝土的噴射方式（2）濕噴粉塵和回彈較小；容易堵管一、噴射混凝土3、噴混凝土的材料及其組成（1）水泥優(yōu)先采用32.5號以上的普通硅酸鹽水泥;摻入速凝劑后凝結快、保水性好、早期強度增加快、收縮小。（2）砂子:采用中砂或粗中砂，含泥量不超過3%。（3）石子:堅硬、耐久的卵石或碎石，最大粒徑不大于15mm的瓜米石。速凝劑（4）速凝劑一般為水泥質量的2%～4%（噴拱部時可用3%～4%，噴邊墻時可用2%～3%），水泥漿初凝應不大于5min，終凝應不大于10min。（5）水灰比：一般為0.4～0.5一、噴射混凝土4、噴射混凝土的施工（1）施工準備②濕噴場地的準備：檢查隧道開挖斷面的凈空尺寸；沖洗受噴巖面；作噴射混凝土的厚度的標志；施工平面的布置，應滿足施工工藝的要求；布置應力求緊湊，充分利用場地空間及運輸線，避免施工干擾。

①工、料、機的準備：人工、材料、機械（具）的準備，核實品種、質量要求、足夠儲備量

。噴射機械的就位，并試運轉。濕噴現場③風壓風源風壓應穩(wěn)定在0.4～0.65MPa一、噴射混凝土（1）施工準備距離：噴嘴與受噴巖面之間的距離以1.5～2.0m為宜，這個距離回彈量最小，密實度最大。

角度：垂直噴射向受噴面，困難部位傾斜不大于10°。

厚度：根據噴射效率、回彈損失等因素確定，拱部一次噴射厚度6~10cm，側壁為8~10cm。間隔時間：當采用紅星一型速凝劑時可在5～10min以后進行下一次噴射。

噴嘴與受噴巖面之間的距離和角度一次噴射的厚度及各噴層之間間隔時間一、噴射混凝土（2）施噴作業(yè)1.5~2.0m7～10cm噴槍受噴面10°一、噴射混凝土一、噴射混凝土（3）噴射分區(qū)和順序原則——分段、分片、分層、自下而上，先墻后拱，兩側最后在拱部會合。分段長度——基本段長:6m

分三小段長:2m、高:1.5m要點——噴頭均勻緩慢地按順時針方向作螺旋形移動

繞圈直徑為20～30cm一、噴射混凝土（4）堵管問題原因：粗集料過大；水泥硬塊或其它雜物；干噴時混合料濕度過大致使摩擦力增大；輸料軟管彎頭過小及風壓偏低等均能引起堵管。處理：關閉馬達，隨后關閉風源，噴射手將軟管拉直，然后用手錘敲擊以尋找堵管處；將風壓升到0.3～0.4MPa（不超過0.5MPa），并用錘擊堵塞部位，使其暢通。排除堵管時，噴嘴前方嚴禁站人，以免被噴傷。噴混凝土終凝后2h起即應開始灑水養(yǎng)護；灑水次數以能保持混凝土具有足夠的濕潤狀態(tài)為度；養(yǎng)護期不得少于14d。一、噴射混凝土（5）噴槍頭的操作突然斷水、斷料時，噴頭應移開受噴面；嚴禁用高壓風、高壓水沖擊剛噴好的混凝土。受噴面敷設有金屬網時，水灰比宜稍大，噴咀與受噴面的距離也要相應縮短到0.7m左右。（6）噴槍頭的操作一、噴射混凝土（7）噴射混凝土強度、厚度檢驗1）用噴大板切割試塊（100mm的立方體），在標準養(yǎng)護條件下進行養(yǎng)護，噴射混凝土3h強度應達到1.5MPa，24h應達到10.0Mpa，28d用測得的極限抗壓強度乘以0.95。2）當不具備制作抗壓強度標準塊條件時，可噴制混凝土大板，在標準條件下養(yǎng)護7d后，用鉆芯機取芯制作試塊，芯樣邊緣至大板周邊最小距離不小于50mm。3）可直接向邊長150mm的無底標準試模內噴混凝土制作試塊，抗壓加載方向應與試塊噴射成型方向垂直，其抗壓強度換算系數應通過試驗確定。4）噴層厚度的檢查。可用插針、鑿孔等方法檢查。噴射時可插入長度比設計厚度大5cm的粗鐵絲，縱、橫向1～2m設一根作為施工控制用。二、鋼纖維噴混凝土1、鋼纖維噴混凝土是在普通砂漿或混凝土中摻入分布均勻且離散的鋼纖維，依靠壓縮空氣高速噴射在結構表明的一種新型復合材料。2、噴射優(yōu)點全自動化的噴射機械用活塞泵可達到25m3/h的噴射能力；僅5%～10%的回彈率，比干噴低的多；混凝土質量均一，通常強度可達55MPa,彎曲拉伸及抗剪強度大；耐沖擊、抗凍融性好。二、鋼纖維噴混凝土3、鋼纖維噴混凝土的原材料及其配合比鋼纖維：直徑一般為0.3～0.5mm，長為20～25mm，長徑比為40～60，摻量：混合料重量的3.0～6.0％。水泥：標號不得低于42.5號普通硅酸鹽水泥；砂子：干凈中砂為宜，砂率一般在60～80％；石子：石子最大粒徑不超過10mm為佳。4、鋼纖維攪拌可使用強制式攪拌機或自落式攪拌機攪拌。要求鋼纖維在混合料中分布均勻，不得有成團現象，以確保施工的順利和混凝土質量。三、錨桿（1）懸吊效果把隧道洞壁上由于爆破開挖后而松動的巖塊，用錨桿固定在深層的堅固穩(wěn)定的巖體上，防止掉落以起到懸吊效應。（2）組合效應錨桿可將隧道周邊的層狀巖體或節(jié)理發(fā)育的巖體串聯在一起，形成組合梁效應以阻止巖層的滑移和坍塌。（3）加固（內壓、拱）效應按一定間距在隧道周邊呈放射狀布置的系統錨桿，可使一定厚度范圍內有節(jié)理、裂隙的破裂巖體或軟弱巖體緊壓在一起形成連續(xù)壓縮帶。1、錨桿的支護機理鋼管鋼筋錨索錨桿材料（1）機械式錨固錨桿

楔縫式錨桿

脹殼式錨桿三、錨桿2、錨桿桿的種類三、錨桿脹殼式錨桿三、錨桿（2）粘結式錨固錨桿

端部粘結式錨固錨桿

全長粘結式錨固錨桿三、錨桿2、錨桿桿的種類（3）混合式錨桿先把錨桿錨固在巖孔中再全長上灌漿粘結三、錨桿2、錨桿桿的種類（4）摩擦式錨固錨桿開縫管式錨桿膨脹管式錨桿三、錨桿2、錨桿桿的種類三、錨桿邁式中空自鉆式錨桿三、錨桿CDZ自進式中空注漿錨桿三、錨桿CDZ自進式中空注漿錨桿配件圖三、錨桿預應力錨桿三、錨桿三、錨桿3、錨桿的布置（1）局部布置加固不穩(wěn)塊體，隧道拱頂受拉破壞區(qū)為重點加固區(qū)域。（2）系統布置在破碎和軟弱圍巖中，一般采用系統布置的錨桿，對圍巖起到整個加固作用。1）在隧道橫斷面上，錨桿宜垂直隧道周邊輪廓布置；2）在巖面上錨桿宜成菱形排列；3）間距不宜大于錨桿長度的1/2。系統錨桿三、錨桿系統錨桿三、錨桿三、錨桿4、錨桿施工（1）砂漿錨桿施工1）材料及配合比鋼筋：錨桿桿體宜用HRB335、HRB400級帶肋鋼筋，桿徑直徑不宜小于Φ22mm，使用前應平直、除銹、除油；水泥：選用不低于32.5號的普通硅酸鹽水泥；砂子：宜用中細砂，粒徑不應大于2.5mm使用前嚴格過篩；速凝劑：速凝劑使用前應作速凝效果試驗，一般要求初凝不大于5分鐘；砂漿配合比：水泥砂漿強度等級不應低于M20，砂膠比宜為1：1～1：2（重量比），水灰比：0.38～0.45；三、錨桿注漿設備灌注水泥砂漿通常采用牛角形灌漿器，它由傘形閥門、牛角形罐體、注漿器等組成。罐體上部設有進風管和排氣管，進風端裝有氣壓表。牛角形灌槳器三、錨桿4、錨桿施工（1）砂漿錨桿施工2）鉆孔按錨桿支護的設計用鑿巖機進行鉆孔?？讖綉笥阱^桿直徑15～20mm。3）注漿注漿前應用高壓風將孔眼吹凈；注漿時將注漿管插入到距孔底50~100mm，在注漿的同時，將注漿管徐徐向外拔出，待注漿管口距鉆孔口20～30cm時，停止注漿。4）安裝錨桿然后將錨桿插入至孔底部將砂漿擠滿鉆孔。三、錨桿4、錨桿施工（1）砂漿錨桿施工5）安裝墊板墊板一般用6×10mm的鋼板或鑄鐵制成，規(guī)格150mm×150mm或,200mm×200mm。6）錨桿的質量檢查包括長度、間距、角度、方向、抗拔力等。作抗拔力試驗，對于重要工程可增作灌漿密度試驗。如抗拔力不符合設計要求時，一般用加密錨桿予以補強。施工準備初噴混凝土面上標注孔位鉆孔清孔不合格合格安裝墊板質量檢驗補強處理結束砂漿錨桿孔中壓入砂漿插入錨桿體固定錨桿體、待強早強藥包錨桿浸濕藥包孔中塞入藥包頂入錨桿體、待強原材料檢驗錨桿加工砂漿配比砂漿錨桿施工工藝早強藥包：是指快硬水泥卷、早強砂漿卷或樹脂作為錨固劑三、錨桿三、錨桿4、錨桿施工（2）中空注漿錨桿施工1）類型普通中空注漿錨桿；組合式中空注漿錨桿；自進式中空注漿錨桿2）錨桿直徑和長度錨桿目前常用的型號：Φ20、Φ22mm、Φ25mm；長度一般為2~3.5m。三、錨桿4、錨桿施工（2）中空注漿錨桿施工3）鉆孔：用錨桿鉆機或風槍鉆孔。4）錨桿安裝：錨桿由人工安設，應保持錨桿的外露長度10～15cm，然后安裝孔口帽（止?jié){塞）。5）注漿準備：為了保證連續(xù)不間斷注漿，注漿前認真檢查注漿泵的狀況是否良好；檢查制漿的原材料是否備齊，質量是否合格。6）注漿作業(yè)：將錨桿、注漿管及注漿泵用快速接頭連接好。開動注漿泵注漿，直至漿液從孔口周邊溢出或壓力表達到設計壓力值為止。原材料檢驗確定漿液配比漿液制備組裝錨頭、鋼筋錨桿體、連接套、中空錨桿體、排氣管、止?jié){塞組裝中空錨桿體、排氣管、止?jié){塞安裝錨桿、錨固端頭安裝錨桿組合中空錨桿普通中空錨桿補強處理連接注漿管、注漿錨桿桿體孔口回漿漿體待強，安裝墊板、螺栓質量檢驗結束不合格合格施工準備布孔鉆孔、清孔三、錨桿鋼支撐（立即受力）材料：鋼筋（格柵鋼架）型鋼鋼架：工字型鋼、H型鋼、槽鋼四、鋼支撐

型式：工字型鋼、H型鋼、槽鋼、U型鋼、鋼管及鋼軌。

適用：及早承擔荷載，有較大剛度阻止圍巖變形。四、鋼支撐1.型鋼鋼架型鋼格柵四、鋼支撐四、鋼支撐

特點

對隧道斷面變化的適應性好；

可提供較大的早期支護剛度；

易與超前錨桿、小導管形成整體，進一步增強支護作用。

可與噴砼、鋼筋網、錨桿良好結合，構成聯合支護；四、鋼支撐2.格柵鋼架（花拱）四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐（1）鋼架加工1）加工場地用砼硬化，精確抹平，按設計放出1：1加工大樣。2）采用型鋼彎制機按照隧道斷面曲率分節(jié)進行彎制，彎制完成后，先在加工場地上進行試拼。四、鋼支撐3、鋼架施工四、鋼支撐3、鋼架施工3）各節(jié)鋼架拼裝，要求尺寸準確，弧形圓順。要求沿隧道周邊輪廓誤差不大于3cm；型鋼鋼架平放時，平面翹曲小于2cm。4）型鋼鋼架各單元必須明確標出類型和單元號，并分單元堆放于地面干燥的防雨蓬內。四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐鋼架安裝通常在開挖初噴完成后立即進行。根據測設的位置，各節(jié)鋼架以螺栓連接，連接板應密貼。為保證各節(jié)鋼架在全環(huán)封閉之前置于穩(wěn)固的地基上，安裝前應清除各節(jié)鋼架底腳下的虛碴及雜物。鋼架初步就位后，加固前，現場架設測量儀器檢查鋼架各節(jié)點處設計高程，達到要求后才能進行鋼架加固。架立鋼架后應盡快進行噴砼作業(yè)，以使鋼架與噴砼共同受力。噴射砼分層進行，先從拱腳或墻角處由下向上噴射，防止上層噴射料虛掩拱腳（墻角）不密實，造成強度不夠，拱腳（墻角）失穩(wěn)。（2）鋼架安裝四、鋼支撐1）每側安設根鎖腳錨管將其鎖定；采用Φ22，環(huán)向間距1m的縱向連接鋼筋；2）落底接長和仰拱相連并及時噴射砼。3）接長鋼架和上部鋼架通過墊板用螺栓牢固準確連接。（3）鋼架聯結、加固格柵鋼架格柵四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐四、鋼支撐1）加強對鋼架的鎖腳固定措施；2）加設鋼架基礎連接縱梁，擴大開挖底腳，防止鋼架懸空；3）及時噴射混凝土進行覆蓋；4）防止施工過程中的碰撞和損壞。（4）土質隧道防止鋼架下沉的措施四、鋼支撐1）鋼拱架的截面高度應與噴射砼厚度相適應，一般為10～18cm，最大不超過20cm，且要有一定保護層。2）為便于架設，每榀鋼拱架一般分2～6節(jié)。3）鋼拱架可以采用固定型，亦可選用可縮型，可縮結點宜設置在拱頂節(jié)點處。4）采用墊石、墊板、縱向托梁、鎖腳錨桿等措施，保證拱架腳的穩(wěn)定。（5）施工要點四、鋼支撐5）鋼拱架的安設應在開挖后的2h內完成。6）應盡可能多地與錨桿露頭及鋼筋網焊接，以增強其聯合支護效應。7）可縮性節(jié)點不宜過早噴射混凝土。應待其收縮合攏后，再補噴混凝土。8）噴射混凝土時，應注意將鋼拱架與巖面之間的間隙噴射密實。（5）施工要點2二次襯砌混凝土施工一、概述1、作用初期支護按主要承載結構設計，二次襯砌按安全儲備；或按承受后期圍巖壓力設計，并均應滿足構造要求。2、施做時間對提供安全儲備的二次襯砌，應在圍巖或圍巖加初期支護穩(wěn)定后施作；對于要求承載的二次襯砌，則應根據量測數據及時施作。二、混凝土材料及模板的選擇1、水泥：宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級不應低于42.5級。2、砂子：拌制混凝土的細骨料應選用堅硬耐久、粒徑在5mm以下的天然砂或機制砂。3、石子：宜選用級配合理、粒性良好、質地均勻堅固、線膨脹系數曉得潔凈碎石、碎卵石或兩者的混合物。4、外加劑和混合材：為了改善和提高混凝土的各種技術性能，以滿足施工工藝和工程質量要求，可在拌制混凝土時適當摻入各種類型的化學外加劑。5、水：普通混凝土用水的要求與噴混凝土相同三、模板類型1、整體移動式模板臺車2、分體移動式模板臺車3、拼裝式拱架模板四、模筑襯砌施工準備工作1、斷面檢查根據隧道中線和水平測量，檢查開挖斷面是否符合設計要求，欠挖部分按規(guī)范要求進行鑿除。四、模筑襯砌施工準備工作2、放線定位根據隧道中線、標高及斷面設計尺寸，測量確定襯砌立模位置，并放線定位。3、清除浮碴，整平墻腳基面墻腳地基應挖至設計標高，并在灌筑前清除虛碴、排除積水、找平支承面。4、拱架模板整備立模前應在洞外樣臺上將拱架和模板進行試拼，檢查其尺寸、形狀，不符合要求的應予修整。5、立模根據放線位置，架設安裝拱架模板或模板臺車就位五、混凝土澆筑施工1、保證搗固密實，使襯砌具有良好的抗?jié)B防水性能；2、整體模筑時，應注意對稱澆筑，兩側同時或交替進行；3、襯砌混凝土澆筑應分段進行，自由傾落高度不宜超過2m；4、混凝土應分層澆筑，一般為15~30cm；5、1m范圍內的超挖，應用同級混凝土進行回填灌筑；6、混凝土澆筑必須保證其連續(xù)性；7、襯砌的分段施工縫應與設計沉降縫、伸縮縫及設備洞位置統一考慮，合理確定位置；8、達到規(guī)定強度方能拆模，養(yǎng)護時間不得少于14天。六、機械設備1、模板臺車混凝土集中攪拌站六、機械設備2、攪拌設備（1）采用混凝土在運輸過程中不得發(fā)生分層離析、漏漿、嚴重的泌水現象，以免