高铁隧道(初期支护)

（6）对有渗水和大面积潮湿的岩面与喷混凝土不易粘结， 为了增加粘结性，初喷在岩面上的混凝土可适当增加水泥 用量。 （7）喷射混凝土终凝2小时后，应进行养护，石质隧道采用 喷雾养护，黄土隧道采用养护液养护养护时间不小于14d。 当气温低于+5℃时，不得洒水养护。 施工控制要点： （1）喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用，速凝剂应 妥善保管，防止受潮变质。严格控制拌合物的水灰比，经 常检查速凝剂注入环的工作状况。喷射混凝土的坍落度宜 控制在8～13cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管 现象。喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合 比。喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应 大于25%。
（4）喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大， 喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压 实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风 压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴 出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa， 拱部0.4～0.65MPa。 （5）喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽 可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受 喷面间距宜为0.6～1.8m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行 移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～ 60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时， 可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面 的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生 出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质 量。
（2）喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。 （3）必须在隧道开挖后及时进行施作。喷射混凝土严 禁选用具有潜在碱活性骨料。喷混凝土厚度应预埋厚 度控制标志，严格控制喷射混凝土的厚度。 （4）喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时 处理。喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部 位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。 （5）喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况， 可用锤敲击检查。同时测量其平整度和断面，并将此 断面与开挖断面对比，确认喷射混凝土厚度是否满足 设计和规范要求。当有空鼓、脱壳时，应及时凿除， 冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。
（5）岩面如有渗漏水，应予妥善处理。 • 对于大股涌水，采用注浆堵水后再喷射混凝土，一般 情况下，可顺涌水出漏点打孔，压注速凝浆液（水 泥—水玻璃浆液）进行封堵。 • 对于小股涌水或裂隙渗漏水，视具体情况宜进行岩面 注浆（布孔宜密，钻孔宜浅），或采用小导管沿隧道 周边环形注浆进行封堵。
• 对于集中出水点，可顺水路（节理、裂隙）设排水半 管或线形排水板，将水引到隧底水沟或纵向排水管
拱脚线
3 5 6 7 9 5 1 2 1 2 6 4 8 10
拱部中心
3
4
拱脚线 a边墙 b拱部
①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面 宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行 喷射混凝土。 ②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再 喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷 射，使回弹不致裹入最后喷层。 ③分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行， 若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一 次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能 因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太 薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～ 10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部 喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为 2～4h。
哈尔滨铁道职业技术学院
高速铁路隧道工程施工
铁道建筑学院 王国博
初期支护
喷射混凝土
锚杆 钢筋网
钢架
1
喷射混凝土
隧道开挖破坏了地层的初始应力平衡状态，围 岩应力、应变发生变化，洞壁产生变形，变形过大 将导致围岩松动甚至坍塌，在开挖后的洞室周边施 作钢架、混凝土等支撑物，向洞室周边提供抗力， 控制围岩变形，这种开挖后隧道内的支撑体系，称 为隧道支护。为控制围岩应力和变形，增加结构安 全和施工方便，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。 初期支护一般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢 筋网等或其组合组成，是现代隧道工程中常用的支 护形式和方法。初期支护的施工流程见图6-1。
40～60m 多 较多 较容易
40m 较少 较少 较容易
20～40m 少 少 堵管后处理较困难
40m 少易
麻烦
很麻烦
二、原材料及配比 水泥 粗骨料 原材料
细骨料
外加剂
110 90
累计重量百分数（％） 累计重量百分数（％）
110 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 筛孔尺寸（mm） 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 筛孔尺寸（mm） 11 12 13 14 15
速凝剂 细骨料 粗骨料 水泥 水 外加剂 搅拌机 湿式 喷射机
压缩空气
湿喷工艺流程
4、混合喷射（SEC式喷射） 混合喷射又称水泥裹砂造壳喷射。分别由泵送砂浆 系统和风送混合料系统两套机具组成。先是将一部分砂 加第一次水拌湿，再投入全部水泥，强制拌和成以砂为 核心外裹水泥壳的球体，然后加第二次水和减水剂，拌 和成SEC砂浆；再将另一部分砂与石、速凝剂按配合比 配料，强制搅拌成均匀的干混合料。然后再分别通过砂 浆泵和干式喷射机，将拌和成的砂浆及干混合料由高压 胶管输送到混合管混合，最后由喷头喷出。其工艺流程 见图7-4。
五、钢纤维喷射混凝土
围岩内应力大和内应力变化大的地段，变形量大，素 混凝土容易开裂、掉块，掺入一定量的钢纤维或聚合物纤 维，可以改善喷射混凝土的抗拉、抗压及抗剪性能，增加 喷层的柔性和抗裂性。 钢纤维喷射混凝土的一个主要特点是具有良好的韧性， 即在基体混凝土开裂后产生较大塑性变形时能保持承载力 不明显降低，可适应岩爆和大变形情况下的应力释放，具 有吸收变形的能力。作为初期支护，控制一定程度的开裂 是允许的，而钢纤维混凝土的韧性可使与岩面紧密贴合的 喷层不但具有一定的柔性，而且在与围岩共同变形过程中 持续有效地提供支护抗力，从而有效地适应和控制 围岩的变形。
（5）少占作业空间为快速掘进创造有利条件。
一、喷射工艺 喷射混凝土的工艺流程有：干喷、潮喷、湿 喷和混合喷四种。其主要区别是各工艺流程的投 料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同， 其中湿喷混凝土按其输送方式的不同，可分为风 送式、泵送式、抛甩式和混合式，应根据实际情 况选用。 1、干喷 干喷是将骨料、水泥按一定的比例干拌均匀， 然后投入喷射机料斗，同时加入速凝剂，用压缩 空气使干混合料在软管内呈悬浮状态， 压送到喷 枪， 在喷头处加入高压水混合，以较高速度喷射 到岩面上，其工艺流程见图7-2。
（6）在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清 理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降 低支护强度。 （7）经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现 问题及时处理。管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能 进行处理。 （8）喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒 和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。 （9）喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合 应有防冻保暖措施；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；在结冰的层面上不得进行喷射混 凝土作业；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。
作业条件
设备的规模大，适 用于大断面隧道施 由于供应干喷混合 因在地面对骨料进 供料较困难，操作 工，在作业空间有 料，所以供料作业 行预湿，所以供料 也麻烦，设备占空 限的隧道中使用时， 的限制少。 作业的限制少。 间较大。 其适用范围是有限 的，同时操作和工 艺复杂。
一般采用的水平输 送距离 粉尘 回弹 故障处理
以上几种喷射方式，各有其特点，在施工中应结合具体情 况选用。各种喷射方式的喷射混凝土质量、作业条件、输送距 离、粉尘、回弹、故障处理和清洗养护特点见表6-1
项目
干喷 由于喷嘴处将水与 干拌混合料混合， 所以质量取决于作 业人员的熟练程度 和能力。
潮喷
湿喷
混合式喷射
喷射混凝土质量
由于砂、石料预湿 能事先将水在内的 由于集中了干喷、 后，再在喷头第二 各种材料正确计量， 湿喷的优点，所以 次加水，水化较好， 充分混合，所以质 质量好，强度高。 所以质量有所提高。 量容易管理。
喷射作业： （1）初次喷射混凝土应在开挖后及时进行，喷射厚 度约5cm。 （2）喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风→缓慢 打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动 器→向料斗加混凝土。 （3）喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次 进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于 6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺 序分层、往复喷射。
3、湿喷 湿喷是将骨料、水泥和水按设计的比例拌合 均匀，用湿式喷射机压送拌和好的混凝土混合料 送到喷头处， 再在喷头上添加速凝剂喷出，其工 艺流程见图7-3 。 湿喷混凝土的质量较容易控制，喷射过程中 的粉尘和回弹量较少，塌落度应控制在5～6cm， 做到喷射时，水泥砂浆不粘管，以确保质量。但 湿喷对湿喷机械要求高，机械清洗和故障处理较 困难。对于喷层较厚的软岩和渗水隧道不易采用 湿喷。
（1）喷射混凝土致密，早期强度高，可与围岩牢固粘结 形成整体，改传统模筑混凝土的消极支护为积极支护，且 薄层柔性喷射混凝土与围岩能够共同变形，从而减少作用 在支护结构上的压力； （2）能及时支护，有效地控制围岩的有害变形，有利于 安全施工； （3）不用模板、拱架，节省大量钢木材料，相应的降低 了隧道工程造价； （4）施工工艺简单，操作方便，机械化程度高，减轻劳 动强度，提高施工效率；
速凝剂 细骨料 粗骨料 水泥 压缩空气 水 搅拌机 干式 喷射机 喷头
干喷、潮喷工艺流程
干喷的缺点：是产生水泥与砂粉尘量较大，回弹量 大，加水由喷嘴处的阀门控制，水灰比的控制程度与喷 射手操作的熟练程度有直接关系，但使用的机械较简单， 机械清洗和故障处理较容易。 2、潮喷 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。潮喷工艺流程和使用 机械与干喷工艺相同，是目前隧道施工现场使用较多的 一种工艺。