隧道支护与衬砌课件

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隧道支护与衬砌
（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土原料及配合比： 外加剂主要是速凝剂，应采用符合质量要求，并对人体
危害性很小的外加剂。掺外加剂之前，应做与水泥的相 溶性试验及水泥净浆速凝效果试验，初凝不应大于5min， 终凝不应大于10min，注意速凝剂平时保持干燥勿受潮 变质。在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝 土速凝，以减少回弹量及早强。因此，掺外加剂后的喷 射混凝土性能必须满足设计要求。一般速凝剂最佳掺量 约为水泥重量的2%～4%，实际使用时拱部可用2%～4%， 边部可用2%，过多的掺量对喷射混凝土反而不利。
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概述：
隧道施工在地层中开挖出导坑后，出现了岩壁临空面，改 变了围岩的应力状态，产生了趋向隧道内的变形位移。同 时，由于开挖扰动以及随时间推移的变形量的增长，又降 低了围岩的强度。当围岩应力超过围岩强度时，围岩的变 形发展过大，从而造成失稳；其表现通常为围岩向洞内的 挤入、张裂、沿结构面滑动，甚至最后发生坍塌。
施工过程中如条件合适，应尽量将临时支护与永久支护 结合采用。
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一、锚喷支护
锚喷支护：是一种组合支护，它是将喷射混凝土、锚杆、 钢筋网喷射混凝土、钢纤维、钢拱架组合起来的支护形 式。可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的 一种或几种结构的组合。锚喷支护是目前通常采用的一 种围岩支护手段。采用锚喷支护可以充分发挥围岩的自 承能力，并有效地利用洞内的净空，既提高了作业的安 全性，又提高了作业效率；它能适应软弱岩层和膨胀性 岩层中隧道的开挖；它能用于整治坍方和隧道衬砌的裂 损。
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一、锚喷支护
锚喷支护包括：喷射混凝土支护、锚杆支护、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、喷钢纤维混凝土支护、 喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设 型钢（或钢拱架）而成的联合支护。前五种为常用的基 本类型，后两类较少使用。
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人 工 喷 射 混 凝 土 的 场 景
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（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土原料及配合比： 喷射混凝土的原材料包括:水泥、碎石或卵石(砾石)、
砂、水和外加剂(速凝剂)等。 优先选用425号以上的普通硅酸盐水泥，其次是矿渣硅
酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥；在地质条件复杂的隧 道中应用早强水泥；使用前均应做强度鉴定试验。 为防止喷射混凝土过程中的堵塞管道，减少回弹量及保 证混凝土支护结构的强度，应采用坚固耐久的碎石或卵 石，粒径不宜大于15mm(细卵石好)。
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锚喷支护优越性：
支护结构柔性好，它能同围岩共同变形，构成一个共同 工作的承载体系。在变形过程中，它能调整围岩应力， 抑制围岩变形的发展，避免岩体坍塌的产生，防止过大 的松散压力出现。锚喷支护结构不再把围岩仅仅视作荷 载(松散压力)，同时还把它视为承载结构的组成部分。
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（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的作用与效果：
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喷射混凝土的作用与效果：
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（一）喷射混凝土支护
喷射混凝土的工艺与流程：有干喷、潮喷、湿喷和混合 喷四种。它们之间的主要区别是：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。
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（一）喷射混凝Βιβλιοθήκη 支护567
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锚喷支护优越性：
能及时支护和有效地控制围岩的变形 ，防止岩块坠落 和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力 ；
能大量节省混凝土、木材和劳动力，加快施工进度，工 程造价可大幅度降低，并有利于施工机械化程度的改进 和劳动条件的改善等。
是一种符合岩体加固原理的积极支护方法，加固体具有 良好的物理力学性能。即它能及时地支护和加固围岩， 与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理，加固围岩结 构面，有效地发挥和利用岩块问的镶嵌咬合和自锁作用， 从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。
有时仅仅采用喷混凝土、锚杆及钢支撑等一般人工支护 方法不能保证坑道的稳定时，还需要采取辅助的支护措 施，如小导管注浆、管棚、锁脚锚杆、围岩注浆等支护 方式。这是提高围岩自支护能力的重要措施。一般说， 这种人工支护的措施，多数是在地质条件差的情况时采 取的。
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支护的合理选用与围岩的稳固程度有关。一般说来，Ⅰ 级围岩不需临时支护；Ⅱ级围岩采用锚杆支护；Ⅲ～IV 级围岩采用喷射混凝土支护、锚杆喷混凝土联合支护、 锚杆钢筋网喷混凝土联合支护；Ⅴ级围岩采用喷射混凝 土钢支撑联合支护或其他支撑支护；Ⅵ级围岩采用木、 钢、钢木混合支撑或钢筋混凝土支撑。对于Ⅰ～Ⅱ级围 岩，可以先挖后支，支护距开挖面距离一般不宜大于 5～10m；Ⅳ～Ⅴ级围岩随挖随支，支护需紧跟工作面； Ⅴ～Ⅵ围岩先支后挖。
围岩的变形是个动态过程。对于坚硬稳固的围岩，开挖成 洞后其强度足以承受重分布后的应力，因而不致失稳。但 对于破碎、软弱围岩，开挖后随着暴露时间的增加，变形 随着发展，就会造成失稳。尤其是在隧道拱部、洞口、交 叉洞以及围岩呈大面积平板状且结构面发达的部位，更易 失稳。
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为了有效地约束和控制围岩的变形，增强围岩的稳定性， 防止塌方，保证施工和运营作业的安全，必须及时、可 靠地进行人工支护，人工支护通常又分为一次支护（初 期支护）和二次支护（衬砌）两大类。按使用目的和时 间又分为临时支护和永久支护，临时支撑的功能是作为 辅助开挖结构，或作为过渡结构，特别是用于控制局部 塌落等，当临时支撑的任务完成后常被拆除。永久支护 一般是指混凝土衬砌。
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（一）喷射混凝土支护 喷射混凝土原料及配合比： 为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以
及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，应采用坚硬耐久的中、 粗砂，细度模数一般宜大于2.5，含水率宜控制在5%～7 %，若超过7%，喷射时易造成堵管。 为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，保证强度和稳定性， 饮用水可作喷射用水，不得使用污水以及PH值小于4的 酸性水和含硫酸盐量(SO4计算)超过水量1%的水，也不 得使用含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水。