领工员培训讲义资料-隧道施工技术

领工员培训讲义资料-隧道施工技术内容摘要：

定深度，对围岩起约束作用，形成锚固区。 5） 柔性。 锚喷支护属于柔性支护，它可以较便利地调节围岩变形，允许围岩作有小的变形，以发挥围岩的自承能力。 当变形小于 ，才可以进行二衬。 6） 封闭性。 喷混凝土能全面及时封闭围岩，及时有效 阻止围岩变形，使围岩较早地进入变形收敛状态。 锚喷支护的种类 1）锚杆的施工 20 （ 1）锚杆：锚杆有钢筋灌浆锚杆、树脂锚杆、楔缝锚杆、缝管式锚杆，及近几年发展起来的注浆锚杆。 钢筋灌浆锚杆是隧道最常用的锚杆，采用普通水泥砂浆作为粘结剂，近几年为了方便施工，已经采用锚固剂早强药包逐渐代替水泥砂浆，其凝固速度快，可以及时提供锚杆锚固强度。 楔缝锚杆是属于端头锚固锚杆，通过锚杆体的端头和锚杆孔壁摩擦提供锚固力。 锚杆一般用φ 16～ 22mm 普通螺纹钢制作。 在施工中锚杆应尽量垂直岩面，并按梅花形布置。 安置 锚杆前，应清除杆上油污锈蚀，并将孔吹干净；灌浆（注锚）必须饱满，楔缝和缝管式锚杆必须楔紧。 楔缝锚杆、缝管式锚杆安装后要经常检查，发现托板松动要再次紧固。 楔缝锚杆、缝管式锚杆钻孔前岩面应整平，否则应使用特制的楔形调整板，使托板密贴岩面。 锚杆的送入可用锤击或通过套筒用风钻冲击，把杆体插入钻孔。 对于灌浆锚杆，孔口用木楔楔紧，注浆用高压风注入。 注浆锚杆是采用特种空心钢制成，锚杆和钻头相连，采用凿岩机把带钻头的锚杆钻入，不再取出，然后对锚杆进行注浆，加固围岩。 主要用于围岩破碎、成孔性差的地层，施工工序少、简单。 （ 2）锚杆的作用和效果 ① 支承围岩。 锚杆能限制围岩变形，并向围岩施加压力。 ② 加固围岩。 由于系统锚杆的加固作用，使围岩中，尤其是松动区中的节理裂隙，破裂面等得以联结，因而增大了锚固区围岩的强度。 ③ 提高层间摩擦阻力，形成“组合梁”。 对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层理间摩擦力，从结构力学观点来看就是形成“组合梁”。 ④ “悬吊”作用。 为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其同稳定 21 围岩联结起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体。 2）喷混凝土施工 使用混凝土喷射机，将掺有速凝 剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构 ，从而对围岩起支护作用。 喷射混凝土可以作为隧道工程Ⅱ～Ⅴ类围岩中的永久性和临时性支护，也可以与各种型式的锚杆、钢纤维、钢架支撑、钢筋网等构成复合式支护结构，可以根据需要分次追加厚度。 喷射混凝土分为干喷混凝土、潮喷混凝土、湿喷混凝土。 （ 1）干喷和潮喷 干喷是将骨料、水泥和速凝剂按一定比例干拌均匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态压送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高的速度喷射到岩面上。 干喷的特点是产生的粉尘量大， 回弹量大，加水是由喷嘴处的阀门控制的，水灰比的控制程度与喷射手操作的熟练程度有关，使用的机械较简单，机械清理和故障处理容易。 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，但大量的水还是在喷头处加入和喷出的，其它和干喷相同，目前施工现场较多使用的是潮喷工艺。 （ 2）湿喷 湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用湿式喷射机压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。 湿喷混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量很少，是应当发展应用的喷射工艺，对喷射机械要求较 高，机械清洗和故障处理较麻烦。 （ 3）素喷混凝土的性能特点 喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好的特点，它能较好地填充岩块间的裂隙的凹突，增加围岩的整体性，防止自由面的风化 22 和松动，并与围岩共同作用。 与普通模筑混凝土相比，喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，更不需要模板，因而施工快速、简捷。 在Ⅱ～Ⅲ类围岩的隧道中若采用复合式衬砌（即以锚喷作为初期支护），与整体式模板混凝土衬砌相比，能节约工程投资 5～ 10%。 喷射混凝土能及早发挥承载作用。 能在 10min 左右终凝，一般 2h 后即具有强度， 8h 后可达 2MPa，四天后达到 28d 强度的 70%。 喷射混凝土的注意事项： ①喷前应对开挖断面尺寸进行检查，清除松动危岩，欠挖超标严重的应予处理。 喷前根据石质情况，用高压风或水清洗受喷面。 ②受喷岩面有集中渗水时，应作好排水引流处理，无集中水时，应根据岩面潮湿程度，适当调整水灰比。 ③喷射时应分段、分部、分块，严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行，以减少混凝土因重力作用而起的滑动或脱落现象的发生。 ④喷射时一次喷射厚度不得太薄或太厚，若设计喷射混凝土较厚，应分层喷射。 喷 射混凝土的效果： ①支承围岩。 由于喷层能与围岩密贴和粘贴，并给围岩表面以抗力和剪力。 也可以阻止不稳定块体的滑塌。 ②“卸载”作用。 由于喷层属柔性，能有控制地使围岩在不出现有害变形的前提下，进行一定程度的变形，从而使围岩“卸载”，有利于混凝土承载力的发挥。 ③填平补强围岩。 喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填充表面凹穴，使裂隙分割的岩层面粘联在一起，保护岩块间的咬合、镶嵌作用，提高其间的粘结力、摩擦力，有利于防止围岩松动，并避免或缓和围岩应力集中。 23 ④覆盖围岩表面。 喷层直接粘贴岩面，形成分化和止水的防护层，并阻止节理裂隙中充填物流失。 ⑤阻止围岩松动。 喷层能紧跟掘进进程后及时进行支护，早期强度较高，因而能及时向围岩提供抗力，阻止围岩松动。 ⑥分配外力。 通过喷层把外力传给锚杆、钢架支撑等，使支护结构受力均匀分担。 （ 4）钢纤维喷射混凝土 钢纤维喷射混凝土是在喷射混凝土中加入钢纤维，弥补喷射混凝土的脆性破坏缺陷，改善喷射混凝土的物理力学性能。 钢纤维喷射混凝土的破坏呈塑性破坏，因此容许有较大的变形，裂缝出现后仍有一定的承载能力。 一般掺量情况下（约为混凝土重量的 1～ %），钢纤维喷射混凝土比普通喷射混凝土的抗压强度提高 30～ 60%，抗拉强度提高 50～ 80%。 （ 5）钢筋网喷射混凝土 钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上挂设钢筋网，然后再喷射混凝土，其物理力学性能基本上同钢纤维喷射混凝土，只是其配筋均匀性较钢纤维差，主要用于软弱破碎 围岩，而更多的是与锚杆或者钢架构成联合支护。 网喷混凝土得注意事项： ①钢筋网应根据被支护围岩面上的实际起伏形状铺设，且应在喷射一层混凝土后再行铺设。 ②钢筋网应与锚杆或锚钉头（其锚固深度不得小于 20cm）连结牢固，并应尽可能多点连接。 ③开始喷射时，应缩短喷头至受喷面之间的距离，并适当调整喷射角度，使钢筋网背面混凝土密实。 对于干燥土质隧道，第一次喷射不能太厚，以防起鼓剥落。 24 （ 6）钢架支撑 采用喷射混凝土和锚杆支护都主要是利用其柔性和韧性，这对支护不太破碎的围岩使其稳定是可行的，当围岩破碎 严重，稳定性差，开挖后要求早期支护具有较大的刚度，以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载，一般都采用钢架支撑。 钢架支撑一般分为钢筋格栅支撑、工字钢支撑（型钢支撑）、钢轨支撑，钢轨的刚度最大，一般用于Ⅵ级围岩及部分Ⅴ级围岩，能及时提供较大的支护力，格栅支撑必须经喷射混凝土工序后，喷混凝土产生强度后才能提供很好的支护力。 钢架支撑可以很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护的有效性，且受力条件较好。 施工要点： ①架设支撑前，应严格检查断面，对欠挖部分应进行处理，支撑的架设应严格按 中线、水平线进行，支撑固定前要仔细检查架设尺寸，支撑应紧贴岩面。 ②钢支撑应架设在隧道横向竖直平面内，其垂直度允许误差为177。 2176。 ③钢支撑的脚部应有一定的埋置深度，以保证拱脚（墙脚）的稳定（少沉降、少挤入）。 一般可以采用的措施有垫石、垫板、纵向托梁、锁脚锚杆等。 ④钢支撑应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护效应。 ⑤喷射混凝土时，应注意将钢支撑与岩面之间地间隙喷射密实，格栅支撑网格内严禁填塞异物，并应喷射密实。 ⑥钢支撑的安设应在开挖后的 2h 内完成，为了防止围岩产生松弛变形，保证支撑施工过程的 安全，应对岩面先进行混凝土封闭，然后再架设钢支撑。 喷锚支护的应用 25 在软弱破碎围岩中，采用喷混凝土的支护效果，要优于锚杆的支护效果，因为锚杆存在钻孔和注锚、等强等工序，喷射混凝土施工要及时，而且对围岩不产生扰动。 采用喷钢纤维混凝土对软弱破碎围岩进行及时封闭，可以保证其早期支护强度，然后在其保护下进行其它支护措施。 因此在施工现场，对特别破碎的围岩一般都采用喷钢纤维混凝土进行临时紧急加固措施。 在围岩相对较好的块状岩石，采用锚杆的支护效果要优于喷混凝土的支护效果，主要体现锚杆的支承作用和“悬吊”作用，及提高 层间的摩擦力。 在Ⅵ级围岩及部分Ⅴ级围岩的软弱破碎围段，采用钢轨支撑要比工字钢支撑效果要好，因为喷混凝土和这些型钢的结合握裹力较差，而工字钢的刚度较小，施工现场常出现工字钢支撑应受围岩压力产生扭曲变形，影响到隧道净空尺寸或使隧道支护失稳。 格栅支撑施工时，要防止隧道岩块掉进格栅网格内，造成假喷现象，喷混凝土应完全包裹格栅钢筋。 隧道的超前支护及其它辅助措施 1）超前支护 超前支护是对未开挖的隧道岩石进行提前予支护，然后在支护的保护下对围岩进度开挖，是确保软弱围岩施工安全的一种有效措施。 （ 1）超前锚杆 和超前小钢管 超前锚杆是沿开挖轮廓线，以稍大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的予锚固，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。 超前锚杆的柔性较大，整体刚度较小，为了提高其整体刚度，可以采用钢管代替钢筋，即为超前小钢管，超前小钢管一般采用φ 32 或φ 35 的焊管。 施工要点： ①超前锚杆的超前量、环向间距、外插角等参数，应视围岩的地质条件、施工断面大小、开挖循环进尺和施工条件而定。 一般宜采用 3～ 5m 长，环向 26 间距宜采用 ～ ；外插角宜用 10176。 ～ 30176。 ；搭接长度宜为超前长度的40～ 60%左右。 ②超前锚杆宜用早强砂浆全粘结式锚杆，锚杆材料可用不小于φ 22 的螺纹钢筋。 ③开挖时应注意保留前方有一定长度的锚固区，以使超前锚杆的前端有一个稳定的支点。