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1、Tunnel construction隧道施工 项目六 支护施工任务一 初期支护学习目标www.islide.cc 2知识目标 通过本任务的学习，学生应了解锚喷支护的支护原理；掌握锚杆、喷射混凝土、钢架等支护的施工工艺流程和要点。能力目标 通过本任务的学习，学生应能初步具备现场喷射混凝土、锚杆、钢架等工程的指导能力。一、概述自支护支护人工支护永久支护自支护：围岩自身所具备的的支护能力；人工支护：在自支护能力不充分的条件下，人为采取的措施。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。一、概述 初期支护作为隧道开挖后及时施工的人为支护又称一次支护，主要为喷锚组合体系。锚喷支护是
2、喷混凝土、锚杆、钢筋网、喷射钢纤维混凝土、钢架等结构组合起来的支护形式。特点：柔性特性，使得它在与围岩体共同变形的过程中，能有效地调整围岩应力，控制围岩作有限度的变形，进而将围岩体与锚喷支护构成统一的承载体系。二、喷射混凝土 喷混凝土是利用压缩空气或者其他动力，将按照一定配比拌制的混凝土混合物沿管路输送至喷头处，以较高速度垂直喷射于受喷面，依赖喷射过程中水泥与骨料的连续撞击，压密而形成的一种混凝土。二、喷射混凝土（一）喷射混凝土支护原理 1.柔性的喷层具有相当大的徐变特性，能保证围岩在与喷层共同变形时产生一定的径向位移，确保防护带的形成；2.由于喷层与岩层非常密贴，并具有相当高的早期强度，因此
3、能有效的控制围岩的位移，主动加固防护带，且使之组成共同的结构承受围岩荷载。二、喷射混凝土（一）喷射混凝土支护原理 3.支护效果 与围岩的附着力、抗剪的支护效果；内压、闭合效果；外力分配效果；软弱层补强效果；被覆盖效果（强度、厚度、附着、密实）。二、喷射混凝土（二）喷混凝土的喷射方式 1.干拌法（干喷）粉尘和回弹量较大，但压送距离比较大，适合于岩面比较湿润或者涌水的工况二、喷射混凝土（二）喷混凝土的喷射方式 2.湿拌法（湿喷）混凝土的品质管理比较容易，粉尘和回弹量较小，但不能长距离输送，机械、管路清理必须用水，拌和料放置时间管理很重要。二、喷射混凝土（三）喷混凝土的材料及其组成 1.水泥 优先采
4、用32.5 号以上的普通硅酸盐水泥;掺入速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增加快、收缩小。2.砂子:采用中砂 或粗中砂，含泥量不超过3%。3.石子:坚硬、耐久的卵石或碎石，最大粒径不大于15mm 的瓜米石。速凝剂 4.速凝剂 一般为水泥质量的2%4%（喷拱部时可用3%4%，喷边墙时可用2%3%），水泥浆初凝应不大于5min，终凝应不大于10min。5.水灰比：一般为0.4 0.5，二、喷射混凝土（四）喷射混凝土的施工 1.施工准备（1）工、料、机的准备：人工、材料、机械（具）的准备，核实品种、质量要求、足够储备量。喷射机械的就位，并试运转。（2）湿喷场地的准备：检查隧道开挖断面的净空尺寸；冲洗
5、受喷岩面；作喷射混凝土的厚度的标志；施工平面的布置，应满足施工工艺的要求；布置应力求紧凑，充分利用场地空间及运输线，避免施工干扰。二、喷射混凝土（四）喷射混凝土的施工 2.施喷作业（1）喷嘴与受喷岩面之间的距离和角度 喷嘴与受喷岩面之间的最优距离是按喷混凝土的最高强度和最小回弹量来确定的，一般以0.61.8m 为宜。角度：垂直喷射向受喷面，困难部位倾斜不大于10。（2）厚度和间隔时间 根据喷射效率、回弹损失等因素确定，拱部一次喷射厚度610cm，侧壁为810cm。间隔时间：喷射应在前层混凝土终凝后进行。3.喷射分区和顺序 原则分段、分片、分层、由下而上的顺序进行；分段长度基本段长:6m，分三小
6、段长:2m、高:1.5m；要点 喷头均匀缓慢地按顺时针方向作螺旋形移动，绕圈直径为20 30cm二、喷射混凝土（四）喷射混凝土的施工 3.堵管问题 原因：粗集料过大；水泥硬块或其它杂物；干喷时混合料湿度过大致使摩擦力增大；输料软管弯头过小及风压偏低等均能引起堵管。处理：关闭马达，随后关闭风源，喷射手将软管拉直，然后用手锤敲击以寻找堵管处；将风压升到0.3 0.4MPa（不超过0.5MPa），并用锤击堵塞部位，使其畅通。排除堵管时，喷嘴前方严禁站人，以免被喷伤。4.喷枪头的操作 突然断水、断料时，喷头应移开受喷面；严禁用高压风、高压水冲击刚喷好的混凝土；受喷面敷设有金属网时，水灰比宜稍大，喷咀与
7、受喷面的距离也要相应缩短到0.7m 左右。5.喷射混凝土的养护 喷混凝土终凝后2h 起即应开始洒水养护；洒水次数以能保持混凝土具有足够的湿润状态为度；养护期不得少于14d。二、喷射混凝土（四）喷射混凝土的施工 6.喷射混凝土强度、厚度检验（1）用喷大板切割试块（100mm 的立方体），在标准养护条件下进行养护，喷射混凝土3h 强度应达到1.5MPa，24h 应达到10.0Mpa，28d 用测得的极限抗压强度乘以0.95。（2）当不具备制作抗压强度标准块条件时，可喷制混凝土大板，在标准条件下养护7d 后，用钻芯机取芯制作试块，芯样边缘至大板周边最小距离不小于50mm。（3）可直接向边长150mm
8、 的无底标准试模内喷混凝土制作试块，抗压加载方向应与试块喷射成型方向垂直，其抗压强度换算系数应通过试验确定。（4）喷层厚度的检查。可用插针、凿孔等方法检查。喷射时可插入长度比设计厚度大5cm 的粗铁丝，纵、横向1 2m 设一根作为施工控制用。二、喷射混凝土（五）喷射混凝土采用机械三、钢纤维喷混凝土 1.钢纤维喷混凝土：是在普通砂浆或混凝土中掺入分布均匀且离散的钢纤维，依靠压缩空气高速喷射在结构表明的一种新型复合材料。2.喷射优点 全自动化的喷射机械用活塞泵可达到25m3/h 的喷射能力；仅5%10%的回弹率，比干喷低的多；混凝土质量均一，通常强度可达55MPa,弯曲拉伸及抗剪强度大；耐冲击、抗
9、冻融性好。二、钢纤维喷混凝土 3、钢纤维喷混凝土的原材料及其配合比 钢纤维：直径一般为0.3 0.5mm，长为20 25mm，长径比为40 60，掺量：混合料重量的3.0 6.0。水泥：标号不得低于42.5 号普通硅酸盐水泥；砂子：干净中砂为宜，砂率一般在60 80；石子：石子最大粒径不超过10mm 为佳。4、钢纤维搅拌 可使用强制式搅拌机或自落式搅拌机搅拌。要求钢纤维在混合料中分布均匀，不得有成团现象，以确保施工的顺利和混凝土质量。四、锚杆（一）锚杆的支护机理 1.悬吊效果 把隧道洞壁上由于爆破开挖后而松动的岩块，用锚杆固定在深层的坚固稳定的岩体上，防止掉落以起到悬吊效应。2.组合效应 锚杆
10、可将隧道周边的层状岩体或节理发育的岩体串联在一起，形成组合梁效应以阻止岩层的滑移和坍塌。3.加固（内压、拱）效应 按一定间距在隧道周边呈放射状布置的系统锚杆，可使一定厚度范围内有节理、裂隙的破裂岩体或软弱岩体紧压在一起形成连续压缩带。四、锚杆（二）锚杆的材料 钢管 钢筋 钢绞线钢管钢筋钢绞线四、锚杆（三）锚杆的种类 1.机械式锚固锚杆 楔缝式锚杆 胀壳式锚杆胀壳式锚杆四、锚杆（三）锚杆的种类 2.粘结式锚固锚杆（全长粘结式锚固锚杆）四、锚杆（三）锚杆的种类 3.混合式锚杆 先把锚杆锚固在岩孔中，再 全长灌浆粘结四、锚杆（三）锚杆的种类 4.摩擦式锚固锚杆 对围岩施加三向预应力,韧性好。有缝管锚
11、杆、楔管锚杆和水胀锚杆等。水胀锚杆四、锚杆（三）锚杆的种类 5.自进式锚杆 当围岩较破碎，不能成孔时，可采用此种锚杆，实现钻孔安装一次完成。四、锚杆（四）锚杆的布置 1.局部布置 加固不稳块体，隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域 2.系统布置 在破碎和软弱围岩中，一般采用系统布置的锚杆，对围岩起到整个加固作用。（1）在隧道横断面上，锚杆宜垂直隧道周边轮廓布置（2）在岩面上锚杆宜成菱形排列（3）间距不宜大于锚杆长度的1/2四、锚杆（五）锚杆施工 1.砂浆锚杆施工 材料及配合比 钢筋：锚杆杆体宜用HRB335、HRB400 级带肋钢筋，杆径直径不宜小于22mm，使用前应平直、除锈、除油；水泥：选用不
12、低于32.5 号的普通硅酸盐水泥；砂子：宜用中细砂，粒径不应大于2.5mm 使用前严格过筛；速凝剂：速凝剂使用前应作速凝效果试验，一般要求初凝不大于5 分钟；砂浆配合比：水泥砂浆强度等级不应低于M20，砂胶比宜为1：1 1：2（重量比），水灰比：0.38 0.45。四、锚杆（五）锚杆施工 2.中空注浆锚杆施工 类型 普通中空注浆锚杆；组合式中空注浆锚杆；自进式中空注浆锚杆（2）锚杆直径和长度 锚杆目前常用的型号：20、22mm、25mm；长度一般为23.5m。四、锚杆（五）锚杆施工（3）中空注浆锚杆施工 钻孔：用锚杆钻机或风枪钻孔。锚杆安装：锚杆由人工安设，应保持锚杆的外露长度10 15cm，
13、然后安装孔口帽（止浆塞）。注浆准备：为了保证连续不间断注浆，注浆前认真检查注浆泵的状况是否良好；检查制浆的原材料是否备齐，质量是否合格。注浆作业：将锚杆、注浆管及注浆泵用快速接头连接好。开动注浆泵注浆，直至浆液从孔口周边溢出或压力表达到设计压力值为止。施工准备初喷混凝土面上标注孔位钻 孔清 孔不合格合格安装垫板质量检验补强处理结束砂 浆锚 杆孔中压入砂浆插入锚杆体固定锚杆体、待强早强药包锚 杆浸湿药包孔中塞入药包顶入锚杆体、待强原材料检验锚杆加工砂浆配比砂浆锚杆施工工艺早强药包：是指快硬水泥卷、早强砂浆卷或树脂作为锚固剂四、锚杆（五）锚杆施工 1.砂浆锚杆施工 材料及配合比 钢筋：锚杆杆体宜用
14、HRB335、HRB400 级带肋钢筋，杆径直径不宜小于22mm，使用前应平直、除锈、除油；水泥：选用不低于32.5 号的普通硅酸盐水泥；砂子：宜用中细砂，粒径不应大于2.5mm 使用前严格过筛；速凝剂：速凝剂使用前应作速凝效果试验，一般要求初凝不大于5 分钟；砂浆配合比：水泥砂浆强度等级不应低于M20，砂胶比宜为1：1 1：2（重量比），水灰比：0.38 0.45。原材料检验确定浆液配比浆液制备组 装 锚 头、钢 筋 锚 杆 体、连 接 套、中 空 锚 杆体、排气管、止浆塞组 装 中 空 锚 杆 体、排 气管、止浆塞安装锚杆、锚固端头 安装锚杆组合中空锚杆普通中空锚杆补强处理连接注浆管、注浆
15、锚杆杆体孔口回浆浆体待强，安装垫板、螺栓质量检验结束不合格合格施工准备布 孔钻孔、清孔五、钢架支撑 1.钢架支护 在初期支护中，当围岩软弱破碎严重，自稳性差，开挖后又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，可采用钢架、喷混凝土、锚杆作为联合支护。2.特点：架设后立即受力；强度和刚度均较大，可承受开挖时引起的 松动压力 3.材料 钢筋（格栅钢架）型钢钢架：工字型钢、H 型钢、槽钢 格栅钢架型钢钢架五、钢架支撑 4.钢架施工（1）钢架加工 1）加工场地用砼硬化，精确抹平，按设计放出1：1 加工大样。2）采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地
16、上进行试拼。3）各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺。要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。4）型钢钢架各单元必须明确标出类型和单元号，并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内 五、钢架支撑 4.钢架施工（2）钢架安装 钢架安装通常在开挖初喷完成后立即进行。根据测设的位置，各节钢架以螺栓连接，连接板应密贴。为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。钢架初步就位后，加固前，现场架设测量仪器检查钢架各节点处设计高程，达到要求后才能进行钢架加固。架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力。喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处
17、由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。五、钢架支撑 4.钢架施工（3）钢架联结、加固 1）每侧安设根锁脚锚管将其锁定；采用22，环向间距1m 的纵向连接钢筋；2）落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。3）接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接。五、钢架支撑 4.钢架施工（4）施工要点 1)钢架的截面高度应与喷混凝土厚度相适应，一般常用为1620cm，且要有一定保护层。2)安装前应清除底脚下的虚碴及杂物；3)各节钢架间应以螺栓连接，连接板应密贴；4)沿钢架外缘每隔2m 用钢楔或混凝土预制块楔紧；5)钢架底脚应置于牢固的基础 上，钢架之间应按设计纵向连接；6)钢拱架的拱脚应有一定的埋置深度，以保证拱架脚的稳定（少沉降、少挤入）；7)钢拱架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；8)可缩性钢拱架的可缩性节点不宜过早喷混凝土。应待其收缩合拢后，再补喷；9)将钢架与岩面之间的间隙喷射密实，钢架应全部被喷混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm；10)喷混凝土应分层分次喷射完成，初喷混凝土应尽早进行，复喷混凝土应在量测指导下进行。钢架施工工艺流程初期支护施工流程ThanksPlease give me your advice!