隧道支护与衬砌+工程施工要点.ppt

甘肃交通职业技术学院 主讲教师：马安财 2011.10 任务七 隧道支护与衬砌 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。 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。 任务七 隧道支护与衬砌 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。 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。 任务七 隧道支护与衬砌 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。 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。 任务七 隧道支护与衬砌 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。 任务七 隧道支护与衬砌 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。 任务七 隧道支护与衬砌 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。 任务七 隧道支护与衬砌 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。 任务七 隧道支护与衬砌 （一）喷射混凝土支护 喷射混凝土的作用与效果： 任务七 隧道支护与衬砌 喷射混凝土的作用与效果： 任务七 隧道支护与衬砌 （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。 任务七 隧道支护与衬砌 （一）喷射混凝土支护 任务七 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： 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