T大断面隧道的设计与施工中的关键问题

从安全、技术、管理谈

大断面隧道的设计与施工中的关键问题

西南交大xxx11/27/20221一、背景1、世界范围内，铁路建设的重新定位，一些长大隧道，不断涌现。铁路隧道例如欧洲共同体，启动了新一轮的高速铁路建设计划，其中在穿越阿尔匹斯山区的线路上出现了几座特长铁路隧道（图1）。11/27/20222穿越阿尔匹斯山几座特长铁路隧道11/27/2022311/27/202242、我国客运专线的启动，引发新一轮铁路隧道的建设。例如我国铁路开始的新一轮铁路建设，在总长12500km的铁路线上，隧道总延长约2500km，而目前开始修建的客运专线就有近700km的单、双线铁路隧道，长度超过10km以上的，有10多座，其中最长的太行山隧道，长度达27.8km，目前已经开始修建。我国长度超过10km的铁路隧道列于表1。11/27/20225表1中国特长铁路隧道表序号隧道名称长度（m）线别建设时期1太行山隧道27892石太客专在建2乌鞘岭隧道20050兰武线20063秦岭Ⅰ线隧道18456西康2000．54秦岭Ⅱ线隧道18456西康2003．125大瑶山隧道14294衡广复线1987．126野三关隧道13845宜万线在建7北天山隧道13573精河～霍尔果斯在建8吕梁山隧道13365太原～中卫规划9大别山隧道13251武汉合肥规划10霞浦隧道13124温州福州线规划11长梁山隧道12782朔黄2000．312东秦岭隧道12268西合线2003．313堡镇隧道11588宜万线在建14南梁隧道11451石太客专在建15通海隧道11115玉溪蒙自铁路规划16圆梁山隧道11068渝怀2004．1217金寨隧道10682武汉合肥规划18大巴山隧道10655襄渝线规划19齐岳山隧道10469宜万线在建20大瑶山一号10080武广客专在建11/27/20226根据统计，截止2004年底的统计数据，各国已经建成通车的、正在修建的和规划中的长度超过10km以上的公路隧道及铁路隧道，共有117座，其中中国拥有22座。约占20％。11/27/20227NO隧道名称长度（km）所在地开通时间1GotthardBase57.1瑞士施工中2BasisBernner55.0澳大利亚·意大利规划中3青函53.9北海道·青森19884BasisMondAmbin52.1法国·意大利施工中5Channel（Euro）50.5法国·英国19946LotchbergBase34.6瑞士施工中7Koralm32.8澳大利亚规划中8Guadarrma28.4西班牙施工中9太行山27.9中国规划中10八甲田26.5日本施工中11岩手一户25.8日本200212PajaresBase24.7西班牙规划中13LainzerWienerwald23.9澳大利亚规划中14饭山22.2日本施工中15大清水22.2日本198216乌鞘岭20.1中国施工中17Belledonne20.0法国规划中18LaGrandeChartreuse20.0法国规划中19LianokladeDomokos20.0希腊规划中20Simplon（No2）19.8瑞士·意大利192221Simplon（No1）19.8瑞士·意大利190622ZimmerbergBasis19.7瑞士施工中23SemmeringBasis19.2澳大利亚竣工24Vereina19.1瑞士199925ChannelTunnelLink19.0英国施工中26新关门18.7日本197527Vaglia18.6意大利施工中28Apennino18.5意大利193429秦岭Ⅰ－Ⅱ18.5中国200330Valico16.6意大利

31六甲16.3日本197232PurkaBase15.4瑞士198233榛名15.4日本198211/27/2022834Severomuyskiy15.3俄罗斯200135五里峰15.2日本199736Firenzuola15.1意大利施工中37MonteSantaomarco15.0意大利198738StGotthard15.0瑞士188239CeneriBasis15.0瑞士施工中40Civ415.0澳大利亚规划中41CveneriBasis15.0瑞士规划中42中山14.9日本198243Lotchberg14.6瑞士191344MoutMcDonaid14.6加拿大198845Romeriksporten14.6挪威199946Cikarija14.3克罗地亚规划中47大瑶山14.3中国198748TaiwanHSRproject14.0中国台湾施工中49北陆13.9日本196250野三关13.8中国施工中51北天山13.6中国施工中52Frejus13.5法国·意大利187153新清水13.5日本196754Savio13.5芬兰规划中55吕梁山13.4中国规划中56HexRiver13.4南非

57大别山13.3中国规划中58Bosporus13.3土耳其规划中59CaponeroCapoverde13.3意大利200160Sciliar13.2意大利199361霞浦13.1中国规划中62安芸13.0日本197563Peloritana12.8意大利200164长梁山12.8中国200265Inntal12.7澳大利亚199466NewCascade12.5美国192967Lainzer12.3澳大利亚施工中68东秦岭12.3中国200311/27/2022969NovoKunsnetzkij12.2俄罗斯195770Bussolenobypass12.1意大利规划中71JammuUdhapur12.0印度规划中72Epine－Ⅱ12.0法国规划中73筑紫11.9日本施工中74北九州11.7日本197575福岛11.7日本198276Wienerwald11.6澳大利亚施工中77堡镇11.6中国施工中78RadfeidWiesing11.4澳大利亚施工中79颈城11.4日本196980Flathead11.3美国197081南梁11.2中国规划中82盐泽11.2日本198283藏王11.2日本198284通海11.1中国规划中85Monterotond11.1意大利施工中86圆梁山11.1中国200587SanDonand11.0意大利198688ParisCDG10.8法国规划中89Landruckenn10.8德国198890金寨10.7中国规划中91大巴山10.7中国规划中92Lierasen10.7挪威197393Pianoro10.7意大利施工中94Finse10.6挪威199395StansTerfens10.6澳大利亚施工中96Mundener10.6德国199197齐岳山10.5中国施工中98Raticosa10.4意大利施工中99生田10.4日本1976100赤仓10.3日本1997101NewKuanying10.3中国台湾规划中102Ariberg10.2澳大利亚1884103SantaLuciaBasis10.2意大利1977104大瑶山1号10.1中国规划中

11/27/20221010km以上的公公路隧道道NO隧道名称长度所在地开通1Laerdal24.5挪威20002终南山18.0中国施工中3StGotthard16.9瑞士19804Ariberg14.0澳大利亚19785雪山12.9中国台湾施工中6Frejus12.9法国·意大利19807MontBranc11.6法国·意大利19658Gudvanga11.4挪威19919Folgefonn11.2挪威199110关越（上）11.1日本199111飞弹10.7日本施工中12GranSasso10.2意大利198413LetunnelEst10.1法国施工中注：隧道道长度，，按4舍5入计，取取小数点点后1位。本表的中中国数据据到2005年4月，其它它国家到到2003年7月。11/24/202211因此，，在隧隧道工工程领领域中中，我我们不不仅是是一个个名副副其实实的“隧道道”大大国，而且且正在在向“隧道道”强强国迈进。。11/24/2022123、这些些铁路路隧道道都是是以高高速为为基础础修建建的,因此，，净空空断面面积增增加较较多，，特别别是开开挖断断面积积增大大了，，给设设计施施工带带来新新的问问题。。国家线别线路长度（km）设计最高速度（km/h）营业最高速度（km/h）隧道数量双线标准断面积（m2）日本东海道51521027069/13%63.5山阳563250300268/47%63.5东北593260275184/63.4上越275260275107/39%63.5北陆11726026063/54%63.5九州12826026085/69%63.5法国南东410300300－－大西洋28435030016/6%71北欧333350300－100地中海250350300（320）13/5%100德国ICE9930028030/30％82哈诺法327300330120/37%82法兰克22%92意大利罗马23730025071/30%西班牙马德里47130030016/3%75英国CTRL10930030026/24%韩国KTX412350300189/46%107中国台湾台北34535030065/19%90合计6242133911/24/202213这些长长隧道道的修修建，，无疑疑地是是一个个新的的机遇遇和挑挑战，，我们们应该该利用用这个个机遇遇，将将我国国的隧隧道设设计、、施工工及维维修管管理的的技术术提高高到一一个新新的水水平。。应该指指出，，我国国近4000km的铁路路隧道道和近近1000km的公路路隧道道，以以及水水工隧隧道、、部分分地下下铁道道，基基本上上是采采用矿矿山法法修筑筑的，，因此此，这这次发发言也也把重重点放放在客客运专专线的的隧道道工程程，以以矿山法法修建建隧道道的技技术现现状和和发展展上。11/24/202214二、客客运专专线的的隧道道特点点11/24/202215为了迎迎接市市场竞竞争的的挑战战，近近期，，铁道道部启启动了了以250km/h、300km/h和350km/h速度为为目标标的客客运专专线的的建设设工程程，我我国的的铁路路建设设又进进入了了一个个新阶阶段。。由于于速度度的跨跨越，，对构构成线线路的的各种种结构构物，，包括括桥梁梁、隧隧道、、轨道道、路路基等等，提提出了了更加加严格格的要要求和和标准准，也也提出出来许许多前前所未未有的的新课课题。。目前，正在在建设的和和拟建的几几条客运专专线都有大大量的隧道道工程涌现现。在客运运专线条件件下，如何何针对隧道道观察的特特点、认识识和解决所所面临的新新问题，是是一个值得得研究的问问题。11/24/202216首先，如何认认识客运专线线中隧道工程程与一般线路路中隧道工程程有何不同。。11/24/202217一、列车运行行的高速度，，引起的列车车——空气动力学问问题突出，不容忽视；；这包括：·隧道净空有效效断面积的确确定－舒适性性；·列车运行产生生的空气压对对结构物的影影响－耐久性性；·对周边环境的的影响－缓冲冲结构的设置置。三个方面的问问题。11/24/202218二、考考虑列列车高高速运运营的的特点点，隧隧道的的净空空有效效断面面积增增大，，例如如在350km/h速度的的条件件下,Ⅴ级围岩岩隧道道的开开挖断断面积积可达达170m2，属于超超大断断面隧隧道的的范畴畴，与与三车车道公公路隧隧道的的开挖挖断面面积相相当，，给设设计、、施工工提出出来许许多新新课题题；11/24/202219三、由由于开开挖断断面积积的增增大，，施工工难度度也急急剧增增加，，特别别是对对一般般地质质条件件下的的初期支支护技技术和不良地地质条条件下下的超前支支护技技术，提出出来很很高的的要求求；11/24/202220四、列列车高高速运运行的的作用用，对对洞内内轨道道（包包括基基底结结构，，如仰仰拱或或铺底底、混混凝土土填充充层等等）的的影响响增大大，不不仅需要加加强基基底结结构，，对衬砌砌结构构也具具有一一定的的影响响，不不容忽忽视。。11/24/202221五、对对衬砌砌混凝凝土的的耐久久性，，如抵抵抗列列车风风压的的疲劳特特性；如何何保证证初期期支护护的喷混凝凝土的的耐久久性?，以及及大断断面衬衬砌结结构的的抗开开裂特特性等等，都都提出出来了了明确确的要要求；；11/24/202222六、、由由于于这这一一轮轮隧隧道道工工程程的的数数量量特特别别巨巨大大，，因因此此，，降降低低工工程程造造价价，，意意义义也也特特别别重重大大。。11/24/202223总之之，，目目前前要要解解决决的的问问题题是是：：高速速运运营营条条件件下下的的超超大大断断面面隧隧道道的的设设计计施施工工问问题题。因此此、、客客运运专专线线的的隧隧道道工工程程，，将将是是提提高高我我国国隧隧道道设设计计施施工工技技术术的的重重要要机机遇遇。。我我们们应应该该下大力气，，切实地做做出具有时时代意义的的贡献。11/24/202224何谓大断面面？目前我国大大断面（三三车道）公公路隧道已已开始修建建，如联络络重庆市的的几条高速速公路也从从一开始就就决定采用用3车道的大断断面隧道，，如铁山隧隧道，大梅梅沙隧道、、大宝山隧隧道等都是是三车道大大断面的。。由于3车道公路隧隧道的断面面积比双车车道大得多多,例如，第二二东名公路路初期建设设的三车道道隧道的断断面积为113～170m2比一般双车车道的85m2大1.5～～2.0倍。目前为为适应140km/h高速度的要要求而规划划的3车道公路隧道道，其断面积积达170m2～200m2，局部断面达230m2的超大断面，，开挖宽度达达23m。较初期三车道道隧道断面又又增加了1.3～1.5倍。英法海峡峡隧道分叉处处断面的开挖挖宽度达21.2m，开挖高度达15.4m，开挖断面积为为252.2m2。又如，日本的的第二布引隧隧道，在分叉叉段是从2车道（净空断断面积59m2）变化到3～4车道的断面（（最大开挖宽宽度24m、开挖断面积240m2）。11/24/202225大断面隧道的的分类隧道断面划分分和开挖断面面积（日本本）划分开挖断面积(m2)说明标准断面大断面超大断面70~80100~120>140双车道有人行道的双车道车道与路面宽相同的三道11/24/202226日本公路隧道道断面划分的的基准（2003年）通常断面大断面小断面净空宽度（m）8.5～12.512.5～14.03.0～5.0净空形状上部断面为单心园上半断面为三心园上半断面为单心园，侧壁为直墙净空纵横比约0.6以上约0.57以上约0.8以上净空断面积（m2）约40～80约80～100约8～1611/24/202227国际隧协的断断面划分划

分净空断面积(m2)超小断面小断面中等断面大断面超大断面<3.03.0~10.010.0~50.050.0~100.0>100.011/24/20222811/24/202229大断面意味着着什么？在同样围岩条条件下，随着着开挖断面积积的增加，意意味着：1、掌子面的稳稳定性的降低低；2、施工难度、、特别是施工工安全管理的的难度增大；；3、施工风险的的发生概率加加大；4、结构物质量量要求的提高高。11/24/202230大断断面面隧隧道道施施工工的的基基本本问问题题安全全：：安安全全为为主主线线，，技技术术和和管管理理为为后后盾盾，，实实现现安安全全生生产产技术术：：以以技技术术确确保保掌掌子子面面稳稳定定和和施施工工质质量量管理理：：以以风风险险观观点点实实现现精精细细的的工工程程管管理理11/24/202231结合合具具体体情情况况，，主主要要谈谈三三个个问问题题：：1、初初期期支支护护；；2、初初期期支支护护的的喷喷混混凝凝土土；；3、隧隧道道防防水水板板的的铺铺设设工工艺艺。。11/24/202232一、掌子子面稳定定性在大断面面条件下下，如何何控制掌掌子面的的稳定性性，减少少和预防防掌子面面出现坍坍塌的风风险，是是极为重重要的。。特别是是在通过过各种不不良地质质地段时时。从风险的的角度看看，掌子子面失稳稳有多种种方式：：·掌子面挤挤出；·掌子面拱拱部坍塌塌；·上半断面面拱脚下下沉；·底部鼓起起等。从技术术角度度出发发，预预防和和减少少上述述风险险发生生的主主要方方法也也是多多种多多样的的。·超前支支护；；·扩大拱脚、、设置拱脚脚锚杆或锚锚管；·正面喷射混混凝土和锚锚杆；·底脚锚杆或或锚管等。。11/24/202233例如意大利利在修建高高速铁路隧隧道中，曾曾采用以下下稳定掌子子面的方法法。这些方法都都是为了确确保掌子面面稳定，减减少施工风风险而形成成的。11/24/20223411/24/20223511/24/202236超前支护工程实践证证实，在地地质不良的的地段，发发展各种稳稳定掌子面面的辅助工工法并使之之模式化是是极为重要要的。日本本、意大利利在这方面面都做了极极有成效的的工作。定义：以稳定掌掌子面和地地层下沉为为目的的拱拱形薄壳结结构体。即即：不仅沿隧道道纵向具有有梁结构的的作用，在在横断方向向还具有拱拱形结构支支护效果的的支护。适用范围：：1、需要提高高掌子面稳稳定性的土土砂围岩；；2、以控制地地表下沉和和相邻结构构物的影响响为主要目目的的场合合；如浅埋埋地点、接接近重要结结构物施工工的场合等等11/24/202237模式式化化的的超超前前支支护护日本在新版““城市矿山法法隧道技术标标准”（2004年）中，把超超前支护类型型、参数及适适用条件做了了具体的规定定。11/24/202238超前支护由于于构筑方法的的不同，有的的是以横向刚刚性大的拱形形构造为主，，有的是以纵纵向连续性强强的梁构造为为主，也有具具有两者功能能的。其分类类列于下表。。超前支护方法法分类超前支护的分类预计的功能混凝土拱壳方式隧道横向刚性大（拱结构）水平喷射注浆方式隧道纵向刚性大（梁结构）长钢管注浆方式11/24/202239预衬砌砌其标准准参数数如下下。超前支支护厚厚度：：１７７０ｍｍｍ设置范范围：：１２２０º（１１１５º～１２２５º）设置角角度：：７º（５º～１００º）纵断方方向钻钻孔长长度：：４.０ｍ纵断方方向充充填长长度：：３.５ｍ搭接长长度：：０.５ｍ超前残残余长长度：：１.０ｍ（（１.０～２２.０ｍ））．11/24/202240水平喷喷射注注浆方方式其标准准断面面如下下：喷射改改良体体直径径：６６０００ｍｍｍ设置范范围：：１２２０º（１２２０º～１８８０º）设置角角度：：５º（５～～１００º）纵断方方向钻钻孔长长度：：１３３.０ｍ（（９～～４８８ｍ））纵断方方向改改良长长度：：１００ｍ搭接长长度：：１.０ｍ超前残残余长长度：：４.０ｍ（（３.０～４４.０ｍ））设置间间距：：６０００ｍｍｍ（（４０００～～１６６０００ｍｍｍ）11/24/202241长钢管注注浆方方式标准断断面如如下：：钢管直直径：：１１１４３３ｍｍｍ设置范范围：：１２２０º（５００～１１８００º）设置角角度：：５º（４～～３００º）纵断方方向钻钻孔长长度：：１２２.５ｍ（（４～～４００ｍ））纵断方方向注注浆长长度：：１２２５ｍｍ（４４～４４０m）搭接长长度：：３.５ｍ超前残残余长长度：：３.５ｍ（（１.０～～７７.５ｍｍ））设置置间间距距：：４４５５００ｍｍｍｍ（（２２００００～～１１００００００ｍｍｍｍ））11/24/202242除预预衬衬砌砌方方式式外外，，其其它它两两种种方方式式，，我我们们也也是是经经常常采采用用的的。。也也取取得得不不少少的的经经验验，，因因此此，，当当务务之之急急是是如如何何提提高高超超前前支支护护技技术术的的水水平平，，一一个个重重要要措措施施就就是是首首先先要要建建立立模模式式化化的的、、标标准准的的超超前前支支护护工工法法体体系系，，在在此此基基础础上上，，根根据据我我们们的的实实践践确确立立各各种种超超前前支支护护的的类类型型、、设设计计参参数数及及使使用用机机械械的的配配套套。。11/24/202243预衬砌工法的的机械预衬砌工法采采用的机械，，有2大类：1、排钻。示于于下图。用其其钻设槽形孔孔，中央的钻钻用于压注砂砂浆或混凝土土，形成拱形形混凝土壳体体。11/24/2022442、装备有切槽槽钻头的专用用机械，用于于钻孔，同时时充填混凝土土。其机械概概况示于下图图。11/24/202245脚部的施工机机械之一11/24/202246脚部施工机械械之二11/24/202247二、支护结构在大断面的的条件下，，隧道支护护结构需要要加强。加强的途径径有二。其其一是改变过去采采用的支护护结构参数数，如增加加喷混凝土土厚度，加加密钢支撑撑间距等；；这是我们目目前采用的的主要方法法。另一个个方法就是是改变材料的的规格，例例如高强度度喷混凝土土、高承载载力锚杆等等。第1种方法的后后果，就是是：加大了了开挖断面面积，这也也是在同样样净空断面面积的条件件下，我们们的开挖断断面积比较较大的原因因之一。第2种方法，是是其他国家家采用的主主要方法。。结果不仅仅提高了支支护结构的的效果，也也缩短了作作业的时间间。11/24/202248支护结构的的构成隧道的支护护结构包括括：初期支护；；喷混凝土、锚杆、钢钢支撑或格格栅超前支护；；二次衬砌包包括仰拱及及底板；临时支护：：需要拆除除的支护构构件，如中中隔壁等。。11/24/202249喷混凝土的的几个关键键性的性能能指标1、设计基准准强度2、初期强度度：3、附着强度度；4、附着配比比；5、回弹率；；6、粉尘量。。11/24/2022501、设计基准准强度喷混凝土不不仅是初期期支护的一一个重要构构件，也是是永久支护护的一个重重要组成部部分。因此此在许多国国家都规定定喷混凝土的的设计基准准强度，采用与衬砌砌混凝土同同等的强度度。不仅如此此，考虑到到材料、配配比或者施施工机械的的技术进展展，喷混凝凝土稳定的的高强度已已经成为可可能，因此此喷混混凝凝土土的的设设计计基基准准强强度度有有向向高高强强度度方方向向发发展展的的趋趋势势。例例如如，，日日本本第第二二东东名名·名神神高高速速公公路路，，在在大断断面面隧隧道道中，，采采用用材材龄龄28天的的抗抗压压强强度度36N/mm2作为为设设计计基基准准强强度度。。也也有有的的国国家家规规定定在在不良良地地质质条条件件下下采用用高高强强度度喷喷混混凝凝土土的的建建议议。。11/24/202251在一一般般地地质质条条件件下下的的隧隧道道，，喷喷混混凝凝土土设设计计基基准准强强度度采采用用与与衬衬砌砌混混凝凝土土强强度度相相当当的的建建议议是是可可行行的的。。另另外外应应该该指指出出，，在在欧欧洲洲一一些些国国家家的的喷喷混混凝凝土土规规定定中中，，很很少少有有采采用用小小于于C25等级级的的喷喷混混凝凝土土。。在不良地质质条件下的的隧道，应应该提高喷喷混凝土的的强度等级级，采用高高强度混凝凝土也是合合适的。11/24/202252喷混凝土抗抗压强度划划分

EFNARC的标准

强度划分C24/30C28/35C32/40C36/45C40/50C44/55C48/60圆柱体试件24283236404448立方体试件3035404550558011/24/202253挪威的标准准

喷混混凝土抗压压强度划分分抗压强度(MPa)C30C35C40C45C50C55立方体试件的最小抗压强度303540455055取样试件的最小抗压强度19.222.425.628.832.035.211/24/2022542、初期强度度一般说，喷喷混凝土是是最先施设设的，都希希望它尽快快地发挥作作用，这是是我们要求求喷混凝土土具有一定定初期强度度的目的。。设定喷混凝凝土初期强强度的场合合，应考虑虑隧道开挖挖条件及随随掌子面进进展产生的的围岩动态态，以充分分确保掌子子面及其附附近围岩的的稳定，取24小时以内的的强度为标标准。初期强度，，应根据围围岩条件和和施工条件件，可以取取24小时以外的的强度为标标准，有的的国家就是是以3小时的强度度作为基准的的。11/24/202255初期强度的的设定值与与设计基准准强度一样样，因隧道道功能、断断面形状等等构造条件件、荷载条条件及设计计方法等而而异。下表表是日本各各单位的初初期强度设设定事例。。11/24/202256日本喷喷混凝土土初期强强度设定定事例单位类别材龄3小时抗压强度（N/mm2）材龄24小时抗压强度（N/mm2）道路协会喷混凝土－5铁道建设·运输设施高品质喷混凝土1.58道路公团喷混凝土－5高强度喷混凝土210高强度纤维喷混凝土21011/24/202257欧洲，根根据掌子子面的进进展，考考虑确保保掌子面面及其附附近的围围岩稳定定的重要要性，要要求喷混混凝土具具有图示示的初期期强度。。11/24/202258J1：（A~B）：适用于干燥围围岩、薄层施施工的场合J2：(B~C)：适用于厚层施施工和有涌水水，受到后续续作业直接作作用的场合J3：(C以上)：只适用于特特殊条件的场场合（例如，，大量涌水的的场合）11/24/2022593、附着强度喷混凝土与围围岩及其它物物体的附着，，是发挥喷混混凝土支护作作用的关键指指标。许多国国家都有明确确的规定。11/24/202260喷凝土的欧洲洲标准（EFNARC)G规定的附着强强度如下表所所示，通过附附着试验核查查。附着强度最小小值（MPa)附着的划分与混凝土的附着与岩体的附着非结构物0.50.1结构物1.00.5挪威规定附着着强度在0.2～1.8MPa之间。11/24/202261附着着强强度度测测定定事事例例岩类等矿物粒子大小附着强度

粗糙面破坏面片岩粘土矿物、绿泥石非常细0.24±0.180.28±0.11云母片岩石英、长石、云母中位0.58±0.190.85±0.35片麻岩（叶状构造）石英、斜长石、云母、角闪石中位0.19±0.050.51±0.11片麻岩（叶状构造）石英、斜长石、云母、角闪石中位1.53±0.281.8砂岩（裂隙多）石英、长石细（1.1）破坏面（1.1）破坏面砂岩石英、长石细1.81.8泥灰岩方解石、粘土矿物细1.491.84石灰岩方解石细1.58±0.121.54±0.30大理岩方解石中位1.38±0.301.52±0.28花岗岩、闪绿岩石英、斜长石、黑云母粗0.34±0.121.12±0.20花岗岩、闪绿岩石英、斜长石、黑云母中位1.04±0.321.40±0.26花岗岩、闪绿岩石英、斜长石。黑云母细～中位1.48±0.451.71±0.14辉绿岩斜长石、辉石细～中位1.56±0.251.7木版－－1.71.7喷混凝土表面－－1.71.711/24/2022624、附附着着配配比比对工工程程来来说说，，喷喷混混凝凝土土的的附附着着配配比比是是最最有有意意义义的的。。附着着配配比比指指的的是是：：喷喷混混凝凝土土喷喷射射后后附附着着在在围围岩岩上上的的配配比比。。它它与与喷射射配配比比、喷射射工工艺艺以以及及喷喷射射工工的的技技术术熟熟练练程程度度有直接的关系系，不容忽视视。下表是欧欧洲的一个标标准。喷射后喷混凝土强度（附着配比）C30C35C40C45C50C55喷射前喷混凝土强度（喷射配比）C38C43C48C54C60C6511/24/2022635、回弹率及粉粉尘浓度回弹意味着粗粗骨料的损失失，而粉尘则则意味着微细细颗粒的损失失。这两者对对附着的喷混混凝土质量，，具有重要的的影响。因此，喷射施施工中，如何何控制回弹和和减少粉尘的的发生是很重重要的课题。。也是确保喷喷混凝土质量量的重要课题题。在质量控制中中，有的国家家规定：回弹弹不能大于20％，粉尘浓度度不能大于5mg/m3，否则，就是不不合格。11/24/2022646、喷射射机械械喷射机机械的的性能能和能能力是是减少少喷混混凝土土质量量离散散性的的重要要保证证。特特别是是，在在大断断面隧隧道中中，一一次喷喷射混混凝土土的数数量有有所增增加，，同时时为了了缩短短喷射射时间间，采采用大大容量量，高高性能能的喷喷射机机械，，已是是大势势所趋趋。因因此许许多国国家都都规定定了喷喷射机机的要要求性性能。。如单单位时时间的的喷射射量等等。有有的更更明确确规定定，喷喷射机机的生生产效效率应应在10m3/h以上。。许多多施工工单位位也都都认识识到这这一点点，开开始采采用大大容量量的喷喷射机机，是是非常常英明明的决决策。。11/24/202265大断面隧隧道如果果仍然采采用一般般隧道的的支护结结构，必必然会加加大开挖挖断面积积、从而而延长工工期和增增加成本本。为了了解决这这个问题题，日本本从修建建第2东名高速速公路起起，就开开始研究究对策。。研究和和实践获获得如下下的成果果。11/24/202266日本第二二东名高高速公路路隧道事事例净空断面面积：约约150m2开挖断面面积：最最大200m2采用高强强喷混凝凝土：比比采用普普通喷混混凝土的的厚度，，减少30％；锚杆采用用高强锚锚杆（设设计承载载力28kN)，锚杆数量量减少30％；采用高规规格钢支支撑（HH－154）；二次衬砌砌采用高高强喷混混凝土，，设计厚厚度减少少10cm不设变形形富余量量。11/24/2022671、喷混凝土土的高强度度化主要研究高高强度喷混混凝土和钢钢纤维喷混混凝土。高强度喷混混凝土要求求的强度列列于下表。。种类要求强度目标强度3小时1天28天28天高强度配比2以上10以上36以上50以上一般强度配比－5以上18以上－11/24/202268高强强度度喷喷混混凝凝土土的的标标准准配配比比列列于于下下表表要求强度（N/mm2）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）单位水泥用量（kg）单位速凝剂对水泥的用量（％）见上24/202269高强强度度钢钢纤纤维维喷喷混混凝凝土土主主要要用用于于裂裂隙隙发发育育的的围围岩岩，，标标准准的的钢钢纤纤维维混混入入率率为为体体积积比比的的0.75％。其标标准配比比列于下下表。要求强度（N/mm2）28天弯曲韧性（cm）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）单位水泥用量（kg）单位速凝剂对水泥用量（％）见表1如图所24/2022702、高承载载力锚杆杆在清水进进行了下下表的试试验施工工。喷混凝土钢支撑厚度（cm）强度（N/mm2）规格间距（m）标准2018H－2001.5高强度12.540、SFRC－－长度（m）横向间距（m）纵向间距（m）承载力（kN）标准6.01.21.51801组6.02.01.53102组4.0和6.01.01.5180和3103组4.00.81.518011/24/202271从试验施施工结果果看，第第1组的施工工循环、、成本最最理想。。第3组最差差。因因此，，把第第1组作为为标准准组合合。11/24/2022723、高规规格钢钢支撑撑采用了了与过过去钢钢材有有相同同延伸伸率的的，抗抗拉强强度590N/mm2、破断延延伸率率17％以上上的高高规格格钢支支撑。。屈服点（N/mm2）抗拉强度（N/mm2）破断延伸率（％）拉伸试验片炭素当量Ceg高规格钢≥440≥590≥171A≥0.47一般规格钢≥245400~510≥171A－11/24/202273与过去去采用用的钢钢支撑撑比，，可以以小型型化，，其比比较列列于下下表过去采用的高规格钢NH-250x250x9x14HH-200x201x9x12NH-200x200x8x12HH-154x151x8x12NH-150x150x7x10HH-123x125x6.5x811/24/2022744、二次次衬砌砌同样地地，二二次衬衬砌也也采用用高强强度混混凝土土。根根据试试验，，二次次衬砌砌的混混凝土土的强强度等等级从从18N/mm2提高到到30N/mm2。其结果果是，，采用用18N/mm2时的衬衬砌厚厚度在在B~D2级围岩岩中，，为50cm，，在D级围岩岩中为为60cm，，而采用用30N/mm2时相应应的厚厚度分分别为为40cm和50cm。。减少了了10cm。。11/24/2022755、施工方法法的研究在总长度83km的隧道中，，用台阶法法修建了80％的隧道。。台阶法已已经成为修修建大断面面隧道的主主流方法。。另外一种种方法就是是中央导坑坑超前开挖挖法。两种种开挖方法法的示意图图如下。11/24/202276二、改善隧隧道防水技技术，是当当前要解决决的关键问问题之一应该指出：：对隧道工工程来说，，地下水的的影