隧洞支护衬砌

隧洞支护衬砌主讲人：莫德君喷锚支护支护工程主要是指地下洞室开挖后进行的初期支护，又称一次支护或临时支护，但临时支护与初期支护是有区别的。临时支护结构主要以满足施工期的工程安全为目的，在二次支护前有可能被拆除，在二次支护(即混凝土衬砌)中可不考虑临时支护结构的存在和作用。初期支护不仅要满足施工期的工程安全，而且将支护结构做永久性考虑，是永久结构的组成部分。初期支护的作用是抵御与平衡山岩压力(包括地下水)，减小对地下洞室的破坏。喷锚支护支护是通过喷混凝土、锚杆、预应力锚索、钢构架等的作用，提高地下洞室围岩岩体的力学指标、提高围岩稳定性的一种手段。目前主要使用的初期支护方法有喷混凝土、锚杆、预应力锚索及钢构架等。支护原理喷锚支护围岩支护一般有浅层支护、中等深层支护和深层支护。浅层支护主要使用锚杆、喷混凝土和钢构架几类、其中喷混凝土和钢构架仅局限于围岩表层，属表层支护。浅层支护的支护深度一般不超过9m。中等深层支护以锚杆为主，部分也使用短预应力锚索和锚筋束支护深度一般在9～20m之间。深层支护多以预应力锚索为主，锚固深度超过20m。支护工艺喷锚支护类别喷射工艺、方法特点干喷喷混凝土的各种材料于拌后，利用风压在喷射机喷嘴喷出，并在喷嘴加水粉尘大，加水量不易控制，故质量不稳定，回弹高。一般水压为0.2～0.3MPa，风压为0.3～0.5MPa和0.5～0.7MPa两个等级，用风量为9m3/min。适用于少量喷混凝土如开挖工作面需及时喷混凝土，通风条件好的环境如边坡喷射混凝土等湿喷喷混凝土的各种材料(包括水)，在拌制好后，用风压通过喷射机从喷嘴喷出加水量为设计加水量，质量稳定，粉尘小，回弹相对较小，密实度高，强度高，喷射风压达到0.5～0.7MPa以上。适用大面积大量喷混凝土，在各种环境条件下都适合使用半湿喷（潮喷）在喷射混凝土材料搅拌过程中加设计用水量的8%～10%，摔匀后用风通过喷射机喷出是改良后的干喷法。粉尘较小。但加水量不易控制，因此质量不稳定。适用条件与干喷法相同.日前应用教为广泛水泥裹砂法将设计水量和设计水泥用量的80%、砂量的80%搅拌后通过砂浆泵输送至干喷机混合管和剩余的水泥、砂和速凝剂混合用风压喷出粉尘小。质量相对易控制但工艺繁锁，目前使用较少（1）喷混凝土喷锚支护图1干喷工艺流程喷锚支护图2湿喷工艺流程喷锚支护（2）锚杆安装锚杆是围岩稳定的主导性因素，因此锚杆质量和锚杆类型的选择是关捷。目前使用最为广泛的是普通砂浆锚杆。锚杆杆体一般选用φ16～28mm的Ⅱ级螺纹钢，随着洞室断面的不断大型化和使用在某些特殊部位，锚杆直径也有达32～36mm的。一般情况下，在软岩中使用的锚杆直径较细。图3锚杆支撑拱作用混凝土衬砌地下洞室开挖后，为了防止围岩风化和坍落，保证围岩稳定，往往要对洞壁进行衬砌。衬砌类型有现浇混凝土或钢筋混凝土衬砌、混凝土预制块或条石衬砌、预填骨料压衬砌等。本节仅介绍隧洞现浇混凝土及钢筋混凝土衬砌施工。混凝土衬砌混凝土衬砌混凝土衬砌分段长度根据围岩条件、隧洞结构尺寸、施工难度、混凝土生产能力等因素确定。隧洞衬砌施工期裂缝产生的主要原因是由于混凝土的水化热和干缩引起衬砌胀缩位移，但衬砌外围起伏不平的围岩阻碍了衬砌自由胀缩，若混凝土衬砌分段长度大于衬砌设计伸缩缝间距，容易使混凝土产生裂缝，因此，隧洞混凝土衬砌分段长度以9～12m为宜隧洞转弯段的浇筑长度，根据转弯半径计算直线模板段长度，使折线与弧线的误差满足规范要求。分段浇筑的顺序有跳仓浇筑、分段流水浇筑和分段留空当浇筑等三种方式。施工程序混凝土衬砌隧洞混凝上衬砌模板一般分为组合模板和移动式模架，其中移动式模架又分为液压钢模台车、针梁钢模、穿行式钢模等。除在转弯半径小和异型(渐变)段采用散拼模板、组合模板等传统模板外，其余均采用移动模架(钢模台车)进行浇筑。其机械化操作、液压技术的广泛应用，更使混凝土的成形质量，和在减轻劳动强度，提高快速施工能力等方面为建筑业界所认可。模板图4整体式钢模台车示意图(单位:mm)混凝土衬砌(1)混凝土运输设备及人仓设备。水工隧洞混凝上水平运输主要采用有轨运输、无轨运输和皮带运输等方式；除断面较小的隧洞或特殊部位采用有轨运输或皮带运输外，一般采用无轨运输，即采用混凝上搅拌车或自卸汽车运输，混凝土入仓设备采用泵车(拖泵或汽车泵)、胎带机、汽车吊配吊罐。(2)混凝土振捣设备。在水工隧洞中一般采用插入式振捣器，分为软轴式和硬轴式两种。混凝土浇筑混凝土衬砌(3)混凝土入仓和平仓。混凝土人仓主要采用泵车入仓，在隧洞中采用振捣器平仓为主，辅助人工。(4)混凝土振捣。混凝土采用插人式软轴式振捣器进行振捣，振捣器一前一后交叉两次梅花形插人振捣，快插慢拔，振捣器插入混凝土的间距按不超过振捣器有效半径的1.5倍控制，距模板的距离不小于振捣器有效半径的1/2。振捣器宜按顺序垂直插入混凝土如略有倾斜。倾斜方向应保持一致，以免漏振，并插入下层混凝土5cm左右，以加强上下层混凝土的结合。单个位置的振捣时间以15~30s为宜，以混凝土不再下沉、不出现气泡并开始泛浆为止。严禁过振、欠振。在预埋件特别是止水带等周围，应细心振捣，必要时辅以人工捣固密实。浇筑块第一层、卸料接触带及台阶边坡的混凝土应加强振捣。混凝土衬砌(5)拆模及缝面处理1)拆模。边顶拱堵头模板在混凝土强度达到表面及棱角不因拆除模板而损坏时拆除。拆模时不能用铁质硬具撬打混凝土，防止破坏混凝土棱角，只能用木质器具接触混凝土。拆卸下来的模板要妥为保存，不得损坏，以备后用。模板要及时清理、维修，将表面杂物清洗干净，表面刷脱模剂保护，堆放整齐。钢模台车脱模时间依据试验室提供数据为准确定。2)施工缝处理。施工缝采用高压水冲手的方式处理。冲毛标准为冲除表层水泥乳皮。露出粗砂