1、 浅埋暗挖法施工原理定义：设计思想：应用范围：第七章第七章 浅埋暗挖法浅埋暗挖法二、优点二、优点：不影响交通和地面建筑。尤其是对建筑物密不影响交通和地面建筑。尤其是对建筑物密集、管线密布和交通繁忙的情况较适应。集、管线密布和交通繁忙的情况较适应。v 适用适用：不宜明挖，含水量较小的各种地层，：不宜明挖，含水量较小的各种地层，尤其是对地面沉陷要求较严，且需修造浅埋尤其是对地面沉陷要求较严，且需修造浅埋的地下工程。的地下工程。常用开挖方法：三、施工步骤：施工方法施工方法：管棚法、矿山：管棚法、矿山法、盾构法和顶管法。法、盾构法和顶管法。7-2 7-2 管棚施工法管棚施工法v管棚法管棚法称伞拱法。是
2、在拟开挖的衬砌称伞拱法。是在拟开挖的衬砌拱圈隐埋线上，预先钻孔安设惯性力矩较拱圈隐埋线上，预先钻孔安设惯性力矩较大的厚壁钢管，起超前支护。大的厚壁钢管，起超前支护。v特点特点：地下工程开挖前，采用超前注浆管：地下工程开挖前，采用超前注浆管棚支撑土体结构，有效防止地面沉降，适棚支撑土体结构，有效防止地面沉降，适用于大跨度和极破碎岩体地段。用于大跨度和极破碎岩体地段。v分类分类：短管棚（：短管棚（L1045m）；）；板棚（板棚（L10m）采用钢插板。）采用钢插板。一、管棚的布置形式一、管棚的布置形式(a)(a)门字形布置门字形布置v 适用洞室跨度较大，适用洞室跨度较大，v 边墙土体不稳的情况。边墙
3、土体不稳的情况。(b)(b)口字形布置口字形布置v 适用大型洞室松软土层段。适用大型洞室松软土层段。一、管棚的布置形式一、管棚的布置形式(c)(c)一字形布置一字形布置v 适用洞室跨度不大，适用洞室跨度不大，v 仅防上部土层坍塌。仅防上部土层坍塌。(d)(d)半圆拱布置半圆拱布置v 适用大跨度公路，适用大跨度公路，v 地铁洞室不稳定地段。地铁洞室不稳定地段。管棚法管棚法 施工施工浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。对喷射混凝土的配合比有明确的规范过大，爆破后周边会凸凹不平，过小产生超挖炸药：应选择爆速较低、爆度较小、爆力较大传爆性能教好的炸药。小导管注浆采用“
4、注浆一段，开挖一段，段段推进”方式，根据每段的地质和注浆情况及时调整浆液和支护参数。选择合理的周边眼的最小抵抗线，眼间距，装药结构。砼二次衬砌一般为3545cm喷射混凝土从临时支护到永久支护的转变适用：不宜明挖，含水量较小的各种地层，尤其是对地面沉陷要求较严，且需修造浅埋的地下工程。根据锚杆设计，选择锚杆材料，类型、规格；q指每米炮眼装药的药量。挖掘施工需在管棚注浆结束48小时后方可进行。喷射混凝土的高质量和高效益是由一系列因数所决定的支护钢木支撑和喷锚支护两种。对喷射混凝土的配合比有明确的规范混凝土配合比的优化低水灰比，优良的泵送性能，等风道开挖初期支护施工图钻爆开挖和喷锚支护施工方法称“新
5、奥法”。第三步：施作防水层。管棚透视图管棚施工二、管棚设计要点二、管棚设计要点（1）根据地质条件选择长度，应保证有足够）根据地质条件选择长度，应保证有足够的超前长度的超前长度v 管棚长度管棚长度：一般为：一般为1012m，采用分段连，采用分段连接时选接时选46m钢管，纵向以丝扣连接，连钢管，纵向以丝扣连接，连接长度不应小于接长度不应小于15cm。（2）管棚钢管采用厚壁钢管。）管棚钢管采用厚壁钢管。管径管径70180mm，钢管中心间距，钢管中心间距200800 mm；孔径比管径大；孔径比管径大2030mm。第二步：然后进行短进尺开挖，一般每循环在0.（2）掏槽、中空、周边眼布置。根据围岩和断面特
6、征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测使用“聚羧酸高效减水剂”对喷射混凝土的配合比有明确的规范光面爆破：通过调整周眼的各爆破参数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成贯通的预裂缝，然后向内圈裂解岩体。合理的m值对光面爆破影响很大，一般取m.(4)协同性：锚杆插入围岩一定深度后，对围岩起到约束作用，使锚杆和围岩形成整体的拱或梁，以抵抗围岩变形。抗渗等级来源：英国混凝土协会技术报告No.喷射混凝土早期强度要求Austrian Concrete Society,Sprayed Concrete Guidelines浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类
7、型地下洞室暗挖施工的方法。最后，完成二次支护。根据锚杆设计，选择锚杆材料，类型、规格；根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。J1:适应于不需要马上受力支撑的岩层面，低厚度喷射，回弹极小(a)挖掘完后，应及时架设钢拱架：合理的不偶合参数使炮孔连线产生应力带，使之与连线方向裂穿。按台阶长短分：长台阶法，短台阶法和超台阶法q指每米炮眼装药的药量。根据锚杆设计，选择锚杆材料，类型、规格；特点：地下工程开挖前，采用超前注浆管棚支撑土体结构，有效防止地面沉降，适用于大跨度和极破碎岩体地段。（3）管棚应沿隧洞）管棚应沿隧洞纵向水平设置纵向水平设置，并在管内，并在管内注浆；横断面采用钢拱架
8、环向支撑，钢拱注浆；横断面采用钢拱架环向支撑，钢拱架多采用工字钢和格栅钢架。架多采用工字钢和格栅钢架。（4）管棚纵向的水平）管棚纵向的水平搭接长度不能小于搭接长度不能小于1.5m，外插角外插角12。三、管棚施工三、管棚施工（1）开挖工作室开挖工作室：为管棚施工提供操作：为管棚施工提供操作场地。场地。v 工作室尺寸：以布置钻机和钢管推进工作室尺寸：以布置钻机和钢管推进机为确定条件。机为确定条件。v 但需超出隧道或洞室轮廓线但需超出隧道或洞室轮廓线0.51.0m（2）钻孔钻孔v 钻孔一般为水平，孔径比管棚大钻孔一般为水平，孔径比管棚大2030mm.三、管棚施工三、管棚施工（3）安装管棚安装管棚v
9、坍方严重地段，一般将管棚的钢管钻坍方严重地段，一般将管棚的钢管钻入，钻孔和安装一次完成。入，钻孔和安装一次完成。v 小于小于15m的短孔可用于人工或卷扬机的短孔可用于人工或卷扬机顶入顶入v 深孔用钻机顶进，但倾斜度必须控制深孔用钻机顶进，但倾斜度必须控制在在 1o2 o范围内范围内。（4 4）管棚注浆管棚注浆v 以水泥砂浆注满钢管为止。当围岩或以水泥砂浆注满钢管为止。当围岩或土层松软破碎时，可事先在管棚钻小土层松软破碎时，可事先在管棚钻小孔，使浆扩散至钢管周围。孔，使浆扩散至钢管周围。v 小导管注浆采用小导管注浆采用“注浆一段，开挖一注浆一段，开挖一段，段段推进段，段段推进”方式，根据每段的地
10、质方式，根据每段的地质和注浆情况及时调整浆液和支护参数。和注浆情况及时调整浆液和支护参数。小导管外露小导管外露20cm20cm以利于安设注浆管路。以利于安设注浆管路。u 在隧道工作面开挖前在隧道工作面开挖前,沿隧道拱部开挖轮沿隧道拱部开挖轮廓线外打入带孔小导管廓线外打入带孔小导管,并通过小导管向围并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液岩压注起胶结作用的浆液,在隧道轮廓线外在隧道轮廓线外形成一个形成一个0.6m0.6m1.2m1.2m厚的弧型加固圈。在此厚的弧型加固圈。在此加固圈的保护下即可安全地进行开挖作业。加固圈的保护下即可安全地进行开挖作业。u 小导管注浆分单液浆和双液浆两种：本小导管注浆
11、分单液浆和双液浆两种：本工程以双液浆为主。工程以双液浆为主。超前小导管注浆深深 化化小导管双液注浆工艺流程储浆齿；泵；高压胶管；输浆钢管；混合器；分浆器；孔口压力表；泄浆阀；导管；地层。2346587109双液注浆双液注浆u 注浆过程中，严格控制注浆压力，防止出现注浆过程中，严格控制注浆压力，防止出现结构变形、冒浆，危害地下构筑物及地面建结构变形、冒浆，危害地下构筑物及地面建筑物等异常现象。当出现异常现象时，采用筑物等异常现象。当出现异常现象时，采用以下措施：以下措施：u 降低注浆压力或采取间隙注浆，直到停降低注浆压力或采取间隙注浆，直到停止注浆；调整注浆实施方案。止注浆；调整注浆实施方案。挖
12、掘施工需在管棚注浆结束挖掘施工需在管棚注浆结束4848小时后方可进行。小时后方可进行。(a)挖掘完后，应及时架设钢拱架：挖掘完后，应及时架设钢拱架：作为初期支护，作为初期支护，两拱架的纵向间距两拱架的纵向间距不应大于不应大于1.2m，在两拱架之间应设置直径为，在两拱架之间应设置直径为2022mm的钢撑杆。的钢撑杆。(b)喷射砼喷射砼：喷层应及时，厚度：喷层应及时，厚度1015cm.(c)施加二次支护施加二次支护：v 在二次衬砌和一次衬砌之间一般设一道防水层。在二次衬砌和一次衬砌之间一般设一道防水层。v 砼二次衬砌一般为砼二次衬砌一般为3545cm（5 5）隧洞挖掘）隧洞挖掘钢拱架结构四、管棚变
13、位、土层沉降监控措施四、管棚变位、土层沉降监控措施管棚法施工在开挖面前管棚法施工在开挖面前10.8倍开挖直径的上倍开挖直径的上方地面会发生沉陷。沉陷顺序是：管棚、方地面会发生沉陷。沉陷顺序是：管棚、围岩、地表。防止措施有围岩、地表。防止措施有（1）加强检测，及时反馈管棚下沉信息。）加强检测，及时反馈管棚下沉信息。v 管棚拱顶位移管棚拱顶位移时间曲线出现反弯点，则时间曲线出现反弯点，则位移发生突变，应及时加强支护，或停止位移发生突变，应及时加强支护，或停止施工。施工。（2 2）采用合理的开挖方式：）采用合理的开挖方式：v 变大跨度为小跨度，边变大跨度为小跨度，边 挖边支护，尽量减少对挖边支护，尽
14、量减少对 围岩扰动。围岩扰动。v 根据围岩条件，可采用根据围岩条件，可采用 中导洞、边导洞，分台中导洞、边导洞，分台 阶开挖的开挖方式，尽阶开挖的开挖方式，尽 可能减小围岩扰动。可能减小围岩扰动。3、喷锚支护施工要点：作为初期支护，两拱架的纵向间距不应大于1.高质量的喷射混凝土可以取代现浇混凝土对试验检测方法有相应的规定喷射混凝土围岩衬砌技术和无碱速凝剂喷射混凝土在地下工程施工中的应用是十分广泛的合理的不偶合参数使炮孔连线产生应力带，使之与连线方向裂穿。速凝剂的选择 无碱速凝剂喷射混凝土从临时支护到永久支护的转变a&b Meyco SA 无碱速凝剂K过小，炮孔直径太小，起爆后炮孔压力过大，不能
15、控制爆破开裂方向，使开挖边界破坏过大。一般采用轴向空气间隔装药，使装药沿孔均匀分布。（1）灵活性：可根据需要分别选择喷层、锚杆和钢筋网进行组合支护，也可根据需要局部单独采用。避免破碎骨料，圆形骨料最佳高质量的喷射混凝土可以取代现浇混凝土（2）管棚钢管采用厚壁钢管。在隧道工作面开挖前,沿隧道拱部开挖轮廓线外打入带孔小导管,并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液,在隧道轮廓线外形成一个0.喷射工艺 湿喷优于干喷风道开挖初期支护施工图喷射工艺 湿喷优于干喷抗渗等级来源：英国混凝土协会技术报告No.根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。水灰比直接影响喷射混凝土的凝结时间风道开挖初期
16、支护施工图风道开挖初期支护施工图6-8米风道1部洞室风道2部洞室5部洞室6-8米为有效的控制沉降，并考虑现场施工实际，台阶长度控制在6-8米。开挖纵断面示意图开挖横断面图1部洞室2部洞室4部洞室6部洞室5部洞室3部洞室（3 3）严格控制进尺）严格控制进尺v 一般的进尺控制在一般的进尺控制在1.0cm1.0cm以内。开挖支护以内。开挖支护紧密配合。紧密配合。（4 4）及时量测拱顶、拱底和边墙的位移）及时量测拱顶、拱底和边墙的位移7-3 7-3 矿山施工法矿山施工法v矿山法：（从矿山开挖方法引入的方法）采用传统钻爆法和臂式掘进机开挖的方法。v适用：各类岩层的地下工程（土层不采用）v要点：施工是钻眼
17、、爆破；支护钢木支撑和喷锚支护两种。v 钻爆开挖和喷锚支护施工方法称“新奥法”。浅埋矿山法浅埋矿山法矿山法施工支护矿山法施工支护一、施工机械一、施工机械v钻爆施工机械钻爆施工机械：主要有风动凿岩机和液压凿：主要有风动凿岩机和液压凿岩机两种。岩机两种。v原理原理：利用镶嵌在钻头体前端的凿刃反复冲：利用镶嵌在钻头体前端的凿刃反复冲击并转动破碎岩石成孔。通过调节冲击力大击并转动破碎岩石成孔。通过调节冲击力大小和旋转速度以适应不同的岩体，达到最佳小和旋转速度以适应不同的岩体，达到最佳成孔效果。成孔效果。1 1风动凿岩机：以压缩空气为动力。风动凿岩机：以压缩空气为动力。优点：结构简单，操作方便，使用安全
18、；优点：结构简单，操作方便，使用安全；缺点：空压设备复杂，能耗大。缺点：空压设备复杂，能耗大。2 2液压凿岩机：以电力带动高压油泵，通过液压凿岩机：以电力带动高压油泵，通过改变油路，使活塞运动，实现冲击动力。改变油路，使活塞运动，实现冲击动力。v 优点：能耗少，能量利用率高，可达到优点：能耗少，能量利用率高，可达到30%40%30%40%（风动为（风动为15%15%）；）；凿岩速度快，比风钻快凿岩速度快，比风钻快50%150%50%150%；调节性能好，可适应各种岩体；调节性能好，可适应各种岩体；工作环境好，噪音小。工作环境好，噪音小。v 缺点：辅助设备多，设备复杂，造价大。缺点：辅助设备多，
19、设备复杂，造价大。二、光面爆破设计二、光面爆破设计v光面爆破光面爆破：通过调整周眼的各爆破参：通过调整周眼的各爆破参数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成贯通的预裂缝，然后向内圈裂解岩体。贯通的预裂缝，然后向内圈裂解岩体。v目的目的：减少超欠挖，严格控制围岩扰：减少超欠挖，严格控制围岩扰动动1 1、设计要点：、设计要点：v 了解地质特性了解地质特性v 根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。爆顺序，装药量等参数。v 选择合理的周边眼的最小抵抗线，眼间距，选择合理的周边眼的最小抵抗线，眼间距，装药结构。装药结构。v
20、设计毫秒微差顺序起爆顺序。设计毫秒微差顺序起爆顺序。2 2、光面爆破参数确定、光面爆破参数确定v 普通爆破原则普通爆破原则：尽量减小装药的不偶合系：尽量减小装药的不偶合系数，充分利用炮孔体积，使每个炮孔能爆数，充分利用炮孔体积，使每个炮孔能爆破最大的体积岩石。破最大的体积岩石。v 光面爆破原则光面爆破原则：在保证炮孔向连线裂穿的：在保证炮孔向连线裂穿的条件下，尽量减少装药量，以保证围岩不条件下，尽量减少装药量，以保证围岩不受损坏。受损坏。v 光面爆破的主要参数光面爆破的主要参数：不偶合参数不偶合参数K K、装药集中度、装药集中度q q、周边孔密、周边孔密集系数集系数（1 1）不偶合参数）不偶合
21、参数K Kv 不偶合参数不偶合参数K K：炮孔直径与药卷直径的炮孔直径与药卷直径的比值，比值，K K反映了炮眼孔壁与药卷之间的空隙反映了炮眼孔壁与药卷之间的空隙程度。程度。v K K过大，炮孔直径太大，起爆后炮孔压力过大，炮孔直径太大，起爆后炮孔压力过小，不利使炮孔连线方向裂穿，达不到预过小，不利使炮孔连线方向裂穿，达不到预裂效果。裂效果。v K K过小，炮孔直径太小，起爆后炮孔压力过小，炮孔直径太小，起爆后炮孔压力过大，不能控制爆破开裂方向，使开挖边界过大，不能控制爆破开裂方向，使开挖边界破坏过大。破坏过大。（1 1）不偶合参数）不偶合参数K Kv合理的不偶合参数使炮孔连线产生应合理的不偶合
22、参数使炮孔连线产生应力带，使之与连线方向裂穿。力带，使之与连线方向裂穿。v药卷直径不能小于炸药的临界直径。药卷直径不能小于炸药的临界直径。v根据经验和工程类比，一般取根据经验和工程类比，一般取k=1.52.5k=1.52.5之间之间。为有效的控制沉降，并考虑现场施工实际，台阶长度控制在6-8米。J1:适应于不需要马上受力支撑的岩层面，低厚度喷射，回弹极小适用：各类岩层的地下工程（土层不采用）不需要模板，临空工作面施工简洁、方便0米左右，随后即作初期支护。对施工单位、设计院、监理机构和业主都有很大的参考价值避免破碎骨料，圆形骨料最佳以水泥砂浆注满钢管为止。5 or CEM II 52.喷射混凝土
23、从临时支护到永久支护的转变小导管注浆采用“注浆一段，开挖一段，段段推进”方式，根据每段的地质和注浆情况及时调整浆液和支护参数。使用“聚羧酸高效减水剂”锚喷支护：由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护组成，通常采用喷射砼和锚杆进行的初期支护，与开挖交叉作业。所以喷锚支护是“先柔后刚，按需提供”。5m，外插角12。q指每米炮眼装药的药量。1）回弹2530，对施工单位、设计院、监理机构和业主都有很大的参考价值（1）开挖工作室：为管棚施工提供操作场地。工作室尺寸：以布置钻机和钢管推进机为确定条件。炮孔间距，最小抵抗线锚喷支护：由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护组成，通常采用喷射砼和锚杆进行的初期支护，与开挖交
24、叉作业。（2 2）装药集中度）装药集中度q qv qq指每米炮眼装药的药量。反应装药在指每米炮眼装药的药量。反应装药在炮眼中的分布情况，应根据孔距炮眼中的分布情况，应根据孔距E E、最小抵、最小抵抗线抗线W W、岩体特性综合确定。、岩体特性综合确定。vq q大引起围岩严重破坏，不利光面的形成。大引起围岩严重破坏，不利光面的形成。一般采用轴向空气间隔装药，使装药沿孔一般采用轴向空气间隔装药，使装药沿孔均匀分布。均匀分布。v经验值经验值q=0.040.4kq/mq=0.040.4kq/m。v炸药：应选择爆速较低、爆度较小、爆力炸药：应选择爆速较低、爆度较小、爆力较大传爆性能教好的炸药。较大传爆性能
25、教好的炸药。（3 3）周边孔密集系数）周边孔密集系数m m 周边孔密集系数周边孔密集系数 m=E/Wv炮孔间距，炮孔间距，最小抵抗线最小抵抗线v过大，爆破后周边会凸凹不平，过过大，爆破后周边会凸凹不平，过小产生超挖小产生超挖v过大，爆破后崩不下岩体，或者产过大，爆破后崩不下岩体，或者产生大块崩裂生大块崩裂v设计时，都不宜过大，否则装药量设计时，都不宜过大，否则装药量大，会造成岩体破坏。大，会造成岩体破坏。光面爆破影响（3 3）周边孔密集系数）周边孔密集系数m mv一般可取一般可取E=4080cm，W=5090cm。v对于坚硬岩体和破碎岩体对于坚硬岩体和破碎岩体E取较小值；取较小值；v对于软质岩
26、体和完整岩体对于软质岩体和完整岩体E取较大值；取较大值；v合理的合理的m值对光面爆破影响很大，一值对光面爆破影响很大，一般取般取m.三、光面爆破施工三、光面爆破施工1 1、施工方法施工方法（1 1）全断面施工全断面施工：采用全断面一次爆破开挖。：采用全断面一次爆破开挖。v或先光爆，再分次爆或先光爆，再分次爆v适应：围岩基本稳定，工程断面不是很大。适应：围岩基本稳定，工程断面不是很大。（2 2）分层施工分层施工：采用台阶法分层爆破施工。：采用台阶法分层爆破施工。v按台阶长短分：长台阶法，短台阶法和超台阶法按台阶长短分：长台阶法，短台阶法和超台阶法v适用：岩层较稳定，断面高度较大。适用：岩层较稳定
27、，断面高度较大。（3 3）导洞施工法导洞施工法v先挖小断面导洞，然后在扩大到设计断面。先挖小断面导洞，然后在扩大到设计断面。v适用：地质条件复杂，工程断面大适用：地质条件复杂，工程断面大2 2、光面爆破的几个要点、光面爆破的几个要点（1 1）钻眼钻眼：质量要求较高，炮眼外斜率不应：质量要求较高，炮眼外斜率不应大于；大于；（2 2）掏槽、中空、周边眼布置。）掏槽、中空、周边眼布置。v 掏槽掏槽：掏出一些空眼，增加自由面，提高：掏出一些空眼，增加自由面，提高爆破效果。爆破效果。v 中空眼中空眼：采用钻机凿一些大直径的空眼，：采用钻机凿一些大直径的空眼，为掏槽孔爆破提供临空面。为掏槽孔爆破提供临空面
28、。v 周边眼周边眼：沿开挖设计轮廓线布置，减小超：沿开挖设计轮廓线布置，减小超欠挖量。欠挖量。2 2、光面爆破的几个要点、光面爆破的几个要点（3 3）装药结构：径向或轴向间隔装药。）装药结构：径向或轴向间隔装药。（4 4）起爆顺序与传爆方向：）起爆顺序与传爆方向：微差爆微差爆破破（5 5）爆破器材）爆破器材根据起爆网路确定根据起爆网路确定（2）数值仿真模拟方法2）粉尘大，操作环境恶劣根据锚杆设计，选择锚杆材料，类型、规格；能够为业主和施工单位带来很大的经济效益用喷射混凝土来进行围岩永久支护J1:适应于不需要马上受力支撑的岩层面，低厚度喷射，回弹极小第二步：然后进行短进尺开挖，一般每循环在0.板
29、棚（L10m）采用钢插板。（3）周边孔密集系数m喷射混凝土机械化施工设备速凝剂的选择 无碱速凝剂对操作手和混凝土性能无害，性价比好合理的m值对光面爆破影响很大，一般取m.炸药：应选择爆速较低、爆度较小、爆力较大传爆性能教好的炸药。钻爆开挖和喷锚支护施工方法称“新奥法”。硅酸盐水泥CEM I 42.不影响交通和地面建筑。周边孔密集系数 m=E/W坍方严重地段，一般将管棚的钢管钻入，钻孔和安装一次完成。1）回弹2530，（2）及时性：能够在开挖后及时进行，较早地提供支护抗力，限制围岩变形，还能采用锚杆进行超前支护。第二步：然后进行短进尺开挖，一般每循环在0.水预先和混凝土一起搅拌炮眼布置四、施工支
30、护四、施工支护v 锚喷和衬砌支护是矿山法支护最常用的支护措施。1、锚喷支护特性v 锚喷支护：由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护组成，通常采用喷射砼和锚杆进行的初期支护，与开挖交叉作业。v 支护结构有以下特点：（1 1）灵活性灵活性：可根据需要分别选择喷层、：可根据需要分别选择喷层、锚杆和钢筋网进行组合支护，也可根锚杆和钢筋网进行组合支护，也可根据需要局部单独采用。所以喷锚支护据需要局部单独采用。所以喷锚支护是是“先柔后刚，按需提供先柔后刚，按需提供”。（2 2）及时性及时性：能够在开挖后及时进行，：能够在开挖后及时进行，较早地提供支护抗力，限制围岩变形，较早地提供支护抗力，限制围岩变形，还能采用
31、锚杆进行超前支护。还能采用锚杆进行超前支护。锚喷支护特性锚喷支护特性（3 3）密贴性密贴性：喷射混凝土能与围岩紧密：喷射混凝土能与围岩紧密粘贴，可以阻止岩块沿节理的剪切和粘贴，可以阻止岩块沿节理的剪切和张开，提高洞室的整体性。张开，提高洞室的整体性。(4)(4)协同性协同性：锚杆插入围岩一定深度后，：锚杆插入围岩一定深度后，对围岩起到约束作用，使锚杆和围岩对围岩起到约束作用，使锚杆和围岩形成整体的拱或梁，以抵抗围岩变形。形成整体的拱或梁，以抵抗围岩变形。(5)(5)柔性柔性：喷锚支护是一种柔性支护，能：喷锚支护是一种柔性支护，能适应围岩变形，以充分发挥围岩的自适应围岩变形，以充分发挥围岩的自承
32、能力。承能力。(6)(6)封闭性封闭性：喷锚支护能及时封闭围岩，：喷锚支护能及时封闭围岩，阻止空气中的水对围岩的侵蚀，防止阻止空气中的水对围岩的侵蚀，防止岩体膨胀和软化。岩体膨胀和软化。锚喷支护特性2 2、喷锚支护设计、喷锚支护设计v（1 1）工程类比方法）工程类比方法v（2 2）数值仿真模拟方法）数值仿真模拟方法v（3 3）现场测试和监测）现场测试和监测v 首先进行混凝土喷护；首先进行混凝土喷护；v 根据锚杆设计，选择锚杆材料，类型、规根据锚杆设计，选择锚杆材料，类型、规格；格；v 根据围岩特性选择钻孔机具；根据围岩特性选择钻孔机具；v 根据设计布置钻孔位置，作出标记；根据设计布置钻孔位置，
33、作出标记；v 按要求钻孔，孔向应尽可能垂直岩面和开按要求钻孔，孔向应尽可能垂直岩面和开挖结构面；挖结构面；v 插入锚杆，并及时灌浆或施加预应力。插入锚杆，并及时灌浆或施加预应力。3、喷锚支护施工要点：概括：v矿山法施工：钻孔，装药放炮，出渣，初期支护，永久支护.喷射混凝土围岩衬砌技术喷射混凝土围岩衬砌技术和无碱速凝剂和无碱速凝剂喷射混凝土在地下工程施工中的应用是喷射混凝土在地下工程施工中的应用是十分广泛的十分广泛的7-3 7-3 混凝土喷射技术混凝土喷射技术一、喷射混凝土的应用一、喷射混凝土的应用喷射混凝土的施工特点：喷射混凝土的施工特点：不需要模板，临空工作面施工简洁、不需要模板，临空工作面
34、施工简洁、方便方便喷射混凝土的应用：喷射混凝土的应用：隧道建设隧道建设 地下仓库地下仓库地下厂房地下厂房竖井竖井各类矿井各类矿井湿拌工艺的湿拌工艺的问世问世无碱速凝剂无碱速凝剂钢纤维钢纤维水灰比水灰比 0.43机械手喷射机械手喷射水灰比水灰比 40 MPa抗渗性现浇混凝土耐久性现浇混凝土用喷射混凝土来进行围岩永久支护用喷射混凝土来进行围岩永久支护Costain用喷射混凝土来用喷射混凝土来取代现浇混凝土取代现浇混凝土作围岩永久支护，作围岩永久支护，已经在越来越多已经在越来越多的工程上实现的工程上实现能够为业主和施能够为业主和施工单位带来很大工单位带来很大的经济效益的经济效益速凝剂的选择 无碱速凝
35、剂对操作手和混凝土性能无害，性价比好管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测锚喷支护：由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护组成，通常采用喷射砼和锚杆进行的初期支护，与开挖交叉作业。对喷射混凝土的配合比有明确的规范适用：各类岩层的地下工程（土层不采用）不需要模板，临空工作面施工简洁、方便矿山法施工：钻孔，装药放炮，出渣，初期支护，永久支护.根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。一般采用轴向空气间隔装药，使装药沿孔均匀分布。a&b Meyco SA 无碱速凝剂光面爆破原则：在保证炮孔向连线裂穿的条件下，尽量减少装药量，以保证围岩不受损坏。第二步：然后进行短进尺开挖，一般每循环
36、在0.浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。合理的不偶合参数使炮孔连线产生应力带，使之与连线方向裂穿。2、光面爆破的几个要点避免破碎骨料，圆形骨料最佳优点：能耗少，能量利用率高，可达到30%40%（风动为15%）；第一步：先将钢管打入地层，然后注入水泥浆或化学浆液，使地层加固。3、喷锚支护施工要点：浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。使用“聚羧酸高效减水剂”不偶合参数K：炮孔直径与药卷直径的比值，K反映了炮眼孔壁与药卷之间的空隙程度。喷射混凝土从临时支护到永久喷射混凝土从临时支护到永久支护的转变支护的转变一次衬砌临时支护一次衬砌
37、临时支护二次衬砌永久支护二次衬砌永久支护一次衬砌永久支护一次衬砌永久支护二次衬砌永久支护二次衬砌永久支护节省开挖量节省开挖量节省混凝土节省混凝土 节省施工时间节省施工时间大量的降低施工成本大量的降低施工成本喷射混凝土作临时支护喷射混凝土作临时支护喷射混凝土作永久支护喷射混凝土作永久支护喷射混凝土现浇混凝土喷射混凝土喷射混凝土规范喷射混凝土规范vEFNARC EFNARC 欧洲喷射混凝土规欧洲喷射混凝土规范和指南范和指南 对喷射混凝土的配合比对喷射混凝土的配合比有明确的规范有明确的规范 对喷射混凝土各组分的对喷射混凝土各组分的选择有全面的指南选择有全面的指南 对试验检测方法有相应对试验检测方法有
38、相应的规定的规定 对施工单位、设计院、对施工单位、设计院、监理机构和业主都有很监理机构和业主都有很大的参考价值大的参考价值文件下载：影响喷射混凝土质量的主要因数影响喷射混凝土质量的主要因数v 喷射工艺：喷射工艺：湿喷工艺还湿喷工艺还是干喷工艺是干喷工艺v 混凝土的配合比混凝土的配合比v 速凝剂的选择速凝剂的选择v 喷射施工喷射施工湿喷工艺和干喷工艺的对比：湿喷工艺和干喷工艺的对比：湿喷工艺能生产出和现浇混凝土一样高质量湿喷工艺能生产出和现浇混凝土一样高质量的混凝土的混凝土湿喷工艺干喷工艺工艺对比水预先和混凝土一起搅拌水由操作手在喷头控制加入喷射效果1）回弹10，2）无粉尘，操作环境好1）回弹2
39、530，2）粉尘大，操作环境恶劣混凝土质量混凝土均匀性好，密实度高易出现蜂窝状结构，均匀性差喷射混凝土的配合比喷射混凝土的配合比v水泥水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥CEM I 42.5 CEM I 42.5 or CEM II 52.5or CEM II 52.5 水泥用量一般在水泥用量一般在400kg/m400kg/m3 3 以上以上v骨料骨料避免破碎骨料，圆形避免破碎骨料，圆形骨料最佳骨料最佳河砂为最佳河砂为最佳骨料最大为骨料最大为10mm,10mm,最最好是好是8mm8mm以下以下优化级配优化级配坍落度：1620 cm坍落度损失 1小时喷射混凝土的配合比喷射混凝土的配合比v外加剂外加剂/掺和
40、料掺和料使用高性能减水剂，使用高性能减水剂，保证低水灰比保证低水灰比 （0.45 1小时水灰比直接影响喷射混凝土水灰比直接影响喷射混凝土的凝结时间的凝结时间速凝剂的选择速凝剂的选择 无碱速凝剂对操作手和无碱速凝剂对操作手和混凝土性能无害，性价比好混凝土性能无害，性价比好 无碱速凝剂无碱速凝剂铝酸盐速凝剂铝酸盐速凝剂特性特性弱酸性，无碱离子强碱性，碱离子含量高使用安全性使用安全性安全不安全，对呼吸道和眼睛有强烈刺激碱集料反应风险碱集料反应风险低高长期强度对比长期强度对比951106080混凝土耐久性混凝土耐久性提高密实度，减少开裂风险密实度不好，开裂风险高回弹率回弹率102010.1110100
41、0.0010.010.110100J1J2J3610303216129137905628140.20.30.40.5234520304050喷射混凝土早期强度要求喷射混凝土早期强度要求Austrian Concrete Society,Sprayed Concrete GuidelinesJ1:适应于不需要马上受力支撑的岩层面，低厚度喷射，回弹极小J2：适应于需要马上受力支撑的岩层面，或一次喷射厚度要求较高的地方J3：粉尘和回弹大，一般情况下不建议使用喷射混凝土龄期喷射混凝土龄期分钟分钟小时小时天天抗压强度抗压强度(N/mm2)对喷射混凝土的配合比有明确的规范砼二次衬砌一般为3545cm不偶合
42、参数K：炮孔直径与药卷直径的比值，K反映了炮眼孔壁与药卷之间的空隙程度。矿山法施工：钻孔，装药放炮，出渣，初期支护，永久支护.最后，完成二次支护。抗压强度(N/mm2)掏槽：掏出一些空眼，增加自由面，提高爆破效果。(a)挖掘完后，应及时架设钢拱架：（1）根据地质条件选择长度，应保证有足够的超前长度周边眼：沿开挖设计轮廓线布置，减小超欠挖量。按台阶长短分：长台阶法，短台阶法和超台阶法为有效的控制沉降，并考虑现场施工实际，台阶长度控制在6-8米。第二步：然后进行短进尺开挖，一般每循环在0.第二步：然后进行短进尺开挖，一般每循环在0.J1:适应于不需要马上受力支撑的岩层面，低厚度喷射，回弹极小小导管
43、外露20cm以利于安设注浆管路。速凝剂的选择 无碱速凝剂对操作手和混凝土性能无害，性价比好（1）开挖工作室：为管棚施工提供操作场地。根据锚杆设计，选择锚杆材料，类型、规格；K过小，炮孔直径太小，起爆后炮孔压力过大，不能控制爆破开裂方向，使开挖边界破坏过大。2、光面爆破的几个要点坍方严重地段，一般将管棚的钢管钻入，钻孔和安装一次完成。10.11101000.0010.010.110100喷射混凝土龄期喷射混凝土龄期抗压强度抗压强度(N/mm2)J1J2J361030321612913790562814分钟分钟小时小时天天0.20.30.40.5234520304050无碱速凝剂对喷射混凝土强度的
44、影响无碱速凝剂对喷射混凝土强度的影响早期强度的发展对于建设速度和支撑软土至关重要早期强度的发展对于建设速度和支撑软土至关重要无碱速凝剂和铝酸盐速凝剂对混凝土强无碱速凝剂和铝酸盐速凝剂对混凝土强度的影响对比度的影响对比a&b Meyco SA 无碱速凝剂c 铝酸盐速凝剂a&b Meyco SA 无碱速凝剂c 铝酸盐速凝剂1.00E-171.00E-161.00E-151.00E-141.00E-131.00E-121.00E-111.00E-101.00E-091.00E-081.00E-071.00E-061.00E-05高抗渗性平均抗渗性低抗渗性抗渗等级来源：英国混凝土协会技术报告No.31
45、,(1988)1.00E-171.00E-161.00E-151.00E-141.00E-131.00E-121.00E-111.00E-101.00E-091.00E-081.00E-071.00E-061.00E-05H2OO2Cl-喷射混凝土的抗渗性能喷射混凝土的抗渗性能喷射操作对喷射混凝土的质量至关重要喷射操作对喷射混凝土的质量至关重要v 同样的混凝土，不同的操作手喷射而成！v 喷射混凝土的质量完全不一样喷射混凝土机械化操作，能够以保证喷喷射混凝土机械化操作，能够以保证喷射混凝土的施工质量射混凝土的施工质量v 更加安全v 提高施工速度 v 降低回弹喷射混凝土机械化施工设备喷射混凝土机械
46、化施工设备喷射宽度：25米喷射高度：14米总结总结v喷射混凝土的高质量和高效益是由一系列因数所决喷射混凝土的高质量和高效益是由一系列因数所决定的定的 喷射工艺喷射工艺 湿喷优于干喷湿喷优于干喷 混凝土配合比的优化低水灰比，优良的泵送性混凝土配合比的优化低水灰比，优良的泵送性能，等能，等 速凝剂的选择速凝剂的选择 无碱速凝剂无碱速凝剂 喷射施工喷射施工 机械化施工机械化施工v高质量的喷射混凝土可以取代现浇混凝土高质量的喷射混凝土可以取代现浇混凝土 进行永久围岩支护进行永久围岩支护 为工程节约时间和成本为工程节约时间和成本常用开挖方法：三、施工步骤：施工方法施工方法：管棚法、矿山：管棚法、矿山法、
47、盾构法和顶管法。法、盾构法和顶管法。（4 4）管棚注浆管棚注浆v 以水泥砂浆注满钢管为止。当围岩或以水泥砂浆注满钢管为止。当围岩或土层松软破碎时，可事先在管棚钻小土层松软破碎时，可事先在管棚钻小孔，使浆扩散至钢管周围。孔，使浆扩散至钢管周围。v 小导管注浆采用小导管注浆采用“注浆一段，开挖一注浆一段，开挖一段，段段推进段，段段推进”方式，根据每段的地质方式，根据每段的地质和注浆情况及时调整浆液和支护参数。和注浆情况及时调整浆液和支护参数。小导管外露小导管外露20cm20cm以利于安设注浆管路。以利于安设注浆管路。小导管双液注浆工艺流程储浆齿；泵；高压胶管；输浆钢管；混合器；分浆器；孔口压力表；
48、泄浆阀；导管；地层。2346587109双液注浆双液注浆板棚（L10m）采用钢插板。管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测降低注浆压力或采取间隙注浆，直到停止注浆；a&b Meyco SA 无碱速凝剂合理的m值对光面爆破影响很大，一般取m.（1）灵活性：可根据需要分别选择喷层、锚杆和钢筋网进行组合支护，也可根据需要局部单独采用。钻孔一般为水平，孔径比管棚大2030mm.锚喷支护：由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护组成，通常采用喷射砼和锚杆进行的初期支护，与开挖交叉作业。根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。对喷射混凝土的配合比有明确的规范设计时，都不宜过大，否则装药量
49、大，会造成岩体破坏。对于软质岩体和完整岩体E取较大值；同样的混凝土，不同的操作手喷射而成！浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。在隧道工作面开挖前,沿隧道拱部开挖轮廓线外打入带孔小导管,并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液,在隧道轮廓线外形成一个0.混凝土均匀性好，密实度高根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。原理：利用镶嵌在钻头体前端的凿刃反复冲击并转动破碎岩石成孔。喷射混凝土从临时支护到永久支护的转变在此加固圈的保护下即可安全地进行开挖作业。0米左右，随后即作初期支护。最后，完成二次支护。矿山法施工支护矿山法施工支护1 1、设计要点：、
50、设计要点：v 了解地质特性了解地质特性v 根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起根据围岩和断面特征，设计炮眼布置，起爆顺序，装药量等参数。爆顺序，装药量等参数。v 选择合理的周边眼的最小抵抗线，眼间距，选择合理的周边眼的最小抵抗线，眼间距，装药结构。装药结构。v 设计毫秒微差顺序起爆顺序。设计毫秒微差顺序起爆顺序。（2 2）装药集中度）装药集中度q qv qq指每米炮眼装药的药量。反应装药在指每米炮眼装药的药量。反应装药在炮眼中的分布情况，应根据孔距炮眼中的分布情况，应根据孔距E E、最小抵、最小抵抗线抗线W W、岩体特性综合确定。、岩体特性综合确定。vq q大引起围岩严重破坏，不利光面的形成。
