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1、长沙理工大学继续教育学院2012届毕业设计（论文） 题目：长株潭鸦婆塘段隧道施工中的支护技术助学学校：湖南高速铁道职业技术学院考 籍 号：2姓 名：喻 浩 指导教师：刘晓文 2012 年 3 月第1章 绪 论21. 1 问题的提出21.4 课题的研究意义31.5 隧道支护技术的概述3第2章 工程概况与主要技术41.5 长株潭鸦婆塘段隧道4第3章 隧道支护技术的要点81.1 隧道锚杆支护81.2隧道钢架支护111.3隧道支护的一些要求与规定17第4章 总结26第1章 绪 论1. 1 问题的提出 随着我国铁路建设的快速发展，更多的隧道正在建设和准备建设中。在隧道施工中，支护是至关重要的一道工序，支
2、护是否合格是判定工程质量优劣的一条重要标准。无论底基层、基层和面层都需要很好的支护，以达到一定的受破坏强度，提高隧道的承载能力，并防止塌陷，水分渗透，裂缝等。随着交通运输量的迅速扩大，铁路建设的进一步发展，施工部门对隧道支护工作提出了越来越高的要求。而现在，铁路建设的质量问题也越来越引起人们的重视。几次高铁的重大事故，更是把工程的质量建设推到了舆论的风口浪尖。隧道达不到设计的使用寿命，出现早期破坏的事情时有发生，而支护程度不够是造成路面早期破坏的主要原因之一。隧道施工中的支护工作往往在施工支出中占了很大的比例，而支护程度更是衡量隧道安全稳定与否的重要措施之一。 所以隧道支护工作的重要性显而易见
3、 。1.4 课题的研究意义 我国铁路建设已经取得了举世瞩目的成就，进入十一五期间，隧道修建的速度有了突飞猛进的增长。未来十年我过要修建的铁路隧道，已经超过了现有建成隧道长度的总和。在此期间，隧道建设规模与隧道建设理论不完善之间的矛盾日益突出，以经验设计为主的隧道设计面临巨大挑战。论文对支护围岩作用关系，隧道结构形态进行了系统深入研究。1.5 隧道支护技术的概述在洞室施工中，支护工作量占有很大比重，其工作进度直接影响着地下工程的施工速度，施工质量直接决定着地下工程的稳定。因此，洞室支护是继洞室开挖之后地下建筑施工中的另一项主导工程。按照现代岩石力学观点，传统的岩石工程支护可分为两大类，即岩石支护
4、和岩石加固技术。岩石支护是以人工结构物承受围岩变形压力、岩体不连续面切割的岩块或破碎带岩石自重荷载的岩层控制方法。它可以采用支撑方式，也可以采用吊挂方式。例如，常见的混凝土衬砌、各种金属支架、金属与木支柱等都属于前者；而无预应力的锚杆、锚索以及无预张拉的锚杆桁架、锚杆钢带等，当它们是以悬吊破碎岩石重量为主要目的时，则是后者的应用实例。由于支护系统要等岩石变形甚至支护构件与岩石接触后才起支护作用，所以也称之为被动支护。岩石加固是通过人工手段调动和利用岩石自支撑的岩层控制方法，最常用的办法是安装预应力锚杆和锚索，由于在安装的同时对岩体施加了作用力，又称这种加固方式为主动支护。在岩体发生显著变形和风
5、化之前，在地下工程围岩表面喷射一层水泥砂浆，喷层会在短期内达到很高强度，使地下工程边界附近的高应力直接传递给喷层，因此，也可以认为是一种岩体加固方法。与此相近的方法是通过钻孔等对岩体高压注浆，以阻止地下水渗流并增加岩体的强度。锚喷支护方法是将岩体作为结构材料，通过调动和增加岩体自身强度实现岩体自身支撑，是一种符合现代岩石力学理论的岩层控制方法。为了区别于依靠人工材料和构件支撑岩块重量的传统支护方法，国际岩石力学界常称之为岩石加固技术。在不与前述“岩石支护”混淆的情况下，有时也将岩石支护和岩石加固统称为岩石工程支护，简称“支护”。锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，锚杆与喷射混凝土都可以独
6、立使用。洞室混凝土衬砌一般作为永久性支护，在NATM法中属二次支护，并与初期锚喷支护构成复合式支护。因衬砌的成形和表面光滑度优于锚喷支护，故衬砌的作用既有支护功能，又有装饰功能，这是衬砌工艺得到广泛应用的重要原因。但由于混凝土衬砌的厚度远超过喷射混凝土厚度，故其支护柔性不及喷射混凝土，在设计中初期支护一般不使用衬砌。目前，隧道支护形式主要有锚喷衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌三种。锚喷衬砌一般由锚杆、喷射混凝土、钢筋网等组成；整体式衬砌由临时支撑(施工支护)和永久衬砌组成；复合式衬砌由初期支护和二次衬砌组成。临时支撑（施工支护）和初期支护一般由锚杆、钢筋网，钢支撑、喷射混凝土等组成。永久衬砌和二次
7、衬砌一般为模注混凝土。当隧道开挖施工过程中，如围岩不能自稳时，常采用预加固工法。第2章 工程概况与主要技术1.5 长株潭鸦婆塘段隧道1 工程概况某隧道为铁路双线隧道，净宽12.2m，净高8.68m，全长2424m，本隧道主要为围岩，各级围岩分布情况为：级围岩1770m，级围岩进口段40m、出口段170m，级围岩进口段30m、出口段230m，级围岩进口段124m、出口段60m。采用复合式衬砌。2 初期支护隧道出口段级围岩地段采用42超前小导管注浆超前支护，初期支护采用120b型钢架加强，间距0.6m。进口段级围岩地段设置一环30m长，89大管棚进行注浆超前支护，其他级围岩段采用42超前小导管注浆
8、超前支护，初期支护采用120b型钢架加强，间距0.6m。（1）喷射混凝土采用湿喷技术，混凝土集中拌和，输送车运输。本隧道设计为C25素混凝土、C25纤维混凝土。采用湿喷机喷混凝土。在作业时，微纤维混凝土在洞外由混凝土拌和站拌和，混凝土搅拌运输车向洞内送料，空压机供风。（2）锚杆施工初期支护设计用的锚杆为22砂浆锚杆。砂浆锚杆钻孔采用风枪钻孔，锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，按设计要求钻凿锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，用注浆泵注浆，然后将加工好的杆体插入孔内，并将锚杆与钢筋网连为整体。（3）钢筋网安设挂钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间
9、距按设计要求施作。钢筋网根据支护岩面的实际起伏形状铺设，并在初喷混凝土后进行，钢筋网与锚杆连接，焊接在一起。施作前，初喷3-5cm厚混凝土，形成钢筋保护层。钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。（4）钢架施工型钢钢架在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位系筋、锚杆连接。钢架间设纵向连接筋，钢架间用喷射混凝土填平。钢架拱角安放在牢固的基础上，架立时垂直于隧道中线，当钢架和围岩之间的间隙过大时要喷射混凝土填补。3 二次衬砌（1）二次衬砌施工混凝土采用电脑控制的集中拌合站加工；混凝土输送车运输；12m电动液压整体衬砌台车立模；混凝土输送泵泵送入模。本隧道每个洞口
10、二次衬砌个配备12m长全断面液压衬砌台车一台。根据量测数据分析结果确定二次衬砌施工时间，并合理安排各工序平行作业。衬砌台车定位经测量技术人员校准，并经质检工程师和监理工程师检验合格后方可进行模筑混凝土。（2）仰拱及隧底填充由于隧道位移地质条件较差，施工中，仰拱先行，及早封闭，以利于衬砌结构的整体受力。仰拱浇注采用仰拱大样板，由仰拱中心向两侧对称施工，整体浇注。仰拱浇注施工与掘进工作平行进行，采用仰拱栈桥进行混凝土浇注或出碴施工，以便对不到龄期的仰拱进行保护，施工工艺说明：清底。人工配合挖掘机清除底部虚碴，清底干净后抽出积水。断面检查。测量仰拱断面，检查是否欠挖，并进行处理。仰拱栈桥的支承和平台
11、架设。用洞内的挖掘机吊、装、拼移动式工作平台。然后在工作平台上铺设钢板，以利行车。立模及浇注混凝土。架立侧向及端头模板，浇注混凝土。养护。混凝土浇注完成后，进行养护。隧道仰拱填充与仰拱所用混凝土不是同一强度等级，待仰拱混凝土强度达到设计强度等级的85%以后，一次浇筑填充混凝土到设计高程。4 隧道围岩监控量测4.1监测断面和测点布置原则4.1.1地表下沉地表下沉量测主要针对隧道洞口段和浅埋段，具体的测点布置情况可根据现场的地形条件进行适当调整。4.1.2周边水平位移量测（1）测点埋设。喷锚支护施作后，用电钻或钢钎打40、深200mm的孔，先用1:1水泥砂浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线两
12、测点的固定方向在同一直线上，等砂浆凝固后，即可进行量测工作。（2）量测方法。采用SWJ-隧道收敛计监测。4.1.3拱顶下沉量测拱顶位移量测的测点在开挖后用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点的大小要适中，如过小，测量时不易找到；如过大，爆破时易被打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被掩埋，要尽快重新设置，以保证数据不中断。采用书评仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度可达1-2mm。量测时用一把2-4m长的挂钩式钢尺挂上即可。4.1.4工作要求（1）级围岩段每10m一个断面，每个断面5个测点。（2）其他围岩段每30m一个断面，每个断面5个测点。（3）拱顶沉降点和收敛
13、观测点应在同一断面上，待初期开挖完成后河初期支护之前，进行全断面测点埋设，水平基线布置两条：起拱线上2m处布置一条，起拱线下1m处布置一条。（4）各测点一个安设在距开挖面1m范围内，初期施作2h即埋设测点，并在工作面开挖后12h内和下次开挖之前进行第一组量测数据采集。4.2量测数据的应用和围岩稳定性判断4.2.1量测数据的应用现场量测数据中存在偶然误差，具有一定的离散性，故量测数据的时间散点图上下波动，难以找出规律。为了检验量测结果的可靠性，了解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度，故应对量测数据进行回归分析，绘出位移时间曲线，配合地质、施工各方面的信息，再与由经验和理论所建立的标准进行比较，对
14、于设计所确定的几个形式、支护方式、支护衬砌参数、预留变形量、施工方法和施工工艺及各工序的施作时间等进行检验，如与原设计指标基本相符，则继续施工，若差别过大，应立即修改支护参数，改变施工方法，调整作业时间，以求安全可靠，经济合理。4.2.2围岩稳定性的判断（1）位移值隧道施工时，围岩和支护实测位移值若超过某一临界值，则表示围岩不稳定，需加强支护衬砌。由于影响围岩变形的因素很多，工程实践中可参照表1选用。表1 隧道水平允许相对位移值（%）围岩类别 埋深（m）50 50-300 301-500 0.1-0.3 0.2-0.5 0.4-1.2 0.15-0.5 0.4-1.2 0.8-2.0 0.2-
15、0.3 0.6-1.6 1.0-3.0（2）位移速度开挖通过量测断面位移最大，以后逐渐降低，一般情况下，初期位移速度约为总位移的1/101/4，位移速度作为判断围岩稳定的标志。当位移速度大于20mm /d时，就需要特殊支护，否则可能使位移失稳。为发挥围岩自承作用，二次衬砌一般在围岩变形基本稳定后施作，通常规定隧道水平收敛速度小于0.10.2mm/d，即称围岩基本稳定，对于膨胀围岩，规定净空位移速度达到1mm/d后，才能施作二次衬砌。第3章 隧道支护技术的要点1.1 隧道锚杆支护1锚杆支护参数确定方法锚杆是用金属或其他具有高抗拉性能材料制作的一种杆状构件。经使用某些机械装置或黏结介质，通过一定的施工操作，将其安设在地下工程围岩或其他工程体中，形成承受荷载、阻止变形的围岩拱结构或其他复合结构物的锚杆支护。锚杆的作用在岩石力学有关文献中已有详细论述，通常认为，锚杆具有悬吊作用、减跨作用、组合作用、加固作用、改善围岩周边应力状态作用等。锚杆支护参数的选择，主要是确定锚杆支护的间距、长度及直径。由于地下工程地质条件的
