0.5
0.1
1.0
0.5
挪威规定附着强度在0.2～1.8MPa之间。
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附着强度测定事例
岩类等
矿物
粒子大小
附着强度
粗糙面
破坏面
片岩
云母片岩
片麻岩（叶状构 造） 片麻岩（叶状构 造） 砂岩（裂隙多）
粘土矿物、绿泥 石
石英、长石、云 母
石英、斜长石、 云母、角闪石
石英、斜长石、 云母、角闪石 石英、长石
适用范围：
1、需要提高掌子面稳定性的土砂围岩； 2、以控制地表下沉和相邻结构物的影响为主要目 的的场合；如浅埋地点、接近重要结构物施工的场 合等
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模式化的超前支护
日本在新版“城市矿山法隧道技术标准” （2019年）中，把超前支护类型、参数及适用条 件做了具体的规定。
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脚部施工机械之二
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二、支护结构
在大断面的条件下，隧道支护结构需要加强。 加强的途径有二。其一是改变过去采用的支护结构 参数，如增加喷混凝土厚度，加密钢支撑间距等；这 是我们目前采用的主要方法。另一个方法就是改变材 料的规格，例如高强度喷混凝土、高承载力锚杆等。 第1种方法的后果，就是：加大了开挖断面积，这 也是在同样净空断面积的条件下，我们的开挖断面积 比较大的原因之一。 第2种方法，是其他国家采用的主要方法。结果不 仅提高了支护结构的效果，也缩短了作业的时间。
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四、列车高速运行的作用，对洞内轨道（包括基底 结构，如仰拱或铺底、混凝土填充层等）的影响 增大，不仅需要加强基底结构，对衬砌结构也具 有一定的影响，不容忽视。
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五、对衬砌混凝土的耐久性，如抵抗列车风压的疲 劳特性；如何保证初期支护的喷混凝土的耐久性?， 以及大断面衬砌结构的抗开裂特性等，都提出来 了明确的要求；
非常细 中位 中位 中位 细
0.24±0.18 0.58±0.19 0.19±0.05 1.53± 0.28 （1.1）破坏面
0.28±0.11 0.85±0.35 0.51±0.11 1.8 （1.1）破坏面
砂岩
石英、长石
细
1.8
1.8
泥灰岩 石灰岩
方解石、粘土矿 细
物
方解石
细
1.49 1.58±0.12
从风险的角度看，掌子面失稳有多种方式：
·掌子面挤出；
·掌子面拱部坍塌；
·上半断面拱脚下沉；
·底部鼓起等。
从技术角度出发，预防和减少上述风险发生的主要方 法也是多种多样的。
·超前支护；
·扩大拱脚、设置拱脚锚杆或锚管；
·正面喷射混凝土和锚杆；
·底脚锚杆或锚管等。
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例如意大利在修建高速铁路隧道中，曾采用以下稳定 掌子面的方法。
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在一般地质条件下的隧道，喷混凝土设计基准强 度采用与衬砌混凝土强度相当的建议是可行的。另 外应该指出，在欧洲一些国家的喷混凝土规定中， 很少有采用小于C25等级的喷混凝土。
在不良地质条件下的隧道，应该提高喷混凝土的 强度等级，采用高强度混凝土也是合适的。
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二、考虑列车高速运营的特点，隧道的净空 有效断面积增大，例如在350km/h速度的条 件下,Ⅴ级围岩隧道的开挖断面积可达170m2， 属于超大断面隧道的范畴，与三车道公路 隧道的开挖断面积相当，给设计、施工提 出来许多新课题；
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三、由于开挖断面积的增大，施工难度也急剧增加， 特别是对一般地质条件下的初期支护技术和不良地 质条件下的超前支护技术，提出来很高的要求；
长钢管注浆方式
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标准断面如下： 钢管直径：１１４３ｍｍ 设置范围：１２０º（５０～１８０º） 设置角度：５º（４～３０º） 纵断方向钻孔长度：１２.５ｍ（４～４０ｍ） 纵断方向注浆长度：１２５ｍ（４～４０m） 搭接长度：３.５ｍ 超前残余长度：３.５ｍ（１.０～７.５ｍ）
设置间距：４５０ｍｍ（２００～１０００ｍｍ）
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超前支护由于构筑方法的不同，有的是以横向刚性大的拱形构造为主，有的 是以纵向连续性强的梁构造为主，也有具有两者功能的。其分类列于下表。
超前支护方法分类
超前支护的分类 混凝土拱壳方式
预计的功能 隧道横向刚性大（拱结构）
水平喷射注浆方式 长钢管注浆方式
隧道纵向刚性大（梁结构）
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欧洲，根据掌子面的进展，考虑确保掌子面及 其附近的围岩稳定的重要性，要求喷混凝土具有图 示的初期强度。
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J1 ：（A~B）：适用于干燥围岩、薄层施工的场合 J2： (B~C)：适用于厚层施工和有涌水，受到后续作业直接作用的场合 J3： (C以上)：只适用于特殊条件的场合（例如，大量涌水的场合）
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支护结构的构成
隧道的支护结构包括：
初期支护；喷混凝土、锚杆、钢支撑或格栅
超前支护； 二次衬砌包括仰拱及底板； 临时支护：需要拆除的支护构件，如中隔壁等。
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喷混凝土的几个关键性的性能指标
1、设计基准强度 2、初期强度： 3、附着强度； 4、附着配比； 5、回弹率； 6、粉尘量。
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喷混凝土抗压强度划分
强度划分
C24/30
圆柱体试件 24
立方体试件 30
EFNARC的标准
C28/35 C32/40 C36/45
28
32
36
35
40
45
C40/50 40 50
C44/55 44 55
C48/6 48 80
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挪威的标准 喷混凝土抗压强度划分
抗压强度 (MPa)
在质量控制中，有的国家规定：回弹不能大于20 ％，粉尘浓度不能大于5mg/m3，否则，就是不合格。
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6、喷射机械
喷射机械的性能和能力是减少喷混凝土质量离散 性的重要保证。特别是，在大断面隧道中，一次喷 射混凝土的数量有所增加，同时为了缩短喷射时间， 采用大容量，高性能的喷射机械，已是大势所趋。 因此许多国家都规定了喷射机的要求性能。如单位 时间的喷射量等。有的更明确规定，喷射机的生产 效率应在10m3/h以上。许多施工单位也都认识到这 一点，开始采用大容量的喷射机，是非常英明的决 策。
C30 C35 C40 C45 C50 C55
立方体试件的最小 30
35
40
45
50
55
抗压强度
取样试件的最小抗 19.2 22.4 25.6 28.8 32.0 35.2 压强度
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2、初期强度
一般说，喷混凝土是最先施设的，都希望它尽 快地发挥作用，这是我们要求喷混凝土具有一定初 期强度的目的。
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大断面意味着什么？
在同样围岩条件下，随着开挖断面积的增加，意味着： 1、掌子面的稳定性的降低； 2、施工难度、特别是施工安全管理的难度增大； 3、施工风险的发生概率加大； 4、结构物质量要求的提高。
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大断面隧道施工的基本问题
安全：安全为主线，技术和管理为后盾，实现安全生产 技术：以技术确保掌子面稳定和施工质量 管理：以风险观点实现精细的工程管理
喷射后喷混凝土强 C30
C35
C40
C45
C50
C55
度（附着配比）
喷射前喷混凝土强 C38
C43
C48
C54
C60
C65
度（喷射配比）
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5、回弹率及粉尘浓度
回弹意味着粗骨料的损失，而粉尘则意味着微细 颗粒的损失。这两者对附着的喷混凝土质量，具有 重要的影响。
因此，喷射施工中，如何控制回弹和减少粉尘的 发生是很重要的课题。也是确保喷混凝土质量的重 要课题。
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结合具体情况，主要谈三个问题： 1、初期支护； 2、初期支护的喷混凝土； 3、隧道防水板的铺设工艺。
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一、掌子面稳定性
在大断面条件下，如何控制掌子面的稳定性，减少和 预防掌子面出现坍塌的风险，是极为重要的。特别是在 通过各种不良地质地段时。
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1、设计基准强度
喷混凝土不仅是初期支护的一个重要构件，也 是永久支护的一个重要组成部分。因此在许多国 家都规定喷混凝土的设计基准强度，采用与衬砌 混凝土同等的强度。不仅如此，考虑到材料、配 比或者施工机械的技术进展，喷混凝土稳定的高 强度已经成为可能，因此喷混凝土的设计基准强 度有向高强度方向发展的趋势。例如，日本第二 东名·名神高速公路，在大断面隧道中，采用材 龄28天的抗压强度36N/mm2作为设计基准强度。 也有的国家规定在不良地质条件下采用高强度喷 混凝土的建议。
1.12±0.20 1.40±0.26 1.71±0.14 1.7
木版
－
－
1.7
1.7
喷混凝土表面
－
－
1.7
1.7
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4、附着配比
对工程来说，喷混凝土的附着配比是最有意义的。 附着配比指的是：喷混凝土喷射后附着在围岩上的配 比。它与喷射配比、喷射工艺以及喷射工的技术熟练程 度有直接的关系，不容忽视。下表是欧洲的一个标准。
22
除预衬砌方式外，其它两种方式，我们也是