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水平喷射注浆方式
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其标准断面如下： 喷射改良体直径：６００ｍｍ 设置范围：１２０º（１２０º～１８０º） 设置角度：５º（５～１０º） 纵断方向钻孔长度：１３.０ｍ（９～４８ｍ） 纵断方向改良长度：１０ｍ 搭接长度：１.０ｍ 超前残余长度：４.０ｍ（３.０～４.０ｍ） 设置间距：６００ｍｍ（４００～１６００ｍｍ）
·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。
这些方法都是为了确保掌子面稳定，减少施工风险而 形成的。
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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。
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。
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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；
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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。
预衬砌工法采 用的机械，有2 大类：
1、排钻。示于 下图。用其钻 设槽形孔，中 央的钻用于压 注砂浆或混凝 土，形成拱形 混凝土壳体。
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2、装备有切槽钻头的专用机械，用于钻孔，同 时充填混凝土。其机械概况示于下图。
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脚部的施工机械之一
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·对周边环境的影响－缓冲结构的设置。三个方 面的问题。
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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；
大断面隧道施工
大断面隧道的施工中的关键问题
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二、客运专线的隧道特点
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首先，如何认识客运专线中隧道工程与一般线路 中隧道工程有何不同。
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一、列车运行的高速度，引起的列车——空气动力 学问题突出，不容忽视；
这包括：
·隧道净空有效断面积的确定－舒适性； ·列车运行产生的空气压对结构物的影响－耐久 性；
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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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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。
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。
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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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超前支护
工程实践证实，在地质不良的地段，发展各种稳 定掌子面的辅助工法并使之模式化是极为重要的。 日本、意大利在这方面都做了极有成效的工作。
定义：以稳定掌子面和地层下沉为目的的拱形薄壳结 构体。即：不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在 横断方向还具有拱形结构支护效果的支护。
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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除预衬砌方式外，其它两种方式，我们也是
经常采用的。也取得不少的经验，因此，当务之 急是如何提高超前支护技术的水平，一个重要措 施就是首先要建立模式化的、标准的超前支护工 法体系，在此基础上，根据我们的实践确立各种 超前支护的类型、设计参数及使用机械的配套。
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预衬砌工法的机械
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
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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；
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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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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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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。
1.84 1.54±0.30
大理岩
方解石
中位
1.38±0.30
1.52±0.28
花岗岩、闪绿岩 花岗岩、闪绿岩 花岗岩、闪绿岩 辉绿岩
石英、斜长石、 黑云母
石英、斜长石、 黑云母
石英、斜长石。 黑云母 斜长石、辉石
粗 中位 细～中位 细～中位
0.34±0.12 1.04±0.32 1.48±0.45 1.56±0.25
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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）
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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日本 喷混凝土初期强度设定事例
单位 道路协会
类别 喷混凝土
材龄3小时抗压 强度（N/mm2）
－
材龄24小时抗压 强度（N/mm2）
5
铁 道 建 设 ·运 输 高品质喷混凝土 1.5
8
设施
道强度喷混凝土 2
10
高强度纤维喷混 2
10
凝土
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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
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