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初期支护施工中喷射混凝土的方法

作者: 时间:2019-10-08 09:59

    初期支护是解决隧道施工期间的稳定和安全的工程措施,它是永久衬砌的一部分。在初期支护中,支撑的刚度要求可相对降低;应确立柔性支护结构的体系,掌握或利用围岩应力,使支护结构中的弯矩基本为受压。初期支护采用喷射混凝土、安装锚杆、支立钢支撑、加设钢网以及仰拱封底等方法。

    就施工方法而言,掘进机施工对围岩的扰动要比钻爆法施工小,这是由于掘进机掘进时几乎不产生对围岩的扰动。但是掘进机庞大的设备占据了隧道掘进空间,所以在处理掌子面上的危石、坍塌等支护时,没有钻爆法灵活方便,费用会增高。事前应以所提供的地质资料,进行分析、研究,从而确定相应的支护措施。

    由于敞开式掘进机安装的适用设备、有效空间使它能充分体现出新奥法的支护原理:以维护和利用围岩的自稳能力为基点,将圈梁及锚杆和喷射混凝土结合在一起为主要支护手段,及时进行支护,有效地控制围岩的变形与松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,形成了以锚杆、喷射混凝土和隧道围岩三位一体的承载结构,共同支承围岩压力。

    在围岩支护工程中特别强调喷射混凝土的作用。围岩失稳是一种累进性破坏,从某一块周边抗剪强度低的“危石”错动、坠落开始,逐渐使周围围岩失稳、坍塌,而及时采用喷射混凝土的方法可封闭刚开挖岩面,这种封闭不仅阻止了洞内潮气和水对围岩的侵蚀,减少了膨胀性岩体的软化和膨胀,而且可以抵抗岩块之间沿节理的剪切和张裂,使得围岩变形不能发展,有效地阻止围岩的松动。即使采用了密集的钢支撑,但未进行喷射混凝土封闭,也会使开挖围岩在暴露的时间内产生过渡位移,钢支撑随围岩变形而变形。是否在掘进机刀盘后部半台上进行喷射混凝土作业,要根据围岩变化来决定。如需要在刀盘后部平台上喷射混凝土作业,应做好掘进机的防护工作,防止混凝土污染、损伤设备。

    喷射混凝土的作用与效果如下所述。

    (1)支承围岩:喷射混凝土能与围岩粘结,使围岩表面形成新的张力,从而达到围岩处于三维受力的有利状态。

    (2)补强围岩:直接喷入围岩裂隙的混凝土,起到粘接作用,提高了块状岩体间的粘结力,防止围岩的松动。覆盖围岩表面的混凝土,形成了防止风化和止水的保护层。

    (3)形成围岩新的支护结构:喷射混凝土的柔性有效地控制了围岩的变形量,使围岩可能产生的应力减小。

    (4)喷射混凝土与锚杆、钢筋网和钢支撑结合起来,使支护结构均匀受力。

    撑靴为掘进机提供推力和扭矩,因此要求撑靴处岩壁坚硬光滑、无剥落。但如果撑靴所在位置围岩软弱、坍塌、凹凸不平,则无法提供掘进中的支撑反力或在掘进中撑靴打滑。为此,在相应地质条件下加强对刀盘后洞壁两侧的混凝土喷射,特别是撑靴位置,应尽可能提前喷密实、硬化并平整。

    在软弱围岩地段中,为了及时封闭、尽早稳固围岩,在围岩露出护盾后,即用人工喷射混凝土对围岩进行封闭。人工干喷可控性好、针对性强,弥补了硬岩掘进机后配套上喷射混凝土设备距掌子面较远,不能及时喷射混凝土的缺陷。