PPT大断面隧道的设计与施工中的关键问题

从安全、、技术、、管理谈谈

大断断面隧道道的设计计与施工工中的关关键问题题西南交大大xxx10/25/20221一、背景1、世界范范围内，，铁路建建设的重重新定位位，一些些长大隧隧道，不不断涌现现。铁路路隧道例如欧洲洲共同体体，启动动了新一一轮的高高速铁路路建设计计划，其其中在穿穿越阿尔尔匹斯山山区的线线路上出出现了几几座特长长铁路隧隧道（图图1）。10/25/20222穿越阿尔匹匹斯山几座座特长铁路路隧道10/25/2022310/25/202242、我国客运运专线的启启动，引发发新一轮铁铁路隧道的的建设。例如我国铁铁路开始的的新一轮铁铁路建设，，在总长12500km的铁路线上上，隧道总总延长约2500km，而目前开始始修建的客客运专线就就有近700km的单、双线线铁路隧道道，长度超超过10km以上的，有有10多座，其中中最长的太太行山隧道道，长度达达27.8km，目前已经开开始修建。。我国长度超超过10km的铁路隧道道列于表1。10/25/20225表1中国特长铁路路隧道表序号隧道名称长度（m）线别建设时期1太行山隧道27892石太客专在建2乌鞘岭隧道20050兰武线20063秦岭Ⅰ线隧道18456西康2000．54秦岭Ⅱ线隧道18456西康2003．125大瑶山隧道14294衡广复线1987．126野三关隧道13845宜万线在建7北天山隧道13573精河～霍尔果斯在建8吕梁山隧道13365太原～中卫规划9大别山隧道13251武汉合肥规划10霞浦隧道13124温州福州线规划11长梁山隧道12782朔黄2000．312东秦岭隧道12268西合线2003．313堡镇隧道11588宜万线在建14南梁隧道11451石太客专在建15通海隧道11115玉溪蒙自铁路规划16圆梁山隧道11068渝怀2004．1217金寨隧道10682武汉合肥规划18大巴山隧道10655襄渝线规划19齐岳山隧道10469宜万线在建20大瑶山一号10080武广客专在建10/25/20226根据统计，截截止2004年底的统计数数据，各国已已经建成通车车的、正在修修建的和规划划中的长度超超过10km以上的公路隧隧道及铁路隧隧道，共有117座，其中中国国拥有22座。约占20％。10/25/20227NO隧道名称长度（km）所在地开通时间1GotthardBase57.1瑞士施工中2BasisBernner55.0澳大利亚·意大利规划中3青函53.9北海道·青森19884BasisMondAmbin52.1法国·意大利施工中5Channel（Euro）50.5法国·英国19946LotchbergBase34.6瑞士施工中7Koralm32.8澳大利亚规划中8Guadarrma28.4西班牙施工中9太行山27.9中国规划中10八甲田26.5日本施工中11岩手一户25.8日本200212PajaresBase24.7西班牙规划中13LainzerWienerwald23.9澳大利亚规划中14饭山22.2日本施工中15大清水22.2日本198216乌鞘岭20.1中国施工中17Belledonne20.0法国规划中18LaGrandeChartreuse20.0法国规划中19LianokladeDomokos20.0希腊规划中20Simplon（No2）19.8瑞士·意大利192221Simplon（No1）19.8瑞士·意大利190622ZimmerbergBasis19.7瑞士施工中23SemmeringBasis19.2澳大利亚竣工24Vereina19.1瑞士199925ChannelTunnelLink19.0英国施工中26新关门18.7日本197527Vaglia18.6意大利施工中28Apennino18.5意大利193429秦岭Ⅰ－Ⅱ18.5中国200330Valico16.6意大利

31六甲16.3日本197232PurkaBase15.4瑞士198233榛名15.4日本198210/25/2022834Severomuyskiy15.3俄罗斯200135五里峰15.2日本199736Firenzuola15.1意大利施工中37MonteSantaomarco15.0意大利198738StGotthard15.0瑞士188239CeneriBasis15.0瑞士施工中40Civ415.0澳大利亚规划中41CveneriBasis15.0瑞士规划中42中山14.9日本198243Lotchberg14.6瑞士191344MoutMcDonaid14.6加拿大198845Romeriksporten14.6挪威199946Cikarija14.3克罗地亚规划中47大瑶山14.3中国198748TaiwanHSRproject14.0中国台湾施工中49北陆13.9日本196250野三关13.8中国施工中51北天山13.6中国施工中52Frejus13.5法国·意大利187153新清水13.5日本196754Savio13.5芬兰规划中55吕梁山13.4中国规划中56HexRiver13.4南非

57大别山13.3中国规划中58Bosporus13.3土耳其规划中59CaponeroCapoverde13.3意大利200160Sciliar13.2意大利199361霞浦13.1中国规划中62安芸13.0日本197563Peloritana12.8意大利200164长梁山12.8中国200265Inntal12.7澳大利亚199466NewCascade12.5美国192967Lainzer12.3澳大利亚施工中68东秦岭12.3中国200310/25/2022969NovoKunsnetzkij12.2俄罗斯195770Bussolenobypass12.1意大利规划中71JammuUdhapur12.0印度规划中72Epine－Ⅱ12.0法国规划中73筑紫11.9日本施工中74北九州11.7日本197575福岛11.7日本198276Wienerwald11.6澳大利亚施工中77堡镇11.6中国施工中78RadfeidWiesing11.4澳大利亚施工中79颈城11.4日本196980Flathead11.3美国197081南梁11.2中国规划中82盐泽11.2日本198283藏王11.2日本198284通海11.1中国规划中85Monterotond11.1意大利施工中86圆梁山11.1中国200587SanDonand11.0意大利198688ParisCDG10.8法国规划中89Landruckenn10.8德国198890金寨10.7中国规划中91大巴山10.7中国规划中92Lierasen10.7挪威197393Pianoro10.7意大利施工中94Finse10.6挪威199395StansTerfens10.6澳大利亚施工中96Mundener10.6德国199197齐岳山10.5中国施工中98Raticosa10.4意大利施工中99生田10.4日本1976100赤仓10.3日本1997101NewKuanying10.3中国台湾规划中102Ariberg10.2澳大利亚1884103SantaLuciaBasis10.2意大利1977104大瑶山1号10.1中国规划中10/25/20221010km以上的的公路路隧道道NO隧道名称长度所在地开通1Laerdal24.5挪威20002终南山18.0中国施工中3StGotthard16.9瑞士19804Ariberg14.0澳大利亚19785雪山12.9中国台湾施工中6Frejus12.9法国·意大利19807MontBranc11.6法国·意大利19658Gudvanga11.4挪威19919Folgefonn11.2挪威199110关越（上）11.1日本199111飞弹10.7日本施工中12GranSasso10.2意大利198413LetunnelEst10.1法国施工中注：隧隧道长长度，，按4舍5入计，，取小小数点点后1位。本表的的中国国数据据到2005年年4月，其其它国国家到到2003年年7月。10/25/202211因此，，在隧隧道工工程领领域中中，我我们不不仅是是一个个名副副其实实的“隧道道”大大国，而且且正在在向“隧道道”强强国迈进。。10/25/2022123、这些些铁路路隧道道都是是以高高速为为基础础修建建的,因此，，净空空断面面积增增加较较多，，特别别是开开挖断断面积积增大大了，，给设设计施施工带带来新新的问问题。。国家线别线路长度（km）设计最高速度（km/h）营业最高速度（km/h）隧道数量双线标准断面积（m2）日本东海道51521027069/13%63.5山阳563250300268/47%63.5东北593260275184/63.4上越275260275107/39%63.5北陆11726026063/54%63.5九州12826026085/69%63.5法国南东410300300－－大西洋28435030016/6%71北欧333350300－100地中海250350300（320）13/5%100德国ICE9930028030/30％82哈诺法327300330120/37%82法兰克22%92意大利罗马23730025071/30%西班牙马德里47130030016/3%75英国CTRL10930030026/24%韩国KTX412350300189/46%107中国台湾台北34535030065/19%90合计6242133910/25/202213这些些长长隧隧道道的的修修建建，，无无疑疑地地是是一一个个新新的的机机遇遇和和挑挑战战，，我我们们应应该该利利用用这这个个机机遇遇，，将将我我国国的的隧隧道道设设计计、、施施工工及及维维修修管管理理的的技技术术提提高高到到一一个个新新的的水水平平。。应该该指指出出，，我我国国近近4000km的铁铁路路隧隧道道和和近近1000km的公公路路隧隧道道，，以以及及水水工工隧隧道道、、部部分分地地下下铁铁道道，，基基本本上上是是采采用用矿矿山山法法修修筑筑的的，，因因此此，，这这次次发发言言也也把把重重点点放放在在客客运运专专线线的的隧隧道道工工程程，，以以矿山山法法修修建建隧隧道道的的技技术术现现状状和和发发展展上。。10/25/202214二、、客客运运专专线线的的隧隧道道特特点点10/25/202215为了了迎迎接接市市场场竞竞争争的的挑挑战战，，近近期期，，铁铁道道部部启启动动了了以以250km/h、300km/h和350km/h速度度为为目目标标的的客客运运专专线线的的建建设设工工程程，，我我国国的的铁铁路路建建设设又又进进入入了了一一个个新新阶阶段段。。由由于于速速度度的的跨跨越越，，对对构构成成线线路路的的各各种种结结构构物物，，包包括括桥桥梁梁、、隧隧道道、、轨轨道道、、路路基基等等，，提提出出了了更更加加严严格格的的要要求求和和标标准准，，也也提提出出来来许许多多前前所所未未有有的的新新课课题题。。目前前，，正正在在建建设设的的和和拟拟建建的的几几条条客客运运专专线线都都有有大大量量的的隧隧道道工工程程涌涌现现。。在在客客运运专专线线条条件件下下，，如如何何针针对对隧隧道道观观察察的的特特点点、、认认识识和和解解决决所所面面临临的的新新问问题题，，是是一一个个值值得得研研究究的的问问题题。。10/25/202216首先，如如何认识识客运专专线中隧隧道工程程与一般般线路中中隧道工工程有何何不同。。10/25/202217一、列车运行行的高速度，，引起的列车车——空气动力学问问题突出，不容忽视；；这包括：·隧道净空有效效断面积的确确定－舒适性性；·列车运行产生生的空气压对对结构物的影影响－耐久性性；·对周边环境的的影响－缓冲冲结构的设置置。三个方面的问问题。10/25/202218二、考虑列车车高速运营的的特点，隧道道的净空有效效断面积增大大，例如在350km/h速度的条件下下,Ⅴ级围岩隧道的的开挖断面积积可达170m2，属于超大断面面隧道的范畴畴，与三车道道公路隧道的的开挖断面积积相当，给设设计、施工提提出来许多新新课题；10/25/202219三、由于开挖挖断面积的增增大，施工难难度也急剧增增加，特别是是对一般地质质条件下的初期支护技术术和不良地质条件件下的超前支护技术术，提出来很高高的要求；10/25/202220四、列车高速速运行的作用用，对洞内轨轨道（包括基基底结构，如如仰拱或铺底底、混凝土填填充层等）的的影响增大，，不仅需要加强基底底结构，对衬砌结构也也具有一定的的影响，不容容忽视。10/25/202221五、对衬砌混混凝土的耐久久性，如抵抗抗列车风压的的疲劳特性；如何保证初初期支护的喷混凝土的耐耐久性?，以及大断面面衬砌结构的的抗开裂特性性等，都提出出来了明确的的要求；10/25/202222六、由于这一一轮隧道工程程的数量特别别巨大，因此此，降低工程程造价，意义义也特别重大大。10/25/202223总之，目前要要解决的问题题是：高速运营条件件下的超大断断面隧道的设设计施工问题题。因此、客运专专线的隧道工工程，将是提提高我国隧道道设计施工技技术的重要机机遇。我们应应该下大力气，切切实地做出具具有时代意义义的贡献。10/25/202224何谓大断面面？目前我国大大断面（三三车道）公公路隧道已已开始修建建，如联络络重庆市的的几条高速速公路也从从一开始就就决定采用用3车道的大断断面隧道，，如铁山隧隧道，大梅梅沙隧道、、大宝山隧隧道等都是是三车道大大断面的。。由于3车道公路隧隧道的断面面积比双车车道大得多多,例如，第二二东名公路路初期建设设的三车道道隧道的断断面积为113～170m2比一般双车车道的85m2大1.5～～2.0倍。目前为为适应140km/h高速度的要要求而规划划的3车道公路隧隧道，其断断面积达170m2～200m2，，局部断面达达230m2的超大断面面，开挖宽宽度达23m。较初期三车车道隧道断断面又增加加了1.3～1.5倍。英法海海峡隧道分分叉处断面面的开挖宽宽度达21.2m，开挖高度达达15.4m，开挖断面积积为252.2m2。又如，日本本的第二布布引隧道，，在分叉段段是从2车道（净空空断面积59m2）变化到3～4车道的断面面（最大开开挖宽度24m、开挖断面积积240m2）。10/25/202225大断面隧道道的分类隧道断面划划分和开挖挖断面积（（日本））划分开挖断面积(m2)说明标准断面大断面超大断面70~80100~120>140双车道有人行道的双车道车道与路面宽相同的三道10/25/202226日本公路隧隧道断面划划分的基准准（2003年）通常断面大断面小断面净空宽度（m）8.5～12.512.5～14.03.0～5.0净空形状上部断面为单心园上半断面为三心园上半断面为单心园，侧壁为直墙净空纵横比约0.6以上约0.57以上约0.8以上净空断面积（m2）约40～80约80～100约8～1610/25/202227国际隧协的的断面划分分划

分净空断面积(m2)超小断面小断面中等断面大断面超大断面<3.03.0~10.010.0~50.050.0~100.0>100.010/25/20222810/25/202229大断面意味味着什么？？在同样围岩岩条件下，，随着开挖挖断面积的的增加，意意味着：1、掌子面的的稳定性的的降低；2、施工难度度、特别是是施工安全全管理的难难度增大；；3、施工风险险的发生概概率加大；；4、结构物质质量要求的的提高。10/25/202230大断面隧道道施工的基基本问题安全：安全全为主线，，技术和管管理为后盾盾，实现安安全生产技术：以技技术确保掌掌子面稳定定和施工质质量管理：以风风险观点实实现精细的的工程管理理10/25/202231结合具体情情况，主要要谈三个问问题：1、初期支护护；2、初期支护护的喷混凝凝土；3、隧道防水水板的铺设设工艺。10/25/202232一、、掌掌子子面面稳稳定定性性在大大断断面面条条件件下下，，如如何何控控制制掌掌子子面面的的稳稳定定性性，，减减少少和和预预防防掌掌子子面面出出现现坍坍塌塌的的风风险险，，是是极极为为重重要要的的。。特特别别是是在在通通过过各各种种不不良良地地质质地地段段时时。。从风风险险的的角角度度看看，，掌掌子子面面失失稳稳有有多多种种方方式式：：·掌子子面面挤挤出出；；·掌子子面面拱拱部部坍坍塌塌；；·上半半断断面面拱拱脚脚下下沉沉；；·底部部鼓鼓起起等等。。从技技术术角角度度出出发发，，预预防防和和减减少少上上述述风风险险发发生生的的主主要要方方法法也也是是多多种种多多样样的的。。·超前前支支护护；；·扩大大拱拱脚脚、、设设置置拱拱脚脚锚锚杆杆或或锚锚管管；；·正面面喷喷射射混混凝凝土土和和锚锚杆杆；；·底脚脚锚锚杆杆或或锚锚管管等等。。10/25/202233例如如意意大大利利在在修修建建高高速速铁铁路路隧隧道道中中，，曾曾采采用用以以下下稳稳定定掌掌子子面面的的方方法法。。这些些方方法法都都是是为为了了确确保保掌掌子子面面稳稳定定，，减减少少施施工工风风险险而而形形成成的的。。10/25/20223410/25/20223510/25/202236超前支护工程实践证实实，在地质不不良的地段，，发展各种稳稳定掌子面的的辅助工法并并使之模式化化是极为重要要的。日本、、意大利在这这方面都做了了极有成效的的工作。定义：以稳定掌子子面和地层下下沉为目的的的拱形薄壳结结构体。即：：不仅沿隧道纵纵向具有梁结结构的作用，，在横断方向向还具有拱形形结构支护效效果的支护。适用范围：1、需要提高掌掌子面稳定性性的土砂围岩岩；2、以控制地表表下沉和相邻邻结构物的影影响为主要目目的的场合；；如浅埋地点点、接近重要要结构物施工工的场合等10/25/202237模式化化的超超前支支护日本在在新版版“城城市矿矿山法法隧道道技术术标准准”（（2004年）中中，把把超前前支护护类型型、参参数及及适用用条件件做了了具体体的规规定。。10/25/202238超前支支护由由于构构筑方方法的的不同同，有有的是是以横横向刚刚性大大的拱拱形构构造为为主，，有的的是以以纵向向连续续性强强的梁梁构造造为主主，也也有具具有两两者功功能的的。其其分类类列于于下表表。超前支支护方方法分分类超前支护的分类预计的功能混凝土拱壳方式隧道横向刚性大（拱结构）水平喷射注浆方式隧道纵向刚性大（梁结构）长钢管注浆方式10/25/202239预衬砌其标准参数数如下。超前支护厚厚度：１７７０ｍｍ设置范围：：１２０º（１１５º～１２５º）设置角度：：７º（５º～１０º）纵断方向钻钻孔长度：：４.０ｍ纵断方向充充填长度：：３.５ｍ搭接长度：：０.５ｍ超前残余余长度：：１.０ｍ（１１.０～２.０ｍ）．．10/25/202240水平喷射射注浆方方式其标准断断面如下下：喷射改良良体直径径：６０００ｍｍｍ设置范围围：１２２０º（１２００º～１８００º）设置角度度：５º（５～１１０º）纵断方向向钻孔长长度：１１３.０ｍ（９９～４８８ｍ）纵断方向向改良长长度：１１０ｍ搭接长度度：１.０ｍ超前残余余长度：：４.０ｍ（３３.０～４.０ｍ）设置间距距：６０００ｍｍｍ（４０００～１１６０００ｍｍ））10/25/202241长钢管注浆浆方式标准断面面如下：：钢管直径径：１１１４３ｍｍｍ设置范围围：１２２０º（５０～１８８０º）设置角度：５５º（４～３０º）纵断方向钻孔孔长度：１２２.５ｍ（４～４４０ｍ）纵断方向注浆浆长度：１２２５ｍ（４～～４０m）搭接长度：３３.５ｍ超前残余长度度：３.５ｍ（１.０～７.５ｍ）设置间距：４４５０ｍｍ（（２００～１１０００ｍｍｍ）10/25/202242除预衬砌方式式外，其它两两种方式，我我们也是经常常采用的。也也取得不少的的经验，因此此，当务之急急是如何提高高超前支护技技术的水平，，一个重要措措施就是首先先要建立模式式化的、标准准的超前支护护工法体系，，在此基础上上，根据我们们的实践确立立各种超前支支护的类型、、设计参数及及使用机械的的配套。10/25/202243预衬砌工法的的机械预衬砌工法采采用的机械，，有2大类：1、排钻。示于于下图。用其其钻设槽形孔孔，中央的钻钻用于压注砂砂浆或混凝土土，形成拱形形混凝土壳体体。10/25/2022442、装备有切槽槽钻头的专用用机械，用于于钻孔，同时时充填混凝土土。其机械概概况示于下图图。10/25/202245脚部的施工机机械之一10/25/202246脚部施工机械械之二10/25/202247二、支护结结构在大断断面的的条件件下，，隧道道支护护结构构需要要加强强。加强的的途径径有二二。其其一是是改变过过去采采用的的支护护结构构参数数，如如增加加喷混混凝土土厚度度，加加密钢钢支撑撑间距距等；；这是我我们目目前采采用的的主要要方法法。另另一个个方法法就是是改变材材料的的规格格，例例如高高强度度喷混混凝土土、高高承载载力锚锚杆等等。第1种方法法的后后果，，就是是：加加大了了开挖挖断面面积，，这也也是在在同样样净空空断面面积的的条件件下，，我们们的开开挖断断面积积比较较大的的原因因之一一。第2种方法法，是是其他他国家家采用用的主主要方方法。。结果果不仅仅提高高了支支护结结构的的效果果，也也缩短短了作作业的的时间间。10/25/202248支护护结结构构的的构构成成隧道道的的支支护护结结构构包包括括：：初期期支支护护；；喷混混凝凝土土、锚锚杆杆、、钢钢支支撑撑或或格格栅栅超前前支支护护；；二次次衬衬砌砌包包括括仰仰拱拱及及底底板板；；临时时支支护护：：需需要要拆拆除除的的支支护护构构件件，，如如中中隔隔壁壁等等。。10/25/202249喷混混凝凝土土的的几几个个关关键键性性的的性性能能指指标标1、设设计计基基准准强强度度2、初初期期强强度度：：3、附附着着强强度度；；4、附附着着配配比比；；5、回回弹弹率率；；6、粉粉尘尘量量。。10/25/2022501、设设计计基基准准强强度度喷混混凝凝土土不不仅仅是是初初期期支支护护的的一一个个重重要要构构件件，，也也是是永永久久支支护护的的一一个个重重要要组组成成部部分分。。因因此此在在许许多多国国家家都都规规定定喷混混凝凝土土的的设设计计基基准准强强度度，采用用与与衬衬砌砌混混凝凝土土同同等等的的强强度度。不不仅仅如如此此，，考考虑虑到到材材料料、、配配比比或或者者施施工工机机械械的的技技术术进进展展，，喷喷混混凝凝土土稳稳定定的的高高强强度度已已经经成成为为可可能能，，因因此此喷混混凝凝土土的的设设计计基基准准强强度度有有向向高高强强度度方方向向发发展展的的趋趋势势。例例如如，，日日本本第第二二东东名名·名神神高高速速公公路路，，在在大断断面面隧隧道道中，，采采用用材材龄龄28天的的抗抗压压强强度度36N/mm2作为为设设计计基基准准强强度度。。也也有有的的国国家家规规定定在在不良良地地质质条条件件下下采用用高高强强度度喷喷混混凝凝土土的的建建议议。。10/25/202251在一般地地质条件件下的隧隧道，喷喷混凝土土设计基基准强度度采用与与衬砌混混凝土强强度相当当的建议议是可行行的。另另外应该该指出，，在欧洲洲一些国国家的喷喷混凝土土规定中中，很少少有采用用小于C25等级的喷喷混凝土土。在不良地地质条件件下的隧隧道，应应该提高高喷混凝凝土的强强度等级级，采用用高强度度混凝土土也是合合适的。。10/25/202252喷混凝土土抗压强强度划分分

EFNARC的标准

强度划分C24/30C28/35C32/40C36/45C40/50C44/55C48/60圆柱体试件24283236404448立方体试件3035404550558010/25/202253挪威的标标准喷喷混凝凝土抗压压强度划划分抗压强度(MPa)C30C35C40C45C50C55立方体试件的最小抗压强度303540455055取样试件的最小抗压强度19.222.425.628.832.035.210/25/2022542、初期期强度度一般说说，喷喷混凝凝土是是最先先施设设的，，都希希望它它尽快快地发发挥作作用，，这是是我们们要求求喷混混凝土土具有有一定定初期期强度度的目目的。。设定喷喷混凝凝土初初期强强度的的场合合，应应考虑虑隧道道开挖挖条件件及随随掌子子面进进展产产生的的围岩岩动态态，以以充分分确保保掌子子面及及其附附近围围岩的的稳定定，取24小时以以内的的强度度为标标准。。初期强强度，，应根根据围围岩条条件和和施工工条件件，可可以取取24小时以以外的的强度度为标标准，，有的的国家家就是是以3小时的的强度度作为基基准的的。10/25/202255初期强强度的的设定定值与与设计计基准准强度度一样样，因因隧道道功能能、断断面形形状等等构造造条件件、荷荷载条条件及及设计计方法法等而而异。。下表表是日日本各各单位位的初初期强强度设设定事事例。。10/25/202256日本喷喷混混凝土土初期期强度度设定定事例例单位类别材龄3小时抗压强度（N/mm2）材龄24小时抗压强度（N/mm2）道路协会喷混凝土－5铁道建设·运输设施高品质喷混凝土1.58道路公团喷混凝土－5高强度喷混凝土210高强度纤维喷混凝土21010/25/202257欧洲，根根据掌子子面的进进展，考考虑确保保掌子面面及其附附近的围围岩稳定定的重要要性，要要求喷混混凝土具具有图示示的初期期强度。。10/25/202258J1：：（A~B）：：适用于干干燥围岩岩、薄层层施工的的场合J2：(B~C)：适用于厚厚层施工工和有涌涌水，受受到后续续作业直直接作用用的场合合J3：(C以上)：只适用用于特殊殊条件的的场合（（例如，，大量涌涌水的场场合）10/25/2022593、附着强强度喷混凝土土与围岩岩及其它它物体的的附着，，是发挥挥喷混凝凝土支护护作用的的关键指指标。许许多国家家都有明明确的规规定。10/25/202260喷凝土的欧洲洲标准（EFNARC)G规定的附着强强度如下表所所示，通过附附着试验核查查。附着强度最小小值（MPa)附着的划分与混凝土的附着与岩体的附着非结构物0.50.1结构物1.00.5挪威规定附着着强度在0.2～1.8MPa之间。10/25/202261附着强度测定定事例岩类等矿物粒子大小附着强度

粗糙面破坏面片岩粘土矿物、绿泥石非常细0.24±0.180.28±0.11云母片岩石英、长石、云母中位0.58±0.190.85±0.35片麻岩（叶状构造）石英、斜长石、云母、角闪石中位0.19±0.050.51±0.11片麻岩（叶状构造）石英、斜长石、云母、角闪石中位1.53±0.281.8砂岩（裂隙多）石英、长石细（1.1）破坏面（1.1）破坏面砂岩石英、长石细1.81.8泥灰岩方解石、粘土矿物细1.491.84石灰岩方解石细1.58±0.121.54±0.30大理岩方解石中位1.38±0.301.52±0.28花岗岩、闪绿岩石英、斜长石、黑云母粗0.34±0.121.12±0.20花岗岩、闪绿岩石英、斜长石、黑云母中位1.04±0.321.40±0.26花岗岩、闪绿岩石英、斜长石。黑云母细～中位1.48±0.451.71±0.14辉绿岩斜长石、辉石细～中位1.56±0.251.7木版－－1.71.7喷混凝土表面－－1.71.710/25/2022624、附着配比对工程来说，，喷混凝土的的附着配比是是最有意义的的。附着配比指的的是：喷混凝凝土喷射后附附着在围岩上上的配比。它它与喷射配比、喷射工艺以及及喷射工的技技术熟练程度度有直接的关系系，不容忽视视。下表是欧欧洲的一个标标准。喷射后喷混凝土强度（附着配比）C30C35C40C45C50C55喷射前喷混凝土强度（喷射配比）C38C43C48C54C60C6510/25/2022635、回弹率及粉粉尘浓度回弹意味着粗粗骨料的损失失，而粉尘则则意味着微细细颗粒的损失失。这两者对对附着的喷混混凝土质量，，具有重要的的影响。因此，喷射施施工中，如何何控制回弹和和减少粉尘的的发生是很重重要的课题。。也是确保喷喷混凝土质量量的重要课题题。在质量控制中中，有的国家家规定：回弹弹不能大于20％，粉尘浓度度不能大于5mg/m3，否则，就是不不合格。10/25/2022646、喷射机械喷射机械的性性能和能力是是减少喷混凝凝土质量离散散性的重要保保证。特别是是，在大断面面隧道中，一一次喷射混凝凝土的数量有有所增加，同同时为了缩短短喷射时间，，采用大容量量，高性能的的喷射机械，，已是大势所所趋。因此许许多国家都规规定了喷射机机的要求性能能。如单位时时间的喷射量量等。有的更更明确规定，，喷射机的生生产效率应在在10m3/h以上。许多施施工单位也都都认识到这一一点，开始采采用大容量的的喷射机，是是非常英明的的决策。10/25/202265大断面隧道如如果仍然采用用一般隧道的的支护结构，，必然会加大大开挖断面积积、从而延长长工期和增加加成本。为了了解决这个问问题，日本从从修建第2东名高速公公路起，就就开始研究究对策。研研究和实践践获得如下下的成果。。10/25/202266日本第二东东名高速公公路隧道事事例净空断面积积：约150m2开挖断面积积：最大200m2采用高强喷喷混凝土：：比采用普普通喷混凝凝土的厚度度，减少30％；锚杆采用高高强锚杆（（设计承载载力28kN)，锚杆数量减减少30％；采用高规格格钢支撑（（HH－154）；二次衬砌采采用高强喷喷混凝土，，设计厚度度减少10cm不设变形富富余量。10/25/2022671、喷混凝土土的高强度度化主要研究高高强度喷混混凝土和钢钢纤维喷混混凝土。高强度喷混混凝土要求求的强度列列于下表。。种类要求强度目标强度3小时1天28天28天高强度配比2以上10以上36以上50以上一般强度配比－5以上18以上－10/25/202268高强度喷混混凝土的标标准配比列列于下表要求强度（N/mm2）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）单位水泥用量（kg）单位速凝剂对水泥的用量（％）见上25/202269高强度钢纤纤维喷混凝凝土主要用用于裂隙发发育的围岩岩，标准的的钢纤维混混入率为体体积比的0.75％。其标准准配比列于于下表。要求强度（N/mm2）28天弯曲韧性（cm）塌落度（cm）粗骨料最大尺寸（mm）单位水泥用量（kg）单位速凝剂对水泥用量（％）见表1如图所25/2022702、高承载力力锚杆在清水进行行了下表的的试验施工工。喷混凝土钢支撑厚度（cm）强度（N/mm2）规格间距（m）标准2018H－2001.5高强度12.540、SFRC－－长度（m）横向间距（m）纵向间距（m）承载力（kN）标准6.01.21.51801组6.02.01.53102组4.0和6.01.01.5180和3103组4.00.81.518010/25/202271从试验施工工结果看，，第1组的施工循循环、成本本最理想。。第3组最差。因因此，把第第1组作为标准准组合。10/25/2022723、高高规规格格钢钢支支撑撑采用用了了与与过过去去钢钢材材有有相相同同延延伸伸率率的的，，抗抗拉拉强强度度590N/mm2、、破断断延延伸伸率率17％以以上上的的高高规规格格钢钢支支撑撑。。屈服点（N/mm2）抗拉强度（N/mm2）破断延伸率（％）拉伸试验片炭素当量Ceg高规格钢≥440≥590≥171A≥0.47一般规格钢≥245400~510≥171A－10/25/202273与过过去去采采用用的的钢钢支支撑撑比比，，可可以以小小型型化化，，其其比比较较列列于于下下表表过去采用的高规格钢NH-250x250x9x14HH-200x201x9x12NH-200x200x8x12HH-154x151x8x12NH-150x150x7x10HH-123x125x6.5x810/25/2022744、二二次次衬衬砌砌同样样地地，，二二次次衬衬砌砌也也采采用用高高强强度度混混凝凝土土。。根根据据试试验验，，二二次次衬衬砌砌的的混混凝凝土土的的强强度度等等级级从从18N/mm2提高高到到30N/mm2。。其结结果果是是，，采采用用18N/mm2时的的衬衬砌砌厚厚度度在在B~D2级围围岩岩中中，，为为50cm，，在D级围围岩岩中中为为60cm，，而采采用用30N/mm2时相相应应的的厚厚度度分分别别为为40cm和50cm。。减少少了了10cm。。10/25/2022755、施工方方法的研研究在总长度度83km的隧道中中，用台台阶法修修建了80％的隧道道。台阶阶法已经经成为修修建大断断面隧道道的主流流方法。。另外一一种方