隧道衬砌施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道衬砌施工方法，包括以下步骤：沿隧道纵向的围岩开挖面上间隔施作全断面钢拱架；在相邻钢拱架之间的围岩开挖面上采用湿喷机藉助空气压力高速喷射两层低碳型纤维混凝土层，形成隧道衬砌结构；直至隧道贯通。本发明施工工艺简单，施工过程安全，并且能够减少喷射混凝土回弹率，提高可喷射性能，降低能耗，所形成的衬砌结构韧性高、抗渗性好、耐久性好，尤其适用于矿山法施工的软弱围岩隧道支护。
【专利说明】隧道衬砌施工方法【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道领域，尤其是指一种隧道衬砌的施工方法。
【背景技术】
[0002]衬砌是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。现有的隧道衬砌通常采用复合式衬砌结构，包括初期支护、防水层和二次衬砌。复合式衬砌是分内外两层先后施作的隧道衬砌，在洞室开挖后，先放置钢拱架、挂钢筋网，再施作与围岩密贴的喷射普通混凝土作为初期支护的外层衬砌，待围岩变形基本稳定以后再施作模筑钢筋混凝土内层衬砌，两层衬砌之间设置防水层。
[0003]在复合式衬砌结构施作过程中，挂钢筋网是一项费时而危险的工作，而且钢筋网的存在会导致喷射混凝土回弹率大，造成了材料浪费，钢材、混凝土等材料用量大，造价高，施工工艺复杂，施工周期长。
[0004]由于钢筋网的存在，喷射混凝土不能很好地与开挖面相贴合，钢筋网和开挖面之间必然形成空洞，为钢筋网的腐蚀留下了隐患。钢筋网上的结构凸起以及喷射施工工艺导致初期支护结构的混凝土层平整度难以控制，致使铺设防水层的基面状况较差，易对防水层本身造成损害，加之由于施工原因，防水层卷材的接茬工艺难以保证焊缝的质量和效果，这些因素都易留下漏水隐患。由于这些安全隐患的存在，隧道在建成运营后容易出现衬砌开裂、渗漏等现象，导致衬砌的整体耐久性达不到设计使用年限。
【发明内容】
[0005]本发明需要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、无安全隐患的隧道衬砌施工方法。·
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下:
隧道衬砌施工方法，具体包括以下步骤:
A.开挖洞室，在洞室内沿隧道纵向的围岩开挖面上间隔施作全断面钢拱架；
B.搅拌低碳型纤维混凝土，采用湿喷机向相邻钢拱架之间围岩开挖面上喷射厚度为20mm±lmm的低碳型纤维混凝土,形成内层混凝土层；
C.待洞室位移稳定后，再采用湿喷机藉助空气压力向内层混凝土层的外表面高速喷射厚度为10mm±lmm的低碳型纤维混凝土,形成外层混凝土层；
D.在隧道内纵向重复步骤A至C，直至隧道贯通。
[0007]本发明所述步骤A中相邻钢拱架之间的距离优选为750mm。
[0008]本发明所述低碳型纤维混凝土每立方米包括以下重量的组分:粉煤灰53.1 Kg~106.2 Kg，硅粉17.7 Kg~53.1 Kg，钢纤维35Kg，聚丙烯纤维0.9 Kg，其余为普通喷射混凝土。
[0009]由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步如下:
本发明是将钢拱架沿隧道开挖面纵向间隔一定距离、全断面布置，将低碳型纤维混凝土藉助湿喷机高速喷射至围岩开挖面上，与钢拱架联合形成低碳型纤维喷射混凝土隧道衬砌结构，工艺简单，成本低廉。低碳型纤维混凝土采用分层施作方法，内层和外层之间的层间界面具有很强粘结力，并能够充分传递剪切力。
[0010]本发明所述的低碳型纤维混凝土通过在普通喷射混凝土中添加钢纤维这种高模量纤维，大幅度提高了其韧性和耐久性；添加聚丙烯纤维这种低模量纤维，减少了混凝土的早期塑性收缩裂纹，从而提高了混凝土的抗渗性；添加硅粉和粉煤灰可减少水泥用量，降低水化热，最大限度地减少了表面收缩微裂纹，提高颗粒间紧密性与纤维间粘结性，降低能耗，提高性价比；由于取消了钢筋网，喷射混凝土回弹量损失减小10%以上；由于低碳型纤维混凝土材料性能优越，衬砌厚度可以减薄30%左右,故节省材料；由于衬砌厚度减薄,开挖土方量减小，弃土量减少。因此施工工期缩短，施工工期减少50%以上，从而人工费、机械费降低，地面临时占地时间短。采用低碳型纤维喷射混凝土衬砌，有利于减少回弹率，提高可喷射性能，降低能耗及工程造价，保障施工安全，减少对环境的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的结构示意图。
[0012]其中:1、钢拱架，2、内层混凝土层，3、外层混凝土层。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作更进一步详细说明:
一种隧道衬砌施工方法，具体包括以下步骤:
A.先开挖洞室，在洞室内沿隧道纵向的围岩开挖面上间隔施作全断面钢拱架1，相邻钢拱架I之间的距离为750mm。
[0014]B.搅拌低碳型纤维混凝土，采用湿喷机向相邻钢拱架I之间围岩开挖面上喷射厚度为20mm±lmm的低碳型纤维混凝土,形成内层混凝土层2。
[0015]本发明所述的低碳型纤维混凝土是在普通喷射混凝土中掺入粉煤灰和硅粉，再配以钢纤维、聚丙烯纤维而形成，制备而成的低碳型纤维混凝土每立方米包括53.1 Kg?106.2 Kg粉煤灰，17.7 Kg?53.1 Kg硅粉，35Kg钢纤维，0.9 Kg聚丙烯纤维，其余为普通喷射混凝土。
[0016]C.待洞室位移稳定后，再采用湿喷机藉助空气压力向内层混凝土层2的外表面高速喷射厚度为IOmm土 Imm的低碳型纤维混凝土，形成外层混凝土层3 ；内层混凝土层2和外层混凝土层3之间的层间界面具有很强粘结力并可充分传递剪切力。本发明中，钢拱架1、内层混凝土层2以及外层混凝土层3共同构成如图1所示的隧道衬砌结构。
[0017]D.在隧道内纵向重复上述步骤，直至隧道贯通。
[0018]本发明由于舍弃了传统的复式衬砌中的钢筋网，施工过程更加简单、安全，并且降低了喷射混凝土的回弹率，节省材料，降低能耗。
【权利要求】
1.隧道衬砌施工方法，其特征在于具体包括以下步骤: A.开挖洞室，在洞室内沿隧道纵向的围岩开挖面上间隔施作全断面钢拱架(I)； B.搅拌低碳型纤维混凝土，采用湿喷机向相邻钢拱架(I)之间围岩开挖面上喷射厚度为20mm±lmm的低碳型纤维混凝土,形成内层混凝土层(2)； C.待洞室位移稳定后，再采用湿喷机藉助空气压力向内层混凝土层(2)的外表面高速喷射厚度为IOmmilmm的低碳型纤维混凝土,形成外层混凝土层(3)； D.在隧道内纵向重复步骤A至C，直至隧道贯通。
2.根据权利要求1所述的隧道衬砌施工方法，其特征在于:步骤A中相邻钢拱架(I)之间的距离为750mm。
3.根据权利要求1或2任一项所述的隧道衬砌施工方法，其特征在于:所述低碳型纤维混凝土每立方米包括以下重量的组分:粉煤灰53.1 Kg?106.2 Kg，硅粉17.7 Kg?53.1Kg，钢纤维35Kg，聚丙烯纤维0.9 Kg，其余为普通喷射混凝土。
【文档编号】E21D11/00GK103670439SQ201310663159
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】赵怀宇, 李占岭, 孟金波 申请人:河北省电力勘测设计研究院