公路隧道型钢喷射混凝土初期支护安全评价研究_徐帮树

隧道工程中喷射混凝土支护技术规程隧道工程中喷射混凝土支护技术规程序号：001随着现代城市建设的快速发展，隧道工程在交通、水利、能源等领域中起着重要的作用。

为了确保隧道的安全和稳定，喷射混凝土支护技术被广泛应用。

本文将深入探讨隧道工程中喷射混凝土支护技术的规程，以及该技术的优点和挑战。

一、喷射混凝土支护技术规程的重要性与背景隧道工程的建设是一个复杂而艰巨的任务，需要充分考虑地质条件、工程设计和施工操作等多个因素。

喷射混凝土支护技术作为一种有效的支护方法，能够提供稳定的隧道结构，保护隧道免受地质灾害和水涌等不利影响。

制定和遵循相关的技术规程对确保隧道工程的质量和安全至关重要。

二、喷射混凝土支护技术规程的基本要求1. 施工前准备工作：在进行喷射混凝土支护之前，必须进行详细的工程勘察和地质勘探，以了解隧道的地质条件和工程设计参数。

还需要对施工设备和材料进行检查和测试，确保其符合要求。

2. 施工操作：喷射混凝土支护施工的操作应符合以下基本要求：- 施工现场必须具备良好的通风和照明条件，保证施工人员的安全。

- 喷射混凝土支护的施工顺序和方法应根据地质条件和工程设计要求进行调整。

- 喷射混凝土的配比和搅拌应符合相关的标准和规范，以确保混凝土的强度和耐久性。

- 操作人员必须熟悉施工设备的使用方法，并定期对其进行维护和检修。

3. 质量控制：为了确保喷射混凝土支护的质量，必须进行严格的质量控制。

这包括：- 对混凝土材料的质量进行抽样和检测。

- 定期对喷射混凝土的强度和密实性进行测试。

- 对施工过程中的变化和异常情况进行监测和评估。

三、喷射混凝土支护技术的优点与挑战喷射混凝土支护技术相比传统的支护方法具有以下优点：- 施工速度快：喷射混凝土可以通过高压喷射技术迅速进行，大大提高了施工效率。

- 支护性能好：喷射混凝土形成的支护体具有较好的强度和稳定性，能够保护隧道免受地质灾害和水涌等不利影响。

- 适应性强：喷射混凝土支护技术适用于各种地质条件和隧道形状，具有较强的适应性。

喷射混凝土在隧道支护中的应用探讨【摘要】本文通过结合某隧道情况，对隧道洞身Ⅳ级围岩初期支护采用C25喷射混凝土，Ⅴ级围岩采用C30喷射混凝土，均采用湿喷工艺。

总结出该隧道支护中应用湿喷混凝土施工技术措施，提出合理的混凝土拌制技术以及喷射混凝土工艺，为同类工程提供参考借鉴。

【关键词】隧道支护；喷射混凝土；混凝土拌制1.工程概况某隧道全长5870.4m，进口里程DK332+832.6，出口里程DK330+703，为双线隧道。

最大埋深为175m，最浅埋深在华家沟，拱顶以上埋深仅为2m。

隧道洞身在DK330+280～DK330+705段通过灰岩区，地面调查中发现灰岩有轻微岩隙、溶孔发育，局部地段岩层理面和节理延伸，属岩溶微弱发育区。

V级围岩885.4m，IV级围岩4985m，属于长大软弱围岩隧道。

洞身Ⅳ级围岩初期支护采用C25喷射混凝土，Ⅴ级围岩采用C30喷射混凝土，均采用湿喷工艺，隧道Ⅴ级围岩段采用全环钢架、Ⅳb型采用拱墙型钢钢架；Ⅳ级围岩设小导管超前支护、Ⅴ级围岩设小导管及中、大管棚超前支护。

2.施工准备技术对开挖已验收合格，要进行喷砼施工的部位，首先由测量人员用红油漆标出其高程和桩号，然后对岩石表面进行细致的撬挖与清理。

撬挖清理完毕后，若需装锚杆或挂钢丝网，则先进行锚杆或钢丝网的施工，然后用压力水枪或风枪对受喷面松散的泥土及杂物等进行彻底清洗。

清洗完毕后，作业班组先自己认真检查；自检合格后，班组填写好验收记录表报送工段进行二检验收；二检验收合格后报项目部质控办执行三检验收；三检验收合格后报请监理工程师验收。

监理工程师验收合格，仓面准备就绪。

所有原材料都必须是经业主和监理批准、进场验收合格的产品，否则不能使用。

原材料必须有足够的储备量。

喷砼前，要对原材料的储备量进行核实，根据原材料喷射的实际储量重新确定喷射面积。

混凝土喷射前对设备进行检查，喷射前设备必须完好。

工段对基岩面上松动的石块及浮土用人工仔细进行撬挖与清理。

88总505期2019年第19期（7月 上）0 引言新奥法是目前公路隧道施工中普遍使用的施工方式，且在行业内部已经获得了认可。

而此类施工方式最为重要的部分则是初期支护的内容，如果这一内容出现差错那么必定会对工程的质量造成影响。

所谓初期支护，是一种现代隧道工程作业最常采用的方式，通过运用此类方式能够确保围岩部分稳定，从而保障整个工程实施的稳定安全。

受制于选择使用的是一种复合衬砌方式的限制，进而使得组合只得选用喷射混凝土和锚杆来进行，这样一来初期支护的操作规格就要适当地调整。

由此可见，初期支护的选择并非是固定规格，而是需要与具体的条件状况相协调，其施工环节中出现的状况也比较多，因而需要应时而变。

但是受制于技术人员知识能力方面的欠缺，部分施工过于粗糙甚至于出现诸多的危险性操作行为，从而使得此类施工方式的运用并没有收到预期的效果。

1 工程实例分析某隧道工程是一种分离规格形式的中型隧道，其主要分布在S 形曲线的上部，而隧道的左侧和右侧的规格保持一致。

隧道的地质构造为盆地，场地的内部表现为岩体破碎。

通过整体状况分析发现，此隧道跨越的区域是一种中低山地的地貌，且其整体的起伏状况比较明显。

另外，经过进一步的勘测发现，该区域内的地表水系已经成型，旱季和雨季的流量有明显差别，隧道标高的设定充分考虑了以上水域的因素，综合来看，区域水系对隧道施工没有多大的影响。

2 喷锚支护黏结作用的重要性喷锚初期支护的黏结作用是一项必须要考虑的内容，而这也是新奥法施工中极为关键的部分。

通过此环节的施工，进而使其能够与围岩部分紧密地构成一个整体。

另外这样还能够确保强化和维护原有的结构，因而务必要引起足够地重视。

3 喷射混凝土的施工工艺新奥法施工方式的核心部分是喷射混凝土，其中最为重要选择干、潮、湿和混合等施工工艺。

对于南方沿海区域的中小型隧道以及隧道进出洞口段等区域，选择使用操作简便的潮喷法较为适宜；而对于干燥区域和大型的隧道等，比较可行的方式是选择机械湿喷法。

钢纤维喷射混凝土在隧道初期支护中的应用
射钢纤维混凝土过程中对钢纤维的技术要求和具体的施工工艺以及所具有的经济效益。

关键词：钢纤维；韧性；干喷；体积率1引言钢纤维混凝土是由水泥、水、中粗砂、骨料、钢纤维及必要时掺入外加剂或掺和料按一定比例配制而成。

钢纤维混凝土具有良好的综合力学性能，钢纤维的加入可提高混凝土的强度、韧性及抗裂性，使混凝土的特性由脆性向弹塑性过渡，是目前国内外比较先进的外掺料。

钢纤维按材质分为普通碳素钢和不锈钢两种类型，一般多用普通碳素钢钢纤维。

钢纤维混凝土自1963年进入实用化阶段以来，在高层建筑、公路路面和桥面机场等工程中得到广泛的应用，不仅提高了结构的使用寿命，而且节约了大量投资。

但其在隧道衬砌方面的应用却不多。

本文结合黎南复线槎路隧道的施工工艺，对钢纤维混凝土在隧道衬砌方面的应用进行研究介绍。

2工程概况黎南复线槎路隧道位于广西壮族自治区南宁市南郊区，隧道起讫里程为DK2+070～DK44-290，全长2220m.该隧道属于浅埋暗挖隧道，大部分埋深在5～10m左右，且要穿越超过400m的公路及房屋建筑。

地质为膨胀泥岩、粉砂质泥岩，圆砾土及煤层等；地下水丰富，开挖过程中涌水量较大，且具有溶出型侵蚀性和腐蚀性，施工难度较大。

根据工程地质情况及相关要求，在施工时，全隧采用新奥法施工工艺，暗洞段采用复合衬砌和复合加强衬砌两种方法。

在穿越公路、楼房等建筑物段采用复合加强衬砌，即在初期支护中喷射钢纤维混凝土。

3喷射钢纤维混凝土3.1对钢纤维的基本要求为了达到最佳施工质量及相关要。

合理化建议评审申请表单位：中铁九局吉图珲项目经理部一工区第二架子队日期： 2012年11月20日优化喷射混凝土施工技术情况分析：（一）、社会效益1、进度加快，人工减少。

铁北隧道全长382m。

通常隧道初期支护喷射混凝土施工时，喷射混凝土上料方式均采用人工添加喷射混凝土，但因喷浆机的存料斗较小，故而存放的喷浆料较少，而初期支护每循环却需要大量的喷射混凝土，因此喷射混凝土过程会很长；喷射混凝土作业时现场有三台喷浆机，需要11个人同时添料才能满足施工需求，速度特别慢。

改进完采用自制式上料斗存料后，每循环作业时间大大缩短，同时也节省了大量的人工。

改进前每循环喷射混凝土时间需要7个小时，改进后只需要5个小时，每循环喷射混凝土节省时间2个小时，共计节省工期12天；采用0.4m³小型装载机上料后，节省了原11个上料人工。

2、安全质量、人员健康得到更好的保证。

喷射混凝土作业时，施工人员身处掌子面裸露围岩的下方，隧道施工存在的危险系数较大，围岩每在空气中裸露一秒钟，都有未知因数发生的可能；而要长时间停留在隧道施工作业面内，对施工生产人员的安全健康也存在一定的影响。

改进后，大大的减少了喷射混凝土施工的时间，即缩短支护封闭的时间，而减少了围岩裸露的时间，就相当于减少了未知因数发生的几率；在缩短了支护时间的同时，也是缩短了施工生产人员在隧道内的滞留时间，因此喷射混凝土施工技术改进后，不但能更好地保证施工的安全质量，同时也更好地确保了生产人员的安全与健康。

（二）、经济效益节约成本。

改进后，采用0.4m³小型装载机上料，自制式简易上料斗能为三台喷浆机同时提供喷浆料，且能更好地保证为喷浆机供料的连续性，每月可节省人工费支出6.6万元，开挖按6个月计算，可节省人工费用39.6万元，改进后喷射混凝土每循环可以节省2个小时，共计节省工期12天，节省人工机械支出19万元；改进后每延米支护可减少因人工而浪费的喷射混凝土2m³，合计600m³喷射混凝土，成本29.35万元；合计节约成本87.95万元。

第51卷第2期2020年2月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.2Feb.2020基于HOEK-BROWN软化模型的支护结构稳定性分析苏永华，邹宇恒(湖南大学土木工程学院，湖南长沙，410082)摘要：根据HOEK-BROWN强度准则，引入计算岩体峰后地质强度指标及其强度参数的方法，并总结岩体临界软化参数η*的计算方法，分析不同因素对η*的影响。

基于锚喷组合支护特征曲线，利用收敛−约束原理分析开挖方法和支护时机对隧道支护结构稳定性的影响。

研究结果表明：采用不同开挖方法获得的围岩特征曲线和纵向变形曲线存在差异；与弹塑性模型相比，采用应变软化模型计算得到的支护结构稳定性系数更高；采用台阶法开挖能大大提高隧道支护结构稳定性系数；距离开挖面越远处设置支护可以使其稳定性系数更高，但不利于围岩变形的控制，在实际支护设计中，应综合考虑支护结构稳定性和围岩变形控制这2个因素。

关键词：HOEK-BROWN强度准则；应变软化模型；开挖方法；支护时机；收敛−约束原理；稳定性系数中图分类号：TU91文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）02-0453-11Stability analysis of support structure based on HOEK-BROWNstrain-softening modelSU Yonghua,ZOU Yuheng(College of Civil Engineering,Hunan University,Changsha410082,China)Abstract:Based on HOEK-BROWN strength criterion,the method of calculating the post-peak geological strength index of rock mass and its strength parameters was introduced,and the calculation method of the critical softening parametersη*of rock mass was summarized.The influence of different factors on the critical softening parametersη*of rock mass was analyzed.Based on the anchor-spray combined support characteristic curve,the convergence-confinement principle was used to analyze the influence of excavation method and support timing on the stability of tunnel support structure.The results show that the ground reaction curves and longitudinal deformation profiles obtained by different excavation methods are pared with the elastic-plastic model,the stability coefficient of the supporting structure calculated by the strain softening model is higher.Excavation scheme of bench method can greatly improve the stability coefficient of the tunnel support structure.The larger distance from the excavation surface can lead to a higher stability coefficient of support structure,but it is not conducive to the control of surrounding rock deformation.In actual situations,the two factors of the stability of the support structure and the deformation control of the surrounding rock should be considered DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.02.019收稿日期：2019−04−20；修回日期：2019−06−22基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51878266，51578232)(Projects(51878266，51578232)supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：苏永华，博士(后)，教授，从事岩土工程可靠度等研究；E-mail:*******************第51卷中南大学学报(自然科学版)comprehensively.Key words:HOEK-BROWN strength criterion;strain-softening model;excavation method;support timing; convergence-confinement principle;stability coefficient近年来，伴随着我国山区交通基础设施的快速发展，隧道已逐渐成为重要组成部分。

钢纤维喷射混凝土在隧道初期支护中的应用(一)摘要：结合槎路隧道工程实例，介绍在隧道衬砌施工中喷射钢纤维混凝土过程中对钢纤维的技术要求和具体的施工工艺以及所具有的经济效益。

关键词：钢纤维；韧性；干喷；体积率1引言钢纤维混凝土是由水泥、水、中粗砂、骨料、钢纤维及必要时掺入外加剂或掺和料按一定比例配制而成。

钢纤维混凝土具有良好的综合力学性能，钢纤维的加入可提高混凝土的强度、韧性及抗裂性，使混凝土的特性由脆性向弹塑性过渡，是目前国内外比较先进的外掺料。

钢纤维按材质分为普通碳素钢和不锈钢两种类型，一般多用普通碳素钢钢纤维。

钢纤维混凝土自1963年进入实用化阶段以来，在高层建筑、公路路面和桥面机场等工程中得到广泛的应用，不仅提高了结构的使用寿命，而且节约了大量投资。

但其在隧道衬砌方面的应用却不多。

本文结合黎南复线槎路隧道的施工工艺，对钢纤维混凝土在隧道衬砌方面的应用进行研究介绍。

2工程概况黎南复线槎路隧道位于广西壮族自治区南宁市南郊区，隧道起讫里程为DK2+070～DK44-290，全长2220m.该隧道属于浅埋暗挖隧道，大部分埋深在5～10m左右，且要穿越超过400m的公路及房屋建筑。

地质为膨胀泥岩、粉砂质泥岩，圆砾土及煤层等；地下水丰富，开挖过程中涌水量较大，且具有溶出型侵蚀性和腐蚀性，施工难度较大。

根据工程地质情况及相关要求，在施工时，全隧采用“新奥法”施工工艺，暗洞段采用复合衬砌和复合加强衬砌两种方法。

在穿越公路、楼房等建筑物段采用复合加强衬砌，即在初期支护中喷射钢纤维混凝土。

3喷射钢纤维混凝土3.1对钢纤维的基本要求为了达到最佳施工质量及相关要求，在进行喷射钢纤维混凝土施工时，对钢纤维的几何参数及体积率都有具体的要求。

3.1.1钢纤维的几何参数钢纤维混凝土的增强效果与钢纤维的长度、直径、长径比有关。

钢纤维增强作用随长径比增大而提高。

钢纤维长度太短起不到增强作用，太长施工困难，影响拌和质量，直径过细在拌和时易弯折，过粗则在同体积率时，其增强效果差。

隧道初期支护型钢钢架与格栅钢架对比研究作者：杨宝锋来源：《甘肃科技纵横》2019年第05期摘要：隧道工程一般采用新奥法原理进行设计及施工，即隧道开挖后立即施作由锚杆、喷射混凝土、钢支撑组成的初期支护，对围岩进行加固支撑，形成自稳拱，待围岩及初期支护收敛后再施作二次衬砌作为永久支护。

从而达到降低施工风险，节约工程造价等方面的目的。

而钢支撑作为初期支护的重要组成部分，其材料、型号、布置间距等在设计及施工阶段往往因围岩变化而存在较大的差异。

本文通过数值模拟计算，对IV级围岩较破碎段的初期支护钢支撑进行了受力分析，简要对比了目前广泛采用的型钢钢架与格栅钢架的受力性能。

部分结论可为解决隧道施工过程当中产生的相关问题提供借鉴。

关键词：型钢钢架;格栅钢架;结构计算中图分类号： ; U455.7 ; ; ; ;文献标识码：A作者简介：杨宝锋（1988-），男，浙江省诸暨市人，工学学士，工程师，主要从事隧道与地下工程结构设计与研究工作。

1前言随着国家基础建设的快速发展，钢架在工程中得到了广泛的应用。

在隧道工程方面，其主要应用于开挖之后的初期支护，所采用的种类主要有型钢钢架和钢筋格栅钢架两种。

型钢钢架刚度大，承载能力强，一般应用于隧道内土质围岩或对围岩变形控制要求较高的段落，其规格以各种型号的工字钢为主，部分大断面隧道还会采用强度更大的H型钢。

格栅钢架由钢筋焊接而成，刚度相对较低，对于隧道内初始地应力较大且允许围岩有适当变形的岩质围岩段，往往采用格栅钢架。

然而隧道工程由于其专业特殊性，开挖后围岩形态千变万化，现场实际情况往往与理论上的描述无法完全匹配。

因此，结合掌子面实际情况，合理选择钢拱架的形式极其重要。

以此为出发点，本文以IV级围岩衬砌类型为计算例，对比分析了初期支护（钢架分别为H15cm×20cm格栅钢架和I18工字钢两种情况）的刚度、变形及受力情况。

2 计算过程2.1计算参数本次计算的各级围岩物理力学指标按下表选取。

隧道工程中喷射混凝土施工技术探讨摘要：本文分析了喷射混凝土作隧道支护的主要性能特点，对喷射混凝土施工中的质量控制问题进行了探讨，供广大工程技术人员参考。

关键词：隧道工程新材料喷射混凝土支护中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号：1 前言随着国家基础建设投资力度的加大和人们对环境保护的日益重视，隧道工程建设数量呈现大规模增长的趋势。

其特点主要表现在单孔隧道长度纪录不断被刷新；施工技术难度和技术含量不断加大；大断面、多孔连拱和小净距隧道不断出现；高海拔、高寒地区隧道建设也初见端倪；同时有关隧道的规范、标准也日趋规范化、技术化和逐渐统一。

2喷射混凝土作隧道支护的主要性能特点喷射混凝土是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序将掺有速凝剂的细石混凝土拌和料与高压水混合，经过喷嘴喷射到岩壁表面，并迅速凝固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。

喷射混凝土是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺与技术，它可以根据需要分次追加厚度，也可以与各种类型的锚杆、钢纤维、钢拱架、钢筋网等构成复合式支护。

已有的工程实践表明，采用喷射混凝土作隧道支护具有以下性能特点：(1)喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好的特点，能较好地填充岩块问的裂隙与凹穴，增加围岩的整体性，防止岩面的风化和松动，并与围岩共同工作。

(2)喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，更不需模板，因而施工快速简捷。

在软弱围岩的隧道中若采用复合式衬砌(即以锚杆喷射混凝土作为初期支护)，与整体式模注混凝土衬砌相比，能节约工程投资不少。

(3)喷射混凝土能及早发挥承载作用。

它能在lo min左右终凝，一般2h后即具有强度，8h后可达2mpa，16h后可达5mpa，1天后可达7～8mpa，4天可达到28天强度的70左右。

(4)喷射混凝土与模注混凝土相比，其物理力学性能有所改善，尤其以湿式喷射和水泥裹砂喷射混凝土的抗压强度、抗弯曲疲劳强度、早期强度和抗渗性能有更显著的提高。

喷射混凝土在地下工程支护中的一般技术分析针对河南发恩德矿业公司沙沟矿区，岩石结构复杂，矿脉多，开拓种类包含广。

详细阐明喷射混凝土支护在沙沟开拓等实际应用方面遇到的要点、难点和优点，为相似矿山进行复杂环境下的出矿管理工作提供了借鉴与参考范例。

标签：喷射混凝土水灰比配合比按照河南发恩德矿业公司沙沟矿区的开拓方法分为盲竖井、斜井、斜坡道、平巷。

在施工过程中时常遇到节理、裂隙发育明显的、稳定性较差的岩层，卷扬機硐室等面积暴露较大的地方选择何种方式支护。

喷射混凝土得到较大的优势成为首选支护方式。

从降低施工时间、安全隐患、节省成本、提高效益等方面在全国同条件的矿山得到广泛应用。

喷射混凝土在沙沟地下工程中广泛使用，喷砼支护与其它支护方式相比有它独自的特点，也可以说是它的优点。

下面我们就喷射混凝土在地下工程支护中的一般技术做一简单的介绍分析。

1 喷射混凝土支护的特点首先，我们应了解一下喷射混凝土支护的特点，通过在许多工程中的应用，业已证明它具备以下几方面的优点：1.1 高压喷射形成和混凝土层，具有致密、强度高的特性，与围岩粘结牢固，将围岩裂隙粘结为一个整体，从而和围岩共同起支承作用。

1.2 施工工艺简单，操作方便。

与浇筑混凝土相比省去了立模、拆模等工序，节省木材。

1.3 由于强度高，因此可减少支护厚度，并由此减少了围岩开挖量，同时大大减少了巷道维修量，降低了工程成本。

1.4 施工速度快、效率高，可实行远距离管道送料喷射，为快速掘进，掘支平行作业创造了有利条件。

1.5 可紧跟工作面喷射，消除了支护落后于掘进的矛盾，并能用于处理冒顶，作临时支护，有利于安全生产。

1.6 比常规混凝土支护费用低，在不良岩石条件下危险性小。

2 喷射混凝土的作用现在我们对喷射混凝土支护的优点已有了一个基本的了解，但是喷射混凝土是如何起到支护围岩的作用呢？经分析，认为其作用主要有以下几点：2.1 封闭围岩，喷射混凝土层有隔水作用，因此有助于防止围岩风化或岩面干燥。

1引言公路隧道施工中,喷射混凝土作为初期支护结构的重要组成部分,其质量好坏直接影响到隧道围岩应力状态的改善和围岩稳定性的提高[1]。

我国众多专家学者通过对喷射混凝土掺料比组成、早期强度增长规律等进行大量研究,以提高其力学性能[2]。

然而,在实际施工过程中,喷射混凝土的回弹量控制问题仍然频繁出现[3]。

因此在这一背景下,本文针对公路隧道施工喷射混凝土质量控制中回弹量大、垫层不均匀等问题,通过调研施工现场对喷射混凝土的强度控制和厚度控制进行了深入分析,并结合正交试验设计方法,对喷射混凝土早期收缩开裂的问题进行了详细探讨,深入探讨了公路隧道施工中喷射混凝土的质量控制方法。

2公路隧道施工中喷射混凝土的质量控制2.1喷射混凝土的强度控制回弹量作为混凝土强度的重要指标,其重要性不言而喻。

过大的喷射混凝土回弹量不仅会导致原设计的混凝土覆盖厚度无法达到,从而影响浇筑体的结构强度,还可能引发裂缝等质量问题。

因此,控制喷射混凝土的回弹量对于保证混凝土的设计配合比和强度指标,避免因回弹量过大直接增加水泥和骨料的消耗量,从而降低工程费用具有重要意义。

首先,从原材料的角度来看,原材料的种类、掺量及配比对喷射混凝土的强度有着显著影响。

不同的原材料具有不同的特性,如黏性、流动性、凝结速度等,这些特性与喷射混凝土的回弹量密切相关。

此外,骨料的级配也是影响回弹量的重要因素,粒径分布不合理会导致回弹量增大。

其次,喷射参数对回弹量的影响也不容忽视。

喷射压力、射程距离、喷嘴与表面的入射角度等参数都会对回弹量产生影响。

通过合理选择和控制这些参数,可以有效减小回弹。

再次,围岩条件也是影响回弹量的重要因素。

围岩级别、岩石破碎程度等都会对回弹量产生影响。

对此,需要充分评估围岩条件,并采取针对性的加固措施。

最后,施工过程中的一些因素也会对回弹量产生影响,如混凝土的搅拌方式、输送系统、喷嘴操作方式等。

为此,需要标准化施工并进行人员培训,以进一步控制混凝土的回弹量。

隧道喷射混凝土强度增长规律及硬化速度对初期支护性能影响试验研究摘要：初期支护强度变化及支护时机将极大地影响隧道周围围岩的变形及应力分布。

相应地，作为初期支护重要组成部分的喷射混凝土，其喷射后的强度增长变化规律及硬化速度也极大地影响着围岩的变形及应力重分布。

为探明喷射混凝土的强度增长规律及其硬化速度对初期支护性能的影响，结合隧道工程实践，进行了一系列喷射混凝土现场试验，建立了喷射混凝土强度和弹性模量增长规律，确定了喷射混凝土硬化速度对初期支护性能的影响规律。

关键词：喷射混凝土强度初期支护ABSRTACT：The deformation and stress distribution of surrounding rock will be greatly influenced by the change of initial support strength and time.Accordingly，as an important part of the initial support，the strength growth and hardening speed of sprayed concrete greatly affectthe deformation and stress redistribution of surrounding rock.In order to find out the strength growth law of shotcrete and the influence of its hardening speed on the initial supporting performance，a series of field tests of shotcrete were carried out in combination with tunnel engineering practice，the Growth Law of strength and elastic modulus of shotcrete is established，and the influence law of hardening speed of shotcrete on initial supporting performance is determined.Keywords：Shotcrete，strength，initial support自1914 年美国首先采用喷射水泥砂浆技术以来，随着喷射机具及喷射材料的不断改进，喷射混凝土已被广泛用于各类隧道结构的初期支护中。

关于隧道工程喷射混凝土施工的探讨随着国家交通基础建设投资力度的加大和人们对环境保护的日益重视，隧道工程建设呈现较大增长趋势。

据有关资料显示，我国已成为世界上隧道工程最多的国家。

其特点主要表现在单孔隧道长度纪录不断被刷新；施工技术难度和技术含量不断加大；大断面、多孔连拱和小净距隧道不断出现；高海拔、高寒地区隧道建设很突出；各部门有关隧道的技术规范、标准也逐渐统一。

一、喷射混凝土在隧道工程复合支护中的作用目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射混凝土或喷射钢纤维混凝土，喷射方式主要有潮喷和湿喷。

喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。

就新奥法原理而言，容许围岩产生变形，同时在围岩变形过程中，通过围岩自承体系和支护结构对围岩变形进行控制，达到让围岩变形的适度释放而不是彻底释放的目的。

在上述过程中，喷射混凝土的作用可分成两个阶段：(1)喷射混凝土施作初期，从材料结构和力学特征，可把喷射混凝土看作柔性结构，为围岩变形的适度释放提供空间；(2)当喷射混凝土具有一定强度后，可把钢拱架、系统锚杆和喷射混凝土组成的支护体系看作钢性结构，用来控制围岩变形，达到保护和发挥围岩自承能力的效果。

当然在所有作用过程中，也应该重视和强调支护体系的韧性概念，目前施工大多采用喷射钢纤维混凝土，就是这种概念发展的必然结果。

二、喷射混凝土施工的关键技术(一)喷射混凝土的回弹量控制目前隧道工程喷射混凝土施工，为保护环境和维护工人健康。

大多采用潮喷，其回弹量普遍较大，平均在30％以上，损失较大。

一般隧道工程的利润主要来自开挖和初期支护的喷射混凝土。

如何通过技术改进和加强管理来降低喷射混凝土的回弹量，笔者通过对多座隧道工程、多个施工队伍施工情况的分析比较，认为做好以下几点可以将回弹量控制在15％～24％的范围。

(1)分段分块喷射。

分段长度不超过6m，分块大小不超过2m×2m，严格接先墙后拱、先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力而滑动或脱落。

隧道型钢喷混凝土初期支护的可靠度计算方法及应用黄逸群;林从谋;黄清祥;林大炜;孟希【摘要】针对隧道中常采用的型钢拱架+喷混凝土的初期支护形式,提出其截面失效的功能函数;采用“位移法”计算初期支护的轴力和弯矩,同时考虑型钢拱架对可靠指标计算的影响;讨论失效概率计算参数的不确定性,确定随机变量的概率特征.最后,利用功能函数对工程实例中隧道型钢喷混凝土初期支护进行可靠度计算,并对其进行安全性评价.结果表明:计算结果与实际状态相吻合,且符合相关规范对可靠指标的规定.【期刊名称】《华侨大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(035)002【总页数】5页(P212-216)【关键词】隧道;型钢拱架;喷混凝土;支护形式;功能函数;可靠度【作者】黄逸群;林从谋;黄清祥;林大炜;孟希【作者单位】华侨大学岩土工程研究所,福建厦门361021;华侨大学岩土工程研究所,福建厦门361021;华侨大学岩土工程研究所,福建厦门361021;华侨大学岩土工程研究所,福建厦门361021;华侨大学岩土工程研究所,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】TU93隧道的塌方是隧道施工中比较常见和典型的事故，而且一旦发生事故，对机械设备及施工人员所造成的损失往往是巨大的.隧道的初期支护作为紧贴围岩的结构，在它们的共同作用下，围岩的整体稳定性是可以通过围岩周边位移测量值及其速率的变化综合反映出来的［1］.因此，隧道初期支护的安全性是隧道施工中所重点关心的问题.为了确保施工期间隧道的安全，初期支护的安全性评价是实现隧道动态设计的关键因素，相关的研究也取得了较多成果［2-7］.如杨成永等［2］首次提出通过初期支护监测数据得到初期支护内力并计算可靠度的“位移法”；文献［3］在“位移法”的基础上提出了格栅钢架喷混凝土支护的功能函数，通过可靠度的计算评价了格栅钢架喷混凝土支护的安全性；文献［4］运用可靠度理论分析洞顶松散土体的塌方概率，并对影响参数进行了敏感性分析；文献［5］建立了隧道扩建施工过程的有限元模型，研究CD工法开挖时软弱围岩的稳定性，并将数值计算结果同现场量测值进行了对比分析；文献［6］构建了考虑综合安全系数的隧道初期支护功能函数，利用“宽界限法”对隧道衬砌结构的体系进行分析，并计算了隧道初期支护的体系可靠度；文献［7］通过监测数据反演围岩力学参数，通过数值模拟建立了型钢喷射混凝土安全性评价的数值计算方法.然而，无论是可靠度计算的评价方法还是安全系数的评价方法，对于隧道的下一步施工都能起到准确的指导效果.本文在已有研究的基础上，针对隧道型钢喷混凝土初期支护的截面失效，提出了隧道型钢喷混凝土初期支护的截面失效的功能函数；然后结合工程实例，利用此功能函数对该隧道型钢喷混凝土初期支护进行可靠度计算及安全性评价.1 结构的功能函数与初期支护内力的计算方法1.1 结构的功能函数针对隧道型钢喷混凝土初期支护的截面失效问题，参考JGJ 138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》［8］及JTG D70-2004《公路隧道设计规范》［9］中相关公式，把型钢喷混凝土初期支护看成是偏心受压构件，基于平截面假定，忽略纵向连接筋对初期支护内力的影响，提出受压和受弯的功能函数，即式（1），（2）中：Zc，Zm 分别为受压和受弯的功能函数；fc为混凝土轴心抗压强度设计值；b为截面宽度；x为受压区高度；h0为型钢翼缘受拉边作用点至混凝土受压边缘的距离；a′a为型钢翼缘受压边重心至混凝土截面近边的距离；f′a 为型钢的抗压强度设计值；A′af和Aaf为型钢受压和受拉翼缘的面积；σa型钢翼缘受拉边应力；Naw和Maw为型钢腹板承受的轴向合力和力矩；N和M 为初期支护的轴力和弯矩.图1 初期支护偏心受压示意图Fig.1 Eccentric compression on primary lining 1.2 型钢腹板承受的轴向合力的计算式（3），（4）中：δ1和δ2分别为型钢腹板上、下端至截面上边的距离与h0的比值；ξ和ξb分别为相对受压区高度和相对界限受压区高度；tw为型钢腹板的厚度.计算时，先假设构件为大偏心受压，求出受压区高度x.若满足大偏心受压条件，则代入大偏心受压型钢腹板承受的轴向合力公式进行计算；若不满足则为小偏心受压，重新求出受压区高度x，再进行计算.图2为型钢腹板承受的轴向合力计算流程图. 图2 型钢腹板承受的轴向合力计算流程图Fig.2 Axial force calculation flow chart of shape steel web plate1.3 初期支护内力的计算方法隧道初期支护内力有如下3种计算方法.1）假定抗力图形法 .假定抗力区范围及抗力分布规律，按超静定结构求解衬砌内力.2）弹性地基梁法 .将衬砌结构看成是置于弹性地基上的曲梁或直梁，弹性地基上抗力按温克尔假定的局部变形理论求解.3）弹性链杆法 .将衬砌与围岩所组成的衬砌结构体系离散化为有限个衬砌单元和弹性支承单元所组成的组合体，并以此来计算的有限元计算法.上述计算方法是以“荷载-结构”模型通过衬砌的荷载来计算其内力，然而，新奥法隧道无法通过荷载计算衬砌内力［2］，且上述方法计算繁琐.因此，采用杨成永提出的位移法［2］来计算轴力和弯矩的.即式（5）中：ΔNi为第i次测量时的轴力增量；ΔMi为第i次测量时的弯矩增量；ε为从第i-1次到i次测量时初期支护中轴的应变增量，ε＝（Li-Li-1）／Li-1，Li为第i次测量时初期支护弧段中轴的长度；I为截面的惯性矩；ρi为第i次测量时初期支护弧段内表面的曲率半径.图3为初期支护弧段的计算简图.初期支护弧段的曲率半径与中轴长度可以通过拱高H和拱宽D来表征，但不同的弧段拟合曲线会影响曲率半径的计算及最后可靠指标的计算 .文献［10］研究了不同拟合曲线对可靠指标的计算的影响，得到抛物线与实际情况符合最好的结论，因此，文中也选用抛物线来进行拟合，即图3 初期支护弧段的计算简图Fig.3 Calculation diagram of primary lining arcs式（7）中.拱高H和拱宽D可以利用仪器直接测量出来，也可以通过监控量测上测点的坐标换算出来.对于式（5）中混凝土的弹性模量Ei，为了考虑型钢拱架、系统锚杆、钢筋网对可靠指标计算的影响，拟采用等效的方法［11］，即把型钢拱架、系统锚杆、钢筋网的弹性模量折算到混凝土中.即有式（8）中：Ei和E0分别为折算后和折算前的混凝土弹性模量；Eg和Ag为型刚拱架的弹性模量和截面面积；Em和Am为系统锚杆的弹性模量和截面面积；Ew和Aw为钢筋网的弹性模量和截面面积；A0为混凝土的截面面积.2 可靠度计算中参数的不确定性及计算方法2.1 混凝土强度参数的不确定性混凝土的抗压和抗拉强度随着时间的变化对初期支护失效概率的计算影响较大.文献［12］给出了采用负指数拟合混凝土强度随时间增长的方法，即式（9）中：fc，t，ft，t和E0，t分别为t时刻混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量；fc，∞ ，ft，∞ 和f0，∞ 分别为混凝土的极限抗压强度、极限抗拉强度和极限弹性模量；α，β和γ为时间参数，都取经验值0.015；时间t的单位为小时.t时刻混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量3个参数的变异系数可按文献［2］的取法，都取0.15，均为正态分布.2.2 型钢拱架强度参数的不确定性型钢拱架的抗压、抗拉强度、截面面积和弹性模量的不确定性参考文献［3］的取值.即型钢拱架的抗压、抗拉强度均值取340 MPa，变异系数为0.08；型钢拱架的截面面积均值按设计值取，变异系数为0.03；型钢拱架的弹性模量均值为200 GPa，变异系数为0.08，均为正态分布.2.3 拱高H和拱宽D及支护厚度h的不确定性由文献［2］可知：拱高测量误差均值为0 mm，标准差为0.812 mm；拱宽测量误差均值为0 mm，标准差为0.74 mm；支护厚度在Ⅴ级围岩下的均值按设计值取值，变异系数为0.09，均为正态分布.2.4 蒙特卡罗模拟法蒙特卡罗模拟法首先对随机变量进行大量随机抽样，然后把这些抽样值一组一组地代入功能函数中，确定结构的失效与否，最后用结构失效次数占总抽样数作为结构的失效概率.该方法概念明确且计算所得到的失效概率精度高.利用提出的功能函数及各随机变量的概率特征，考虑上述优点，采用蒙特卡罗模拟法，基于Matlab编制程序进行失效概率计算，并换算为可靠指标 .为使结果更加精确，每个数据模拟次数达到107.3 实例验算江家渡隧道位于宁武高速公路宁德段，隧道右线起讫桩号为YK31＋640～YK32＋565，全长925 m.断面YK32＋235围岩类别为V级，初期支护混凝土设计厚度为24 cm，采用C25混凝土，型钢拱架为I18，截面面积为30.6 cm2.初期支护的施作时间为2010年6月30日，监测断面安装日期为2010年7月3日，通过对监测数据的换算，初始拱宽为11 344.56 mm，初始拱高为4 556.34 mm.该断面不同时刻、不同拱高和拱宽及计算所得的失效概率、可靠指标，如表1所示. 表1 江家渡隧道YK32＋235可靠指标计算结果Tab.1 Reliability index calculation results of Jiangjiadu tunnel at section YK32＋235测量日期龄期／d 拱宽量测值／mm 拱高量测值／mm 失效概率／%可靠指标2010-07-04 4 11 344.56 4 556.34 - -2010-07-05 5 11 344.38 4 555.94 0.001 00 4.264 9 2010-07-06 6 11 344.19 4 555.92 0.000 85 4.301 0 2010-07-07 7 11 344.10 4 555.87 0.000 34 4.499 9 2010-07-08 8 11 344.14 4 555.76 0.000 18 4.633 2 2010-07-09 9 11 344.07 4 555.76 0.000 06 4.855 6 2010-07-10 10 11 343.95 4 555.69 0.000 41 4.459 9 2010-07-11 11 11 343.98 4 555.56 0.000 25 4.564 8 2010-07-12 12 11 343.86 4 555.48 0.000 72 4.337 7 2010-07-13 13 11 343.81 4 555.54 0.000 17 4.645 0 2010-07-14 14 11 343.69 4 555.50 0.000 53 4.404 6 2010-07-15 15 11 343.61 4 555.46 0.000 46 4.435 2 2010-07-17 17 11 343.54 4 555.45 0.000 32 4.512 7图4 YK32＋235初衬周边位移曲线图Fig.4 Surrounding displacement curve of section YK32＋235图5 YK32＋235初衬拱顶下沉曲线图 Fig.5 Vault settlement curve of section YK32＋235图4，5为该隧道YK32＋235断面在测试日期（2010年7月4-17日）的实测周边位移和拱顶下沉曲线图 .图4，5中：Δtot，Stot为周边位移和拱顶下沉的累计值；ABC为隧道进行周边收敛监测所布置的监测点；G1，G2，G3是拱顶下沉监测点.从图4，5可知：该隧道断面的周边位移和拱顶下沉变形量都较小，周边位移和拱顶下沉的变形速率分别为0.083，0.130 mm·d-1，均小于相关规定的数值，说明该隧道断面处于稳定状态.从表1可知：江家渡隧道断面YK32＋235的初期支护弧段的失效概率较低，与实际该隧道断面所处的正常稳定状态相吻合 .隧道初期支护的失效概率随着时间的变化略有起伏，主要与拱宽和拱高变形量的大小的有关，一天的时间变形量大，则失效概率变大，变形量小，则失效概率变小，但总体仍然在可接受的范围.隧道初期支护可靠指标随时间的变化也是有所起伏，与拱宽和拱高变形量大小相对应，而且符合我国现行规范［13］对可靠指标的规定.4 结束语文中针对型钢喷混凝土初期支护隧道的可靠度进行计算分析，提出了初期支护截面失效的功能函数；通过对比初期支护内力的不同计算方法，讨论了混凝土强度和型钢拱架的变异性 .最后针对一个实际隧道工程进行了验算，结果表明计算结果与实际状态相吻合，说明计算方法是合理有效的.然而，文中的研究也存在不足之处，如随机变量相关的统计参数还不完善，不能很好的反映实际变量的概率特征，未考虑的参数变量对可靠度的敏感性分析等.这些内容都有待进一步研究.参考文献：［1］牟瑞芳.论隧道工程围岩稳定性及其可控制性［J］.铁道学报，1996，18（4）：82-88.［2］杨成永，张弥，白小亮.隧道喷混凝土衬砌结构可靠度分析的位移方法［J］.岩石力学与工程学报，2003，2（2）：266-269.［3］李洪泉，杨成永，徐明新，等.隧道格栅钢架喷混凝土支护安全性评价［J］.岩石力学与工程学报，2009，28（2）：3903-3908.［4］黄志波，林从谋，陈莹，等.隧道洞口土体塌方的可靠度分析［J］.华侨大学学报：自然科学版，2012，33（5）：557-560.［5］林从谋，张在晨，郑强，等.小净距隧道原位二扩四CD工法软弱围岩稳定性及支护参数研究［J］.土木工程学报，2013，46（7）：124-132.［6］朱彦鹏，陈思阳，欧华方，等.隧道初期衬砌支护系统的可靠度分析［J］.兰州理工大学学报，2011，37（4）：125-129.［7］徐帮树，杨为民，王者超，等.公路隧道型钢喷射混凝土初期支护安全评价研究［J］.岩土力学，2012，33（1）：248-252.［8］中华人民共和国行业标准编写组.JGJ 138-2001型钢混凝土组合结构技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2001：25-26.［9］中华人民共和国行业标准编写组.JTG D70-2004公路隧道设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004：41-44.［10］谢圣娴，杨成永，杨菁轩.不同拟合曲线对结构可靠度分析位移方法的适应性［J］.北方交通大学学报，2003，27（1）：84-86.［11］李术才，朱维申，陈卫忠，等.弹塑性大位移有限元方法在软岩隧道变形预估系统研究中的应用［J］.岩石力学与工程学报，2002，21（4）：466-470. ［12］ ORESTE PP.A procedure for determining the reaction curve of shotcrete lining considering transient conditions［J］.Rock Mechanics and Rock Engineering，2003，36（3）：209-236.［13］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50153-2008工程结构可靠性设计统一标准［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008：32-33.。

隧道格栅拱架喷射混凝土支护力学特性李树忱;冯丙阳;马腾飞;李术才;平洋【摘要】目前大部分山岭隧道均采用“新奥法”施工,在“新奥法”施工中“格栅拱架+喷射混凝土”被作为初期支护结构越来越被工程界广泛采用,但其二者间相互作用的力学机理及其对支护效果的影响研究还不够充分.因此利用弹性薄壳理论建立了“格栅拱架+喷射混凝土”的力学分析模型,结合工程实例得到了“格栅拱架+喷射混凝土”初期支护的弹性解,分析了初期支护的力学特性.研究了喷层厚度及拱架间距对支护效果的影响,当格栅拱架间距在0.6～1.0m调整时,格栅拱架间距对支护效果影响不是很明显,当喷射混凝土层达到设计强度后,围岩荷载主要由混凝土层承担.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)0z1【总页数】7页(P57-63)【关键词】隧道;格栅拱架;喷射混凝土;薄壳理论;拱架间距;喷层厚度【作者】李树忱;冯丙阳;马腾飞;李术才;平洋【作者单位】山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061【正文语种】中文【中图分类】TD353目前山岭隧道施工大多采用“新奥法”施工,在新奥法施工中初期支护起着重要作用,在众多初期支护结构形式中,由于“格栅拱架+喷射混凝土”与围岩具有良好的密贴性,因此作为一种新型的初期支护结构形式越来越多的被工程界广泛应用[1-6]。

近年来,国内外许多专家学者对隧道初期支护中应用“格栅拱架+喷射混凝土”结构展开了一系列的试验及应用研究。

如谭忠盛等[7]通过现场对比试验,提出在黄土隧道中格栅拱架要比型钢拱架更具优越性。

李洪泉等[8-9]在线弹性条件下,推导了格栅拱架喷射混凝土内力公式,并研究了格栅徐变与干缩对隧道支护结构的影响。

隧道型钢钢架初期支护安全性评价杨成永;欧阳杰;陆景慧【摘要】针对施工期隧道型钢钢架喷混凝土支护，建立了以位移为基础的安全性评价方法。

介绍了根据喷混凝土徐变试验得到的修正的GL2000徐变模型，给出了徐变引起的支护轴向伸缩变形和曲率改变的计算公式。

导出了基于测量位移并考虑徐变影响的支护内力的计算公式，给出了支护结构截面失效的功能函数。

最后，对武广铁路某隧道工程进行了实例分析。

计算结果表明：评价结果能够正确反映隧道的实际安全状态，可靠指标的数值与我国现行规范的规定一致；徐变使喷层产生松弛，可靠指标增大，但其增大幅度比素喷混凝土和格栅钢架喷混凝土时小。

%A displacement-based method was proposed to evaluate the safety of steel reinforced shotcrete support for tunnels under construction. Based on shotcrete creep experiment,a GL2000 model was modified and employed to describe the creep of shotcrete. Formulas to calculate the axial deformation and curvature change of the support were obtained. Formulas to compute the internal forces of the support with creep considered were given,and performance functions to a cross-section of the support were put forward. At last,a case study was done for a tunnel on the Wuhan-Guangzhou railway line. The case research result shows that results based on the proposed method are consistent with in-situ situations. Calculated reliability indices fall into the interval required by the related Chinese codes. Creep causes the shotcrete to relax to result in large reliability indices,but the increase of the indices is smaller than those for plain shotcrete and lattice girder reinforced shotcrete supports.【期刊名称】《西南交通大学学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P254-259)【关键词】施工期隧道;型钢钢架喷混凝土;徐变;结构安全性;位移方法【作者】杨成永;欧阳杰;陆景慧【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044;北京市煤气热力工程设计院有限公司，北京100032【正文语种】中文【中图分类】U455.91在已建立的隧道初期支护安全性评价的位移方法［1-3］中，分别考虑了素喷混凝土和格栅钢架喷混凝土2 种支护结构形式，并采用根据喷混凝土特性简化的GL2000 模型来预测喷混凝土的徐变［4-5］.相关的研究还包括曲线形式对位移分析方法的适应性［6］以及温度对隧道支护可靠性计算结果的影响［7］.然而，型钢钢架喷混凝土在工程实践中的应用也很广泛，其安全性评价的位移方法有必要进一步研究.本文首先根据喷混凝土徐变试验数据［8］，对GL2000 模型进行了修正;然后，给出了喷层轴向伸缩徐变变形和曲率改变的计算公式，并参考我国现行规范［9-10］，给出了型钢钢架喷混凝土支护结构截面失效的功能函数;最后，对武广铁路某隧道工程进行了实例分析.研究结果进一步完善了以位移为基础的隧道初期支护安全性的评价方法.1 喷混凝土徐变预测公式1.1 现有徐变模型的选择谢楠等针对C25 和C20 两种配比的喷混凝土，在试验室模拟现场的温度和湿度条件，对不同龄期喷混凝土的徐变性能进行了试验［8］. 并将试验结果与B3 徐变模型［11］和GL2000 徐变模型［12］进行比较.结果表明，GL2000 模型能较好地描述喷混凝土徐变度的发展趋势. 因此，采用GL2000 模型预测早龄期喷混凝土的徐变.1.2 用试验数据修正GL2000 模型根据试验数据，对GL2000 模型进行如下修正:式中:tc 为混凝土开始干燥(或潮湿养护结束)时的龄期，d;t0 为混凝土的加载龄期，d;t 为混凝土的计算龄期，d;C(t)为混凝土的徐变度，即单位应力引起的徐变应变;Ec 为混凝土28 d 的弹性模量(对C25，取Ec =23 GPa;对C20，取Ec =21 GPa);φ28(t)为徐变系数;V/S 为混凝土构件的体表比，mm;R 为环境相对湿度(用小数).2 喷混凝土徐变的影响喷混凝土徐变是在喷层轴力N 和弯矩M 作用下产生的.当有型钢钢架时，喷混凝土的徐变要受型钢钢架的影响. 不计型钢本身在施工期的徐变，视型钢随喷混凝土徐变仅产生弹性变形.喷混凝土配有型钢钢架时，第i 次测量时轴力引起的轴向伸缩徐变的改变量式中:εi-1 为第i -1 次测量时喷层中线的轴向应变;Ea 为型钢的弹性模量，kPa;bf为型钢受拉翼缘宽度，m;tf 为型钢受拉翼缘厚度，m;tw 为型钢腹板厚度，m;hw为型钢腹板高度，m.由此有喷混凝土配有钢架时，第i 次测量时弯矩引起的喷混凝土支护在型钢翼缘中心处纤维产生的徐变线应变的改变量式中:z 为仅考虑纯弯变形时混凝土受压区的高度，m;a'a 为型钢受压翼缘合力作用点至混凝土受压边缘的距离，m;Aaf 为型钢受拉翼缘面积，m2;h0 为型钢支护截面有效高度，m;δ1 和δ2 分别为型钢腹板顶、底面至截面受压区边缘的距离与h0 的比值.由此有进而可得第i 次测量时由于弯曲徐变引起的喷层的曲率改变3 结构功能函数隧道型钢钢架喷混凝土支护，可视为偏心受压.为适当简化，以满足一般工程实践需要，假定:(1)垂直于轴线的截面变形后仍保持为平面;(2)不考虑受拉区混凝土对抗拉的贡献;(3)混凝土应力等效成矩形分布应力;(4)型钢腹板的应力简化成矩形分布.型钢喷混凝土支护截面及受力分别见图1 和图2.参考我国相关规范中的有关公式［9-10］，可得型钢钢架喷混凝土截面失效的功能函数g(x):图1 型钢喷层截面Fig.1 Cross-section of shape steel shotcrete图2 型钢喷层截面受力Fig.2 Forces on the cross section of shape steel shotcrete(1)x≤2a'a 时(2)2a'a ＜x≤ξbh0 时其中，其中，其中，其中，(6)x ＞h 时相关参数的表达式如下:上述公式中，N 为喷层截面所受的轴力，kN;M 为喷层截面所受的弯矩，kN·m;fc 为混凝土轴心抗压强度，kPa;fa 为型钢抗拉屈服强度，kPa;f'a 为型钢抗压屈服强度，kPa;x 为受压区混凝土计算高度，m;b 为喷层截面宽度，m;h 为喷层截面高度，m;h0 为喷层截面有效高度，m;a'a 为型钢受压翼缘合力作用点至混凝土受压边缘的距离，m;aa 为型钢受拉翼缘合力作用点至混凝土受拉边缘的距离，m;ξ 为截面相对受压区高度;ξb 为界限相对受压区高度;Aaf 为型钢受拉翼缘面积，m2;A'af 为型钢受压翼缘面积，m2;bf 为型钢受拉翼缘宽度，m;b'f 为型钢受压翼缘宽度，m;hf 为型钢受拉翼缘厚度，m;h'f 为型钢受压翼缘厚度，m;tw 为型钢腹板厚度，m;hw 为型钢腹板高度，m;δ1 和δ2 分别为型钢腹板顶面、底面至截面受压区边缘距离与h0 的比值;c 为混凝土受拉区的保护层厚度，m;c'为混凝土受压区的保护层厚度，m;e 为轴向力作用点至纵向型钢受拉翼缘截面重心之间的距离，m;ei 为初始偏心距，m;e0 为轴力对截面重心的偏心距，m;ea 为附加偏心距，取ea=0.02 m.在小变形条件下，支护截面的轴力N 与弯矩M 可根据支护位移计算.参照图3，并计入由于喷混凝土徐变引起的轴向应变和曲率改变，轴力和弯矩的改变可分别用式(32)和(33)计算:其中，图3 纯弯曲和小变形条件下截面的应力分布Fig.3 Distribution of section stress under pure bending and small deformation式中:z 为混凝土受压区高度，m;Δεi 为从第i -1次到第i 次测量时喷层中线的应变增量;ΔNi 为从第i-1 次到第i 次测量时轴力的增量，kN;ΔMi 为从第i-1 次到第i 次测量时弯矩的增量，kN·m;Ei 为第i 次测量时喷混凝土的切线弹性模量，kPa;Li 和Li-1分别为第i 次和第i -1 次测量时喷层弧段中线的长度，m;ρi 和ρi-1分别为第i 次和第i-1次测量时喷层弧段中线的曲率半径，m.4 实例分析武广铁路某隧道［13］初期支护为C25 喷混凝土，厚28 cm;钢架采用型钢I20a，间距0.8 m，内外侧喷混凝土保护层厚均为4 cm.计算参数:拱宽测量误差均值0.0 mm，标准差0.812 mm;拱高测量误差均值0. 0 mm，标准差0.812 mm;支护厚度均值28 cm，变异系数0.09;喷混凝土抗压强度均值25 MPa，变异系数0.16;喷混凝土抗拉强度均值2.0 MPa，变异系数0.16;喷混凝土弹性模量均值23 GPa，变异系数0.16;时间常数α =0.015 h-1;钢材强度均值240 MPa，变异系数0.08;钢材弹性模量均值210 GPa，变异系数0.08;型钢净保护层厚度均值40 mm，变异系数0.30.不同时刻喷混凝土支护的矢宽、矢高值以及计算得到的可靠指标见表1.从计算结果可以看出:(1)该隧道在施工过程中处于正常状态，计算结果印证了该隧道的实际稳定状况.(2)从可靠指标数值的大小来看，与我国现行规范［14-15］的规定一致.(3)徐变使喷层产生松弛，内力减小，可靠指标增大，这与素喷混凝土和格栅钢架喷混凝土的研究结果一致［4-5］.(4)根据本文和已有计算结果，考虑徐变后，可靠指标增大的幅度与喷层的含钢率和承受的应力水平有关——含钢率越小，应力水平越高，考虑徐变后可靠指标增大幅度越大.表1 武广铁路某隧道以位移为基础的可靠度分析Tab.1 Displacement-based reliability analysis for a tunnel on Wuhan-Guangzhou railway测量时间混凝土龄期/d拱宽量测值/mm拱高量测值/mm不考虑徐变考虑徐变失效概率可靠指标2007-06-07 2 13 192.37 3 407.7失效概率可靠指标————2007-06-08 3 13 191.17 3 404.9 0.000 01 4.265 0.000 01 4.265 2007-06-09 4 13 190.91 3402.3 0.000 10 3.719 0.000 01 4.265 2007-06-10 5 13 190.72 3 400.1 0.001 48 2.972 0.000 12 3.673 2007-06-11 6 13 190.48 3 398.3 0.007 10 2.452 0.000 66 3.212 2007-06-12 7 13 190.26 3 397.3 0.015 98 2.145 0.001 38 2.993 2007-06-13 8 13 190.03 3 396.5 0.029 98 1.881 0.002 28 2.837 2007-06-14 9 13 189.84 3 396.8 0.024 54 1.968 0.001 52 2.964 2007-06-15 10 13 189.62 3 396.1 0.043 20 1.715 0.002 82 2.768 2007-06-16 11 13 189.01 3 396.5 0.044 44 1.701 0.002 70 2.782 2007-06-17 12 13 189.50 3 396.1 0.042 88 1.718 0.002 36 2.826 2007-06-18 13 13 189.09 3 395.8 0.065 92 1.507 0.003 82 2.668 2007-06-19 14 13 188.77 3 395.5 0.093 30 1.321 0.006 40 2.489 2007-06-20 15 13 188.61 3 395.3 0.112 96 1.211 0.008 38 2.392 2007-06-21 16 13 188.49 3 395.0 0.139 64 1.082 0.011 10 2.287 2007-06-22 17 13 188.43 3 395.0 0.143 80 1.063 0.010 92 2.293 2007-06-24 19 13 188.39 3 395.0 0.145 76 1.055 0.010 06 2.3245 结论本文对喷混凝土徐变的GL2000 模型进行了修正，推导了隧道喷混凝土支护由于徐变而引起的伸缩变形及曲率改变的计算公式.针对型钢钢架喷混凝土支护，考虑徐变变形，给出了基于喷混凝土支护测量位移计算喷层内力的公式，建立了极限状态方程，并就武广铁路某隧道工程进行了实例计算.计算结果表明，本文方法的评价结果正确反映了隧道的实际安全状态，计算得到的可靠指标与我国规范要求的范围一致.本文工作是对施工期隧道安全性位移方法的进一步完善，所提方法可用于隧道型钢钢架喷混凝土支护的安全性评价，具有较好的理论和实用价值.参考文献:【相关文献】［1］杨成永，张弥，白小亮. 隧道喷混凝土衬砌结构可靠度分析的位移方法［J］. 岩石力学与工程学报，2003，22(2):266-269.YANG 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