圓形豎井鋼波紋板-模袋混凝土支護結(jié)構(gòu)現(xiàn)場試驗研究

張明聚，韓憶萱，李鵬飛，*，郭彩霞，吳愛國

(1.北京工業(yè)大學 城市與工程安全減災教育部重點實驗室，北京 100124；2.鶴壁相樺建筑工程設備租賃有限公司，河南 鶴壁 458000)

0 引言

在軟弱圍巖隧道、淺埋暗挖隧道、倒掛井壁法豎井等地下工程中，廣泛采用鋼格柵或型鋼拱架+鋼筋網(wǎng)片+噴射混凝土的結(jié)構(gòu)。該支護結(jié)構(gòu)具有快速封閉開挖面、早期強度高、結(jié)構(gòu)剛度大等優(yōu)點，但存在粉塵污染、回彈量大、工效低和噪聲大等問題。鋼波紋板具有承載能力強、變形適應性高、可維護性好等優(yōu)勢，廣泛應用于道路橋梁加固、公路涵洞支護等工程領域[1-3]。近些年，也有學者提出將鋼波紋板作為初期支護結(jié)構(gòu)應用于鐵路隧道工程和基坑工程中。陳曉帆[4]提出采用拼裝式鋼波紋板作為初期支護結(jié)構(gòu)應用于地鐵隧道中，并通過理論計算和三維數(shù)值模擬，提出了鋼波紋板剛度和強度的影響因素，通過現(xiàn)場試驗驗證了工法可行性；馬慧君等[5]分析了鋼波紋管(板)技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和應用效果，闡述了鋼波紋管(板)應用于鐵路橋涵、隧道及洞口防護結(jié)構(gòu)設計以及施工及質(zhì)量驗收方法；李國鋒等[6]以云南省澄川棋盤山隧道為依托，總結(jié)了山嶺隧道波紋鋼裝配式快速初期支護結(jié)構(gòu)施工技術，為波紋鋼初期支護結(jié)構(gòu)的施工和工程推廣提供了支撐；孫克國等[7]提出一種新型的鋼制波紋板結(jié)構(gòu)作為隧道初期支護，結(jié)合ANSYS有限元軟件分析不同厚度、荷載影響下鋼波紋板結(jié)構(gòu)承載能力的變化趨勢。但對于暗挖或逆作地下工程，如何填充鋼波紋板和開挖面之間的構(gòu)造間隙是施工的難題，采用壓力注漿由于沒有封閉的空間，存在漏漿跑漿和填充不密實的現(xiàn)象。在水工邊坡中，有采用模袋混凝土進行邊坡防護的工程實例。模袋是用高強化纖長絲經(jīng)機織而成的雙層袋狀織物，具有透水不透漿、排水固結(jié)速度快的特性；同時還起到模板的作用，保證注漿體成型后的整體性[8-9]。

針對以上問題，本文提出將鋼波紋板與模袋混凝土結(jié)合使用的地下工程支護結(jié)構(gòu)方案，依托圓形豎井，設計給出鋼波紋板-模袋結(jié)構(gòu)與材料參數(shù)，采用倒掛井壁逆作施工方法開展現(xiàn)場試驗，驗證其結(jié)構(gòu)和工藝的可行性及工程效果，比選不同土工布的材料特性和加工性能，測試在模袋內(nèi)加壓灌注混凝土過程中的力學參數(shù)，分析該支護結(jié)構(gòu)在施工過程中的受力特性及控制措施。鋼波紋板和模袋采用工廠預制，現(xiàn)場安裝后在模袋內(nèi)灌注細石混凝土。在灌注壓力作用下，模袋混凝土隨開挖面和鋼波紋板的形狀形成凸凹的隨機形體，能密實充填開挖面和鋼波紋面板之間的構(gòu)造間隙，且模袋透水、不透漿的特性能有效解決跑漿漏漿問題。

1 鋼波紋板-模袋混凝土支護結(jié)構(gòu)原理

1.1 結(jié)構(gòu)的組成與構(gòu)造

鋼波紋板-模袋混凝土支護結(jié)構(gòu)主要由鋼波紋板管片、模袋及模袋內(nèi)現(xiàn)場灌注的混凝土組成。鋼波紋板管片和模袋通過工廠定制，模袋內(nèi)的細石混凝土采用小型高壓混凝土輸送泵現(xiàn)場加壓灌注。以地下工程中的圓形支護結(jié)構(gòu)為例，借鑒盾構(gòu)隧道管片劃分和拼裝方式。鋼波紋板-模袋混凝土支護結(jié)構(gòu)拼裝方式如圖1所示。

(a)單片結(jié)構(gòu)

1.1.1 鋼波紋板管片

每塊鋼波紋板管片由1塊波紋面板、2塊用于環(huán)向連接端法蘭板、2塊用于縱向連接側(cè)法蘭板焊接而成，端法蘭板與側(cè)法蘭板上沿各自長度方向均勻布置螺栓孔，分別用于鋼波紋板管片在支護結(jié)構(gòu)的環(huán)向和縱向進行定位連接。鋼波紋板管片的環(huán)寬H可根據(jù)開挖進尺確定，法蘭板寬度B1、B2滿足螺栓連接要求，弧長L根據(jù)支護結(jié)構(gòu)內(nèi)徑、環(huán)向接頭數(shù)量、鋼波紋板自重、易于拼裝操作等因素綜合考慮確定。支護結(jié)構(gòu)各構(gòu)件選材標準參照鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)材料要求選取。鋼波紋板面板上預留混凝土灌注管引孔和控壓管引孔各1個。鋼波紋板管片設計效果如圖2所示。

圖2 鋼波紋板管片設計效果

1.1.2 模袋

每個模袋由1塊對折形成的矩形側(cè)封布和2塊條形端封布縫制而成，在鋼波紋面板一側(cè)封布上設置混凝土灌注管口和控壓管口。模袋設計效果如圖3所示。模袋長度L′與鋼波紋板的弧長L相同；高度H′應考慮鋼波紋板管片的環(huán)寬和波紋面板展開增加的寬度；模袋厚度t根據(jù)支護剛度要求和與鋼波紋板的組合受力性能選取，參考現(xiàn)有噴射混凝土初期支護厚度設計參數(shù)，可選取50～250 mm。

圖3 模袋設計效果

模袋混凝土灌注管口由單向閥、對絲接頭、薄螺母、夾片等組成，如圖4所示，其孔徑選擇應考慮與小型混凝土泵的輸送管的直徑相符合，并滿足細石混凝土灌注的要求。

圖4 混凝土灌注管口

混凝土灌注控壓管由對絲接頭、薄螺母、夾片及金屬軟管等組成，如圖5所示。在向模袋內(nèi)加壓灌注混凝土時，模袋被混凝土充滿鼓起，開始有漿液從軟管中溢流時，即停止注漿。在鋼波紋板拼裝前，把模袋通過防水膠敷設在鋼波紋板外側(cè)，并通過預留的引孔把混凝土灌注管口和控壓管口引出，把鋼波紋板連同模袋一起在開挖面內(nèi)拼裝入位。

圖5 混凝土灌注控壓管

1.1.3 模袋內(nèi)現(xiàn)場灌注的混凝土

模袋內(nèi)灌注的混凝土采用細石混凝土，現(xiàn)場拌合后通過小型高壓混凝土輸送泵加壓灌注在模袋內(nèi)，混凝土的配合比和強度等級應滿足工程設計的需求。

1.2 結(jié)構(gòu)的作用原理

1.2.1 充填構(gòu)造間隙

在模袋內(nèi)灌注混凝土，灌注量和壓力易于控制，模袋起到一定的模板約束作用，使混凝土在施工空隙內(nèi)被包裹成型，在灌注壓力作用下隨開挖面和鋼波紋板的形狀形成凸凹的模袋混凝土隨機形體，可充填開挖面和鋼波紋面板之間的構(gòu)造間隙。

1.2.2 混凝土固結(jié)排水作用

在模袋內(nèi)加壓灌注混凝土，模袋選擇具有透氣、透水、不透漿的特性，模袋內(nèi)混凝土在灌注壓力作用下，其內(nèi)部的部分氣體和水分被擠壓排出，使混凝土的空隙減少、水灰比降低，有利于混凝土的快速凝固。

1.2.3 部分組合結(jié)構(gòu)

模袋內(nèi)灌注的混凝土受圍巖、波紋面板、模袋共同約束，凝固成型后與鋼波紋板形成組合結(jié)構(gòu)，具有一定的剛度和承載能力，可共同承擔荷載作用。在鋼波紋板拼裝前，模袋通過防水膠敷設在鋼波紋板外側(cè)，并通過預留的引孔把混凝土灌注管口和控壓管口引出，把鋼波紋板連同模袋一起在開挖面內(nèi)拼裝入位。對絲兩側(cè)分別用薄螺母將鋼波紋板和模袋緊固，而且模袋加壓注滿混凝土，混凝土漿液嚴密包裹對絲的模袋內(nèi)側(cè)，待混凝土凝固成型后，即模袋側(cè)對絲與混凝土形成整體。灌注管口和控壓管口此時可視為波紋板和混凝土間的剪力連接件，二者之間可傳遞一定的剪力。根據(jù)組合結(jié)構(gòu)工作基本原理[10]，在圍巖壓力作用下，鋼波紋板-模袋混凝土支護結(jié)構(gòu)可視為部分組合受力，其中，鋼波紋板應力狀態(tài)主要為拉應力，模袋混凝土應力狀態(tài)主要為壓應力，可充分發(fā)揮各自的材料特性，增加支護結(jié)構(gòu)的剛度，抗彎承載力也顯著提高。

1.3 力學作用效果有限元模擬分析

1.3.1 數(shù)值模型建立

為驗證支護結(jié)構(gòu)的力學作用效果，采用Midas GTS建立三維數(shù)值模型(見圖6)。將土體簡化為單一土層，土體采用摩爾-庫侖本構(gòu)模型(黏聚力22 kPa，內(nèi)摩擦角23°)，鋼波紋板與模袋混凝土采用彈性本構(gòu)模型，波紋板材料選用Q235鋼，模袋注漿材料選用C30混凝土，模型網(wǎng)格均采用3D實體單元網(wǎng)格劃分。鋼波紋板厚7 mm，內(nèi)弧長1.57 m，高0.715 m，模袋混凝土厚80 mm。各材料物理力學參數(shù)如表1所示。模型左右兩側(cè)面距基坑中軸線距離約為5倍坑徑，底面距離基坑底部5倍坑徑，從而減少邊界效應對計算結(jié)果的影響。另外，在鋼波紋板和模袋混凝土間設置界面，界面單元采用摩爾-庫侖本構(gòu)模型[11-12]，具體的材料力學參數(shù)見表2。

(a)三維模型網(wǎng)格

表1 各材料物理力學參數(shù)

表2 界面單元材料力學參數(shù)

1.3.2 模型邊界條件

依據(jù)工程的實際邊界條件、受力情況及分析工況，對完成網(wǎng)格劃分后的模型施加自重荷載及位移邊界約束條件。對土體四周的表面，約束其水平向位移；對土體底面，約束其豎向和水平向位移；土體頂面不施加約束，為自由面。Midas GTS軟件是通過激活或鈍化單元來模擬基坑開挖的施工階段[12]，根據(jù)該工程具體的施工步驟，依次進行鈍化開挖土體以及激活支護結(jié)構(gòu)，順序進行直至基坑開挖完成。模擬過程中，在波紋板表面施加1個均布力模擬注漿壓力。

1.3.3 計算結(jié)果分析

1)支護結(jié)構(gòu)水平變形云圖如圖7所示。支護結(jié)構(gòu)同一高度截面的變形大致均勻分布，整體往內(nèi)收縮，由上至下變形大致呈依次增大的規(guī)律，與土壓力分布規(guī)律基本一致。但側(cè)向變形最大值并非出現(xiàn)在整個結(jié)構(gòu)的底部，而在(0.8～0.9)H位置，與文獻[13]計算得出的結(jié)論一致。由此可見，支護結(jié)構(gòu)的變形主要受到土壓力的影響，最大值為64 mm，頂部變形為15 mm，小于一級基坑變形監(jiān)測報警值，該支護結(jié)構(gòu)安全可靠。

圖7 支護結(jié)構(gòu)水平變形(單位: m)

2)支護結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的剪應力云圖如圖8所示。士壓力作用下，模袋混凝土產(chǎn)生的最大剪應力為0.067 MPa，鋼波紋板產(chǎn)生的最大剪應力為3.739 MPa，均遠小于其各自材料的控制指標，各構(gòu)件安全可靠。

(a)模袋混凝土

3)土壓力作用下支護結(jié)構(gòu)力學響應如圖9所示。可以看出，雖然鋼波紋板和模袋混凝土均同時承受壓應力和拉應力，但模袋混凝土主要以壓應力為主，鋼波紋板以拉應力為主，可充分發(fā)揮各自材料的力學特性，且鋼波紋板作為主要受力構(gòu)件，在整體結(jié)構(gòu)中分擔大部分受力，模袋混凝土主要起著傳力作用，使鋼波紋板受力均勻。

(a)模袋混凝土應力云圖

4)支護結(jié)構(gòu)主要承受周圍地層水平方向的均布壓力，提取界面的豎向位移云圖如圖10所示。可以看出，界面豎向位移的最大值為0.23 mm，整體數(shù)值均較小，因此可以看出，模袋混凝土和鋼波紋板之間并未產(chǎn)生明顯的豎向滑移。

圖10 界面豎向位移(單位: m)

5)支護結(jié)構(gòu)應變云圖如圖11所示。結(jié)合圖11可知，模袋混凝土和鋼波紋板的應變分布規(guī)律基本一致，二者在水平方向上能發(fā)生較好的協(xié)同變形。

(a)模袋混凝土

2 現(xiàn)場試驗方案

2.1 試驗工程概況

為了驗證鋼波紋板-模袋混凝土結(jié)構(gòu)與工藝的可行性，于河南省鶴壁市淇濱區(qū)開展現(xiàn)場試驗。場區(qū)內(nèi)地勢開闊，施工區(qū)附近無建筑物和地下管線。試驗場地分為施工區(qū)、臨時辦公區(qū)等主要區(qū)域，如圖12所示。

圖12 試驗場地(單位：m)

試驗工程為圓形豎井式基坑，設計凈空直徑為6 m，擬開挖深度為7.865 m。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及開挖揭露情況，地層主要為黏質(zhì)粉土和含卵石黏土。含卵石黏土中局部有砂巖層，該巖層下約20 m深均為含卵石黏土，深10 m左右可能有少量潛水，無承壓水層，地層自穩(wěn)性較好。基坑支護設計方案與地層分布如圖13所示。

(a)平面圖

2.2 試驗材料

作為第1階段試驗，擬從地面開始依次向下進行開挖支護施工，施作3環(huán)鋼波紋板-模袋混凝土支護結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場試驗工程中擬開挖的圓形豎井的尺寸進行支護結(jié)構(gòu)各組成部分的尺寸設計制作。

2.2.1 鋼波紋板管片設計

本試驗采用的鋼波紋板管片外徑為6 160 mm，內(nèi)徑為6 000 mm，圓心角為30°，內(nèi)弧長L=1 570 mm，波型為200 mm×55 mm。端法蘭板寬度B1=100 mm，預留6個直徑為22 mm的螺栓孔用于環(huán)向連接，側(cè)法蘭板寬B2=80 mm，沿弧長均勻布置5個35 mm×22 mm螺栓孔用于豎向連接。波紋面板和法蘭均采用7 mm厚Q235碳素鋼板。波紋面板根據(jù)文獻[14]選用標準波紋鋼板件板型加工制作。鋼波紋面板中心處預留1個φ1=53 mm混凝土灌注管引孔，上部預留φ2=25 mm控壓管口引孔。單塊鋼波紋板管片質(zhì)量約72.5 kg，易于安裝操作。

2.2.2 模袋設計

每個模袋由1塊寬1 657 mm、長1 780 mm的矩形土工布和2塊條形土工布縫制而成，其中，條形土工布長833 mm，寬100 mm，兩端為直徑100 mm的半圓形。與波紋面板同位置處，預留混凝土灌注管口(直徑53 mm)和控壓管口(直徑25 mm)。模袋設計尺寸及實物如圖14所示。

圖14 模袋設計尺寸及實物(單位: mm)

為比較模袋的應用效果，此次試驗中，第1環(huán)和第2環(huán)采用滌綸長絲機織土工布(下稱機織土工布)，第3環(huán)采用滌綸長絲紡粘針刺非織造土工布(下稱無紡土工布)。土工布技術指標如表3所示。

表3 土工布技術指標[15-16]

混凝土灌注管口選用銅制DN50單向閥及適配尺寸的對絲、鋼夾片、薄螺母等配件，控壓管選用DN25的對絲及鋼墊片、薄螺母、金屬軟管等適配尺寸的配件。

2.3 試驗過程

試驗工程采用倒掛井壁逆作法施工，主要施工步驟如下。

2.3.1 澆筑環(huán)形鋼筋混凝土冠梁

根據(jù)基坑設計尺寸定位、放線，采用挖掘機開挖基坑中部的第1層土體，人工開挖圓周土體并修整平整，坑壁以鋼波紋板外側(cè)波峰為基準外放80 mm，作為安放模袋和灌注混凝土的間隙。臨時拼裝第1環(huán)鋼波紋板作為內(nèi)側(cè)模板的支撐，綁扎鋼筋并立模澆筑環(huán)形鋼筋混凝土冠梁，寬1 m，厚0.5 m，頂部預留豎向錨固鋼筋，用于后續(xù)通過焊接連接固定第1環(huán)鋼波紋板。環(huán)形鋼筋混凝土冠梁如圖15所示。

圖15 環(huán)形鋼筋混凝土冠梁

2.3.2 第1環(huán)開挖與支護

1)在混凝土冠梁混凝土達到設計強度后，拆除臨時拼裝的鋼波紋管片和模板支塊，修整下部開挖面，正式拼裝第1環(huán)鋼波紋板管片。相鄰2塊管片之間通過端法蘭板上預留螺栓孔定位，采用高強螺栓連接。拼裝成環(huán)后，在水平方向進行微調(diào)，使鋼波紋板與冠梁圓周的構(gòu)造間隙基本均等；在豎直方向，借助激光水平儀對鋼波紋板頂面進行調(diào)平。2)在冠梁預留的豎向錨固鋼筋與鋼波紋板頂面之間焊接拉結(jié)鋼筋，固定鋼波紋板位置；向下地層中打入短鋼筋用于固定鋼波紋板的底部。3)采用“對側(cè)灌注”的方式往模袋內(nèi)加壓灌注細石混凝土，有利于防止灌注壓力作用而引起鋼波紋板位移、變形。待觀察到模袋內(nèi)充滿混凝土并鼓起時停止灌注。第1環(huán)模袋填充效果如圖16所示。

圖16 第1環(huán)模袋填充效果

2.3.3 第2環(huán)開挖與支護

待第1環(huán)模袋混凝土初凝后，進行第2環(huán)土方開挖。采取錯縫拼裝的形式拼裝第2環(huán)鋼波紋板支護結(jié)構(gòu)，以保證支護結(jié)構(gòu)具有較好的整體性。按照上述方法和技術措施加壓灌注第2環(huán)模袋混凝土。當有水泥漿液從控壓孔的金屬軟管中噴出時，則認為模袋內(nèi)注滿混凝土，即停止灌注。第2環(huán)支護結(jié)構(gòu)施工如圖17所示。

圖17 第2環(huán)支護結(jié)構(gòu)施工

2.3.4 第3環(huán)開挖與支護

第3環(huán)繼續(xù)向下開挖時遇到了砂巖層，采用破碎炮破碎大塊巖石，并清理挖出基坑內(nèi)大粒徑石塊，再結(jié)合風鎬進行修整開挖面。其余主要施工工藝與技術措施與第2環(huán)相同。支護結(jié)構(gòu)整體施工完成如圖18所示。

圖18 支護結(jié)構(gòu)整體施工完成

2.4 現(xiàn)場監(jiān)測方案

本次現(xiàn)場監(jiān)測的項目包括混凝土灌注壓力和鋼波紋板的環(huán)向應變，目的是了解加壓灌注混凝土過程中灌注壓力的變化規(guī)律及其對鋼波紋板受力的影響。采用振弦式雙膜土壓力計監(jiān)測灌注壓力，振弦式表面應變計監(jiān)測應變，采用頻率測讀儀采集相應數(shù)據(jù)。監(jiān)測點布設示意如圖19所示。

(a)平面位置關系

土壓力計埋設于第2環(huán)和第3環(huán)土體的坑壁內(nèi)。第2環(huán)順時針選取相鄰塊管片，分別布置于不同深度處，依次標記為p1—p4。在第3環(huán)選取1塊管片，在其上部布置土壓力計，標記為p5。

在波紋板管片表面布置振弦式表面應變計監(jiān)測其環(huán)向應變。應變計底座用強力防水膠固定，布置在第2環(huán)鋼波紋板管片的3個波峰處，從上至下依次標記為s1—s3。

測試采用實時監(jiān)測的方法，在波紋板管片拼裝完成后對傳感器進行初始讀數(shù)，開始灌注混凝土后持續(xù)采集數(shù)據(jù)。

3 監(jiān)測結(jié)果分析及試驗工程效果

3.1 模袋混凝土灌注壓力測試結(jié)果分析

模袋開始灌注混凝土時即開始監(jiān)測，直至停止灌注后監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定為止。各測點壓力變化曲線如圖20所示。

圖20 壓力變化曲線

1)第2環(huán)的4個測點的曲線表明，灌注壓力隨灌注時間快速線性上升，40～60 s達到峰值，模袋已經(jīng)被注滿，即停止灌注。之后，壓力也較快速下降，但下降速率比上升速率略小，最后穩(wěn)定并趨于零。根據(jù)模擬發(fā)現(xiàn)，試驗所選擇的灌注壓力并未使結(jié)構(gòu)發(fā)生屈服，支護結(jié)構(gòu)各部均處于彈性狀態(tài)，通過應變監(jiān)測也證實了這一點。停止灌注后，灌注壓力逐步消散。

2)第2環(huán)4個不同位置測得灌注壓力隨時間變化曲線峰值數(shù)值相近，且變化趨勢也大致相同，表明灌注過程中模袋內(nèi)的混凝土呈液態(tài)，流動性良好，能充分充滿模袋。

3)布置在第3環(huán)的p5測點的曲線變化規(guī)律與上述4個測點基本一致，但p5曲線下降速率明顯較小，說明第3環(huán)采用無紡土工布制作的模袋透氣性和透水性稍差，壓力消散過程耗時較長。

3.2 鋼波紋板應變測試結(jié)果分析

灌注混凝土開始后開始持續(xù)監(jiān)測鋼波紋板管片的環(huán)向應變，直至灌注完成監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定?，F(xiàn)場監(jiān)測共布置3個測點，各測點的環(huán)向應變曲線如圖21所示。

圖21 環(huán)向應變曲線

由圖21可知：

1)環(huán)向應變變化規(guī)律與灌漿壓力的變化規(guī)律高度一致，說明鋼波紋板在灌注壓力作用下產(chǎn)生了相應的應變。

2)3個測點測得數(shù)據(jù)自上而下略有增長，但差值很小，說明鋼波紋板各處所受灌注壓力均勻。

3)環(huán)向應變峰值為50 με，在灌注完成后逐漸恢復到初始狀態(tài)的低應力水平，說明灌注過程中的應力會慢慢消散，并沒有因為“對側(cè)灌注”而產(chǎn)生較大的彎曲應力,此應力可以忽略不計，工作狀態(tài)下仍處于均勻受力狀態(tài)。

3.3 試驗工程效果

試驗工程于2021年5月29日完成冠梁澆注，6月24—25日實施第1環(huán)開挖與支護，6月26—29日實施第2環(huán)開挖與支護，7月2—5日完成第3環(huán)開挖與支護，歷時38 d順利完成了試驗任務，所取得的主要工程效果如下:

1)試驗工程歷時的38 d內(nèi)，冠梁澆筑等強、開挖砂巖地層、材料采購加工、機具設備調(diào)配等準備工作占用時間較多，開挖面成型后每環(huán)鋼波紋板安裝約需1 h，灌注模袋混凝土約需0.5 h，實現(xiàn)了開挖面的快速支護。

2)分別采用機織土工布和無紡土工布制作的模袋，在加壓灌注混凝土過程中，模袋外側(cè)均有水滲出，而無水泥漿液滲出，均具有透氣、透水、不透漿的特性，實現(xiàn)了對混凝土的包裹成型作用。通過觀察比較發(fā)現(xiàn)，機織土工布的透氣透水更好一些。

3)在模袋內(nèi)加壓灌注混凝土，混凝土內(nèi)的部分氣體和水分通過模袋排出，混凝土更為密實，水灰比有所降低，加速了混凝土的凝固，強度提升較快，有利于與鋼波紋板一起快速形成承載結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論與討論

本文基于圓形豎井首次提出了一種以鋼波紋板結(jié)合模袋混凝土的新型支護結(jié)構(gòu)，通過工藝試驗驗證了該支護結(jié)構(gòu)的施工可行性，主要結(jié)論與討論如下。

1)現(xiàn)場試驗表明，鋼波紋板與模袋混凝土結(jié)合用作地下工程支護結(jié)構(gòu)具有可行性。在模袋內(nèi)加壓灌注混凝土，可有效充填開挖面與鋼波紋板之間的構(gòu)造間隙及預留空間，與鋼波紋板形成組合結(jié)構(gòu)，具有一定的強度和剛度，可維持開挖面穩(wěn)定、抵抗開挖面變形。

2)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果可知，在混凝土灌注過程中，模袋內(nèi)混凝土流動性良好，能充分填充模袋，模袋注滿后，灌注壓力逐漸消散，且鋼波紋板產(chǎn)生的環(huán)向應變很小，支護結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下均勻受力。

3)現(xiàn)場試驗所選用的機織土工布和無紡土工布均具有透氣、透水、不透漿的特性，能有效解決噴射混凝土施工存在的跑漿、漏漿等問題。機織土工布的強度、透氣性、透水性更好，但在剪裁時出現(xiàn)嚴重的脫絲現(xiàn)象，縫制較為困難，接縫質(zhì)量難于控制；無紡土工布的剪裁加工性能更優(yōu)。需要進一步通過試驗，研究選用制作模袋的材料或加工工藝。

4)現(xiàn)場向模袋內(nèi)灌注混凝土時，產(chǎn)生了一定的灌注壓力，在其作用下鋼波紋板將產(chǎn)生變形或位移，工程施工中需要采取臨時支撐措施以控制好鋼波紋板形狀和位置。

5)鋼波紋板與模袋混凝土結(jié)合形成的新型支護結(jié)構(gòu)，為隧道等地下工程支護技術提供了新思路，具有重要意義。