岩体的分类分级与隧道支护及其案例分析
几种常用隧道围岩分类方法的综合运用
几种常用隧道围岩分类方法的综合运用隧道围岩是指隧道壁面周围的岩石体。
如何对隧道围岩进行分类是隧道工程设计和施工的重要任务之一、本文将综合介绍几种常用的隧道围岩分类方法及其运用。
一、工程地质分类方法工程地质分类方法是根据围岩的物理力学性质和工程性质对隧道围岩进行分类。
常用的地质分类法有ZT-RMR法、Q系统法和GSI系统法。
1.ZT-RMR法ZT-RMR法是采用岩石力学(Rock Mass Rating，简称RMR)作为分类基础的方法，包括围岩强度、岩层切理、围岩耐候性、地下水情况和围岩支护情况等5个方面，加权得出RMR值，进而划分围岩质量等级。
2.Q系统法Q系统法是根据岩体的er值（评估岩体性质的一种指标）和岩压条件进行分类。
Q值是由地质参数与地应力之间的关系确定的，可作为评价岩体质量的依据。
该方法常用于大断面软弱围岩的分类。
3.GSI系统法GSI系统法主要依据岩体透气性、风化程度、裂隙发育度等进行分类。
与RMR系统相比，GSI系统能够更准确地评估围岩的强度。
二、地质装置分类方法地质装置分类方法侧重于分析围岩的结构特征和变形特征，常用的方法有分级法、变形能力法和结构影响范围法。
1.分级法分级法是将围岩根据断裂、节理和裂缝等结构特征分为不同等级，进而评估围岩的稳定性。
等级越高，围岩越稳定。
2.变形能力法变形能力法是根据围岩的变形能力和岩体强度划分等级，以评估围岩的稳定性。
变形能力较大的岩体等级较高。
3.结构影响范围法结构影响范围法是划分围岩质量等级的一种方法，通过分析断层、节理等对隧道围岩稳定性的影响，判断结构影响的范围和等级。
三、地质力学分类方法地质力学分类方法是将围岩划分为若干力学单位块，并对每个力学单位块进行力学性质和破坏特征的分析。
常用的方法有块体理论法、松软加载法和相容加载法。
1.块体理论法块体理论法是将围岩划分为多个力学单位块，并对每个块体进行分析，如稳定性判断、破坏特征等，以评估围岩质量。
隧道施工过程中的围岩分类与处理方法
隧道施工过程中的围岩分类与处理方法引言隧道是现代交通建设中不可缺少的一部分，无论是地铁、公路还是铁路，都离不开对隧道的建设。
隧道施工中，围岩是一个非常重要的因素，直接影响着隧道的稳定性和安全性。
本文将对隧道施工过程中的围岩进行分类和处理方法的讨论。
第一节：围岩的分类围岩是指隧道周围的岩石，根据其物理特性和力学性质可以将其分为几个常见的类型。
1. 岩层围岩：岩层围岩指的是由不同岩层组成的围岩，这种围岩的特点是岩石层次明显，各层之间具有明显的界限。
在施工过程中，对于岩层围岩，可以根据其岩性进行相应的处理方法。
2. 互层夹砂土：这种类型的围岩主要由夹杂着砂土的岩石组成，其特点是具有较高的含水量和较低的强度。
对于互层夹砂土，需要采取相应的加固措施，例如注浆加固和锚杆支护等。
同时，还需要进行合理的排水，以降低水分对隧道结构的影响。
3. 破碎围岩：破碎围岩指的是具有明显的裂隙和破碎的岩石。
这种围岩的稳定性较差，对于施工来说是一个较大的挑战。
在处理破碎围岩时，可以采取减振爆破等方法，以降低破碎岩石对施工的影响。
4. 膨胀岩：膨胀岩是指隧道周围的岩石在潮湿环境或受到水分浸泡后发生体积膨胀的现象。
膨胀岩的特点是含水量较高，且具有较大的膨胀性。
在处理膨胀岩时，需要注重降低其含水量，以减少膨胀对隧道结构的影响。
第二节：围岩处理方法在隧道施工过程中，不同类型的围岩需要采取不同的处理方法，以下将介绍几种常见的处理方法。
1. 预支护：对于较差的围岩，预支护是一个常用的方法。
预支护的目的是在施工过程中加固围岩，提高隧道的稳定性和安全性。
常用的预支护方法包括喷射混凝土支护、岩锚加固和挂网加固等。
2. 注浆加固：对于互层夹砂土和破碎围岩，注浆加固是一个有效的方法。
注浆加固的原理是通过注入特定的固化材料，填充和加固围岩中的裂隙和空隙，提高围岩的强度和稳定性。
3. 围岩处理与排水：在处理含水量较高的围岩时，需要注重排水工作。
通过合理的排水措施，可以降低围岩中的水分含量，减少水分对围岩稳定性的影响。
围岩的分类及相应的支护方法
地下水丰富的易破碎的围岩：可以选用超前注浆小导管，或超前深孔止水帷幕注浆。
复合式二次衬砌施工：衬砌施工按先仰拱后墙拱即由下到上的顺序连续灌筑，在隧道纵 向则需要分段进行，分段长度一般是9-12m.
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剥落围岩：先用钢筋网，再锚杆钢支撑合用。
裂隙发育岩体：安装钢支撑，连接钢支撑的纵向钢筋加密，利用手喷混凝土向坍塌 处喷混凝土，采取在钢支撑背后立模浇混凝土回填。
断层破碎带：支护优先考虑利用超前钻机注浆，实施超前小导管注浆，并做超前管 棚等。
易岩爆的围岩：锚杆，钢筋网（小网格网片）加自制格ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ拱架。
围岩分类的目的是为了对隧道及地下 建筑工程周围的地层进行工程地质的客 观评价，判断坑道或洞室的稳定性，确 定支护的荷载和设计参数，确定施工方 法，选择钻孔和开挖等施工机械，以及 确定施工定额和预算等。
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发展概况
初期的围岩分类多以单一的岩石强度作为分类指标 1970年后，以岩体为对象的分类方法获得了迅速发展。 近期的围岩分类中，引进了岩体力学的基本概念和数理统计方法
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分类要素：
①围岩的构造。 。②原岩或岩体的物理力学性质 。③地下水 。④围岩的初应力场
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①单一岩性指标。如岩石抗压强度和弹性模量等物性指标，以及诸如抗 钻性、抗爆性、开挖难易度等工艺指标
②综合岩性指标。指标是单一的，但反映的因素是综合的。如岩体弹性 波速度，既可反映围岩的软硬程度，又可反映围岩的破碎程度。
隧道围岩级别划分和判定
隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。
1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。
注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。
2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。
3 层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于0 .5m中厚层0 .1~0 .5m薄层小于0 .1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m，服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。
3公路隧道围岩分级3.1公路隧道围岩分级围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征，按表3.1确定。
当根据岩体基本质量定性划分与（BQ）值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并对它们重新观察、测试。
在工程可行性研究和初勘阶段，可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。
注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。
3.2围岩分级的主要因素公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行： (1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。
(2)对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。
(3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。
隧道工程地质环境—隧道围岩分级(铁路隧道施工)
（1）围岩的结构特征和完整状态 围岩体通常是被各种结构面切割成大小不等、形态各异、种类
不同的岩石单元体（即结构体），围岩结构特征是指结构面和结构 体的特征。
当遇有地下水时，按下列原则调整围级围岩或Ⅱ级的软质岩石，应根据地下水的类型、水量大小
和危害程度，调整围岩级别。当地下水影响围岩稳定，产生局部坍 塌或软化软弱面时，可酌情降1级。
③ Ⅳ级、Ⅴ级围岩已成碎石状松散结构，裂隙中有黏土充填物时， 可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情 况，判断对围岩的危害程度，酌情降1－2级。
根据长期的工程实践，人们认识到，各种围岩的物理性质之间 存在着一定的内在联系和规律，因而根据岩体完整程度和岩石坚硬 程度等重要指标，按坑道开挖后的围岩稳定性对围岩进行等级划分， 这就是围岩分级。
（2）围岩分级的目的：为隧道设计和施工提供依据。 ①可以据此选择适当的施工方法； ②确定支护结构上的荷载（松散荷载）； ③确定衬砌结构的类型及其尺寸；
项目2 隧道工程地质环境
任务2.3 掌握隧道围岩分级
任务2.3 掌握隧道围岩分级
工作任务： （1）掌握围岩分级方法，能够对围岩进行分级；
1.概 述 （1）围岩：隧道周围一定范围内对洞身产生影响的的岩土体。 隧道的围岩是特征状态千变万化，有松散的流沙和和坚硬的花
岗岩。
流沙、管涌现象
花岗岩
围岩自稳时间：是指围岩在开挖暴露后，在未进行任何支护情 况下，自行达到持续稳定的时间。
Ⅵ
Ⅰ
差 围岩的结构特征和完整状态
好
大 地质变动的剧烈程度、规模大小、次数少 小
第二章第二节隧道围岩分级案例
10cm以上的岩心累计长度 RQD 100% 钻孔总长度
R> 0.9
优
0.75 < R < 0.9
良
0.5 < R < 0.75
好
0.25 < R < 0.5
差
R < 0.25
很差
表中R为RQD指标。
(四)组合多种因素的分级方法
代表： 岩体质量分级法属于组合多种因素的分类方法。
1974 年挪威地质学家巴顿等人提出的“岩体质量 ——Q”
的分类方法。表达如下：
RQD J r Jw Q Jh J a SRF
岩体质量值Q实质上是岩块尺寸、抗剪强度和作用力复合指 标，根据不同的Q值，可将岩体进行分类。
组合了6个参数： 岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、 节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。
(五)我国铁路与公路隧道的围岩分级方法
2）结构面的性质 软弱结构面：完全割断联系无夹层或充填粘土夹 层、未断联系但充填物软弱松散、抗剪强度很低 软弱结构面往往会成为岩体破坏的控制因素。 3）结构面的组合状态 单一、组合（产生分离岩块），闭合、张开，连 续、不连续，组数及密度，
影响坑道围岩稳定性因素
4）初始应力状态 自重应力、构造应力
5）岩石本身的强度
围岩地质构造变动小，无断裂（层）；层状岩体一般呈单斜构造；节理不发育 围岩地质构造变动较大；位于断裂（层）或褶曲轴的邻近地段；可有小断层，节理较 发育
严重
很严重
围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响带内；软岩多见扭曲及拖拉现象； 节理发育
位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、角砾状，有的呈粉末泥土状
f值：一个综合的物性指标值，如岩石的抗钻性、抗 爆性、强度等。
隧道围岩分级与应用
第三节 s 隧道围岩分级及其应用隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础。
一个合理的、符合地下工程实际情况的围岩分级，对于改善地下结构设计、发展新的隧道施工工艺、降低工程造价、多快好省地修建隧道有着十分重要的意义。
近年来，由于各种类型地下工程的大量修建，隧道围岩分级的研究也得到了很大的发展，出现了各种各样不同的围岩分类；但都是为一定的工程目的服务的。
如提供选择施工方法的根据和开挖的难易程度，确定结构上的荷载或给出隧道临时支撑与衬砌结构的类型和参考尺寸等。
人们对围岩及其自然规律的认识是不断深化的，因此，对围岩分类也有一个发展过程。
在早期，从国外情况来看，如日本，最初主要借用适合于土石方工程的“国铁土石分类”来进行隧道的设计与施工，主要是根据开挖岩（土）体的难易程度（强度）来划分的。
前苏联在很长的时期内采用以岩石的坚固性来分类，采用一个综合注的指标f值，称为岩石坚固性系数。
理论上坚固性是岩体抵抗任何外力作用及其造成破坏的能力，不同于强度和硬度，而实际上只反映岩石抗压强度的性能，很少考虏岩体的构造特征。
在英、美等国，主要沿用泰沙基（K，Terzaghi）提出的分级法，其中考虑到一些岩体的构造和岩性等影响，比较好地反映隧道围岩的稳定状况。
目前美国也有用岩石质量指标（RQD）或隧道围岩在不支护条件下，暂时稳定的时间作为分级依据。
我国五十年代初期，铁路隧道围岩分级，基本上是沿用解放前的以岩石极限抗压强度与岩石天然容重为基础，这种分级仅运用上石方工程的土石分级法，没有适合隧道围岩的专门分类，只是把隧道围岩分为坚石、次坚石、松石及土质四类。
以后，借用苏联的岩石坚固系数进行分类，即通常所谓的普氏系数（f值）。
在长期大量的地下工程实践中发现：这种单纯以岩石坚固性（主要是强度）指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态。
逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。
基于Q和GSI的隧道围岩支护类型分析
基于Q和GS啲隧道围岩支护类型分析孙柏坤中国葛洲坝集团路桥工程有限公司摘要：隧道围岩分级在隧道施工过程中起着重要的作用。
岩体分类Q系统是目前应用最广的一种分类方法；GSI岩体地质强度指标可以综合反映节理化岩体的力学特征，根据现场岩体结构特征和结构面表面特征可以综合评判岩体的地质强度等级。
本文结合Q系统和GSI相关理论，并将其应用到隧道施工中，根据岩石类别、Q值和GSI值三项指标综合确定隧道围岩支护类型，对指导隧道施工，提高施工效率和围岩稳定分析具有一定的借鉴意义。
关键词：Q值；GSI;岩石支护类型；隧道围岩1前言隧道围岩的分级是隧道工程施工的重要影响因素，当前国内外的围岩分类方法有定性、定量、定性与定量相结合三种方法，且以前两种方法为主。
通过对隧道地质围岩进行合理分级并对其质量进行评价，可以提高隧道的施工效率和安全性。
对隧道围岩质量和稳定性的正确评价，既有助于合理选择工程结构参数、指导工程设计，又可以帮助选择合理的施工方法、施工工艺和科学管理方法，同时也为隧道工程投资预算提供依据⑴。
隧道支护类型及衬砌等方案设计均与隧道围岩种类及等级息息相关。
目前，地下工程围岩分级的理论和方法较多，而采用Q值与GSI值相结合确定围岩等级并设计支护类型的案例相对较少。
本文即是通过计算围岩的Q值和GSI值，确定围岩等级，进而设计相应的支护类型，并将其应用于肯尼亚供水隧道工程项目支护方案设计中,为隧道工程项目设计提供新的思路。
2岩体质量分类Q系统2.1Q系统简介岩石质量分类Q系统，简称Q系统炉4】，是由挪威工程师Barton根据249条隧道的围岩分级经验总结出的一种围岩分级方法，是目前应用最广的岩体质量分类方法，其最初的目的是为了确定隧洞施工过程中的支护方案。
Q系统的计算公式为：^2厶厶(1)J n J a SRF式中，RQD——岩石质量指标，Jn——节理组数，Jr——节理粗糙度，Ja——节理风化蚀变系数，Jw—一裂隙水折减系数，SRF——应力折减系数。
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岩体的分类分级与隧道支护及其案例分析J09220210 09土木2班冯博一、岩石开挖分级与围岩工程地质分类的依据开挖分级：开挖分级依据岩石类型、天然湿度下的平均容重、凿岩机钻孔（每米耗时）、坚固系数f，将岩石划分为Ⅴ～ⅩⅥ级。
其中，对应的坚固系数f为 1.5～2，2～4，4～6，6～8，8～10，10～12，12～14，14～16，16～18，18～20，20～25，25 以上。
这种划分方法主要考虑了岩石的强度和开挖的难易程度，开挖级别越高，强度越大、开挖难度越大，相应的开挖成本也越高。
这实际上是一种工程技术经济分类。
2.2 围岩工程地质分类围岩工程地质分类是从评价地下洞室围岩稳定性的角度出发，为选择地下工程临时和永久支护方案服务的，是地下洞室稳定性研究的基础。
其分类思路是对岩体的质量进行评价，考虑的因素主要是岩体的坚固性、完整性和含水性3 个方面。
国内外有关分类方案不下数十种，目前尚未统一，比较流行的有Q系统和RMR分类法。
“六五”期间，原水电部将“水电地下工程围岩分类”这个课题列入国家科技攻关内容进行了深入的专题研究，积累了宝贵的资料，并吸取国内外众多围岩分类方案的优点，形成了一套较为完善的围岩分类体系。
该体系主要从控制工程岩体稳定性的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水活动程度、主要结构面产状（由结构面走向、倾向和倾角三要素决定）五个方面分别对岩体进行定量评分，根据五项得分总和并考虑围岩强度应力比，将工程岩体划分为Ⅰ～Ⅴ类。
后来，通过各方面的不断探索和完善，逐渐发展成为水利水电行业标准，并在GB 50287—99《水利水电工程地质勘察规范》附录P中列出。
Ⅰ～Ⅴ类围岩特征见表1。
二、几种隧道围岩类别支护方法1.浅埋Ⅰ类围岩浅埋Ⅰ类围岩大部分是强风化花岗岩，由于围岩早起压力增长快，处理不当会出现大坍塌，尤其浅埋地段还会产生地表下沉等恶性事故。
因此在一类围岩施工中采用“短进尺、弱爆破、强支护、勤观察”的原则。
具体采取上下断面开挖，上半断面保留核心等方法。
隧道开挖后，及时架立格栅钢拱架，架立前先喷3cm厚混凝土，并埋设定位钢筋，当钢筋准确就位，且连接钢筋焊接后，立即喷射混凝土至设计厚度，形成受力钢筋混凝土结构，打到初期支护，控制围岩变形的目的。
掘进支护方法见图1.2.浅埋Ⅱ类围岩采用正台上下导洞开挖，上下导洞以拱脚分界，掘进先打超前锚杆，锚杆长4m，直径20粘结型早强砂浆锚杆。
首先掘进拱部，掘进立即架设格栅钢拱架，打系统锚杆，挂钢筋网，喷射混凝土，掘进尺度控制不超过1m,进行初期支护。
进行下导洞掘进，及时架立钢格栅拱架，埋设定位钢筋，就位后连接并焊接钢筋，喷射混凝土，进行初期支护，掘进支护方法见图2.深埋Ⅲ类围岩采用正台阶上下导洞开挖，首先掘进上导洞，掘进后立即打系锚杆，挂钢筋网，喷射混凝土，进行初期支护，掘进尺度控制不超过1.2m.进行下导洞掘进，架立钢格栅拱架，埋设、连接、焊接定位钢筋，喷射混凝土，进行初期支护。
支护方法见图3.3.Ⅳ、Ⅴ类围岩类围岩洞段岩性主要为大理岩化灰岩极薄层炭质板岩砂质板岩夹极薄层炭质板岩中厚层砂质板岩夹极薄层炭质板岩极薄与薄层含炭质板岩夹少量砂板岩极薄层板岩夹砂岩等，岩体破碎裂隙切割严重，岩质软弱，泥岩易崩解，部分洞段有渗水岩体自稳时间较短，部分洞段开挖后掌子面普遍有掉块现象，支护不及时会引起坍塌类围岩洞段主要为极薄层含炭质板岩砂质板岩极薄层含炭质泥板岩极薄层炭质板岩薄层含炭质板岩，发育泥化夹层断层破碎带及其影由于Ⅳ、Ⅴ类围岩比较稳定，围岩自身承载能力较大，所以在Ⅳ、Ⅴ类围岩掘进中采用全断面开挖，采取光面爆破和预裂爆破相结合的综合爆破方法。
Ⅳ类面围岩采用2.5m长，22砂浆锚杆，喷射混凝土，进行初期支护。
Ⅴ类围岩洞段开挖支护为顶拱240°范围喷 C20混凝土，厚0. 10 m，局部挂筋网 6. 5 mm@ 20cm × 20 cm，锚杆 25 mm L = 6. 0 m，排距 2 m，环间距24°，梅花形布置，入岩深度 5. 5 m，外露0. 50 m，对于岩体破碎裂隙切割严重洞段设置钢支撑。
Ⅴ类围岩洞段开挖支护为全断面范围喷C20混凝土，厚0. 2 m，挂钢筋网6. 5 mm@ 20 cm ×20 cm，锚杆25 mm L = 6 m，排距1. 25 m，环间距14°，梅花形布置，外露0. 50 m 顶拱270°范围布置钢支撑I18，间距0. 7 m，每榀设置 4 根锁脚锚杆，规格为25 mm 砂浆锚杆，L = 6. 0 m 对部分不良地质洞段，岩石较软弱，不能保证开挖期稳定性，需要进行超前支护，结合现场施工地质条件，确定C1 C2 型2 种超前支护措施，C1型: 顶拱120°范围布设25 mm砂浆锚杆，L =4. 5 m，环向间距0. 3 m，仰角5°～15°，搭接长度2. 0 m; C2型: 顶拱120°范围采用42 mm 超前注浆小导管，根据现场需要注入水泥－水玻璃双浆液，注浆压力0. 3 ～0. 8 MPa，小导管环向间距0. 3 m，长4. 5 m，仰角5°～15°，搭接长度2. 0 m。
支护方法见图4.三、案例分析管道隧道级围岩试验段支护结构的稳定性分析——以“西气东输”二线东江水下隧道为例东江水下隧道是国家重点工程“西气东输”二线的控制性工程之一总长１７７４．８３ｍ采用斜巷３１０．２０ｍ＋平巷１０６１．２０ｍ＋斜巷４０３．４３ｍ的穿越形式隧道衬砌净断面为３．００ｍ×３．００ｍ隧道北岸洞口端斜巷０６８．００ｍ段隧道的埋深较浅，该段围岩级别为Ⅵ级设计施工图时把该段围岩作为试验段施工时根据现场的实时监测情况合理地调整支护参数。
试验方案１．１试验段地质情况试验段穿越的地层主要为第四系全新统坡残积褐黄色，黄灰色粉质黏土层，稍湿、湿、可塑、硬塑、无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等，层厚约１．５０ｍ和侏罗系中统漳平组上段砂岩（强风化、褐红、棕红色、岩心呈碎屑、碎块状，部分岩石矿物已土化，强度较低，手捏可碎，细粒结构，块状构造裂隙极发育，岩体破碎，岩层从地表往下渐变为灰白略带浅紫红色砂岩浅变质裂隙发育裂隙倾角为８４°左右裂隙内充填泥质局部有石英脉充填并见有错动现象，角砾被硅质重新胶结岩体完整性差岩石的质量指标为０３８％岩石质量极差差洞室自稳能力极差，极易出现剥落、塌方。
１．２原设计初期支护方案原设计初期支护方案为５，初喷混凝土采用Ｃ２５素混凝土，厚度为０．１５ｍ，系统锚杆采用公称直径为２２ｍｍ，长２．５０ｍ的钢筋，其间距为１．００ｍ×１．００ｍ呈梅花形布置，挂公称直径为６ｍｍ的钢筋网，其间距为０．２０ｍ×０．２０ｍ钢架采用０．１２６ｍ，工字钢，其间距为０．５０，１．００ｍ。
１．３试验段初期支护方案试验段的初期支护方案为：初喷混凝土采用Ｃ２５素混凝土，厚度为０．１０ｍ，系统锚杆采用公称直径为２２ｍｍ，长２．５０ｍ的钢筋，其间距为１．２０ｍ×１．２０ｍ呈梅花形布置，挂公称直径为６ｍｍ的钢筋网，其间距为０．２０ｍ×０．２０ｍ钢架采用钢格栅其间距为０．６０１．２０ｍ。
明月山隧道支护钢支撑拼装设计与施工研究1.背景介绍在新奥法设计中, 山岭隧道围岩类别低于Ⅳ类, 尤其在围岩强度低和松散颗粒状的地层条件下, 或在外界压力较大时, 隧道开挖后,早期围岩压力增长较快, 需要提高初期支护的强度和刚度, 常需要采用各种钢支撑沿隧道开挖截面进行支护。
一般在Ⅰ、Ⅱ类围岩中常采用型钢支撑; Ⅲ类围岩中常采用格栅钢架支撑。
钢支撑与喷射混凝土、锚杆、钢筋网一起构成支护结构, 是新奥法支护结构的重要组成部分, 它可作为隧洞围岩顶部保护, 可作为喷射混凝土的环形构造钢筋, 提高喷射混凝土的承载力,可作为钢筋网的支撑, 也可作为保证横截面几何形状的模板。
2钢支撑设计与施工随着高速公路、高速铁路的项目增多高效、快速、安全&修建成为众多建设单位所追求的目标, 而隧道的修建在整个项目的完工及质量上起到至关重要的地位。
在明月山隧道的设计中, 低于∀类围岩初期支护结构, 通常由钢支撑、钢筋网、锚杆、喷射混凝土组成。
施工中, 为节约成本、提高施工进度, 对!类围岩一般采用全断面开挖的新奥法; 设计中钢支撑的拼装一般按图1( a)给出,但在现场拼装中, 隧洞开挖存在欠挖或超挖现象, 拼装不管从墙脚往上还是从拱顶往下, 都需要好几次调整才能对接, 接头钢板不能保证密贴,有较大空隙, 并且对钢支撑的安装也极其费时, 对围岩扰动也较大。
根据公路隧道设计规范( ( J TG D70 - 2004)对钢支撑要求, 可采用图1( b)拼装(也可设置4节钢架, 左右对称)。
从拱顶往下两边对接, 两节较长钢架跨过拱腰。
若安装有锚杆, 可把钢架焊接固定在锚杆上; 若没有锚杆, 通过在围岩内提前钻孔锚固螺纹钢筋后焊接固定钢架。
接着向下的钢架弧度小, 容易对接密贴。
安装墙脚一节, 如若悬空, 可增加锁脚锚杆, 固定钢架,也有利于今后钢架受力。
从安装过程中可知, 不容易出现返工,节约了施工时间,也较容易保证钢架拼接质量, 较好保证隧道截面形式。
3 隧道支护衬砌有限元模拟计算为了获得隧道初期支护在开挖完成后的受力情况, 以及不同部位的受力大小, 并结合现场监控成果对设计变更的可行性做出评价, 故采用二维有限元程序对隧道开挖进行数值模拟分析。
模拟采用地层结构法。
围岩本构选用Drucker-Praper ( D- P) 准则, 支护材料选用弹性本构, 采用单元“生”和“死”的概念对开挖过程进行模拟, 因只考虑初期支护的受力情况, 开挖完成,释放荷载为100%。