隧道支护参数
隧道施工中喷锚支护有关参数的选择及计算
理论公式 ,总结了喷锚支护有关参数的选择及计算方法 。
[ 中图分类号 ] TD352 + . 5 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 100228951 ( 2002) 0220017204
第 2 期 史马祥 : 隧道施工中喷锚支护有关参数的选择及计算
l1 ≥ dRg
19
4 Kt
=
118 × 2450 = 7315≈74cm 4× 115 × 10
式中 : v — — — 安全系数 , 一般取 v = 115 ; σ — — 岩石单轴抗压强度 (实测得出) , kg/ cm2 ; c — θ— — — 岩石结构面的内摩擦角 。 根据奥地利的腊布希维兹 ( L . V . Rabcewicz) 等 提出的 “剪切破坏理论” 知道 , 围岩稳定性的丧失是 由于地压作用下两侧锥形剪切体 , 径向移动致使喷 层发生剪切破坏 。莫尔强度理论认为中间主应力 σ 2 对岩石影响可不考虑 。这样 , 岩石所受的应力可 近似为平面应力状态 , 即 σ 1 和σ 3 , 而最大主应力 σ 1 为开挖周边的切向应力 , 最小主应力 σ 为开挖周边 3 的径向应力 。根据莫尔强度理论 , 剪切斜面与 σ 3 作 θ 用线成 σ= 45° + 角度 。剪切破坏发生在与开挖 2 θ 周边切线成 σ 的斜面上 。喷层抗剪面的 1 = 45° 2 长度 L 近 似 的 等 于
式中 : P1 — — — 工作风压 , kg/ cm2 ;
P2 — — — 水压 , kg/ cm 。
2
事铁路工程管理工作 。
213 喷头与受喷面的距离和倾角
从宝成复线的实际施工经验来看 , 当喷头与受
2 高速铁路隧道净空断面及衬砌支护参数
单线圆形结构，有
效面积66m ；盾 构外径10.8m， 内径9.8m，管片 厚度50cm。
2
单洞双线和双洞单线方案比较：
高速铁路均设计为双线，因此存在单
洞双线和双洞单线的比较： 从地质条件、建设工期、施工难度和 方法、运营通风、防灾救援、工程投资、 空气动力学影响等方面综合考虑进行选择。
单洞双线和双洞单线方案比较：
一般隧道在边墙底均加强。研究与试验证明，边墙与仰
拱若采用顺接则可改善受力状况，故隧道采用曲墙式衬 砌。
衬砌支护参数的特点
衬砌支护参数的特点
衬砌支护参数的特点
衬砌结构支护参数
II级无仰拱衬砌结构
衬砌结构支护参数
II级无仰拱衬砌结构 底板配筋
衬砌结构支护参数
II级有仰拱衬砌结构
衬砌结构支护参数
范围内设置一些设备，如接触导线张力调整器和接触导线开关 以及接头的紧回装置等。 工程技术作业空间在安全空间和救援通道之外，其宽度应 为0.3m。不得用工程技术作业空间来满足隧道建设的施工误 差。
断面形式
断面形式
断面形式
断面形式
狮子洋隧道位于广 深港客运专线上，
国内第一座水下高
速铁路隧道， 350km/h，双洞
优缺点比较： 单洞双线阻塞比小，能有效提高乘车舒适度；双洞单线 有利于防灾救援； 地质条件差，考虑施工难度和风险，宜选用用TBM或盾构，考虑施工风险，采用双洞 单线；运营通风方面，双洞单线利用列车活塞风更有利。
单洞双线和双洞单线方案比较：
优缺点比较：
选择原则：
隧道长度大于20km，从防灾救援方面考虑，采用双洞单
线方案。 兰武二线乌鞘岭隧道（20050m）；石太客运专线太行 山隧道（27839m）。
隧道初期支护作业指导书
初期支护作业指导书1．初期支护施工要求的一般规定1.1隧道初期支护必须紧跟隧道开挖作业面及时施作，同时应按设计要求进行监控量测的相关作业，对于不良地质地段的隧道，初期支护应及时封闭成环，确保施工安全。
1.2隧道初期支护应采取喷锚支护，根据围岩特点、断面大小和使用条件等选择喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等单一或组合的支护形式。
支护参数的选择，一般地段应符合设计要求；特殊岩土及不良地质段支护加强，应根据设计计算或工程类比法确定。
1.3隧道开挖后2小时，要进行初期支护的施做，且初期支护距掌子面不得超过2米，四级、五级围岩段初期支护距掌子面0.5米为宜。
2．初期支护支护施工的一般工序流程2.1开挖后初喷混凝土→系统支护施工（锚杆、钢筋网、钢架）→复喷混凝土至设计厚度。
2.2爆破通风后首先要清除危石，然后立即进行初喷混凝土封闭围岩，充分发挥围岩的自稳能力。
出砟结束后，再根据围岩级别施做锚杆、挂网、拱架及复喷混凝土。
2.3在富水断层破碎段，要做好排水工作，预防塌方的发生。
2.4喷射混凝土的平均厚度要大于设计厚度，最小厚度不得小于设计厚度的2/3。
3．锚杆的施做3.1锚杆类型有φ22mm砂浆锚杆、φ25mm中空注浆锚杆两种形式。
3.2φ22mm砂浆锚杆（1）钻孔采用YT-2842mm型风枪钻眼，孔眼方向垂直于岩面（部分地段孔位可根据地质情况做调整），锚杆钻孔前根据设计要求和围岩情况，定出孔位，作出标记。
钻孔完成后检查深度，用高压风进行清孔。
（2）注浆注浆材料使用标号为P.O42.5的水泥，粒径小于3mm的砂子、并过筛。
普通锚杆砂浆配合比为水泥：砂：水=1：（1-1.5）:（0.45-0.5）,具体根据试验确定。
用注浆机注浆，注浆前先用水泥稀浆湿润管路，然后将已调好的砂浆倒入储浆罐内，在孔中插入注浆管，注浆压力不大于0.5Mpa。
当注浆管距孔底5-10cm时开始注浆，并随浆液的注入缓缓拔出注浆管，直至砂浆注满孔口。
层状围岩隧道受力特征分析及支护参数确定
层状 围岩隧道受 力特征 分析 及支护参数确定
丁礼 建
（ 中铁 十九 局 集 团 第 一 工 程 有 限公 司 ， 辽宁 辽 阳 １ １ １ ０ ０ ０ ）
摘
要： 当 隧 道 在 层 状 围 岩 中通 过 时 ， 根 据 隧 道 轴 线 方 向 与 岩 层 的 空 间关 系不 同 ， 往往引起偏 压等问题 ， 从 而
于不 同倾 角及 隧道轴线 与岩 层走 向不 同夹 角
情 况下 支护结 构 的受力特 征 和相应 的支 护参数 的 系
数 值 计 算采 用 ｕ ｂ ｉ ｑ ｕ ｉ ｔ ｏ ｕ ｓ遍历 节 理 模 型 ， 可 考 虑节 理岩层 的倾 向、 倾角、 粘 聚力 、 内摩 擦 角 、 抗拉 强 度 等参 数 的影 响 ， 岩 体 的 剪 切屈 服 采 用 非关 联 的流 动法则 ， 受拉 屈 服采用 关联 的流 动法则 ， 隧 道开挖 采 用ｎ ｕ ｌ ｌ 模型 实现 。 １ ． ３ 计 算参 数选 取 隧道参数按照 Ｉ Ｖ 级围岩选取 。围岩参数见表 １ 。
加 固圈的参数在 Ｉ Ｖ级 围岩参数的基础上提高 ３ ０ 。
１ ． ４ 计 算 工况 根 据 隧道 断 面 尺寸 和 围 岩情 况 ， 本 计算 采 用 台
阶法 开挖方 案 ， 开 挖循 环进 尺 ２ ． ５ ｍ， 加 固圈 范 围为
３ ． ５ ｍ。开 挖 完 上 台 阶后 进 行 径 向锚 杆 注浆 加 固 、 架 立 钢架 和喷射 混凝 土 ， 再 开挖 下 台阶 ， 并施 作下 台 阶初期 支护 。上下 台阶加 固和支 护滞后 开挖 １ 个 循
・
实例分 析 ・
层状 围岩隧道 受力 特征 分析及 支 护参 数确定 丁礼建 大 的喷射混凝 土厚 度 。初步确定 的支护参数 见表 ６ 。
隧道围岩级别及支护参数变更管理办法
— 1 —隧道围岩级别及支护参数变更管理办法第一章 总则第一条 为加强隧道围岩级别及支护参数变更管理，规范变更工作程序，保证工程质量、安全，控制建设成本，按照国家相关法律法规、省交投公司有关规定、项目合同条款、公司（以下简称“公司”）相关管理制度，结合隧道工程建设实际，特制第二条 本办法所称隧道围岩级别及支护参数变更，是指隧道施工过程中，地质条件及施工环境发生变化，为使隧道结构设计和施工方法更加符合工程实际，对已经批准的施工图设计文件按照动态设计原则进行隧道围岩级别及支护参数的修改、完善等活动。
第三条 公司工程技术部负责对隧道围岩级别及支护参数变更活动及其程序的监督管理和指导。
第二章 变更依据 第四条 变更依据1.《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011)；2.《公路隧道设计规范》（JTG D70-2014)；3.《公路隧道设计细则》（JTG/T D70-2010)；4.《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009)；5.《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）6.《关于进一步加强公路勘察设计工作的若干意见》（交公路发[2011]504 号)；7.《工程设计变更管理实施细则》；8.隧道勘察地质报告及施工图设计文件等；9.监控量测和超前地质预报等资料。
第三章组织机构和职责第五条成立隧道围岩级别及支护参数变更评定小组，小组成员由公司、设计单位、总监办、驻地办、监控量测和超前地质预报单位、施工单位等组成。
第六条公司负责隧道围岩级别及支护参数变更的监督、管理；负责相关管理办法的制定；参与变更的确认和处理措施的制定。
第七条设计单位负责对原设计情况的解释工作；参与变更的确认和处理措施的制定，并对合规性、经济性、安全性提供技术支持；及时出具设计变更图纸，满足现场施工需要。
— 2 —第八条总监办负责召集并主持变更会议；负责会议相关准备工作和会议纪要的审定；负责督促驻地办下达相关指令、检查施工单位变更处理措施。
山岭隧道围岩等级与初期支护参数之间关系
浅谈山岭隧道围岩等级与初期支护参数之间的关系摘要：随着现代化公路建设的高速发展，越来越多的公路隧道得以修建，以“少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭”为基本原则的新奥法施工技术在地下工程中的应用也越来越广泛，按照新奥法施工的指导思想，不同等级的围岩在初期支护的设计与施工中都有着不同的工艺与措施，本文通过山岭隧道不同等级围岩对应不同初期支护的各项支护参数，简单阐述了二者之间的关系。
关键词：山岭隧道围岩等级初期支护参数围岩的分级与自稳能力1、1围岩的分级根据《公路隧道设计规范》（jtdg70-2004），我国根据岩石的坚硬程度和岩体的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值bq综合进行初步分级；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，按修正后的岩体基本质量指标值[bq]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。
表1公路隧道围岩分级围岩级别围岩或土体主要定性特征围岩基本质量指标bq或修正的围岩基本质量指标[bq]ⅰ坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨后层状结构＞550ⅱ坚硬岩，岩体完整，块状或后层状结构较坚硬岩，岩石完整，块状整体结构 550~451ⅲ坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构450~351ⅳ坚硬岩，岩体破碎，破碎结构较坚硬岩，岩体较破碎~破碎，镶嵌碎裂结构较软岩或较硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整~较破碎，中薄层状结构350~251ⅳ土体：1 压密或成岩作用的粘性土及砂性土2 黄土（q1、q2）3 一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块土ⅴ较软岩，岩体破碎软岩，岩体较破碎~破碎极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构≤250ⅴ一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾及黄土（q3、q4）非粘性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构ⅵ软塑状粘土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等注：本表不适合用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。
隧道预支护(整理)
钻机就位：用仪器量测导向管，固定钻杆转轴， 使之与钻杆共线。 钻Байду номын сангаас：用低档开钻，钻到一定深时，接杆继续 钻进，经常复核钻孔角度，确保钻孔方向，若 发现偏斜，及时高速处理。 插入导管：插前应对每个钻孔的管子配管编号， 保证同一断面上钢管接头数≤50%。 孔口密封处理：注浆前对管口与孔口间空隙密 封，防止水泥浆外渗。 导管注浆：通过注浆，即可增强导管刚度，又 可使浆液渗入周围地层，加固地层。
支护掘进步距的选择：管棚支护掘进步距过小， 会增加工序转换时间，影响施工效率；管棚支 护掘进步距过大，又可能会产生塌帮等安全事 故，根据实际地质条件，掘进步距应确定在 1.0~2.0m。 支护长度的选择 :管棚支护长度越长，越能节省 辅助时间，提高施工效率，但是由于受到钻孔 机具、钻进技术和钢管柔性弯曲等条件限制， 如果管棚支护长度过长，就很难确保管棚的水 平角度和排列整齐，从而影响施工质量，一般 根据不同地质条件管棚支护长度选择为 10~30m 。
各种浆材的适用范围
系别 浆液类别 单液水泥类 水泥粘土类 无机系 水泥-水玻璃类 水玻璃类 粘土类 超细水泥类 丙烯酰胺类 木质素类 有机系 脲醛树脂类 聚氨脂类 糠醛树脂类 改性环氧树脂类 粒径/mm 渗透系数/cm·s-1 10 10-1 4 10-2 2 0.5 0.25 10-3 0.05 10-4 0.005 10-6 砾石 大 中 小 粗 砂粒 中 细 粉粒 粘粒
仰角的确定:因土层松软及钻杆重力，管棚在钻进 过程中要发生向下弯曲，在开孔钻进时要有一定 的上仰角度。如果上仰角度过小，管棚会因向下 弯曲而进入隧道区域，在隧道掘进时需要将钢管 割去，从而严重影响隧道掘进速度和安全；如果 上仰角度过大，使管棚远离隧道外径而失去支护 作用，而且使管棚有效支护长度缩短。为此需要 选择合适的管棚上仰角度(一般1~5° )。
隧道Ⅲ级开挖、支护
2）质量要求：
1、喷射混凝土厚度和平整度符合下列规定：
①平均厚度大于设计厚度。
②检查点数的80%及以上大于设计厚度。
③最小厚度不小于设计厚度2/3。
④表面平整度的允许偏差为100mm。
2、喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。
②在前一层混凝土终凝后进行复喷；
③喷射作业开始时，先送风、后开机，再给料，结束时先停料，再停风；连续均匀地向喷射机供料，机器正常运转时，料斗内保持足够的存料；喷射机工作风压满足喷头处的压力一般控制在0.1Mpa左右；喷射作业完毕或因故中断喷射时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。
3、注意事项：
①初喷混凝土应在开挖后及时进行；
审核人交底人接来自交底人注：本表一式两份，交底单位与作业班组各保存一份。
二、支护参数与方法
(1)支护参数
拱部Φ25组合式中空注浆锚杆，每延米5.33根；边墙Φ22砂浆锚杆，每延米6.0根，长度分别为2.5m；环纵向间距1.5×1.5m。
钢筋网片设置部位为拱部，纵向φ6、环向φ8钢筋，网格间距为25×25cm。
喷射混凝土：C25湿喷纤维混凝土，合成纤维含量1kg/m3，拱墙厚度为10cm。
(6)开挖与运输出渣时尽量避免扬尘，保持洞内通风良好，并且注意对有毒气体的检查工作，遇有可疑情况，应该立即停止作业，并且报告上级处理。
(7)开挖过程中，作业人员要随时注意土壁变化的情况，如发现有裂纹或部分塌落现象，要立即停止作业，撤到洞外安全地带，并报告施工员待经过处理稳妥后，方可继续进行开挖。
(8)配合机械挖土作业时，严禁进入铲斗回转半径范围之内。
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短台阶法 短台阶法 C20混凝 台阶法 C35混凝 C35混凝 土 全断面法 土(H1) 土(H1) 台阶法 C35钢筋 短台阶法 C35钢筋 混凝土(H1) 混凝土(H1) 短台阶法
C35钢筋 混凝土 (H1)
预支护措施设计 超前支护 类 型
φ 108长管棚 双层φ 42超前小导管 φ 108长管棚 每环根数 环向间距(m) 纵向间距(m) 单根长度(m)
衬砌
预支护措施设计
里程段落
起始里程 终止里程 DK100+900DK100+903 DK100+903DK100+906 DK100+906DK100+915 DK100+915DK100+930 DK100+930DK100+955 DK100+955DK101+000 DK101+000DK101+025 DK101+025DK101+102 DK101+102DK101+132
施工方法
拱墙 明挖法
衬砌建筑材料
仰拱 C35钢筋 混凝土 (H1)
仰拱填充
φ 108长管棚 φ 42超前小导管 φ 25中空注浆锚杆 φ 25中空注浆锚杆 φ 42超前小导管 φ 108长管棚
27 24 22 22 24 26
0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
15
2.4 2.4 2.4 2.4 3.5 3.5 3.5 3.5 35
序号 11 10 9 8 7 6 5 4 3 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 序号 1 2 3 4
里程段落
起始里程 终止里程 DK100+804DK100+834 DK100+775DK100+804 DK100+640DK100+775 DK100+100DK100+640 DK99+810 DK100+100 DK99+770 DK99+810 DK99+700 DK99+770 DK99+670 DK99+700 DK99+315 DK99+64 22
0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
2.4 2.4 2.4 2.4 6.4 2.4 2.4
C35钢筋 混凝土 (H1)
土
C35混凝土(H1) 35混凝土(H1) C
预支护措施设计 超前支护 类 型
每环根数 环向间距(m) 纵向间距(m) 单根长度(m)
长度(m)
衬砌
类型 图 号 类 型
通隧(2010)1051-70 Ⅴ单压式明洞 通隧(2010)1051-39 Ⅴ偏压式明洞
预支护措施设计 钢架 设置位置
纵向位置(m)
3 3 9 15 25 45 25 77 30
Ⅴ偏压 玉铁隧参02-05 Ⅰ16工字钢架 拱墙、仰拱 Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 15cm格栅钢架拱墙、仰拱
0.6 0.8
φ 25中空注浆锚杆 φ 25中空注浆锚杆
Ⅳ Ⅲ Ⅳ
通隧(2008)1001-15 通隧(2008)1001-13 通隧(2008)1001-15
Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 15cm格栅钢架拱墙、仰拱 通隧(2008)1001-24 Ⅰ16工字钢架 拱墙、仰拱 Ⅴ加强
0.8 0.8 预支护措施设计
施工方法
拱墙 短台阶法 短台阶法 短台阶法
衬砌建筑材料
仰拱 C35钢筋 混凝土 (H1)
仰拱填充
27 24 27
0.4 0.4 0.4
1.2
40 3 40
明挖法
C35钢筋 混凝土 (H1)
C20混凝
土
通隧(2010)1051-70 Ⅴ单压式明洞
衬砌
预支护措施设计 超前支护 类 型
φ 108长管棚 φ 42超前小导管 φ 25中空注浆锚杆 φ 25中空注浆锚杆 φ 42超前小导管 φ 89洞身长管棚 φ 42超前小导管 φ 25中空注浆锚杆 每环根数 环向间距(m) 纵向间距(m) 单根长度(m)
施工方法
35 3.5 3.5 3.5 3.5 10 3.5 3.5 短台阶法 短台阶法 台阶法 全断面法 台阶法 短台阶法 短台阶法 短台阶法 台阶法
衬砌建筑材料
拱墙 C35钢筋 混凝土 (H1) C35混凝 土(H1) C35钢筋 混凝土 (H1)
仰拱填充 仰拱 C35钢筋 混凝土 (H1) C35混凝 土(H1) C20混凝
里程段落
起始里程 终止里程 DK102+493DK102+528 DK102+528DK102+560 DK102+560DK102+597 DK102+597DK102+610
长度(m)
35 32 37 13
钢架 类型 图 号 类 型 设置位置 纵向位置(m) Ⅰ16工字钢架 拱墙、仰拱 Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 0.6 Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 15cm格栅钢架拱墙、仰拱 0.6 玉铁隧参02-05 Ⅰ16工字钢架 拱墙、仰拱 Ⅴ偏压 0.6
长度(m)
30 29 135 540 290 40 70 30 355
钢架 类型 图 号 类 型 设置位置 纵向位置(m) Ⅰ16工字钢架 拱墙、仰拱 Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 0.8 Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 15cm格栅钢架拱墙、仰拱 0.8 φ 25中空注浆锚杆 Ⅳ 通隧(2008)1001-15 通隧(2008)1001-13 Ⅲ φ 25中空注浆锚杆 Ⅳ 通隧(2008)1001-15 通隧(2008)1001-24 Ⅴ加强 15cm格栅钢架拱墙、仰拱 0.8 Ⅰ16工字钢架 拱墙、仰拱 Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 0.8 Ⅴ加强 通隧(2008)1001-24 15cm格栅钢架拱墙、仰拱 0.8 φ 25中空注浆锚杆 Ⅳ 通隧(2008)1001-15