钢拱架应力反隧道初期支护力学性能的
浅谈超大断面黄土隧道初期支护中的几个问题
浅谈超大断面黄土隧道初期支护中的几个问题我国已在黄土地区修建了大量的铁路、公路隧道及各种洞室，从开挖净空约5m～6m的老百姓住的窑洞到开挖宽度6m:-10m的单双线隧道，应该说从设计理论到施工实践，人们对黄土隧道的认识水平也随着断面的不断增大而提高。
应该说目前我们设计120m z以下的黄土隧道经验比较成熟。
郑西客专超大断面黄土隧道群的修建在国内外尚无先例。
1郑西客专黄土隧道初期支护设计郑西客专超大断面黄土隧道在进行初期支护设计及施工时，国内没有类似工程参考。
为验证黄土隧道初期支护的稳定性，设计与我单位在贺家庄隧道共同进行锚杆及钢架的对比试验。
2问题的提出(1)黄土隧道系统锚杆的作用一直是争论的一个焦点，目前存在两种观点，一种观点认为，浅埋黄土隧道的拱部锚杆对黄土隧道稳定性不起作用，或起的作用较小，可以不设锚杆，另一种观点认为，锚杆对黄土隧道稳定性起重要作用，应该设置锚杆。
(2)黄土隧道钢架类型的选择是另一个争论的焦点，在黄土隧道钢架的采用上，我国公路部门较多采用型钢钢架，铁路部门以往两种钢架都有采用。
一种观点认为型钢钢架初期刚度大，应选用型钢钢架，另一种观点认为格栅钢架和喷砼共同受力效果好，应选用格栅钢架。
3现场科研试验及分析在郑西客专贺家庄隧道开展了锚杆对比和钢架对比试验。
该隧道位于黄土台塬区，洞顶地形平坦，隧道埋深为35m左右。
工程地质黏质黄土(Q2)，呈硬塑坚硬状，结构较紧密，地下水不发育。
3.1系统锚杆对比试验3.1.1试验概况隧道有、无锚杆施工力学对比试验历时一个多月，监测了每开挖步的位移和应力，得到有、无锚杆试验段的变形、应力、围岩压力随施工步的变化规律，对两试验段的各监测项目数据进行对比分析（表2）。
3.1.2试验结论(1)锚杆轴力。
有锚杆试验段拱部锚杆基本受压，边墙锚杆基本受拉，但量值均较小（一般不超过12kN）。
边墙受拉锚杆的最大轴力出现在第一个测点（距离隧道壁面40cm），向围岩方向锚杆拉应力迅速减小。
公路三类人员案例分析题
【一】背景资料：××年12月22日，由中铁××局××公司承建的××隧道发生瓦斯爆炸，造成44人死亡，1 1人受伤，大量施工设备损坏，直接经济损失2035万元。
该隧道为平行双洞隧道，左线全长4090m，右线全长4060m，由中铁××局××公司施工隧道进口端左线2550。
1，右线2515m。
隧道造价1 5亿元。
××年10月12日，右洞开挖至K14+ 872处时，施工单位发现K14 +790~ K14 +872段初期支护变形超限，当即停止开挖。
从10月17日开始，施工单位按照建设、设计、监理，施工四方会勘纪要对变形地段初期支护进行拆换。
12月16日，初期支护钢拱架拆换至K14 +860时，随着嗣岩的剥落，K14+ 860~ K14+ 865段逐渐形成大空腔（塌腔高度约O~4tn）。
12月19日下午，初期支护钢拱架拆换至K14+ 865处，原有初期支护背后同岩左前上方形成一漏斗状空腔，四方有关人员再次对现场进行了会勘。
12月20日至21日，施工单位按照四方共同研究的处理方案对塌腔内进行了喷射混凝土支护，但塌方没有得到控制，空腔继续扩大，至22日零点班，塌腔已与掌子面连通，形成4~5m高，6~7m宽，约5n，长的空腔，空腔内时有掉块现象。
12月22日，白班先后有43人进入右洞，其中有9人于14时30分前先后出洞，右洞洞内剩余人员34人。
当班因接风筒IO时起停风1小时，1I时接好风筒，恢复供风，当时风筒出风口距掌子面约30m，送风距离超1400m。
模板台车配电箱附近悬挂的三芯插头短路，14时40分，发生瓦斯爆炸，爆炸冲击波将停放在距右洞处约20n．远，重达70t的模板台车冲出40多米，洞口通风机错位，配电柜损坏，大幅宣传牌被掀飞，在洞外组装模板台车人员、门岗等有10人死亡、11人负伤。
隧道初期支护计算
隧道初期支护计算隧道初期支护计算是指在隧道开挖初期施工阶段，为了保障隧道的稳定，需要进行支护措施的计算和设计。
隧道初期支护计算的目的是确定在不同的地质条件下，采取何种支护结构和支护参数，以确保施工过程中的安全性和经济性。
地质勘察分析是隧道初期支护计算的基础。
通过对隧道所穿越地层的勘察和分析，可以了解地质环境的情况，如岩石的类型、岩层的厚度和倾角、地下水情况等。
地质勘察分析还能够判断地质体的稳定性，为支护结构的设计提供参考。
支护结构设计是隧道初期支护计算的核心内容。
根据隧道所处的地质条件和施工要求，选择合适的支护结构。
常见的支护结构包括：钢筋混凝土衬砌、钢拱架、锚杆、喷射混凝土、聚合物材料等。
支护结构设计需要综合考虑地质条件、施工工艺和经济性等因素，以确保支护结构的可靠性和经济性。
支护嵌岩稳定性分析是隧道初期支护计算的重要环节。
通过对地质体嵌岩稳定性进行分析，可以判断岩体的稳定性，确定支护结构的设计参数。
支护嵌岩稳定性分析主要包括：岩体的受力状态、岩体的变形特性、岩体的破坏机理等。
通过对这些因素的定量分析，可以确定支护结构的尺寸、布置方式、支护参数等。
内外力分析是隧道初期支护计算的另一个重要内容。
在隧道初期施工阶段，隧道周围的地层会受到各种内外力的作用，包括地下水压力、岩层应力、人工开挖引起的变形等。
通过对这些内外力的分析，可以确定支护结构的设计参数，以满足施工过程中的安全要求。
总之，隧道初期支护计算是隧道工程设计中的一个重要环节，对保障隧道施工的安全性和经济性具有重要意义。
通过对地质勘察分析、支护结构设计、支护嵌岩稳定性分析、内外力分析等内容的综合考虑，可以获得一个合理、可靠的支护方案，实现隧道初期施工的安全与效益。
隧道工程综合考试试题及答案(4套)_secret
《隧道工程》试题（一）及答案一.单项选择题：（每题1分，共10分）1．隧道控制测量的最大误差（即先误差）规定为中误差的（b ）a一倍b两倍 c 三倍d四倍２．明洞浇注拱圈混凝土的拆模强度低线为（a ）a设计强度70% b设计强度80% c设计强度60% d设计强度90%３．岩石隧道开挖中辅助眼的爆破方式为（ d ）a预裂爆破b齐发爆破c光面爆破d微差爆破4．光面爆破中炮眼的起爆顺序为（b ）a周边眼1，掏槽眼2，辅助眼3 b掏槽眼1，辅助眼2，周边眼3c掏槽眼1，周边眼2，辅助眼3 d周边眼、掏槽眼、辅助眼同时起爆５．公路隧道围岩分类中的Ⅳ类围岩硬质岩石其饱和抗压极限强度为( b )a R b≥60Mpab R b≥30MPac R b≈30Mpad R b =5~30MPa6．模板放样时，为确保衬砌不侵入隧道建筑限界，允许将衬砌轮廓线扩大( a ) a5cm b10cm c 15cm d 20cm７．公路隧道围岩分类标准是以（d ）a 岩石的综合物理指标为基础b 岩体构造、岩性特征为基础c 地质勘察手段相联系d 坑道稳定状态为基础８．设置仰拱的隧道，路面下应回填以（c ）a天然砂砾b粗砂 c 浆砌片石或贫砼 d 稳定土９．公路隧道洞门内行车道路面宜采用a沥青混凝土b沥青碎石 c 水泥混凝土 d 沥青贯入式10．隧道新奥法施工的理论基础是（c ）a充分发挥喷锚支护的作用 b 充分发挥二次衬砌的作用c 充分发挥岩体的自承能力d 岩体的平衡拱作用二．多项选择题：（每题1分，共10分）1．喷层厚度的合格标准是（a b c）a 厚度应有60%以上不小于设计厚度b平均厚度不得小于设计厚度c 最小厚度不得小于设计的1/2d 最小厚度不得小于设计厚度2．施工监控量测的目的是（a b c d）a推断围岩的稳定状态b调整支护参数c 调整衬砌设计d 确定二次衬砌的时间3．施作二次衬砌应满足的要求是（a b c）a 各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；b已产生的各项位移已达预计总位移量的80%~90%；c 周边位移速率小于0.1~0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07~0.15mm/d；d 喷射混凝土无开裂现象。
提高隧洞初期支护钢拱架安装合格率QC(ppt)
安全人员等10人组成，小组成员均接受过全面
质量管理（TQC）学习培训。
3
小组名称 课题名称 成立时间 姓 名 杨 卫 张 朕 邱承奎 晁双彬 孙锦洲 李雄吉 白宝利 陈生坤 屈 钊 赵 勇
QC小组简介
中国水电十五局甘肃引洮二期总干二标 QC小组 提高隧洞初期支护钢拱架安装合格率 2016年3月27日 小组成员 年 龄 40 37 34 30 38 30 30 25 25 23 学历 本科 本科 本科 本科 本科 本科 专科 本科 大专 本科
确认标准
对所有人员进行技术交底培训
确认人
张 朕 晁双彬 孙锦洲 屈 钊 邱承奎 晁双彬 白宝利 陈生坤 晁双彬 赵 勇 张 朕 赵 勇 邱承奎 白宝利 白宝利 陈生坤 孙锦洲 李雄吉 晁双彬 陈生坤
确认时间
2016.4.21 ~ --2016.5.3 2016.4.21 ~ --2016.5.5 2016.4.22 ~ --2016.5.3 2016.4.22 ~ --2016.5.3 2016.4.24 ~ --2016.5.18 2016.5.6 ~ --2016.5.25 2016.5.7 ~ --2016.5.20 2016.5.2 ~ --2016.5.16 2016.4.20 --2016.5.25 2016.5.21 ~ --2016.5.25
职务/职称 项目经理/高级工程师 项目总工/工程师 项目副经理/工程师 工程部主任/助理工程师 质量部主任/工程师 现场监理/助理工程师 施工队长/助理工程师 现场班组长/助理工程师 质量部/质检员 测量队/技术员
制表时间：2016年04月05日
4
选题理由
提 高 隧 洞 初 期 支 护 钢 拱 架 安 装 合 格 率
隧道施工中的支护技术与材料选择
隧道施工中的支护技术与材料选择隧道是连接两个地区的通道，是现代城市建设中不可或缺的重要工程。
在隧道施工中，支护技术与材料的选择至关重要，直接关系到隧道的安全和稳定。
本文将就隧道施工中的支护技术与材料选择进行探讨。
一、隧道施工中的支护技术1. 初期支护在隧道开挖初期，土体的稳定性较差，需要采取初期支护措施。
初期支护的技术包括钢架支护、锚杆喷锚支护、拱形支护等。
钢架支护是在围岩破坏的地方搭设钢架进行支撑，使得围岩得到有效保护。
锚杆喷锚支护则是利用锚杆锚固土体，增强土体的稳定性。
拱形支护是建立在地下隧道内部的拱形结构，可以有效减少围岩变形。
2. 中期支护隧道开挖到一定深度后，需要进行中期支护。
中期支护的技术包括喷射混凝土支护、钢筋混凝土支护等。
喷射混凝土支护是通过专用设备将混凝土喷射到围岩表面，形成一层坚固的混凝土保护层。
钢筋混凝土支护则是在围岩表面安装钢筋，并浇筑混凝土，形成坚固的支护结构。
3. 后期支护隧道开挖完工后，为了保障隧道的安全运行，需要进行后期支护。
后期支护的技术包括衬砌、路基等。
衬砌是在隧道内壁表面铺设一层坚固的砌石或混凝土，起到增强结构、防水、防裂的作用。
路基则是在隧道进出口部分进行填方与排水处理，使得隧道周围环境更加安全稳定。
二、隧道施工中的支护材料选择1. 钢材钢材是隧道支护中常用的材料之一，其强度高、耐腐蚀、易加工成型等优点使得其在隧道支护中得到广泛应用。
钢材主要用于钢架支护和锚杆喷锚支护中。
2. 混凝土混凝土是隧道支护中不可缺少的材料，其成本低、耐久性好、施工方便等优点使得其成为隧道支护的主要选材之一。
混凝土主要用于喷射混凝土支护和钢筋混凝土支护中。
3. 砌石砌石是隧道支护中常用的材料之一，其抗压强度高、耐久性好、美观实用等优点使得其在隧道支护中得到广泛应用。
砌石主要用于隧道内壁的衬砌工程中。
4. 土工布土工布是隧道施工中常用的材料之一，其具有抗拉强度高、耐腐蚀、防渗透等优点，常用于地下水处理和隧道围岩支护中。
浅谈隧道钢拱架支护的失稳破坏和应对策略
浅谈隧道钢拱架支护的失稳破坏和应对策略张厚强【摘要】钢拱架在隧道工程中使用普遍，常被用于支护施工。
但是，根据实际情况而言，钢拱架在支护过程中容易产生失稳破坏，对隧道施工存在不小的安全隐患。
本文针对钢拱架稳定性的判断方法进行论述，分析隧道支护中钢拱架产生失稳破坏的原因，并提出了一些针对性的应对策略，以期对隧道施工钢拱架支护起到一定参考作用。
【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】2页(P153-154)【关键词】隧道施工;钢拱架;失稳破坏;应对策略【作者】张厚强【作者单位】中国铁建国际集团，北京 100039【正文语种】中文【中图分类】U455.7在我国道路交通建设规模不断扩大、速度不断提升的背景下，隧道工程已经成为其中一项十分重要的施工环节。
由于隧道施工的岩层性质特殊复杂，需要利用钢拱架对隧道进行支护，确保其稳定性。
但是，由于钢拱架支护的稳定性计算较为复杂，其支护性能除了和钢拱架自身性能直接相关外，还和隧道岩层的实际情况紧密联系。
因此，需要对钢拱架发生失稳破坏的情况进行深入分析，明确钢拱架的破坏形式和基本原理，以便解决隧道施工存在的问题。
1.1 基本计算原理针对隧道施工而言，钢拱架支护的作用变化比较明显。
在支护初期，钢拱架主要承受围岩压力。
随着隧道施工不断进行，隧道内部的岩层结构及受力会出现一定变化，进而导致钢拱架的受力更加复杂。
这种情况下，对钢拱架的内力进行分析计算，就需要结合实际图形，图1所示为某隧道中钢拱架的支护示意图。
经过现场测量能够得出工字钢的两侧应力，在两侧应力之间，横截面的应力可以看作是按照线性分布的。
在此情况下，假定钢拱架为弹性状态，且忽略喷射混凝土对工字钢腹板产生的冲击力，就可以写出工字钢内部内力的计算公式。
其中N=A(σin+σout)/2，M=W(σin-σout)/2。
式中钢拱架的两侧应力分别表示为σin和σout，N是钢拱架的轴力，M是钢拱架的弯矩，A是钢拱架的横截面面积，I是钢拱架的惯性矩，W是钢拱架抗弯模量。
隧道钢拱架支护施工技术与应用研究
隧道钢拱架支护施工技术与应用研究摘要：由于社会经济的不断进步，在很大程度上促进了建筑行业的发展，尤其是在城市轨道、高速铁路等建设当中，隧道的施工里程出现了递增的趋势。
在进行隧道施工时，由于基岩地质条件的不同要采用钢拱支护来确保隧道整体工程的安全性和稳定性。
这项技术看似简单，但若是实际施工时操作不当，就会导致钢拱架出现扭曲或是变形，使其失去其自身的稳定性，对于隧道的建设质量和安全会产生严重影响。
关键词：隧道；钢拱架；支护施工技术；应用随着我国基础建设的投入不断加大,特别是高等级公路、高速铁路、城市管廊和城市轨道的建设过程中,隧道施工里程逐渐曾多。
隧道工程施工过程中,对于不同基岩地质条件需要进行钢拱架骨架支护,保证隧道工程整体建设的安全。
隧道钢拱架支护技术看似简单,实际上很容易出现钢拱架的扭曲和失稳,严重时影响隧道建设的安全和质量。
到目前为止，最常见的隧道主体结构就是复合衬砌结构，并由初期支护和二次衬砌两部分组成。
在初级支护的过程当中，主要的组成部分有钢拱架、钢筋网片、锚杆以及湿喷混凝土等，这也是承载隧道轮廓力量的主要结构。
在对隧道建设时，要确保其具有长期性和稳定性，因此，在实际设计时，一定要对钢拱架的支护技术给予高度的重视，确保隧道整体的安全性和稳定性。
1隧道钢拱架支护概述在进行隧道工程建设的过程中，最常见、应用最广泛的一种施工技术就是钢拱架支护技术。
在实际建设时，为了能够加强隧道的稳定性和安全性，尤其是针对围岩，它的地质条件较差，这就需要对工程建设给予高度的关注。
对隧道的顶部和周围实行有效的支护，不但能够最大程度确保建设人员的施工安全，而且还能为自身的人身安全提供有利保障，而且，还能使得隧道的整体建设质量得到提高。
在对钢拱架进行建设时，最常用的钢拱架主要有工字钢钢拱架、U型钢钢拱架以及钢筋格栅钢拱架等。
在具体施工建设时，钢拱架可以把自身的功能与作用充分的发挥出来，所以，在具体建设时，要从隧道工程的实际情况出发来对钢拱架进行选择和应用，这与隧道的整体施工进度和施工单位的整体形象有着密切的联系。
隧道初期支护变形侵限原因分析及处理技术
第4期（总第216期）0引言随着高速公路、铁路、城市地铁、轻轨等的快速建设，隧道及地下工程进入高速发展时期，虽然这么多年已形成了较为成熟的理论及施工工艺，但在实际施工中仍会出现初期支护变形侵限。
本文以渔梁岭隧道为例，阐述渔梁岭隧道炭质片岩夹杂软弱岩层的特性，分析初期支护变形侵限原因，对隧道侵限处理方案的施工原则、支护参数、施工工序及工艺进行说明，对于类似地质条件的隧道具有一定借鉴作用。
1工程概况国道205线浦城渔梁岭隧道全长2600m ，起讫里程K 1902+150~K1904+750,隧道单洞净宽12.0m ，净高5.0m ，设计时速80km/h ，其中K1903+104～K1903+126段主要穿越微风化炭质片岩。
根据钻探和物探揭露，炭质片岩局部夹薄层煤和煤矸石，为IV 级围岩，预留变形量8cm ，按IVb 复合衬砌进行施工。
1.1地质、水文条件K1903+104～K1903+126段隧道主要穿越微风化炭质片岩。
根据钻探和物探揭露，炭质片岩局部夹薄层煤和煤矸石，煤层视厚度0.20～0.90m ，石墨矿化带视厚度2.40～3.0m ，煤、石墨质地较软，属岩体中软弱夹层，节理裂隙发育，岩石完整性较差，强度低，呈碎块状镶嵌结构，Kv=0.50，Rc=45M Pa ，BQ=345，[BQ]=280，为IV 级围岩。
地下水为基岩裂隙水，水文地质条件较为复杂，现场开挖后的掌子面左侧情况详见附图1。
图1K1903+100掌子面左侧现场照片1.2该段隧道所处位置K1903+104～K1903+126平面位于圆曲线段，曲线半径1500m ；纵断面位于-2.3%的下坡地段（相对里程走向）。
1.3IVb 复合衬砌设计参数超前支护：采用Ф25中空注浆锚杆，长3.5m ，外插角10~15°，环向间距40cm ，纵向间距2.0m ，水泥浆液水灰比1∶1（质量比），注浆压力0.5~1.0M Pa 。
初期支护设计参数：Ф8钢筋网（@20×20cm ），20cm 厚C20喷射混凝土；I14型钢拱架（@100cm ），钢架间设置Ф20纵向连接筋，环向间距100cm ，内外侧交错设置，钢架单元节点采用2根Ф22药卷锚杆锁脚（L=4m ）。
[工程科技]隧道初期支护讲义
![[工程科技]隧道初期支护讲义](https://img.taocdn.com/s3/m/87e3055c1eb91a37f1115cd4.png)
支护包括超前支护、临时支护和初期支护。 1、超前支护包括：超前锚杆支护、超前小导管支护、 超前长管棚支护及超前预注浆加固围岩支护。 超前长管棚注浆采用水泥浆液，水灰比为1：1（重量 比），注浆压力为0.5～2.0MPa。超前小导管注浆采 用水泥浆液，水灰比为0.5～1.0（重量比），注浆压 力为0.5～1.0MPa。 2、隧道的临时支护是利用喷射混凝土或型钢拱架用 于临时性支护，主要用于分部开挖施工中。
④锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求， 锚杆用的水泥浆或砂浆强度不低于M20，单 管达到设计注浆量时注浆结束，当注浆压力达 到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到 注浆终量时，亦可结束注浆，并保证锚杆孔浆 液注满，注浆质量合格后将锚杆头封堵，避免 浆液倒流。
3、锚杆的布置
分为局部布置和系统布置。 局部布置 它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块 体，隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。 布置原则：拱腰以上部位锚杆方向应 有利于锚杆的受拉；拱腰以下及边墙部位 锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。
可加固洞壁一定范围的围 沿隧道拱部外缘设φ 42， 岩，也可与钢架组成小管 长4.5m热轧无缝钢花管， 超前 棚系统支托围岩。 管内注浆。管外端可支于 Ⅳ、Ⅴ级围岩地段 小导管 钢架上。 拱部超前锚杆用于支托拱 沿隧道拱部外缘设超前锚 超前锚杆 上部临空的围岩。 Ⅳ、Ⅴ级围岩地段 杆 通过φ 108～φ 91钻孔注 浆，孔口设置孔口管，注 浆加固开挖轮廓线外一定 通过预注浆固结岩体，提 超前 范围内岩体，并利用岩体 地下水发育的断层破碎带 高围岩承载力，并起到堵 预注浆 作止浆岩盘，必要时掌子 或可能出现突水涌泥地段 水效果。 面设置混凝土止浆墙。
我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定， 锚杆的间距不宜大于锚杆长度的1/2，以有 利于相邻锚杆共同作用。
隧道初期支护
隧道初期支护的有关要求一、原材料隧道初期支护采用的所有原材料必须在自检合格后向总监办报批，总监办经试验检测合格后对申报材料进行批复，施工过程中必须采用批复的原材料，未经批复的材料一律不得使用，一经发现将立即清除出场，并对有关责任人进行处罚。
a.水泥水泥必须采用所批复品牌和标号的水泥，不得私自更换，按规范要求频率进行自检和抽检，使用袋装水泥时存放要符合规范要求，要有防潮措施，下垫上盖，不得靠墙，堆放高度不高于十袋，存放时间不超过3个月，如采用散装水泥，必须采用水泥罐存储。
b.沙子沙子要采用级配良好，质地坚硬，颗粒洁净的中粗砂，含泥量≤5﹪，泥块含量≤2﹪，料源须经总监办考察同意。
堆放场地要硬化，与其他材料隔离堆放，不得混杂。
c.碎石喷射混凝土所用碎石应采用坚硬有棱角的碎石，粒径为5-10mm，针片状≤25﹪，含泥量≤2﹪，泥块含量≤0.7﹪，堆放场地要硬化，与其他材料隔离堆放，不得混杂。
d.水喷射混凝土使用的水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂，糖类及游离酸等；污水，PH值小于5的酸性水及含硫酸盐按SO4计超水质量＞7mg/cm不得使用e.外加剂锚固剂和速凝剂必须采用所批复品牌的产品，其质量符合《混凝土外加剂》（GB8076）的规定，速凝剂要求初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min,使用前应复验其效果，掺量严格按照配合比要求的量添加，外加剂应分类堆放，不得混杂及遭受污染f.工字钢钢拱架所用工字钢原材各项指标必须符合国标，I14重量16.9kg/m ，I16重量20.5kg/m，I18重量24.1kg/m，I20a重量27.9kg/m， I20b重量31.1kg/m。
型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈，存放应下垫上盖，防潮防锈。
g.钢筋锚杆采用设计所要求螺纹钢筋，尺寸符合设计要求，钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
钢筋必须按照不同的钢种，等级，牌号，规格及生产厂家分批验收，分别堆存，不得混杂，且应设立识别标识牌，应存放在钢筋仓库内，露天存放时应垫高和覆盖h.钢管洞口大管棚采用Φ108*6热轧无缝钢管制作，，重量15.09kg/m，管节3m和6m，交错布置，管节间采用丝扣连接，丝扣长15cm。
解说“隧道钢拱架支护”
解说“隧道钢拱架⽀护”引⾔钢拱架是采⽤L、u、I字型钢和钢轨、钢管等型钢，加⼯成所需形状，⽤整榀安装或杆件拼装⽅式加固地下⼯程的⽀护措施。
在隧道初期⽀护⽤以防治软弱围岩隧道过⼤变形。
尤其是围岩条件差时，限于围岩本⾝因素和现场施⼯条件，常导致径向系统锚杆作⽤效果不明显，且增加隧道建设成本、延长⼯期，此时在初期⽀护中增设钢拱架，可以迅速提供⾜够的⽀护抗⼒，满⾜初期⽀护所需的主要刚度，快速控制围岩继续松弛和塑性区继续扩⼤；限制围岩的过度变形，保证隧道⽀护结构体系的稳定。
性能特点(1)钢拱架的整体刚度较⼤，可以提供较⼤的早期⽀护刚度；型钢拱架较格栅钢架能更早承载。
(2)钢拱架可以很好地与锚杆、钢筋⽹、喷射混凝⼟相结合，构成联合⽀护，增强⽀护的有效性，且受⼒条件较好。
尤以格栅钢架结合最好。
(3)格栅钢架采⽤钢筋现场加⼯制作，技术难度和要求并不⾼；对隧道断⾯变化适应性好。
(4)钢拱架的安装架设⽅便。
内⼒计算隧道初期⽀护中的钢拱架在隧道开挖之后主要承受⽀护后⽅的围岩压⼒，由于洞内⼯序的变化，钢拱架截⾯上应⼒分布必然很复杂。
现场监测选择在⼯字钢两侧翼缘布置钢筋计，具体布置见图1。
通过现场量测，可得到⼯字钢两侧翼缘的应⼒σｉN、σｏｕｔ，然后，可认为⼯字钢横截⾯上应⼒分布在σｉN、σｏｕｔ之间按线性分布，并假定钢架处于弹性⼯作状态且不考虑⼯字钢腹板部位喷射混凝⼟受⼒，则根据材料⼒学相关理论可以计算出⼯字钢的内⼒，见公式（1）、（2）。
图1 钢筋计的布设⽰意图(1)式中，σｉN、σｏｕｔ为钢拱架内、外翼缘实测应⼒值；N、M为钢拱架轴⼒和弯矩计算值；A和Ｉ分别为钢拱架横截⾯积和惯性矩；Ｗ为型钢简化截⾯抗弯模量。
计算时，规定轴⼒受压为负，受拉为正；弯矩以底部受拉为正。
稳定性分级当钢拱架翼缘应⼒状态安全系数λ判断安全级别⾼于内⼒准则判断级别时，可采⽤将内⼒判断级别提⾼⼀级作为安全判别状态；当翼缘应⼒状态安全系数λ判断安全级别低于内⼒判断级别时采取低安全判别状态。
铁道隧道支护结构的力学性能分析
铁道隧道支护结构的力学性能分析隧道是一种在山地、水下或城市地下建造的，用于供交通和供配电通道的结构工程。
在隧道建设中，一种重要的工程就是支护结构，以防止隧道的崩塌和下沉。
因此，铁道隧道支护结构的力学性能分析至关重要。
本文将着重探讨铁道隧道支护结构的力学性能分析，包括支护结构的力学参数、结构稳定性分析、结构强度和刚度分析以及支护结构的优化设计。
一、支护结构的力学参数支护结构的力学参数包括支护结构的构成部分和外界施加于支护结构上的力。
构成部分包括支撑体、加固材料、防水材料和外饰面材料等。
外界施加于支护结构上的力包括地下水压力、地震力和荷载等。
以最常见的单拱隧道支护结构为例，支护结构的构成部分包括隧道清障，衬砌，钢筋混凝土拱和垂直支撑。
而外界施加于单拱隧道支护结构上的力主要包括地下水压力、地面荷载和温度荷载等。
二、结构稳定性分析铁道隧道支护结构的结构稳定性是指其在外界载荷下的整体稳定性。
在结构稳定性分析中，首先需要对支护结构的受力状态进行分析和计算。
在受力状态清晰的前提下，可以通过选取适当的力学模型进行分析和计算，以检验支护结构在受力状态下的是否稳定。
在选择力学模型的过程中，应考虑支护结构的结构特点和受力特点，以及外界载荷的特点。
同时，还应进行模拟实验，以验证计算结果。
在模拟实验时，可以通过使用有限元方法和物理模型等途径实现。
三、结构强度和刚度分析支护结构的强度是指其在受到特定荷载下，不发生破坏的能力。
在结构强度分析中，需要确定支护结构的破坏模式和发生破坏的载荷。
在破坏模式和载荷的基础上，可以使用适当的数学方法进行强度计算和破坏分析。
除了结构强度外，结构刚度分析也非常重要。
支护结构的刚度是指其在受到外界载荷作用下，变形的程度。
在支护结构的刚度分析中，需要进行材料的刚度计算和构建刚度模型。
在刚度模型构建完成后，可以使用适当的计算方法计算支护结构在外界载荷下的变形情况。
四、支护结构的优化设计最后，我们需对铁道隧道支护结构的优化设计进行探讨。
隧道初期支护钢拱架的应力分布规律研究
隧道初期支护钢拱架的应力分布规律研究廖伟;何平;颜杜民;陈峥;高红杰;王秀英【摘要】Due to the uncertainty and complexity of geological conditions,the stress state of supporting struc-ture has changed when the tunnel was excavated.Therefore,it is of great significance to understand the stress distribution of the supporting structure for the safety construction of the tunnel proj ect.Tunnel underneath the Yu-Xiang highway,numerical simulation and practical monitoring have been applied to study the stress distri-bution law of the steel arch of initial tunnel support in different rock and different arch spacing.Researches have shown that:(1)The maximum arch spacing in poor Class V rock was advised to take 0.8 m while the value can rise to 1.0 m in good Class V rock.(2)In terms of the stress distribution,tensile stress mostly appeared in the lateral and medial sides of the steel arch and the maximum tension stress of the steel arch appears on the foot of the arch while the maximum compressive stress on the crown.(3)The worse quality of the surrounding rock will cause rapid increase in stress and stress gradient of the steel arch and significant increase in force inhomo-geneity of the arch steel.(4)The stress of the steel arch increased rapidly with the increase of arch spacing in poor Class V rock.Strict control of the arch spacing is very important.%隧道开挖时,由于地质条件的不确定性和复杂性,导致支护结构受力状态发生变化,因此掌握支护结构应力分布规律对于隧道工程安全施工具有十分重大的意义.以下穿渝湘高速公路的凤咀江铁路隧道为背景,利用数值模拟和实际监测研究不同围岩和不同拱架间距下隧道初期支护钢拱架的应力分布规律,研究表明:(1)Ⅴ级偏差围岩最大拱架间距取0.8 m,Ⅴ级偏好围岩最大拱架间距可增大至1.0 m;(2)从应力分布角度看,钢拱架内外侧应力大部分为拉应力,且钢拱架最大拉应力出现在拱脚处,最大压应力在拱顶处;(3)当围岩质量状况变差时,钢拱架应力和应力梯度会迅速增大,钢拱架受力不均匀性也会显著增加;(4)在Ⅴ级偏差围岩条件下,当增大拱架间距时,钢拱架应力会迅速增加,因此要严格控制好拱架间距.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2017(039)009【总页数】8页(P140-147)【关键词】隧道;钢拱架;数值模拟;实际监测;应力分布【作者】廖伟;何平;颜杜民;陈峥;高红杰;王秀英【作者单位】北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京 100044;北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京 100044;北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京 100044;中铁十二局集团第三工程有限公司,山西太原 030024;北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京100044;北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京 100044;北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】U25随着铁路建设的飞速发展，在穿越山岭重丘地区隧道建设也变得如火如荼。
隧道钢拱架锈蚀对初期支护受力体系影响数值分析
模型采用三维实体荷载一结构模型 ，对隧道初期支护 混凝 土 、工 字钢 钢 拱架 和 二次 衬砌 混 凝土 都用 实 体单 元
加 ，钢 拱 架 与喷 射 混凝 土 粘 结 强度 逐 步减 弱 ，初
模 拟 。工字 钢 单元 与初 期 支护 混凝 土 单元 采用 分 离 式建
期 支护 内部 受 力整体 性 随之 降低 ，初 期 支护 钢拱 架 内部应 力增 加 ，安 全 系数减 小。 关 键 词 ：隧道 ；初期 支护 ；钢 拱 架锈 蚀 ； 受 力体
高 １０ ｍ （图 ４）。
强度降低 ，粘结弹簧传递受力的作用减弱，尤其是拉力
根据地勘 资料，取埋深 ３１．４ ｍ计算荷载。按照ＪＴＧ 的传递 ，使得喷射混凝土与钢拱架之间的协作受力的能
Ｄ７０／２．２０１４ 《公 路 隧道设 计 规范 》当 埋深为 ３１．４１ＴＩ时 ， 力变弱。图６、图７给出了钢拱架与喷射｝昆凝土问粘结弹
Ｎ，Ｒ暴 匣媳 教好桀
图６１ 粘结１ 弹簧Ｏ 法０向 轴力Ｏ 与锈Ｏ 蚀率关系曲线
２
０
８
６
４
２
Ｏ
目日
Ｍ ｎ ８０
１—◆一 边墙最大轴力
ｌ１—－一仰拱最大轴力
— ★一 拱顶最大轴力
初期 支护
图４ 隧道支护参数
一
二．：二一 一
．
０
２Ｕ
为 ７０ ＣＩＴＩ，采用 Ｃ３５钢筋 混凝 土 。隧道 内净 空宽 １６．５ ｌ＂ｆｌ，
Ｃ＞
图 １ 隧道支护三维实体模型
图 ２ 工字钢钢拱架三维实体单元
周 国军 ：中铁二院工程集 团有限责任 公 司，工程师 ，四川成都 ６１ ００３
隧道衬砌结构 初期支护的结构类型
概念
隧道开挖后，为控制围岩应 力适量释放和变形，增加结构安 全度和方便施工，开挖后立即施 作刚度较小并作为永久承载结构 一部分的结构层，称为初期支护。
初期形式主要采用锚杆和喷 射混凝土支护围岩，它是现代隧 道工程中最常见也是最基本的支 护形式和方法
初期支护的结构类型
1. 喷射混凝土支护
初期支护的结构类型
4 刚架制作与安设施工
拱部A单元 拱部B单元
构造组成
开挖轮廓线
边墙C单元
隧 道
中
线
钢拱筋制作的格栅
钢架较多。
边墙D单元
仰拱E单元
初期支护的结构类型 钢 拱 架
钢 格 栅
初期支护的结构类型
4.1 性能特点
钢拱架的整体刚度较大，可以提供较大的早期支护刚度； 型钢拱架较格栅钢架能更早承载。
初期支护的结构类型
2 钢纤维喷射混凝土支护
钢纤维喷射混凝土是在喷射混凝土中加入钢纤维，弥补喷射 混凝土的脆性破坏缺陷，改善喷射混凝土的物理力学性能
混凝土增强纤维
钢纤维 非钢纤维
高弹纤维 低弹纤维
初期支护的结构类型
2.1 性能特性
钢纤维喷射混凝土中的钢纤维主要在喷射平面内 呈两维分布，且相当均匀
钢纤维喷射混凝土的破坏呈塑性破坏，容许有较 大的变形，裂缝出现后仍有一定的承载能力。
“卸载”作用
由于喷层的柔性，可使围岩在不出现有害变形的前提下，进行一定 程度的变形，从而使围岩“卸载”。
喷射混凝土可填充围岩表面凹穴，能保护岩块间的咬合、镶嵌作用， 填平补强围岩 并提高粘结力，摩阻力。
覆盖围岩表面 阻止围岩松动
分配外力
喷层直接粘贴岩面，形成风化和止水的保护层，并阻止节理裂隙 中充填物流失。
隧道支护钢拱架应用
钢拱架以及联合隧道支护应用无论是采用喷射混凝土还是锚杆（抑或是加长、加密锚杆）或是在混凝土中加入钢筋网、钢纤维，主要是利用其柔性和韧性，而对其整体刚度并未过多要求。
这对支护不太破碎的围岩并使其稳定是可行的。
但当围岩软弱破碎严重且自稳定性差时，开挖后就要求早期支护具有很大的刚度，以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载。
钢拱架就有这样的力学性能。
钢拱架构造组成钢拱架可以采用型钢、工字钢、钢管或者钢筋组成。
现场采用以钢筋制作的格栅钢架较多。
如图所示：钢拱架性能特点（1）钢拱架的整体刚度很大，可以提供较大的早期支护刚度；型钢拱架较格栅钢架能更早承载。
（2）钢拱架可以很好的与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护的有效性，且受力条件较好，尤其以格栅钢架结合最好。
（3）格栅钢架采用钢筋现场加工制作，技术难度和要求并不高；对隧道段面变化要求并不高。
（4）钢拱架的装架设方便设计要点（1）从理论上讲，钢拱架要按其与锚杆、喷射混凝土共同工作状态来设计，即按照P=Ku（P为支护阻力；K为支护刚度；u为位移）来确定初期支护的最大阻力。
但由于在软弱破碎围岩中，围岩变形和支护之间的极限平衡随着支护变形程度而变化，难以确定。
另一方面由于软弱破碎围岩早期变行快，有可能造成较大变形和一定范围的松弛荷载，因此钢拱架的设计可按照其单独承受早期松弛荷载来设计。
根据设计、施工经验、早起松弛荷载的量值一般按照全部松弛荷载的10—40%来考虑，用下式表示Q=uqQ—刚拱承受的早期松弛荷载q—围岩松弛荷载，按照松弛荷载统计公式计算u—钢拱架的荷载系数，一般为0.1—0.4（2）拟定钢拱架尺寸后，进行强度、刚度、稳定性检算。
常用的钢拱架设计参数见表（3）钢拱架的截面高度应与喷射混凝土厚度相适应，一般为16—20cm，且要有一定的保护层。
钢拱架通常是在初喷封面混凝土后架设的，初喷混凝土厚度4cm（4）为架设方便，每榀钢拱架一般分为2—6节，并保证接头刚度，节数应与断面大小及开挖方法相适应。
钢拱架应力反隧道初期支护力学性能的
， 是 围 岩 早 期 变形 时
d M( θ) － r i d N( θ) = 0 ( 3) 由结构力学 知， 曲 梁径 向位移 ω( θ) 与 截 面 内力 ［13 ］ 间有如下关系 : M ( θ) r2 N( θ) r i d2 ω( θ) i + ( ) = ( 4) + ω θ 2 EI EA dθ 当曲梁材料 为 单一 介 质 时采用 式 ( 4 ) 计算; 但 初 期支护曲梁由钢拱 架 和 喷 射 混凝 土构 成复合 支 护 时， 式( 4 ) 应改写为: M ( θ) r2 N( θ) r i d2 ω( θ) i + ω( θ) = + E1 I E2 A d θ2 ( 5)
当围岩条件较差时钢拱架将作为隧道初期支护结构中的重要组成部分和主要承载结构在预防隧道塌方和控制围岩松动变形中发挥着核心作用1011因此利用量测隧道钢拱架应力可以衡量随开挖不断第45文竞舟等钢拱架应力反分析隧道初期支护力学性能的研究171进行初次衬砌与围岩相互作用的强弱程度并探讨钢拱架在围岩压力作用下的受力特征进而评判支护效果和隧道衬砌结构的稳定性
摘要: 适时分析软弱破碎围岩段衬砌结构的内力状态是隧 道 动 态 施 工 中 的 关 键 性 问 题 之一， 对判断隧道施工安全 状态和评价支护结构稳定性具有重要意义。考虑钢拱架已作为 软 弱 围 岩 段 公 路 隧 道 初 期支 护 的重 要形 式， 现通过 分析隧道施工现场钢拱架支护的自身特点和受力特性， 建立含有 钢 拱 架 和 喷 射 混凝 土的 隧 道 复合 初 期支 护 的 地 基 曲梁力学模型。然后运用地基曲梁相关理论， 通 过 现 场 监 测 的 钢 拱 架 应力 推 求 出 隧 道 复合 初 期支 护 内力 解 析 式， 从而迅速得到隧道支护结构的应力集中部位。 最 后， 经 由台 阶 法施 工的 隧 道 工程 实 例运 用 表明， 基于实测钢拱架 应力求解隧道初期支护内力的解析研究是分析软弱破碎围岩段隧 道 支 护 力 学性 能 的 一种新 方 式， 并能 及时 有 效 地 为隧道现场施工安全提供直观、 可靠的力学依据和技术支持。 关键词: 公路隧道; 软弱破碎围岩; 复合初期支护; 钢拱架应力; 弹性地基曲梁
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Abstract : Prompt analysis of the internal force of tunnel lining in weakbroken surrounding rocks is one of key problems for tunnel construction，useful for identification of construction safety state and evaluation of stability of the support system． Steel arch support would be used as an important primary support of tunnel when the surrounding rock is weak and / or broken． According to its characteristics and mechanical properties insitu，a mechanical model of steel arch and shotcrete is established． Analytical solutions of the internal force of the composite support are deduced based on the theory of circular beam on elastic foundation and steel arch stresses measurement． As a result，stress concentrated parts of tunnel lining can be quickly identified． An example of a tunnel excavated by using the bench method verified the method． Keywords: road tunnel; weakbroken surrounding rock; composite and initial support; steel arch stresses; circular beam on elastic foundation Email: wenjingzhou117@ 163． com 接的判定依据
基金项目: 国 家 杰 出 青 年 科 学 基 金 ( 50625824 ) ， 黔科合重大专项字 (［ 2008］ 6018 ) 作者简介: 文竞舟， 博士研究生 1020 收稿日期: 2010-
摘要: 适时分析软弱破碎围岩段衬砌结构的内力状态是隧 道 动 态 施 工 中 的 关 键 性 问 题 之一， 对判断隧道施工安全 状态和评价支护结构稳定性具有重要意义。考虑钢拱架已作为 软 弱 围 岩 段 公 路 隧 道 初 期支 护 的重 要形 式， 现通过 分析隧道施工现场钢拱架支护的自身特点和受力特性， 建立含有 钢 拱 架 和 喷 射 混凝 土的 隧 道 复合 初 期支 护 的 地 基 曲梁力学模型。然后运用地基曲梁相关理论， 通 过 现 场 监 测 的 钢 拱 架 应力 推 求 出 隧 道 复合 初 期支 护 内力 解 析 式， 从而迅速得到隧道支护结构的应力集中部位。 最 后， 经 由台 阶 法施 工的 隧 道 工程 实 例运 用 表明， 基于实测钢拱架 应力求解隧道初期支护内力的解析研究是分析软弱破碎围岩段隧 道 支 护 力 学性 能 的 一种新 方 式， 并能 及时 有 效 地 为隧道现场施工安全提供直观、 可靠的力学依据和技术支持。 关键词: 公路隧道; 软弱破碎围岩; 复合初期支护; 钢拱架应力; 弹性地基曲梁
第 45 卷第 2 期 2 0 1 2 年2 月
土
木
工
程
学
报
CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL
Vol． 45 Feb．
No． 2 2012
钢 拱 架 应 力 反 分 析 隧道 初期 支 护 力学 性 能的 研究
文竞舟
1， 2
张永兴
1， 2
王
成
3
姜兆华
1， 2
( 1． 重庆大学，重庆 400045 ; 2． 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045 ; 3． 重庆交通大学，重庆 400074 )
+ 中图分类号: 码: A
131X( 2012 ) 02017006 文章编号: 1000-
Back analysis for the mechanical properties of initial tunnel support based on steel arch stresses
2 Wen Jingzhou1， 2 Zhang Yongxing1，
Wang Cheng3
2 Jiang Zhaohua1，
( 1． Chongqing University，Chongqing 400045 ，China; 2． Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area of the Ministry of Education， Chongqing University，Chongqing 400045 ，China; 3． Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074 ，China)
［23 ］
。但随着 监 控 量 测 技术 在 隧 道 工程
［45 ］
引
言
建设中的广泛运用 地下工程 反 分析
和基 于现 场 监 测 数 据 的 隧 道 及
［68 ］
提出 至 今， 通过运用隧道量测数
［9 ］
由于隧道的工程 地 质、 围 岩 本 构 关系 和 施 工 条 件 ［1 ］ 等诸多不确定性 因 素 的 存 在 ， 无 论 是 采用 理论 分析 还是数值模 拟 获 得 的 软 弱破 碎 围 岩 段 隧 道 支 护 结构 受力状态的计算结果 常常 与 实际 状 况 有较 大 偏 差， 其 可靠性难以保证， 无 法 为 隧 道 设 计和 施 工 过 程 提 供 直