隧道支护

• 1）围岩中锚杆的作用
在围岩中单凭喷射混凝土往往难以抵抗围岩的巨大形变压 力，不能有效地保证支护的可靠性。在这种情况下，需要将 喷射混凝土与锚杆联合使用，并把锚杆作为主要的支护措施。 围岩中锚杆的主要作用是通过形成具有一定厚度的“加固 圈”来“加固围岩”。 “加固圈”承担外层围岩传来的荷 载，使得最后传到喷射混凝土层的荷载大为减小。
• 隧道洞身不良地质及灾害地质超前预报：在传统地质分析方法的基础上，结
• 重大施工地质灾害临警预报：在传统地质分析方法的基础上，结合施工方法、
• 超前水平钻孔法 • 用钻探设备向掌子面前方钻探，直接揭示隧道掌子面前方几十米的地
层岩性、岩体结构、构造、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩体 完整程度等资料，还可通过岩芯试验获得岩石强度等定量指标，适用 于已经基本认定的主要不良地质区段。超前水平钻孔的方向控制和钻 探工艺有一定的技术难度，对施工干扰大。
应低于10MPa。
• 喷混凝土应有足够的后期强度，强度等级不应低于C25。
• 与围岩应具有足够的粘附强度，使喷混凝土与围岩尽快形成整体，阻止围岩松动
下滑，与围岩的粘结强度不应低于0.5MPa。
• 软弱围岩采用钢筋网喷混凝土，增强喷混凝土的抗剪强度、提高粘附性。
喷混凝土施工要求做到：
• 喷混凝土应采用湿喷工艺 •
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隧道施工工序纵剖图 ⑤施作防水层 ⑥支模、浇注二衬砼 单位：mm
超前地质预报
• 隧道施工超前地质预报是在隧道洞内外地质调查、
掌子面素描结果的基础上，根据隧道开挖揭示的 洞身围岩条件的变化趋势、洞内外构造相关分析 结果；采用地球物理探测手段对隧道施工掌子面 进行探测，运用地质学、数学、物理学、逻辑学 等各学科知识结合预报人员经验，对隧道工程可 能遇到的各种不良地质体及因此可能发生的各种 地质灾害的性质、分布位置、规模的判断和预报。
隧 道 中 心 线
C20砼套拱
管棚是利用导向架，沿着开挖外轮廓线，以较小 的外插角，向开挖前方打入钢管，形成对开挖前 方围岩的预支护。管棚施工工序有开挖管棚钻机 工作室，导向墙施工，搭设平台，安装钻机，安 装管棚钢管，注浆。
套拱施工图
管棚施工施工图
超前支护 –超前小导管
• 超前小导管注浆是在开挖掘进前，先用喷混凝土 •
• 2）围岩锚杆设计与施工要点： • 锚杆的布置一般沿洞室周边径向均匀布置，必要时底部也要 •
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• • •
加锚杆； 为保证加固带有一定厚度，锚杆的长度与间距之比一般为 2:1； 为防止锚杆间围岩坍落，还应配合网喷混凝土，喷层主要承 担锚杆间的局部坍塌荷载； 为达到设计目的，软弱围岩锚杆施工中要求做到： 锚杆锚固可靠，全长粘结； 要用垫板，且垫板要求与岩面紧贴。
湿喷法其喷射混合料进入喷射机前已经按规定加入水拌合均匀，因此较干喷工艺 具有水灰比能准确控制，利于水泥的水化，施工粉尘小，回弹少，混凝土均质性 好，强度高的优点。
• 喷混凝土必须与岩面密贴，不可有空洞，以保证良好的共同受力状态 • 喷混凝土必须快速、及时施作。
初期支护设计 - 锚杆
锚杆作为初期支护的另一主要构件，设计施工中是必 不可少的，特别是在软弱围岩中，其对围岩的加固作用十 分明显。
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• 隧道支护设计 • 根据新奥法原理， • •
软弱围岩隧道支护一 般采用复合衬砌。 复合衬砌由初期支 护、二次衬砌两部分 组成。 隧道开挖后先实施 喷射混凝土、锚杆、 钢拱架等与围岩密贴 的初期支护，约束围 岩变形，并根据变形 监控量测结果，适时 施作二次衬砌。
• 初期支护设计
初期支护是由喷射混凝土、锚杆、钢架组成的联合支护 体系，是复合衬砌隧道的主要承载结构。
钢架应直立安装，并用混凝土预制块与围岩顶紧； 型钢钢架应预留注浆孔，及时对喷混凝土层后回填注浆，保证与围岩 密贴； 分部开挖钢架落底接长时，要注意防止失稳。
2、二次衬砌设计
隧道围岩中二次衬砌也是主要承载结构，二次衬砌与初期 支护共同承担较大的后期围岩变形压力，应适时施作。
二次衬砌设计 （1）二次衬砌的作用 二次衬砌的主要作用：一是承载，二是安全储备，保障运营的安全。 （2）二次衬砌的设计与施工要点 二次衬砌原则上应适时施做。 软弱围岩二次衬砌应带仰拱，与边墙应圆顺连接，减少应力集中。 为达到设计目的，软弱围岩二次衬砌施工要求做到： 二次衬砌应先施工仰拱，分段整体浇注 。 二次衬砌背后空洞应回填密实。
• TSP超前预报系统 • TSP202、TSP203超前预报系统由瑞士安伯格量测技术公司开发生产，
具有适用范围广、预报距离长、时间短、对施工干扰小、费用少等优 点。其基本原理是:首先在洞内指定的震源点用小量炸药激发，产生 的地震波在岩石中以球面波的形式向前传播，当地震波遇到岩石物性 界面(即波阻抗界面，如断层、岩石破碎带、岩性突变等)时，一部分 地震信号反射回来，一部分地震信号透射进入前方介质，反射的地震 信号将被两个三维高灵敏度的地震检波器接收。通过对接收信号的运 动学和动力学特征进行分析，可推断断层和岩石破碎带等不良地质体 的位置、规模、产状及岩石动力参数。
•
将开挖面和隧道一定范围内的地段封闭，然后隧 道拱部轮廓线打人带孔的钢管，并向钢管内注浆， 浆液即由导管渗透到地层中，在隧道拱部形成固 结体并加固围岩。 超前小导管适用于自稳时间短的软弱破碎带、浅 埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破 碎带等地段的预支护。
小导管施工施工图
超前支护 –超前锚杆
地质超前预报内容及应用原则
• 隧道所在地区地质分析与宏观地质预报：采用传统的地质分析方法，辅以必
要的物探技术等手段，主要是宏观的预报开挖面前方的围岩级别、稳定性， 随时提出修改设计，调整支护类型；预报洞内涌水量大小和变化规律以及对 环境地质与工程的影响。 合施工方法、工艺、工期等要求，以先进的物探技术为主要探测手段，并辅 以必要的超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法。主要预报掌子面前方岩性 变化和不良地质体的范围、规模、性质，以及突水、突泥、坍塌、岩爆、有 害气体等灾害地质的发生概率，提出施工预防措施；预报断层的位置、宽度、 产状、性质、破碎带物质状态、充水情况、稳定程度等，提出施工对策。 工艺、工期等的要求，以超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法为主，综合 利用各种有效的物探手段，针对掌子面前方有可能引发的大规模突水、突泥、 坍塌、冒落、变形、瓦斯爆炸等重大地质灾害建立临警预报系统，主要预报 隧道洞身所通过的深大富水断裂、富水向斜的核部、富水砂层、软土、极软 岩、煤系地层等，评判其危害程度，提出施工方案对策。
• 超前锚杆是沿开挖轮廓线，以一定的外角
打入开挖工作面，形成对前方围岩的预支 护。主要适应于围岩应力较小，地下水较 少、岩体软弱较破碎，开挖面有可能坍塌 的隧道中，和钢架配合使用。
隧道施工顺序示意图
①打小导管、注浆
②挖土方、留核心土 安拱顶拱架、喷砼
③挖核心土、立侧墙拱 架喷砼
④安底拱架、封底砼
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3、超前支护 超前支护时保证隧道安全进洞，进洞后保证安全出洞。 超前支护又叫预支护，对保证我们的安全尤其重要。 超前支护包括：超前大管棚、中管棚、超前小导管、 超前锚杆。
超前支护 –超前大管棚
长管棚
C20砼导向墙 明洞衬砌 8# 7# 6# 5# 4# 3# 20# 21# 22# 23# 24# 25#
钢架的设计与施工要点： 一般采用工字钢，或“八字结”形联系钢筋的格栅钢架； 钢架间距一般为0.6～1.0m。 为增加钢架的整体性，每榀钢架间应设纵向连接构件； 钢架拱脚及墙脚应有控制钢架位移和下沉的措施。 为达到设计目的，钢架的施工要求做到：
接头是整个钢架的薄弱环节，必须加强;
初期支护设计 - 喷射混凝土 喷射混凝土的作用 喷混凝土能及时、有效地防止开挖面岩层的松散、离层和 掉落，是有效地保护围岩、防止坍方的重要手段。
填充裂隙
界面附着防掉块
喷混凝土与围岩的粘附是发挥喷混凝土支护效果的保证， 也是喷混凝土最主要的力学作用。
喷混凝土设计及施工要点:
• 喷混凝土应具有必要的早期强度，以尽快对围岩提拱支承力，24小时抗压强度不
支护结构
• 支护结构的基本作用在于：与围岩一起组成一个
有足够安全度的隧道结构体系，能承受可能出现 的各种荷载；保持隧道断面的使用净空；防止围 岩质量的进一步恶化；提供空气流通的光滑表面。 因此，任何一种类型的支护结构都应具有与上述 作用相适应的构造、力学特性和施工的可能性。 支护有：超前支护，初期支护，二次衬砌支护。
初期支护设计 -钢架 钢架分型钢钢架与格栅钢架两种，一般应与锚杆、喷
混凝土共同使用。
钢架断面图
1）钢架的作用 钢架的作用有四点： 一是喷混凝土发挥作用前支撑围岩；
二是对喷射混凝土进行补强；
三是作为超前支护的支点； 四是与锚杆、喷射混凝土共同发挥初期支护的作用。
2）钢架适用范围
钢架的最大特点是刚度大，架设后能够立即承载受力。因此，多 用于软弱破碎或土质围岩中，需要控制围岩变形迅速发展的场合。如 浅埋来自百度文库偏压及土层隧道等。