隧道支护技术施工设计
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隧道支护技术施工设计
1
1对支护结构的基本要求
支护结构的基本作用：
• 保证坑道断面的净空使用； • 防止围岩质量的进一步恶化； • 承受可能出现的各种荷载； • 使坑道支护体系具有足够的安全度。
2
1 对支护结构的基本要求
支护结构应该满足的基本要求：
• 保证支护—围岩体系作为一个统一的整体工作 • 重视初期支护的作用，并使初期支护与永久支护相
15
4 锚杆
类型选择 对用于内压效果和拱效果为目的的锚杆而言， 在一般围岩中，可采用SD295、直径22mm的锚 杆；在变形大（净空位移大于50mm以上）的 围岩中，为提高锚杆的承载力，可采用高强度 钢或大直径锚杆或增加根数等方法。
16
4 锚杆
配置 锚杆配置应根据围岩的种类、强度、隧道断面 的大小与形状、开挖方法、裂隙间距、长度、 有无涌水等决定。原则上应配置在受开挖影响 需要加强的区域。
12
4 锚杆
设计内容： • 类型的选择 • 布置（长度、根数、间隔） • 锚固材料的选择
13
4 锚杆
类型选择 锚杆的类型包括： • 异形钢棒 • 全螺纹钢棒 • 螺纹钢棒
14
4 锚杆
类型选择 对用于悬吊岩块为目的的锚杆而言，在一般围 岩中，可采用SD295或SD345程度的材质，并尽 可能采用直径小的锚杆；在裂隙发育围岩的条 件下，应考虑与辅助工法并用。
互配合，协调一致的工作 • 要求支护结构有一定的柔性和可缩性； • 必须保证支护结构的架设及时
3
2支护结构的类型及选用
隧道的支护体系是由围岩、初期支护、二 次衬砌构成的，在某些条件下，还包括超前支 护在内。其中初期支护有：喷混凝土、锚杆和 钢支撑或格栅。。
4
2支护结构的类型及选用
隧道的支护体系分类：
• 无支护坑道（毛洞） • 单层衬砌（没有隔离层的） • 组合衬砌（有隔离层） • 装配式衬砌。
5
2支护结构的类型及选用
隧道支护体系选择时考虑因素：
• 对预计的主要围岩类型的评价 • 对围岩类别变化的适应性 • 对很大或特殊地压的适应性 • 对地下水的适应性 • 经济 • 作业时间消耗
6
3 喷混凝土
37.00
钢支撑间距：为了安全考虑，其间距不宜大于1.5m。
25
5.2 格栅
设计内容 • 形状 • 断面：采用较多的由三根或四根主筋组成的
两种形式。
26
主筋直径不宜小于22cm，断面高度根据承载条件和 喷射混凝土厚度确定，一般为160-200mm，联系钢 筋直径不宜小于10mm。
27
8
3 喷混凝土
强度设计：
规范 铁路
轴心抗压强 弯曲抗压强
度
度
15
18
抗拉强度 1.3
公路
14
17.5
1.2
喷锚
10
11.0
1.1
9
3 喷混凝土
厚度设计
喷混凝土的厚度可进行如下选择： • 从饰面的角度出发，喷混凝土的厚度多采用5cm，
喷砂将的厚度可以采用3cm； • 作为发挥支护构件作用的厚度，不宜小于8cm；
10
3 喷混凝土
厚度设计
• 喷混凝土的最大厚度，除特殊场合外不宜大于20cm， 在特殊场合可以采用25cm。
• 喷混凝土厚度的过大，结果是导致刚度的增加，会 诱发较大的弯曲应力。在这种场合，应采用代替方 案，采用钢纤维混凝土等。
11
3 喷混凝土
喷混凝土的增强 常用方法有： 添加硅灰喷射高强混凝土 采用钢支撑加强 采用金属网加强
30
6 二次衬砌
仰拱
围岩级 别
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
厚度 —
—
40
通过实 50 验确定
31
谢谢
32
23
5.1 钢支撑
设计内容
• 形状：与开挖轮廓相适应
• 断面、材质
类别
H型钢
SS
U型钢
SMA
尺寸（mm）
H-100X100X6X8 21.59
H-125X125X6.5X9 30.00
H-150X150X7X10 39.65
H-200X200X8X12 63.53
U-21 U-29
26.80 24
喷混凝土的设计项目主要包括： • 强度 • 厚度 • 耐久性
7
3 喷混凝土
强度设计： 我国铁路隧道设计规范和公路隧道设计规
范以及锚杆喷射混凝土支护技术规范规定的喷 混凝土为C20，其28d的极限强度和弹性模量如 下表，相比于其他国家标准，我国规定的基准 强度是最低的，故可根据情况适当提高喷混凝 土的质量标准。
17
4 锚杆
wenku.baidu.com置 • 对于悬吊岩块的场合，视裂隙和节理状况，
可配置在隧道的拱部 • 对于初期支护缝合的场合，可配置在上半断
面及边墙
18
4 锚杆
配置 • 对于内压效果和成拱效果的场合，在隧道的
全周或除仰拱以外的全周配置锚杆 • 对于辅助使用的场合，锚杆通常呈放射状与
开挖面呈直角配置以发挥作用
6 二次衬砌
设计内容 • 形状 • 厚度 • 仰拱
28
6 二次衬砌
形状
29
6 二次衬砌
厚度 • 不附加力学功能的场合，一般采用25~30cm。 • 附加力学功能的场合，当采用素混凝土时，设计
强度一般为18MPa；当采用钢筋混凝土时，设计 强度一般为21MPa。一般情况下厚度取25-30尺 码，且形状多采用共同切线的多心圆，地质条件 差或特殊地质下，双线断面厚度一般为40~50cm， 单线断面一般为30~45cm。 • 仰拱具体围岩下的参数可参照表进行选取
入锚杆固定的充填方式；锚杆插入后压注锚 固材料固定的压铸方式。选择时，应考虑围 岩条件。涌水状况
21
5 钢支撑和格栅
钢支撑和格栅在初期支护中主要用于软弱破碎 或土质围岩中，很少单独使用，大多与锚杆、 喷混凝土等共同使用
22
5.1 钢支撑
特点 架设以后可以立即承载 适用情况 需要立即控制围岩继续松弛和塑性区继续扩大、 变形迅速发展的场合
19
4 锚杆
尺寸 • 对于一般围岩，采用直径22mm，长度2~3m即可 • 膨胀形围岩中，通常采用直径25mm，长度3~4m • 若有强大土压作用，采用锚固在松弛区以外的长
锚杆或打设短而多的锚杆 • 参数的选取可参考一些经验来定
20
4 锚杆
锚固材料 • 种类有砂浆、水泥浆、树脂等 • 单周抗压强度在材龄3天时应在10兆帕以上 • 锚固方法：先向孔内填充锚固材料，而后插
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1对支护结构的基本要求
支护结构的基本作用：
• 保证坑道断面的净空使用； • 防止围岩质量的进一步恶化； • 承受可能出现的各种荷载； • 使坑道支护体系具有足够的安全度。
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1 对支护结构的基本要求
支护结构应该满足的基本要求：
• 保证支护—围岩体系作为一个统一的整体工作 • 重视初期支护的作用，并使初期支护与永久支护相
15
4 锚杆
类型选择 对用于内压效果和拱效果为目的的锚杆而言， 在一般围岩中，可采用SD295、直径22mm的锚 杆；在变形大（净空位移大于50mm以上）的 围岩中，为提高锚杆的承载力，可采用高强度 钢或大直径锚杆或增加根数等方法。
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4 锚杆
配置 锚杆配置应根据围岩的种类、强度、隧道断面 的大小与形状、开挖方法、裂隙间距、长度、 有无涌水等决定。原则上应配置在受开挖影响 需要加强的区域。
12
4 锚杆
设计内容： • 类型的选择 • 布置（长度、根数、间隔） • 锚固材料的选择
13
4 锚杆
类型选择 锚杆的类型包括： • 异形钢棒 • 全螺纹钢棒 • 螺纹钢棒
14
4 锚杆
类型选择 对用于悬吊岩块为目的的锚杆而言，在一般围 岩中，可采用SD295或SD345程度的材质，并尽 可能采用直径小的锚杆；在裂隙发育围岩的条 件下，应考虑与辅助工法并用。
互配合，协调一致的工作 • 要求支护结构有一定的柔性和可缩性； • 必须保证支护结构的架设及时
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2支护结构的类型及选用
隧道的支护体系是由围岩、初期支护、二 次衬砌构成的，在某些条件下，还包括超前支 护在内。其中初期支护有：喷混凝土、锚杆和 钢支撑或格栅。。
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2支护结构的类型及选用
隧道的支护体系分类：
• 无支护坑道（毛洞） • 单层衬砌（没有隔离层的） • 组合衬砌（有隔离层） • 装配式衬砌。
5
2支护结构的类型及选用
隧道支护体系选择时考虑因素：
• 对预计的主要围岩类型的评价 • 对围岩类别变化的适应性 • 对很大或特殊地压的适应性 • 对地下水的适应性 • 经济 • 作业时间消耗
6
3 喷混凝土
37.00
钢支撑间距：为了安全考虑，其间距不宜大于1.5m。
25
5.2 格栅
设计内容 • 形状 • 断面：采用较多的由三根或四根主筋组成的
两种形式。
26
主筋直径不宜小于22cm，断面高度根据承载条件和 喷射混凝土厚度确定，一般为160-200mm，联系钢 筋直径不宜小于10mm。
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8
3 喷混凝土
强度设计：
规范 铁路
轴心抗压强 弯曲抗压强
度
度
15
18
抗拉强度 1.3
公路
14
17.5
1.2
喷锚
10
11.0
1.1
9
3 喷混凝土
厚度设计
喷混凝土的厚度可进行如下选择： • 从饰面的角度出发，喷混凝土的厚度多采用5cm，
喷砂将的厚度可以采用3cm； • 作为发挥支护构件作用的厚度，不宜小于8cm；
10
3 喷混凝土
厚度设计
• 喷混凝土的最大厚度，除特殊场合外不宜大于20cm， 在特殊场合可以采用25cm。
• 喷混凝土厚度的过大，结果是导致刚度的增加，会 诱发较大的弯曲应力。在这种场合，应采用代替方 案，采用钢纤维混凝土等。
11
3 喷混凝土
喷混凝土的增强 常用方法有： 添加硅灰喷射高强混凝土 采用钢支撑加强 采用金属网加强
30
6 二次衬砌
仰拱
围岩级 别
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
厚度 —
—
40
通过实 50 验确定
31
谢谢
32
23
5.1 钢支撑
设计内容
• 形状：与开挖轮廓相适应
• 断面、材质
类别
H型钢
SS
U型钢
SMA
尺寸（mm）
H-100X100X6X8 21.59
H-125X125X6.5X9 30.00
H-150X150X7X10 39.65
H-200X200X8X12 63.53
U-21 U-29
26.80 24
喷混凝土的设计项目主要包括： • 强度 • 厚度 • 耐久性
7
3 喷混凝土
强度设计： 我国铁路隧道设计规范和公路隧道设计规
范以及锚杆喷射混凝土支护技术规范规定的喷 混凝土为C20，其28d的极限强度和弹性模量如 下表，相比于其他国家标准，我国规定的基准 强度是最低的，故可根据情况适当提高喷混凝 土的质量标准。
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4 锚杆
wenku.baidu.com置 • 对于悬吊岩块的场合，视裂隙和节理状况，
可配置在隧道的拱部 • 对于初期支护缝合的场合，可配置在上半断
面及边墙
18
4 锚杆
配置 • 对于内压效果和成拱效果的场合，在隧道的
全周或除仰拱以外的全周配置锚杆 • 对于辅助使用的场合，锚杆通常呈放射状与
开挖面呈直角配置以发挥作用
6 二次衬砌
设计内容 • 形状 • 厚度 • 仰拱
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6 二次衬砌
形状
29
6 二次衬砌
厚度 • 不附加力学功能的场合，一般采用25~30cm。 • 附加力学功能的场合，当采用素混凝土时，设计
强度一般为18MPa；当采用钢筋混凝土时，设计 强度一般为21MPa。一般情况下厚度取25-30尺 码，且形状多采用共同切线的多心圆，地质条件 差或特殊地质下，双线断面厚度一般为40~50cm， 单线断面一般为30~45cm。 • 仰拱具体围岩下的参数可参照表进行选取
入锚杆固定的充填方式；锚杆插入后压注锚 固材料固定的压铸方式。选择时，应考虑围 岩条件。涌水状况
21
5 钢支撑和格栅
钢支撑和格栅在初期支护中主要用于软弱破碎 或土质围岩中，很少单独使用，大多与锚杆、 喷混凝土等共同使用
22
5.1 钢支撑
特点 架设以后可以立即承载 适用情况 需要立即控制围岩继续松弛和塑性区继续扩大、 变形迅速发展的场合
19
4 锚杆
尺寸 • 对于一般围岩，采用直径22mm，长度2~3m即可 • 膨胀形围岩中，通常采用直径25mm，长度3~4m • 若有强大土压作用，采用锚固在松弛区以外的长
锚杆或打设短而多的锚杆 • 参数的选取可参考一些经验来定
20
4 锚杆
锚固材料 • 种类有砂浆、水泥浆、树脂等 • 单周抗压强度在材龄3天时应在10兆帕以上 • 锚固方法：先向孔内填充锚固材料，而后插