隧道初期支护及衬砌类型一览表
隧道设计衬砌计算范例(结构力学方法)
1.1工程概况川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。
二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。
1.2工程地质条件1.2.1 地形地貌二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。
隧道中部地势较高。
隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。
由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。
隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。
主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。
1.2.2 水文气象二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。
由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。
东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。
全年分早季和雨季。
夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。
隧道初期支护施工技术
隧道初期支护施工技术隧道衬砌大多采用复合式衬砌结构，即以锚杆、钢筋网、喷射混凝土和钢架为初期支护，以模筑钢筋混凝土为二次衬砌。
新奥法区间隧道初期支护有锚杆、型钢钢架或格栅钢架、挂钢筋网和喷射混凝土等几种，根据隧道断面和围岩级别选择不同的支护组合。
一、锚杆施工工艺隧道使用的锚杆有中空注浆锚杆、砂浆锚杆、药卷锚杆和自进式对拉锚杆等类型。
各类锚杆施工方法如下。
1.中空注浆锚杆中空注浆锚杆是一种可测长排气的中空注浆锚杆。
中空注浆锚杆由锚头与锚杆体连接。
锚杆体上设有止浆塞、垫板以及紧固螺母，具有沿锚杆体轴向设置、位于锚杆体外侧并与锚杆体连接的测长排气管。
测长排气管前端封头与锚头平齐，测长排气管后端开口，并伸出锚杆体，测长排气管管壁上遍布可阻止水泥砂浆进入的气孔，结构简单，使用方便，既可在锚杆施工后方便地检查锚杆体真实长度，确保锚固施工质量，又可在注浆施工时排出锚孔中的空气，有利于注浆施工的进行。
工程中常采用带排气装置的φ25中空锚杆。
锚杆设置钢垫板，垫板尺寸为150 mm×150 mm×6 mm。
中空锚杆孔使用手风钻或凿岩台车钻孔。
钻孔前，根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直，钻孔直径为42 mm，钻孔深度大于锚杆设计长度10 cm。
中空注浆锚杆施工程序如下：钻孔完成后，用高压风吹净孔内岩屑；将锚头与锚杆端头组合后送入孔内，直达孔底；固定好排气管，将止浆塞穿入锚杆末端与孔口齐平，并与杆体固紧；锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；采用锚杆专用注浆泵向中空锚杆内压注水泥浆，水泥浆的配合比为1∶（0.3～0.4），注浆压力为1.2 MPa，水泥浆随拌随用。
2.砂浆锚杆系统锚杆和临时支护常采用22 mm、25 mm两种直径的砂浆锚杆。
（1）准备工作检查锚杆类型、规格、质量及其性能是否与设计相符。
根据锚杆类型、规格及围岩情况准备钻孔机具。
（2）钻孔砂浆锚杆钻孔采用手风钻或凿岩台车进行，孔眼间距、深度和布置应符合设计参数的要求，其方向垂直于岩层层面。
隧道衬砌材料与衬砌类型
隧道衬砌材料与衬砌类型一、衬砌材料隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物,其衬砌通常需要承受较大的围岩压力、地下水压力,有时还要受到化学物质的侵蚀,地处高寒地区的隧道往往还要受到冻害等。
所以要求用于衬砌的材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。
另一方面,隧道是大型工程构造物,每延米隧道都需要大量建筑材料,工程量很大。
所以,从经济观点看,衬砌材料应价格便宜、能够就地取材、便于机械化施工。
通常采用以下材料：1.混凝土这种材料的优点是整体性好,既可以在现场浇筑,也可以在加工厂预制,而且可以机械化施工。
其本身密实性较好,具有一定的抗渗性。
如果在水泥中掺入密实性外加剂,可以提高混凝土的密实度,从而改善混凝土的防水性能。
或者使用减水剂,提高混凝土的密实程度,改善混凝土的抗渗性能。
混凝土可以根据需要加入其他外加剂,如低温早强剂、常温早强剂、速凝剂、缓凝剂、塑化剂、加气剂等,来满足使用和施工上的需要。
配制混凝土还可以根据需要选择合适的水泥,例如具备快硬、高强特性的有快硬硅酸盐水泥,具备快硬、早强特性的有硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥,具备抗渗防水特性的有大坝水泥和防水水泥,具备抗硫酸盐侵蚀的抗硫酸盐硅酸盐水泥,以及塑化水泥、加气水泥等。
配制有抗冻要求的混凝土时,在寒冷地区水泥强度不小于42.5MPa,在严寒地区不宜低于52.5MPa。
混凝土材料的缺点是灌筑后不能立即承受荷载,需要进行养护,达到一定强度才能拆模,占用的模板和拱架较多,同时普通混凝土的耐侵蚀能力较差。
2、钢筋混凝土隧道施工时,暗挖部分就地绑扎钢筋比较困难,通常是在不得已时才采用现浇钢筋混凝土。
而在很多情况下是采用格栅钢架并加上连接钢筋和钢筋网等作为临时支护,在完成临时支护之后,则延用为永久支护。
这样就取代了钢筋绑扎过程,起到“一举两得”的效果。
在明挖地段可以采用现场绑扎方式,也有采用废旧钢轨等材料的。
采用混凝土的强度等级应满足《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-1994)的要求。
衬砌形式
公路隧道衬砌形式隧道衬砌一般常用的形式有整体式衬砌、复合式衬砌、喷锚衬砌.整体式衬砌通常为保证施工安全要采用喷锚支护等临时支护措施,这种支护不是永久的受力结构,只有模筑混凝土才是永久受力结构.复合式衬砌通常也将喷锚支护作为初期临时支护,内层用模筑混凝土作为二次衬砌的永久结构,为防止初期喷锚支护和二次模筑混凝土衬砌间因为材料、受力或其他因素而发生不同变形,进而导致混凝土出现裂纹,一般要在两层间根据需要设置防水层或隔离层.喷锚衬砌是将喷锚支护作为了永久性衬砌结构,适用于地下水不充裕的Ⅲ级或以上围岩的短隧道,喷锚支护是柔性结构,它充分利用围岩的自承能力和围岩形成一体产生共同变形.JTG D70-2004公路隧道设计规范[附条文说明]8 衬砌结构设计8．1 一般规定8．1．1 公路隧道应作衬砌，根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可分别采用喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌。
高速公路、一级公路、二级公路的隧道应采用复合式衬砌；三级及三级以下公路隧道，在I、II、III级围岩条件下，隧道洞口段应采用复合式衬砌或整体式衬砌，其它段可采用喷锚衬砌。
8．1．2 隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。
衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。
8．1．3 衬砌结构类型和尺寸，应根据使用要求、围岩级别、工程地质和水文地质条件、隧道埋置深度、结构受力特点，并结合工程施工条件、环境条件，通过工程类比和结构计算综合分析确定。
在施工阶段，还应根据现场监控量测调整支护参数，必要时可通过试验分析确定。
8．1．4 衬砌设计应符合下列规定：1 衬砌断面宜采用曲边墙拱形断面。
2 隧道围岩较差地段应没仰拱。
仰拱曲率半径应根据隧道断面形状、地质条件、地下水、隧道宽度等条件确定。
路面与仰拱之间可采用混凝土或片石混凝土填充。
当隧道边墙底以下为整体性较好的坚硬岩石时，可不设仰拱。
3 隧道洞口段应设加强衬砌。
技术交底(钢架施工)
中交第一公路工程局有限公司CHINA FIRST HIGHWA Y ENGINEERING CO.,LTD. 新建沪昆铁路客运专线长沙至昆明段（贵州）CKGZTJ-4标钢（格）拱架施工技术交底工点名称：阿那溪隧道架子队名称：隧道架子三队等级：三级中交第一公路工程局有限公司沪昆客专贵州段工程指挥部二工区中交一公局沪昆客专贵州段工程指挥部二工区技术交底钢（格）拱架施工技术交底一、钢(格)拱架设计参数隧道初期支护根据衬砌类型的不同，分别使用不同类型的钢拱架和格栅拱架。
阿那溪隧道衬砌类型见：“表—1 阿那溪隧道衬砌类型”,各种围岩级别使用钢（格）拱架种类见：“表—2钢(格)拱架施工参数表”.表-1 阿那溪隧道衬砌类型表—2 钢（格）拱架施工参数表二、钢(格）拱架施工1、拱架种类围岩监控量测复喷混凝土挂钢筋网安装纵向连接筋加设鞍形垫块设锁脚锚管锁定与定位锚杆焊连定位分部安装钢架钢架预拼钢架加工、质量验收清除底脚浮碴中线标高测量定位锚杆施工喷初本单位工程使用的钢（格）拱架主要有：格栅钢拱架和型钢钢拱架两种.2、施工工艺隧道各部开挖完成初喷砼后，分单元及时安装钢架，采用与定位锚杆、径向锚杆以及双侧锁脚锚管固定,纵向采用Φ22钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。
钢（格栅)拱架施工工艺流程图见：”“图—1 钢（格栅)拱架施工工艺流程图”。
图—1 钢（格栅）拱架施工工艺流程图3、钢（格）钢拱架加工及安装 （1）拱墙四肢格栅（Ⅳa 围岩类型）①格栅整体四肢格栅钢架由五节格栅钢架组成,见：“图—2 格栅钢架整体安装图"。
图—2 格栅钢架整体安装图（2）格栅拱架单元设计参数①格栅钢架体加工格栅钢架主筋N1、N2采用Φ22螺纹钢(HRB335）和N3（Φ12）、N4（Φ10）、N5（Φ8），格栅钢架加工见：“图-3 格栅钢架体加工示意图”。
图-3 格栅钢架体加工示意图②格栅钢架单元加工四肢格栅钢架单元加工参数见:“表—1单元钢架加工参数表”。
隧道衬砌结构类型及应用
隧道衬砌结构类型及应用隧道衬砌是指支持和维护隧道的长期稳定和耐久性的永久结构物。
隧道衬砌必须有足够强度、耐久性和一定的抗冻、抗渗和抗侵蚀性。
常用材料1.石料(1)石料质量要求。
石料应符合设计规定的类别和强度，石质应均匀、耐风化、无裂纹。
(2)石料加工要求。
所有料石加工时，外露面四边整齐、棱角方正，拼缝前口要直，尾部略呈斜面。
每边向内收口不得大于10mm。
2.砂浆(1)砂浆中所用水泥、砂、水等材料的质量标准宜符合混凝土工程相应材料的质量标准。
砂浆中所用砂，宜采用中砂或粗砂，当缺乏中砂及粗砂时，在适当增加水泥用量的基础上，也可采用细砂。
砂的最大粒径，当用于砌筑片石时，不宜超过5m m；当用于砌筑块石、粗料石时，不宜超过2.5mm。
如砂的含泥量达不到混凝土用砂的标准，当砂浆强度等级大于或等于M5时，可不超过5%，小于M5时可不超过7%。
(2)石灰水泥砂浆所用生石灰，成分应纯正，煅烧均匀、透彻。
一般宜熟化成消石灰粉或石灰膏使用，也可磨细成生石灰粉使用。
消石灰粉和石灰膏应通过网筛过滤，并且石灰膏应在沉淀池内储存14d以上。
磨细生石灰粉应经4900孔/cm²筛子过筛。
结构类型1.整体式混凝土衬砌指就地灌注混凝土衬砌，也称模筑混凝土衬砌。
模筑衬砌的特点是：对地质条件的适应性强，易于按需要成型，整体性好、抗渗性强，适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌台车等，是我国隧道工程中广泛采用的衬砌结构类型。
按其边墙的形式，又可分为直墙式和曲墙式两种形式。
2.装配式衬砌是指在工厂或现场预先制备成若干构件，运入坑道内，用机械将其拼装成一环接一环的衬砌。
这种衬砌的优点是一经装配成环，不需要养护时间，即可承受围岩压力；由于构件是预先在工厂成批生产的，可以保证质量；在洞内采用机械化拼装，缩短了工期，改善了劳动条件；拼装时不需要临时支撑，可节省大量的支撑材料和劳力。
但装配式衬砌在实际应用中也存在着一些缺点。
如需要坑道内有足够的拼装空间，制备构件尺寸要求一定的精度，接缝多，防水较困难等。
XX隧道各段衬砌类型及施工方法
Ⅴ级加强A型复合式衬砌
DK161+415 DK161+461 0 46 Ⅴ
Ⅴ级加强复合式衬砌
DK161+461 DK161+491 0 30 Ⅴ
Ⅴ级加强复合式衬砌
DK161+491 DK161+496 0
5Ⅴ
偏压路堑式明洞衬砌
XXX施隧参01—16 XXX施隧参01—12
XXX施隧参08 XXX施隧参08 XXX施隧参01—42 XXX施隧参01—26 XXX施隧参01—16 XXX施隧参01—16 XXX施隧38—08 XXX施隧参01—42 XXX施隧参01—42 XXX施隧参03—08
DK160+037 DK160+108 50 71 Ⅲ Ⅲ级水平成层锚段复合式衬砌
DK160+108 DK160+202 0 94 Ⅲ Ⅲ级水平成层锚段复合式衬砌
DK160+202 DK160+280 0 78 Ⅲ
Ⅲ级水平成层复合式衬砌
XXX隧道衬砌类型及施工方法
参考图号
施工方法
辅助施工措施
支护措施
。
短台阶法，增设临时仰拱
拱部140°范围内设置Φ42小导管，L=3.5m，环向 间距3根/m，每1.5m施作一环。
全环I20a型钢钢架，间距0.75m 全环I20a型钢钢架，间距0.75m
洞口浅埋加强 洞口浅埋加强
台阶法
拱部140°范围内设置Φ42小导管，L=3.5m，环向 间距3根/m，每2.4m施作一环。
DK160+280 DK160+660 0 380 Ⅳ
Ⅳ级围岩复合式衬砌
DK160+660 DK161+030 0 370 Ⅲ
盾构隧道衬砌类型及分块
管片分块
2.衬砌管片拼装 (2)拼装顺序 ◆管片放在设有转盘的专门小车上，运到举重器处，在这转盘上转动管 片，使管片垂直于隧道轴线方向，并将其平放在对准举重钳的位置上，将举 重钳的摇轴插入管片螺栓孔中，缩回举重臂，将管片提起，再将举重臂沿隧 道环向旋转，将管片对准安放的地方就位。 ◆拼装时，按先纵后环的顺序，将管片逐块先与上一环管片拼接好，最 后封顶成环。这种拼装顺序，可轮流缩回和伸出千斤顶活塞杆以防止盾构后 退，减少开挖面土体的走动。
盾构隧道衬砌类型
管片分块
1.单层衬砌 止水带
(1)装配式衬砌
②板形管片
手孔
注浆孔
A-A 视图 螺栓孔
图7-17 平板形管片结构图
盾构Байду номын сангаас道衬砌类型
1.单层衬砌 (1)装配式衬砌 ②板形管片
管片分块
盾构隧道衬砌类型
管片分块
1.单层衬砌 (1)装配式衬砌 ③复合管片 ●其外部孤面采用钢板焊接成为钢壳，在钢壳内部用钢筋混凝土浇灌而 成，形成由钢板和钢筋混凝土复合而成的管片。 ●常用于普通隧道的特殊区段。 ●它的优点是强度大于钢筋混凝土管片，抗渗性特别好；抗压性与韧性 比铸铁管片高。 ●但耐腐蚀性差，造价也较高，如无特殊要求时，不宜大量采用。
盾构隧道衬砌类型
管片分块
1.单层衬砌 (1)装配式衬砌 ④铸铁管片 ●这种管片重量轻、耐腐蚀性好、材质均匀、强度高、机械加工后的 精度要求高、接头刚度大、拼装准确，因此防水效果也好。 ●但是造价非常高，因此只限于用在建筑物下面需要高强度管片的部 位或盾构法施工的车站、通风口、泵站等位置。
盾构隧道衬砌类型
盾构隧道衬砌类型
3.管片接头螺栓 (2)弯螺栓接头 ◆在管片上预留出供弯螺栓穿过的弓 形孔道，并在适当位置留出必要的凹槽， 称为手孔， ◆是一种较为经济的接头形式，在我 国地铁工程中使用较多，但与直螺栓接头 相比，拼装要麻烦一些。
隧道参数统计表
2
隧 道 参 数 统 计 表
里程桩号 洞身长度 （m） 衬砌 类型 初期支护（cm） C25 混喷 钢筋网 锚杆 钢架 二次衬砌 拱 墙 仰 拱 辅助措施
新华村3号隧道——K14+214-K14+648(总长434M)、ZK14+225-ZK14+700(总长475M) K14+214-K14+239 K14+638-K14+648 ZK14+225-ZK14+250 ZK14+680-ZK14+700 K14+309-K14+530 ZK14+410-ZK14+510 K14+239-K14+279 K14+530-K14+638 ZK14+250-ZK14+290 ZK14+315-ZK14+410 ZK14+510-ZK14+680 K14+279-K14+309 K14+290-K14+315 25 10 明洞 25 20 221 Ⅳb 100 40 108 40 95 170 30 Ⅴqj 25 26 φ8 20*20 D25 中空 注浆 锚杆 100*100 L=350 20b工字钢间距 55 50 （钢混） Ⅴq 24 φ8 20*20 D25 中空 注浆 锚杆 20 φ8 20*20 φ 22 砂浆 锚杆 100*120 L=300 格栅钢架间距 120 D25超前砂浆锚杆120°布设， L=350，环距40，排距240
18工字钢间距50
4
隧 道 参 数 统 计 表
里程桩号 洞身长度 （m） 衬砌 类型 初期支护（cm） C25 混喷 钢筋网 锚杆 钢架 二次衬砌 拱 墙 仰 拱 辅助措施
隧道初期支护及衬砌类型一览表
锚杆
φ 22*3.0m砂浆锚杆，每环10.5 根间距1.0m*1.0m. φ 22*2.5m砂浆锚杆，每环7.5 根间距1.2m*1.2m. φ 22*2.5m砂浆锚杆，每榀11.5 根间距1.0m*0.8m φ 25*3.5m中空锚杆，每榀11.5 根间距1.0m*0.8m φ 22*2.5m砂浆锚杆，每榀11.5 根间距1.0m*0.8m φ 22*3.5m砂浆锚杆，每榀12.5 根间距1.0m*0.8m φ 22*2.5m砂浆锚杆，每榀11.5 根间距1.0m*0.8m φ 22*2.5m砂浆锚杆，每环7.5 根间距1.2m*1.2m. φ 22*2.0m砂浆锚杆，每环5.5 根间距1.5m*1.5m. φ 22*3.0m砂浆锚杆，每环10.5 根间距1.0m*1.0m. φ 22*2.0m砂浆锚杆，每环5.5 根间距1.5m*1.5m. φ 22*2.5m砂浆锚杆，每榀11.5 根间距1.0m*0.8m φ 22*3.0m砂浆锚杆，每榀10.5 根间距1.0m*1.0m φ 25*3.0m中空锚杆，每榀11.5 根间距1.0m*0.6m
无
初期支护 超前支护 喷射砼
C25砼 （18cm) C25砼 （12cm) C25砼 （22cm) C25砼 （25cm) C25砼 （22cm) C25砼 （24cm) C25砼 （22cm) C25砼 （12cm) C25砼 （10cm) C25砼 （18cm) C25砼 （10cm) C25砼 （22cm) C25砼 （22cm) C25砼 （25cm)
小导管3m/环， 4.5m*45根
中梁子隧道左线初期支护及衬砌类型一览表（二）第三套图纸
序号 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 起止里程 ZK5+509-ZK5+549 ZK5+549-ZK5+650 ZK5+650-ZK5+950 ZK5+950-ZK6+090 ZK6+090-ZK6+261 ZK6+261-ZK6+301 ZK6+301-ZK6+390 ZK6+390-ZK6+750 ZK6+750-ZK7+014 ZK7+014-ZK7+054 ZK7+054-ZK7+130 ZK7+130-ZK7+380 ZK7+380-ZK7+690 ZK7+690-ZK7+780 ZK7+780-ZK7+795 长度 每延米开挖 衬砌类型 方量（m³） （米） 40 101 300 140 171 40 89 360 264 40 76 250 310 90 15 S3jt SF3a SF4a SF5b SF4a S4jt SF4a SF3a SF3b S3jt SF3b SF4a SF4b SF5a SFmb 112.35
单洞及三车道隧道参数表0130
1.明洞的填土高度应在6米以内，大于6米填土高度的明洞应进行重新计算； 2.浅埋、偏压隧道应进行个案计算，以上数据仅供参考； 3.湿喷砼中，☆代表普通砼加双层挂网，◇代表普通砼加挂网（钢筋网直径为6毫米，间距20× 20厘米），无特殊标记代表普通砼 4.锚杆类型中，○代表中空注浆锚杆，●代表普通砂浆锚杆； 5.位置项目的说明中，“拱”代表拱部，“墙”代表侧墙，“仰”代表仰拱； 6.JS2-1预支护中小导管按外插角15度及40度间隔设置。
20(5) 50 20(5) 20(5) 20(5) 16(5) 16(5) 16(5) 40 40 40 40 20(5) 20(5) 16(5) 16(4)
3.5 1 U型钢 U25 3.5 1 U型钢 U25 3.5 1.2 钢隔栅 25(4) 3 1.2 2.5 1.4
拱墙仰 0.5 拱墙仰 0.8 14 拱墙 0.8
三车道小净距隧道复合式衬砌设计参数一览表
预支护 围岩 衬砌 类型 代号 类型 长度 (m) 明洞 Ⅰ类 JS0 JS1 大管棚 JS2-2 大管棚 大管棚 小导管 JS2 小导管 JS3-1 小导管 JS3 中空 JS4-1 JS4 JS5 JS6 JS2-1 ≤40 ≤30 ≤30 5 5 5 5 岩柱加固 初期支护 湿喷20号砼 锚杆 钢支撑 规格 高 度 (cm) 位置 外插 环向 纵向 类型 范围 间距 厚度 角度 间距 间距 (度) 3 3 3 15,40 15 15 20 (m) 0.3 0.5 0.5 0.3 0.5 0.5 0.8 2.5 3.2 3.2 3 (m) (m) (m) (cm) ☆30 ☆27 ◇27 ◇25 ◇23 ◇20 ◇18 ◇15 8 8 拱墙 仰 拱墙 仰 拱墙 仰 拱墙 仰 拱墙 仰 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙 ○ ○ ○ ○ ● ● ● ● 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙 拱 拱 位置 类型 位置 直径 长度 间距 类型 (mm (m) ) 25 25 25 25 22 22 22 22 (m) 二次衬砌 拱部及侧 仰拱 墙 纵距 厚度 主筋 厚度 主筋 (cm) (mm) 60 25(5) 60 25(5) 50 25(5)
围岩级别一览表
厚8cm 厚22cm 厚8cm 厚22cm 厚24cm 厚22cm 厚24cm 厚22cm 厚22cm 厚24cm 厚22cm 厚8cm 厚15cm 厚22cm 厚15cm 厚8cm 厚22cm 厚24cm 厚22cm 厚8cm 厚15cm 厚22cm 厚15cm 厚8cm 厚22cm 厚22cm
—— Φ22格栅拱架 Δ120cm —— Φ22格栅拱架 Δ120cm 18工字钢Δ80cm 16工字钢 Δ100cm 18工字钢 Δ80cm 16工字钢 Δ100cm Φ22格栅拱架 Δ120cm 18工字钢Δ80cm Φ22格栅拱架 Δ120cm —— —— Φ22格栅拱架 Δ120cm —— —— Φ22格栅拱架 Δ120cm 18工字钢Δ80cm Φ22格栅拱架 Δ120cm —— —— Φ22格栅拱架 Δ120cm —— —— Φ22格栅拱架 Δ120cm Φ22格栅拱架 Δ100cm 18工字钢Δ 80cm(不闭合） 20b工字钢Δ 60cm(闭合） 20b工字钢Δ 60cm(闭合）
s3 s4b s3 s4b s5b sj-Ⅳb sj-Ⅳa sj-Ⅳb s4b s5b s4b s3 sj-Ⅲb sj-Ⅲa sj-Ⅲb s3 s4b s5b s4b s3 sj-Ⅲb sj-Ⅲa sj-Ⅲb s3 s4b s4a
Φ22药卷锚杆 L=2.5mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=2.5mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ42注浆小导管 L=3.5mΔ80cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.5mΔ100cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.5mΔ80cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.5mΔ100cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ42注浆小导管 L=3.5mΔ80cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=2.5mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=2.5mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ42注浆小导管 L=3.5mΔ80cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=2.5mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=2.5mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ120cm*＠120cm Φ22药卷锚杆 L=3.0mΔ100cm*＠120cm
隧道工程支护
对于Ⅴ级围岩地段衬砌，初期支护的承载 能力大于设计总荷载50%，二次衬砌的承载 能力大于设计总荷载60%； 4 对于Ⅵ级围岩地段衬砌及浅埋地段衬砌， 初期支护的承载能力大于设计总荷载30%， 二次衬砌的承载能力大于设计总荷载80%； 5 对于浅埋地段衬砌，初期支护的承载能力 大于设计总荷载50%，二次衬砌的承载能力 大于设计总荷载60%。）
使用锚杆可将松动的岩块固
动块体的滑移和塌落，或者
把由节理切割成的岩块连接 在一起，，锚杆本身受到松 动块体的拉力作用。这种作 用称为悬吊作用，如图5-2所示。
图5-2 悬吊作用
2．减跨作用
在隧道顶板岩层中插入锚杆，相当于在
顶板中增加了支点，使隧道跨度由L缩短 为L，从而使顶板的围岩应力减小，起到
支护；4、超前小导管注浆：用于自稳时间很
短（12h内）的砂层、砂卵石层，断层破碎带、 软弱围岩浅埋地段或处理塌方地段，属于预 加固和预支护措施；5、超前围岩深孔注浆： 处理极其松散、破碎、软弱或存在大量涌水 地段以及断层破碎带，多用于大断面和不允 许有过大沉降的各类地下工程中。（预加固）
临时支护：分部开挖时的支护手段，主要有
喷射混凝土的支护作用
喷射混凝土的支护作用主要有两个方面： 1、加固围岩，提高围岩的强度 隧道开挖后，立即喷射一定厚度的混凝土层，及时封闭围岩表面，由 于喷层与围岩密贴，故能有效地隔绝水和空气对岩体的侵蚀，防止围岩风 化脱落，对围岩的松胀变形起到一定的抑制作用，防止围岩强度的丧失。 同时，混凝土料在高压下可充填于张开的裂隙中，起到胶结加固作用，从 而可提高围岩的强度。 2、改善围岩的应力状态 含有速凝剂的混凝土搅拌料在喷射后数分钟即可凝固，在围岩表面形 成一层硬壳，及时向围岩提供径向支护力Pa，使围岩表面岩体由未支护时 的二向受力状态（在平面问题中为单向受力状态）转变为三向受力状态 （在平面问题中为双向受力状态），提高了围岩的强度和稳定性，如图5-1 所示。
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。
333铁路隧道洞身构造(第5讲)
铁路
混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、锚杆 和钢架
隧道洞身衬砌构造
衬砌 类型
1 整体式模筑混凝土衬砌 2 装配式衬砌 3 锚喷式衬砌
4 复合衬砌
铁路隧道衬砌类型
隧道洞身衬砌构造
铁路隧道衬砌类型
整体式模筑混凝土衬砌
采用混凝士或钢筋混凝土为材料 就地灌注而成。依照不同的地质 条件，或是按照不同的围岩级别， 又有直墙式和曲墙式两种形式。 适用：技术成熟，适应多种围岩 条件。在隧道洞口段、浅埋段及围岩 条件很差的软弱围岩中采用整体式衬 砌较为稳妥可靠。
铁路桥梁与隧道工程
隧道洞身构造
目录
隧道洞身结构划分 隧道衬砌构造 隧道铺底构造
隧道洞身结构划分
洞身概念
隧道主体工程之一， 范围：洞门之间段落。 其作用是承受围岩压 力、结构自重及其它 荷载，阻止围岩风化、 崩塌和洞内防水、防 潮等
隧道洞身结构划分
铁路隧道常见洞身构造及划分
1 直墙式 2 曲墙式 3 复合式
隧道洞身衬砌构造
初支与内衬共同参与工作、各有侧重
1
复 合
既充分调动围岩自稳能力，又充分发挥支护结构性能 2
式
衬
复合隧道结构体系力学变化、适用各种地质条件 3
砌
提高衬砌承载能力、改善结构受力条件 节省材料、节约投资
4的 特
5点
工艺复杂，需要考虑围岩及支护的变形、预留变形量 6
隧道洞身衬砌构造
仰拱
概念
隧道洞身结构划分
拱顶
拱圈
拱脚 边墙 墙脚
直边墙
轨顶面
铺底
直墙式
•普速铁路，单线 •围岩地质较好（Ⅰ、Ⅱ级(Ⅴ、Ⅵ 类)），围岩压力以竖向为主，几乎 没有或仅有很小的水平侧向压力。
隧道初期支护及衬砌类型一览表
13 ZK4+490-ZK4+610 120
SF3a 82.15
C25砼 φ22*2.5m砂浆锚杆，每环7.5
（12cm)
根间距1.2m*1.2m.
无
无
35cm厚C30素 砼，无仰拱
14 ZK4+610-ZK4+669 59
SF4c
82.86
φ42小导管，3m/环， C25砼 φ22*2.5m砂浆锚杆，每环7.5 φ12钢筋网，
根间距1.0m*0.8m
150*150
距80cm
C25砼 φ22*3.5m砂浆锚杆，每榀12.5 φ6.5钢筋网， I18工字钢，间
（24cm)
根间距1.0m*0.8m
150*150
距80cm
C25砼 φ22*2.5m砂浆锚杆，每榀11.5 φ6.5钢筋网， I16工字钢，间
（22cm)
根间距1.0m*0.8m
3670-3940，φ42小导 C25砼 φ22*2.5m砂浆锚杆，每榀11.5 φ6.5钢筋网， I16工字钢，间 45m厚C30钢筋
管，1.6m/环，3m*52 （22cm)
根间距1.0m*0.8m
150*150
距80cm
砼，有仰拱
6 ZK3+910-ZK4+009 99
SF4b
96.09
根.3940-4009,小导管3m/ C25砼 φ22*3.0m砂浆锚杆，每榀10.5 φ6.5钢筋网， 格栅钢架，间
中梁子隧道左线初期支护及衬砌类型一览表（一）第三套图纸
序 号
起止里程
长度 （米）
衬砌类型
每延米开挖 方量（m³）
超前支护
喷射砼
初期支护
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喷射砼
锚杆钢筋网
钢架间距
1zk3+208-zk3+2168削竹式2ZK3+216-zk3+23014Sfma 60cm 厚C30钢筋
砼，有仰拱3ZK3+230-ZK3+31080SF5a 103.36230-250，φ108大管棚250-310，φ42小导管C25砼（25cm)φ25*3.0m 中空锚杆，每榀11.5
根间距1.0m*0.6m
φ6.5钢筋网，
150*150I18工字钢，间
距60cm 50cm 厚C30钢筋砼，有仰拱小导管3m/环，4.5m*45根
4ZK3+310-ZK3+670360SF5b 103.36φ42小导管，3.2m/环，
4.5m*45根
C25砼（25cm)φ25*3.5m 中空锚杆，每榀11.5
根间距1.0m*0.8m
φ6.5钢筋网，
150*150I18工字钢，间
距80cm 50cm 厚C30钢筋砼，有仰拱5ZK3+670-ZK3+910240SF4a 100.41C25砼（22cm)φ22*2.5m 砂浆锚杆，每榀11.5
根间距1.0m*0.8m
φ6.5钢筋网，
150*150I16工字钢，间
距80cm 45m 厚C30钢筋砼，有仰拱6ZK3+910-ZK4+00999SF4b 96.09C25砼（22cm)φ22*3.0m 砂浆锚杆，每榀10.5
根间距1.0m*1.0m
φ6.5钢筋网，
200*200格栅钢架，间距100cm 40cm 厚C30素砼，有仰拱7ZK4+009-ZK4+04940S4jt 130.48φ42小导管，3.2m/环，
4.5m*33根
C25砼（24cm)φ22*3.5m 砂浆锚杆，每榀12.5
根间距1.0m*0.8m
φ6.5钢筋网，
150*150I18工字钢，间
距80cm 50cm 厚C30钢筋砼，有仰拱8ZK4+049-ZK4+09041SF4b 96.09φ42小导管，3m/环，
4.5m*27根
C25砼（22cm)φ22*3.0m 砂浆锚杆，每榀10.5
根间距1.0m*1.0m
φ6.5钢筋网，
200*200格栅钢架，间距100cm 40cm 厚C30素砼，有仰拱9ZK4+090-ZK4+190100SF5c 107.85φ42小导管，1.8m/环，
4.5m*45根
C25砼（27cm)φ25*4.0m 中空锚杆，每榀11.5
根间距1.0m*0.6m
φ6.5钢筋网，
150*150I20工字钢，间
距60cm 60cm 厚C30钢筋砼，有仰拱10ZK4+190-ZK4+25060SF4b 96.09φ42小导管，3m/环，
4.5m*27根
C25砼（22cm)φ22*3.0m 砂浆锚杆，每榀10.5
根间距1.0m*1.0m
φ6.5钢筋网，
200*200
格栅钢架，间距100cm
40cm 厚C30素砼，有仰拱11ZK4+250-ZK4+390140SF3a 82.15C25砼（12cm)φ22*2.5m 砂浆锚杆，每环7.5
根间距1.2m*1.2m.
无无35cm 厚C30素砼，无仰拱12ZK4+390-ZK4+490100SF3b 81.67C25砼（10cm)φ22*2.0m 砂浆锚杆，每环5.5
根间距1.5m*1.5m.
无无35cm 厚C30素砼，无仰拱13ZK4+490-ZK4+610120SF3a 82.15C25砼（12cm)φ22*2.5m 砂浆锚杆，每环7.5
根间距1.2m*1.2m.
无无35cm 厚C30素砼，无仰拱14ZK4+610-ZK4+66959SF4c 82.86φ42小导管，3m/环，
4.5m*27根
C25砼（15cm)φ22*2.5m 砂浆锚杆，每环7.5
根间距1.2m*1.2m.
φ12钢筋网，250*250无35cm 厚C30素砼，无仰拱15ZK4+669-ZK4+70940S4jt 130.48φ42小导管，3.2m/环，
4.5m*33根
C25砼（24cm)φ22*3.5m 砂浆锚杆，每榀12.5
根间距1.0m*0.8m
φ6.5钢筋网，
150*150I18工字钢，间
距80cm 50cm 厚C30钢筋砼，有仰拱16ZK4+709-ZK4+830121SF5c 107.85φ42小导管，1.8m/环，
4.5m*45根
C25砼（27cm)φ25*4.0m 中空锚杆，每榀11.5
根间距1.0m*0.6m
φ6.5钢筋网，
150*150I20工字钢，间
距60cm 60cm 厚C30钢筋砼，有仰拱17ZK4+830-ZK5+030200SF4a 100.41φ42小导管，3.2m/环，
4.5m*27根
C25砼（22cm)φ22*2.5m 砂浆锚杆，每榀11.5
根间距1.0m*0.8m
φ6.5钢筋网，
150*150
I16工字钢，间
距80cm
45m 厚C30钢筋砼，有仰拱18
ZK5+030-ZK5+509
479
SF3a
82.15
无C25砼（12cm)
φ22*2.5m 砂浆锚杆，每环7.5
根间距1.2m*1.2m.
无
无
35cm 厚C30素砼，无仰拱
3670-3940，φ42小导管，1.6m/环，3m*52根.3940-4009,小导管3m/
环，4.5m*27根无
中梁子隧道左线初期支护及衬砌类型一览表（一）第三套图纸
初期支护
序号起止里程长度（米）衬砌类型每延米开挖方量（m3）
二次衬砌
超前支护
无
备注。