隧道支护施工课件

第二节隧道支护施工第二节隧道支护施工支护技术（Supporttechnology

）地下工程支护从支护时间分：初期支护、一次支护或临时支护二次衬砌、永久支护被动式支护：木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等。从支护效果分：积极支护：锚喷支护、锚网支护、锚梁支护、锚索支护、锚注支护。支护技术（Supporttechnology）地下工程

施工的基本原则：

“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。施工的基本原则：一、初期支护初期支护应紧跟开挖及时施作，并应及早封闭成环。软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩初期支护封闭位置距离掌子面不得大于35m。隧道开挖过程中应严格管理施工用水，避免浸泡初期支护拱（墙）脚土体。初期支护仰拱施工应快挖、快支、快速封闭。非爆破开挖和爆破开挖仰拱初期支护应分别于8h和12h内完成开挖、架设拱架、喷射混凝土封闭作业。双线Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道台阶法施工时，应设置锁脚锚杆（管）、横向临时支撑或临时仰拱等控制拱（墙）脚位移的措施。双线Ⅴ级围岩隧道采用台阶法施工时应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时支撑采用型钢，纵向每2榀设1处。一、初期支护初期支护应紧跟开挖及时施作，并应及早封闭成环。软（

1）定义

：喷射混凝土支护是将一定配比的混凝土，用压

缩空气以较高速度喷射到洞室岩面上，形成混凝土支护层的一种支护形式。

（一）、方式1.喷射混凝土支护(shotcretesupport)

（1）定义：喷射混凝土支护是将一定配比的混凝土，用压▲充填粘结作用高速喷射的混凝土充填到围岩的节理、裂隙及凹凸不平的岩石中，把围岩粘结成一个整体，大大提高了围岩的整体性和强度。

▲封闭作用当隧道围岩壁面喷上一层混凝土后，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化、潮解引起的围岩破坏和强度降低。▲结构作用靠喷射混凝土与围岩之间的粘结力及其自身的抗剪力，形成一个共同受力的承载结构。且喷射混凝土层将锚杆、钢筋网和围岩粘结在一起，构成一个共同作用的整体结构，从而提高了支护结构的整体承载能力。（2）.喷射混凝土作用原理

▲充填粘结作用（2）.喷射混凝土作用原理

▲水泥基本要求是：凝结快，保水性好，早期强度增长快，收缩较少。应优先选用普通硅酸盐水泥。水泥标号一般不得低于32.5。

▲砂子中砂或粗砂，一般用细砂（易干缩、粉尘大）细度模数：应大于2.5含水率：5％～7％为宜含泥量：不得大于3％

（3）.喷射混凝土材料

▲水泥（3）.喷射混凝土材料

▲石子（又叫瓜子片）坚硬耐久的卵石或碎石。最大粒径：20mm。为减少回弹量，大于15mm粒径的颗粒控制在20％以下。石子的含泥量不得大于1％。

▲水不应含有害杂质，不得使用污水及pH<4的酸性水一般用普通自来水。

喷射混凝土材料：▲石子（又叫瓜子片）喷射混凝土材料：▲速凝剂

作用：加快喷射混凝土凝固速度的外加剂形状：粉状和液体，目前国内粉状为多。

型号：红星Ⅰ型、711型、阳泉Ⅱ型、782型、J85型等。

掺量：一般掺量为水泥重量的2.5％～4％速凝效果与水泥品种、速凝剂掺量、水灰比、施工温度等有关。加入适量的速凝剂，可大大提高喷射混凝土的早期强度，但后期强度却略有降低，且加大了混凝土的收缩。因此，在满足施工条件下，应尽量少掺速凝剂，并拌合均匀。▲速凝剂

▲配合比为了减少喷混凝土时的回弹量，与普通混凝土相比，其石子含量要少得多，且粒径也小，而砂子含量则相应增大，一般含砂率在50％左右效果较好。一般喷射混凝土的配合比：

喷砂浆：水泥：砂子为1：(2～2.5)水灰比0.4～0.55。

喷混凝土：水泥：砂：石子为1：2：2或1：2.5：2；水灰比0.4～0.5。喷射混凝土材料：▲配合比喷射混凝土材料：▲转子Ⅱ型干式混凝土喷射机

（4）.喷射混凝土机具

▲转子Ⅱ型干式混凝土喷射机（4）.喷射混凝土机具▲HPC—V型混凝土喷射机

是转子Ⅱ型的改进型，采用潮式喷法，将初拌后的潮料加入料斗，速凝剂采用自动添加，由配料盘输入转子料腔，再由压缩空气将料腔中的混合料送出机体。▲PC5B型混凝土喷射机亦属转子型喷射机，可进行潮式作业。采用了防粘转子，体积小、重量轻、作业时粉尘少、回弹率低、易损部件寿命长、使用维修方便。尤其采用了分体式防粘转子，转子不粘结、不堵塞，作业环境好，劳动强度低。▲HPC—V型混凝土喷射机

PC5B型潮式混凝土喷射机

PC5B型潮式混凝土喷射机湿式混凝土喷射机湿式混凝土喷射机喷射混凝土机械手喷射混凝土机械手▲喷射作业前，应进行喷射机试运转。▲喷射作业开始时先送风后开机，再给料；喷射结束时，应待喷浆机及输料管内的混合料喷完后再停机、关风。▲喷射时应按分段、分片、自下而上、先墙后拱的顺序操作。▲喷射机供料应保持连续、均匀，以利喷射手控制水灰比。▲正常喷射作业时，喷头应正对受喷面呈螺旋形轨迹均匀地移动，以使混凝土喷射密实、均匀和表面光滑平顺。（5）.喷射混凝土工艺

▲喷射作业前，应进行喷射机试运转。（5）.喷射混凝土工艺▲工作压力工作压力是指喷射混凝土正常施工时，喷射机转子体内的压气压力。控制气压，就是要保证喷头处混凝土的喷射速度稳定在一个合理的范围内。一般混合料水平输送距离30m～50m条件下，喷射机的供气压力保持在0.12MPa～0.18MPa为宜。（6）.喷射混凝土的主要工艺参数

▲工作压力（6）.喷射混凝土的主要工艺参数▲水压为了保证喷头处加水能使随气流迅速通过的混凝土混合料充分湿润，通常要求水压比气压高0.1MPa左右。

▲水灰比（w/cratio）理论上最佳水灰比为0.4～0.5实际上全靠喷射手的经验加以控制混凝土易粘着，回弹量小，表面有一定光泽，无干斑或滑移流淌现象说明水灰比适宜。喷射混凝土的主要工艺参数：▲水压喷射混凝土的主要工艺参数：▲喷头方向喷头喷射方向与受喷面垂直，并略向刚喷过的部位倾斜，除喷巷帮侧墙下部时，喷头的喷射角度可下俯10°∽15°外，其他部位喷射时，均要求喷头的喷射方向基本上垂直于围岩受喷面。▲喷头与受喷面的距离最大0.8m～1.0m。应根据输料距离、供气压力大小调整。喷距过大、过小，均可引起回弹量的增大。喷射混凝土的主要工艺参数：▲喷头方向喷射混凝土的主要工艺参数：▲一次喷射厚度当喷层较厚时，喷射作业需分层进行。通常应在前一层混凝土终凝后方可施喷后一层。若终凝1h以后再进行二次喷射时，应先用压气、压水冲洗喷层表面，去掉粉尘和杂物。一次喷射厚度应根据岩性、围岩应力、裂隙、隧道规格尺寸，以及与其他形式支护的配合情况等因素确定。一次喷射的最大厚度：拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm。喷射混凝土的主要工艺参数：▲一次喷射厚度喷射混凝土的主要工艺参数：表7一次喷射厚度（mm）喷射部位掺速凝剂不掺速凝剂边墙70～10050～70拱部50～7030～50表7一次喷射厚度（mm）喷射部位掺速凝剂不掺速凝剂边工人正在作业工人正在作业▲喷射混凝土强度就地提取喷混凝土试件做抗压强度试验。对特殊要求的，可增做抗拉强度与岩面的粘结力、抗渗性等相应试验。抗压强度不应低于标准值。▲喷射混凝土厚度凝结前用针探法检测，凝结后用凿孔尺量法或取芯法检测。要求喷层厚度不小于设计值的90％。

（7）.喷射混凝土质量检测

▲喷射混凝土强度（7）.喷射混凝土质量检测2.锚杆支护

锚杆是用金属、木质、化工等材料制作的一种杆状构件。锚杆支护是首先在岩壁上钻孔，然后通过一定施工操作将锚杆安设在地下工程的围岩或其它工程体中，即能形成承载结构、阻止变形的围岩拱结构或其它复合结构的一种支护方式。棚式支架是在地下工程围岩外部对岩石进行支撑，它只是被动地承受围岩产生的压力和防止破碎的岩石冒落。锚杆支护则是通过锚入围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在围岩中形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。是一种积极防御的支护方法。锚杆支护效果好，用料省，施工简单，有利于机械化操作，施工速度快。但锚杆不能封闭围岩，防止围岩风化；不能防止各锚杆之间裂隙岩石的剥落。在围岩不稳定情况下，往往需配合其它支护措施，如挂金属网、喷射混凝土等，形成联合支护形式。2.锚杆支护●悬吊理论通过锚杆将不稳定的岩层和危石悬吊在上部坚硬稳定的岩体上，以防止其离层滑脱。

（1）锚杆作用原理

●悬吊理论（1）锚杆作用原理●组合梁理论

是指把层状岩体看成一种梁（简支梁），没有锚固时，它们只是简单地叠合在一起。由于层间抗剪能力不足，各层岩石都是各自单独地弯曲。

锚杆作用原理:●组合梁理论锚杆作用原理:●挤压加固拱理论对于破裂状围岩，在锚杆挤压力作用下，在每根锚杆周围都形成一个以锚杆两头为顶点的锥形体压缩区，各锚杆所形成的压缩区彼此重叠，便形成一条拱形连续压缩带。锚杆作用原理:●挤压加固拱理论锚杆作用原理:●三向应力平衡作用地下工程的围岩在未开挖前处于三向受压状态，开挖后围岩则处于二向受力状态，故易于破坏而丧失稳定性。锚杆安装以后，相当于岩石又恢复了三向受力状态，从而增大了它的强度。上述锚杆的支护作用原理在实际工程中并非孤立存在，往往是几种作用同时存在并综合作用，只是在不同的地质条件下某种作用占主导地位而已。基本条件锚杆受力变形，本身不受破坏锚杆与围岩保持紧密接触锚杆作用原理:●三向应力平衡作用锚杆作用原理:按锚固方式分机械式粘结式摩擦式端头锚固全长锚固(2）锚杆的种类及安装方法

按锚杆材料分木质金属

化工按锚固方式分机械式粘结式摩擦式端头锚固全长锚隧道支护施工课件全长粘结型端头锚固型

端头锚固锚杆：锚固力集中在锚孔内一端的锚杆。如金属倒楔式、金属楔缝式、快凝水泥式、树脂药包式、胀壳式等。

全长锚固锚杆：锚固力分布在锚孔内全长的锚杆。如金属砂浆式、水力膨胀式、吹胀式、管缝式、树脂药包式、内注浆式等。全长粘结型端头锚固型端头锚固锚杆：锚固力集中在锚孔内一端的这种锚杆是在孔内放入钢筋或钢索，孔内灌入砂浆或水泥浆，利用砂浆或水泥浆与钢筋、孔壁间的粘结力锚固岩层。钢筋灌浆锚杆一般用螺纹钢制作。在矿山，钢索可用废旧的钢丝绳制作，节省工程费用。灌浆锚杆的安装有先灌后锚式和先锚后灌式两种，可根据灌浆材料和杆体材料的不同选择。采用钢筋锚杆时，先灌后锚或者先锚后灌都可，采用钢索时一般用先锚后灌法。金属灌浆锚杆:这种锚杆是在孔内放入钢筋或钢索，孔内灌入砂浆或水泥浆，利用砂这种锚杆多为端头锚固型，其原理是在孔内放入锚固剂，利用锚固剂把锚杆的内端锚定在锚孔内。根据所使用的锚固剂不同，分为树脂锚杆、快硬水泥锚杆和快硬膨胀水泥锚杆三种。树脂锚杆由杆体和树脂锚固剂组成，锚固剂被制成圆卷状，外用塑料包装，内装树脂粘结剂填料和固化剂，树脂填料和固化剂之间用塑料纸隔开。锚固剂粘结锚杆:这种锚杆多为端头锚固型，其原理是在孔内放入锚固剂，利用锚固剂固化剂树脂填料

（a）锚杆杆体（b）树脂药卷快硬水泥玻璃纤维纱网外套内套空心纱网锚固剂

（c）快硬水泥卷（d）快硬膨胀水泥卷固化剂树脂填料快硬水泥玻璃纤维纱网外套内套空心纱网锚固剂

这是一类可用于注浆的锚杆。在破碎岩体中施工时，为了加固围岩，利用锚杆进行注浆，形成锚注支护形式。这类锚杆形式较多，如普通式、自进式、半自进式、胀壳式、组合式等。中空注浆锚杆:

（a）自钻式中空注浆锚杆（b）胀壳式中空注浆锚杆这是一类可用于注浆的锚杆。在破碎岩体中施工时，为了加固围岩，隧道支护施工课件▲锚杆的长度L（取下列两公式中的最大值）常用锚杆长度为1.4m～3.5m。

；L>2S（围岩中节理间距）

式中B—洞室跨度，m；n—围岩稳定性系数，稳定性较好0.9；中等稳定1.0；稳定性较差1.1；不稳定1.2；▲锚杆直径d主要依锚杆的类型和锚固力而定，常用锚杆直径为16mm～24mm。

(3).锚杆支护技术参数

▲锚杆的长度L（取下列两公式中的最大值）(3).锚杆支护技术按悬吊理论计算锚杆长度L=KH＋L1＋L2

K－安全系数，一般取2；H－软弱岩层厚度（或冒落拱高度），m；L1－锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取0.25~0.23m；L2－锚杆外露长度，一般取0.1m。按悬吊理论计算锚杆长度L=KH＋L1＋L2K－安全系数，▲锚杆间距D（取下列两式中的最小值）D≤0.5L；D<3S′（围岩裂隙间距）一般为0.8~1.0m，最大不超过1.5m。

▲布置方式：方形、梅花形布置▲锚杆方向：原则上应尽可能与层面垂直布置，或使其与岩面形成较大的角度；对于倾斜的成层岩层，锚杆应与层面斜交布置，以便充分发挥锚杆的作用。▲锚杆间距D（取下列两式中的最小值）隧道支护施工课件(4).锚杆施工(4).锚杆施工隧道支护施工课件锚杆安装允许偏差应符合下列规定锚杆孔的孔径应符合设计要求。锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。锚杆孔距允许偏差为+15cm。锚杆插入长度不得小于设计长度的95％，且应位于孔的中心。砂浆锚杆的灌注砂浆饱满度应大于80％。锚杆与喷锚支护：设置锚杆(还可以张挂金属网)再加喷混凝土。锚杆安装允许偏差应符合下列规定锚杆孔的孔径应符合设计要求。（三）钢拱架（格栅拱架、型钢拱架）适用：自稳时间短的Ⅳ、Ⅴ级围岩钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大，消耗钢材多，在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成，受力性能较好，安装方便，并能和喷射混凝土结合较好，节省钢材，优点较多。

（三）钢拱架（格栅拱架、型钢拱架）适用：自稳时间短的Ⅳ、Ⅴ级钢拱架：钢材品种、规格、间距，间距允许偏差±100mm。衬砌类型Ⅳ级Ⅳ级加强Ⅴ级Ⅴ级加强钢架类型高150Φ22格栅高150Φ25格栅I20a型钢I20a型钢纵距（m）1.01.00.80.6钢拱架：钢材品种、规格、间距，间距允许偏差±100mm。衬砌钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大，消耗钢材多，在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成，受力性能较好，安装方便，并能和喷射混凝土结合较好，节省钢材，优点较多。

钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢图2-83格栅钢架构造（尺寸单位：mm）a）格栅钢拱架示意图；b）接头示意图；c）格栅钢架断面；d）工字钢钢架；e）钢管钢架；f）钢管钢架可塑接头

图2-83格栅钢架构造（尺寸单位：mm）隧道支护施工课件隧道支护施工课件隧道支护施工课件隧道支护施工课件隧道支护施工课件钢架安装应符合下列要求钢架安装不得侵入二次衬砌断面，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。钢架应在初喷混凝土后及时架设。钢架安装前应清除虚渣及杂物。安装时各节钢架连接板间应螺栓连接牢固、密贴，沿钢架外缘2m应用钢锲或混凝土预制块与初喷混凝土楔紧。钢架应与锁脚锚杆焊接牢固，钢架之间应设纵向连接。钢架背后的间隙应用喷射混凝土充填密实，应先喷射钢架与壁面之间的混凝土，后喷射钢架之间的混凝土。除可缩性钢架的可缩节点部位外，钢架应全部被喷射混凝土覆盖。采用分部开挖施工时，钢架拱脚应施作锁脚锚杆，下半开挖后钢架应及时落底。仰拱底设有钢架时，应一次全幅安装并喷射混凝土覆盖，及早闭合成环。钢架安装应符合下列要求钢架安装不得侵入二次衬砌断面，相邻钢架(二)钢筋网钢筋网的安装位置应符合设计要求，并与锚杆或其他固定装置联结牢固。工艺要求：钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后再铺挂，底层喷射混凝土的厚度不得小于4cm。之后再支立钢拱架。设计要求：钢筋网应与锚杆连接牢固，且钢筋网保护层厚度不得小于3cm；喷射中当有脱落的岩块或混凝土被钢筋网架住时，应及时清除后再喷射。钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为+10㎜；钢筋网搭接长度应为1～2个网孔，允许偏差为+50㎜。(二)钢筋网钢筋网的安装位置应符合设计要求，并与锚杆或其他隧道支护施工课件钢筋网：钢筋品种、规格、网格间距和搭接长度：衬砌类型Ⅲ级Ⅲ级加强Ⅳ级Ⅳ级加强Ⅴ级Ⅴ级加强网格间距（cm）25×2525×2520×2020×2020×2020×20钢筋规格φ6φ6φ6φ6φ8φ8钢筋网：钢筋品种、规格、网格间距和搭接长度：衬砌类型Ⅲ级Ⅲ级支护结构初期支护(一次支护)永久支护(二次支护，二次衬砌)一次支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形二次支护是为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构，承受围岩压力支护结构初期支护(一次支护)永久支护(二次支护，二次衬砌)一现浇混凝土衬砌施工的主要工序有：准备工作（材料、灌注前）拱架与模板施工混凝土制备与运输混凝土灌筑混疑土养护与拆模等

二、现浇（模筑）混凝土衬砌施工

现浇混凝土衬砌施工的主要工序有：二、现浇（模筑）混凝土衬砌隧道支护施工课件1.准备工作清理场地，中线和水平测量，放线定位，架设衬砌模板支架或架立拱架，衬砌材料、机具准备等。

2.拱架与模板施工

拱架间距：一般可取1m，最大不应超过1.5m。

拱架材料：宜采用金属或其它新型模板结构，装拆方便、表面光滑、接缝严密、有足够的刚度和稳定性。

现浇混凝土衬砌施工：1.准备工作现浇混凝土衬砌施工：

模板形式：衬砌模板台车或移动式整体模架普通钢模板或钢木混合模板（中、小长度隧道）拱架形式：一般多采用钢拱架，用废旧钢轨制成。

拱架模板架设：位置准确，连接牢固，严防走动；用前应先在样台上试拼装；拱架外缘与围岩之间加支撑顶紧；预留沉落量；挡头板应按衬砌断面制作，与岩壁间隙应嵌堵紧密；拱架应在垂直于隧道中线方向架设。现浇混凝土衬砌施工：模板形式：衬砌模板台车或移动式整体模架现浇混凝土衬

■立墙架时应做好以下工作：①立墙架时，应对墙基标高进行检查；②衬砌施工时，其中线，标高、断面尺寸和净空大小均须符合隧道设计要求；③模筑衬砌的模板放样时，允许将设计的衬砌轮廓线扩大50mm，确保衬砌不侵入隧道建筑限界；④衬砌的施工缝应与设计的沉降缝、伸缩缝结合布置，在有地下水的隧道中，所有施工缝、沉降缝和伸缩缝均应进行防水处理。现浇混凝土衬砌施工：■立墙架时应做好以下工作：现浇混凝土衬砌施工：■3.

混凝土制备与运送

▲混凝土的配合比应满足设计要求。特别要重视掌握加水量，控制水灰比和坍落度等。

▲边墙处混凝土坍落度为lcm～4cm；在拱圈及其他不便施工处为2cm～5cm。

▲混凝土拌和后，应尽快浇筑。混凝土的运送时间一般不得超过45min。

▲已达到初凝的剩余混凝土，不得重新搅拌使用。现浇混凝土衬砌施工：■3.混凝土制备与运送现浇混凝土衬砌施工：■

4.浇筑工艺要求▲应分节段浇筑，节长在松软地层一般不超过6m；▲每节段拱或边墙应连续灌注，以免产生施工缝。①浇筑边墙混凝土。浇筑前，必须将基底石渣、污物和基坑内积水排除干净，墙基松软时，应做加固处理；边墙扩大基础的扩大部分及仰拱的拱座，应结合边墙施工一次完成；边墙混凝土应对称浇筑，以避免对拱圈产生不良影响。②拱圈混凝土衬砌。拱圈浇筑顺序应从两侧拱脚向拱顶对称进行；分段施工的拱圈合拢宜选在围岩较好处；先拱后墙法施工的拱圈，混凝土浇筑前应将拱脚支承面找平。钢筋混凝土衬砌先做拱圈时，应在拱脚下预留钢筋接头，使拱墙连成整体；拱圈浇筑时，应使混凝土充满所有角落，并应充分进行捣固密实。现浇混凝土衬砌施工：■4.浇筑工艺要求现浇混凝土衬砌施工：③拱圆封顶。封顶应随拱圈的浇筑及时进行。墙顶封口应留7～l0cm，在完成边墙灌筑24h后进行，封口前必须将拱脚的浮渣清除干净，封顶、封口的混凝土均应适当降低水灰比，并捣固密实，不得漏水。④仰拱施工。应结合拱圈和边墙施工抓紧进行，使结构尽快封闭；仰拱浇筑前应清除积水、杂物、虚渣；应使用拱架模扳浇筑仰拱混凝土。⑤拱墙背后回填。拱墙背后的空隙必须回填密实，边墙基底以上lm范围内的超挖，宜用与边墙相同标号混凝土同时浇筑；超挖大于规定时，宜用片石混凝土或10号砂浆砌片石回填，不得用渣体随意回填，严禁片石侵入衬砌断面（或仰拱断面）。现浇混凝土衬砌施工：③拱圆封顶。封顶应随拱圈的浇筑及时进行。墙顶封口应留7～l0■5.衬砌混凝土养护与拆模衬砌混凝土灌筑后l0～12h应开始洒水养护，以保持混凝土良好的硬化条件。养护时间应根据衬砌施工地段的气温、空气相对湿度和使用的水泥品种确定，使用硅酸盐水泥时，养护时间一般为7～14d。寒冷地区应做好衬砌混凝土的防寒保温工作。现浇混凝土衬砌施工：■5.衬砌混凝土养护与拆模现浇混凝土衬砌施工：拱架、边墙支架和模板的拆除时间，应满足下列要求：①不承受荷载的拱、墙、混凝土强度达到5.0MPa，或拆模时混凝土表面及棱角不致损坏，并能承受自重；②承受较大围岩压力的拱、墙，应当封口或封顶混凝土达到设计强度100％时；③受围岩压力较小的拱和墙，一般当封顶或封口混凝土达到设计强度的70％时；④围岩较稳定，地压很小的拱圈，一般封顶混凝土达到设计强度的40％时，可以拆模。现浇混凝土衬砌施工：拱架、边墙支架和模板的拆除时间，应满足下列要求：现浇混凝土衬三、监控量测--据现场监测数据指导施工

由于锚喷支护理论目前还不成熟，故需依靠现场监控量测来掌握围岩动态、修正设计，指导施工和支护效果作出正确地评价。三、监控量测⑴隧道内目测观察①隧道目测观察的目的

●预测开挖面前方的地质条件●为判断围岩稳定性提供地质依据●根据喷层表面状态及锚杆工作状态分析支护结构可靠度

②隧道目测观察的主要内容●了解开挖工作面的工程地质，包括地质种类及分布状态，岩石颜色、成分、结构等，节理状况，断层特征等●水文地质条件：地下水类型，涌水量大小，涌水位置，涌水压力，水的化学成分等●绘制开挖工作面的素描剖面图⑴隧道内目测观察●开挖支护后的观察：初期支护的裂缝状况，锚杆端头情况，钢拱架是否被压曲，是否有底鼓现象③隧道目测观察中围岩破坏形态分析●危险性不大的破坏：构筑仰拱后在拱肩部出现的剪切破坏一般进展缓慢，危险性不大●危险性较大的破坏：在未构筑仰拱前拱顶混凝土因受弯曲压缩而产生的裂隙常常进展急剧，伴随有碎片飞散，危险性较大●塌方征兆的破坏：拱顶喷层出现对称的向下滑落的剪切破坏现象，或侧墙发生向内侧滑动的剪切破坏并伴随有底鼓现象，都会引起塌方事故的破坏形态

⑵隧道收敛量测●开挖支护后的观察：初期支护的裂缝状况，锚杆端头情况，钢拱●净空相对位移测试（收敛测试）：洞壁上两点两次测量的位移差

●测试频率：根据位移速度和离工作面的距离确定位移速度距开挖面距离量测频率10mm/d以上0—1B1—2次/日10mm—5mm/d1—2B1次/日5mm—1mm/d2—5B1次/2日1mm/d以下5B以上1次/周●拱顶下沉量测：测量方法，可采用水平仪计、挠度计等●围岩内部位移量测：通常采用钻孔伸长计或位移计，它由锚固、传递、孔口装置、测试仪器等组成

●净空相对位移测试（收敛测试）：洞壁上两点两次测量的位移差⑶地表下沉量测

用水平仪在地表进行。量测范围的确定和不动点选取，量测频率：距开挖面距离<2D时，1-2次/天；2D-5D时，1次/天，大于5D时，1次/周

⑷位移反分析，指导施工

●根据量测位移反分析围岩应力重分布情况●反分析围岩力学参数●反分析围岩原始地应力●根据反分析结果指导施工

⑶地表下沉量测根据地质条件及围岩稳定性的不同，它们可以单独使用也可联合使用。联合使用时即为联合支护，具体的支护形式依所用的支护材料而定，如锚杆+喷射混凝土支护，称锚喷联合支护，简称锚喷支护；锚杆+注浆支护，简称锚注支护；锚杆+钢筋网+喷射混凝土支护，简称锚网喷联合支护等。四、几种常见的联合支护形式：根据地质条件及围岩稳定性的不同，它们可以单独使用联合支护在设计与施工中应遵循以下原则：（1）有效控制围岩变形，尽量避免围岩松动，以最大限度地发挥围岩自承载能力。（2）保证实现围岩、喷层和锚杆之间具有良好的粘结和接触，使三者共同受力，形成共同体；（3）选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效；（4）合理选择施工方法和施工顺序，以避免对围岩产生过大扰动，缩短围岩暴露时间；（5）加强现场监测，以指导设计与施工。

联合支护在设计与施工中应遵循以下原则：（1）锚喷支护锚喷支护是同时采用锚杆和喷射混凝土进行支护的形式，适用于Ⅲ、Ⅳ类围岩和部分Ⅱ类围岩。它同时能发挥锚杆和喷射混凝土的作用，并且能取长补短，二者合一，形成了联合支护结构，是一种有效的支护形式，得到了广泛应用。开挖锚杆和喷射混凝土现浇钢筋混凝土初期支护二次支护（1）锚喷支护开挖锚杆和现浇初期支护二次支护初期支护：锚杆和喷射混凝土二次支护：现浇钢筋混凝土台车初期支护：锚杆和喷射混凝土二次支护：现浇钢筋混凝土台车（2）锚网喷支护锚杆、金属网和喷射混凝土联合形成的一种支护结构。金属网的介入，提高了喷射混凝土的抗剪、抗拉及其整体性，使锚喷支护结构更趋于合理，在较为松软破碎的围岩中得到广泛应用。

金属网网格尺寸：150mm×l50mm金属网钢筋直径:5mm～10mm（2）锚网喷支护（3）锚喷钢架支护对于松软破碎严重的围岩，其自稳性差，开挖后要求早期支护具有较大的刚度，以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载。此时，就需要采用刚度较大的钢拱架支护。另外，在浅埋、偏压隧道，当早期围岩压力增长快，需要提高初期支护的强度和刚度时，也多采用钢拱架支护。钢拱架的整体刚度较大，能很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，受力性能较好；钢拱架的安装架设比较方便。（3）锚喷钢架支护钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大，消耗钢材多，在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成，受力性能较好，安装方便，并能和喷射混凝土结合较好，节省钢材，优点较多。

钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢图2-83格栅钢架构造（尺寸单位：mm）a）格栅钢拱架示意图；b）接头示意图；c）格栅钢架断面；d）工字钢钢架；e）钢管钢架；f）钢管钢架可塑接头

图2-83格栅钢架构造（尺寸单位：mm）（4）钢筋网壳锚喷支护用钢筋在地面焊接成板壳结构，内部是立体纵横交叉的钢筋网架支撑着外层钢筋网。每架支架由数块构件对头拼装，用螺栓连接。一架紧接一架安装，架间不留间隔。先进行锚杆支护，然后架设网壳板块，最后喷射混凝土。每棚支架可为4~6片，每片宽0.8-1.0m，厚度100-150mm。适用于高地应力软弱、膨胀、破碎岩体的一项新型支护技术。（4）钢筋网壳锚喷支护（5）锚注喷射混凝土支护这是在破碎软岩中应用的一种支护结构，即在掘进后先利用内注式注浆锚杆及喷射混凝土进行锚喷初次支护，滞后迎头一定距离再进行注浆二次支护。锚注支护技术利用锚杆兼作注浆管，实现了锚注一体化。注浆可改善更深层围岩的松散结构，提高岩体强度，并为锚杆提供可靠的着力基础，使锚杆与围岩形成整体，从而形成多层有效组合拱，即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱、浆液扩散加固拱，提高了支护结构的整体性和承载能力。（5）锚注喷射混凝土支护锚注喷射混凝土机理图锚注喷射混凝土机理图辅助施工措施：对地层进行预支护或预加固。预支护：预留核心土超前锚杆管棚，等。预加固：地层注浆地表锚喷加固。预支护兼预加固：超前小导管注浆

五、辅助施工措施辅助施工措施：对地层进行预支护或预加固。五、辅助施工措施（一）超前支护1.隧道管棚超前支护

管棚是利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前方打入钢管构成的棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护

采用长度小于10m的钢管的称为短管棚；采用长度为10~45m且较粗的钢管的称为长管棚。（一）超前支护1.隧道管棚超前支护管棚是利用钢拱特点：管径粗(外径为70～180mm)。施作要点：(1)单根长4～6m，总长可至数十米。(2)一环管棚长度一般不小于10m。(3)可向管内注入水泥砂浆，以增加其刚度。(4)钢管的尾部需架设在钢拱架上，并焊死；(5)相邻两榀钢拱架间以拉筋相连。(6)与岩壁之间，环向每隔2m应用楔子楔紧。优点：在所有预支护措施中，管棚支护能力最强。缺点：施工技术较复杂，造价较高。特点：管径粗(外径为70～180mm)。适用条件：管棚因采用钢管或钢插板作纵向预支撑，又采用钢拱架作环向支撑，其整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期围岩压力。因此管棚主要适用于围岩压力来得快来得大、对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱、破碎围岩隧道工程中。如土砂质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋有显著偏压等围岩的隧道中。此外，采用插板封闭较为有效；在地下水较多时，可利用钢管注浆堵水和加固围岩。特点：短管棚一次超前量少，基本上与开挖作业交替进行，占用循环时间较多，但钻孔安装或顶入安装较容易。长管棚一次超前量大，虽然增加了单次钻孔或打入长钢管的作业时间，但减少了安装钢管的次数，减少了与开挖作业之间的干扰。在长钢管的有效超前区段内，基本上可以进行连续开挖，也更适于采用大中型机械进行大断面开挖。隧道支护施工课件洞口段长管棚洞口段长管棚隧道支护施工课件掘进距离取决于管棚深度掘进距离取决于管棚深度隧道支护施工课件单根钢管构造：单根钢管构造：DDL-300型钻机DDL-300型钻机隧道支护施工课件现场管棚：管棚及套拱现场管棚：管棚及套拱管棚及套拱管棚及套拱隧道支护施工课件（二）超前小导管注浆特点：预支护+预加固，支护效果强于超前锚杆。适用于：软弱破碎地层。步骤：喷砼封闭开挖面；钻孔；插入小导管；；导管注浆。（二）超前小导管注浆（二）超前小导管注浆

前注浆小导管是在开挖前，沿坑道周边向前方围岩内打入带孔小导管，并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液，待浆液硬化后，坑道周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈。在此加固圈的保护下即可安全地进行开挖等作业。若小导管前端焊一个简易钻头，则可钻孔、插管一次完成，称为自进式注浆锚杆。（二）超前小导管注浆钢管采用外径42mm，厚3.5mm，在小导管的前端做成约20cm长的圆锥状，在尾端焊接直径6mm钢筋箍。距后端100cm内不开孔，剩余部分按20~30cm梅花形布设直径10mm的注浆孔的热扎无缝钢管制作。为便于超前小导管插入围岩内，钢管前端宜做成尖锥状，尾部焊上箍筋,导管环向间距为40cm∕根，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于100cm，Ⅳ级衬砌每3m设置一环，Ⅳ级加强衬砌段每3m设置一环，Ⅴ级衬砌每2.4m设置一环。外插角;5°～10°打入围岩。每根长度4.5米，Ⅳ级围岩、Ⅳ级加强围岩、Ⅴ级围岩，每环数量各45根。钢管采用外径42mm，厚3.5mm，在小导管的前端做成约201.小导管钻孔安装前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射5~10cm厚的混凝土封闭。2.小导管一般采用φ32mm的焊接管或φ40mm的无缝钢管制作，长度宜为3~6m，前端做成尖锥形，前段管壁上每隔10~20cm交错钻眼，眼孔直径宜为6~8mm。3.钻孔直径应较管径大20mm以上，环向间距应按地层条件而定，一般采用20~50cm；外插角应控制在10°~30°之间，一般采用15°。4.极破碎围岩或处理坍方时可采用双排管；地下水丰富的松软层，可采用双排以上的多排管；大断面或注浆效果差时，可采用双排管。5.小导管插入后应外露一定长度，以便连接注浆管，并用塑胶泥(40ºBe水玻璃拌525号水泥)将导管周围孔隙封堵密实。1.小导管钻孔安装前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射5~1注浆材料种类及适用条件①在断层破碎带及砂卵石地层(裂隙宽度或颗粒粒径大于1mm，渗透系数k≥5×10-4m/s)等强渗透性地层中，应采用料源广且价格便宜的注浆材料。一般对于无水的松散地层，宜优先选用单液水泥浆；对于有水的强渗透地层，则宜选用水泥－水玻璃双浆液，以控制注浆范围。②断层带，当裂隙宽度(或粒径)小于1mm，或渗透系数k≥10-5m/s时，注浆材料宜优先选用水玻璃类和木胺类浆液。③细、粉砂层、细小裂隙岩层及断层地段等弱渗透地层中，宜选用渗透性好、低毒及遇水膨胀的化学浆液，如聚胺脂类，或超细水泥浆。④对于不透水的粘土层，则宜采用高压劈裂注浆。隧道支护施工课件注浆1.注浆设备应性能良好，工作压力应满足注浆压力要求，并应进行现场试验运转。2.小导管注浆的孔口最高压力应严格控制在允许范围内，以防压裂开挖面，注浆压力一般为0.5~1.0MPa，止浆塞应能经受注浆压力。注浆压力与地层条件及注浆范围要求有关，一般要求单管注浆能扩散到管周0.5~1.0m的半径范围内。3.要控制注浆量，即每根导管内已达到规定注入量时，就可结束；若孔口压力已达到规定压力值，但注入量仍不足，亦应停止注浆。4.注浆结束后，应做一定数量的钻孔检查或用声波探测仪检查注浆效果，如未达到要求，应进行补注浆。5.注浆后应视浆液种类，等待4h(水泥－水玻璃浆)~8h(水泥浆)方可开挖，开挖长度应按设计循环进尺的规定，以保留一定长度的止浆墙(亦即超前注浆的最短超前量)。注浆隧道支护施工课件小导管构造：φ38～42mm无缝钢管，单根长3～5m，管壁注浆孔，孔径φ6～8mm,孔距15～20cm。小导管构造：隧道支护施工课件超前小导管超前小导管隧道支护施工课件（三）超前锚杆特点：形成超前于工作面的围岩加固棚。适用于：软弱破碎地层。（三）超前锚杆超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固(预支护)，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。超前锚杆采用直径25mm的钢筋制作，环向间距40cm，向上倾角15°打入围岩，长度320cm，搭接长度109cm，每环数量33跟。超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆隧道支护施工课件超前锚杆超前锚杆表6-3超前锚杆(或小钢管)设计参数围岩级别锚杆直径(mm)小钢管直径(mm)锚杆长度(m)环向间距(cm)外插角锚杆小钢管Ⅴ20～25323～530～505°～10°5°～10°Ⅳ18～2240～60注：①外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角；②锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑；③中空锚杆目前的最小直径为25mm。表6-3超前锚杆(或小钢管)设计参数围岩级别外插角锚杆小钢目的：稳定边仰坡。适用于：覆盖层薄或高大边仰坡。1.地表锚喷预加固类型与加固方法⑴洞边仰坡网、锚、喷(相片)地表网锚喷（四）地表锚喷加固目的：稳定边仰坡。地表网锚喷（四）地表锚喷加固⑵洞门上方陡坎加固⑵洞门上方陡坎加固锚杆加固范围：①经验方法加固宽度B≥(1～2)b，b为隧道开挖宽度；加固长度为浅埋段长度。②破裂面估算法：用一院法计算破裂角β。锚杆加固范围：⑴喷层厚5～10cm；⑵锚杆直径16～22cm，长度3～6m，间距1～2m；⑶钢筋网：筋径6～8mm，40cm×40cm的网格；(4)在洞门一定范围内，宜尽量将地表锚杆插入拱部衬砌中。

2.地表锚喷加固经验参数

2.地表锚喷加固经验参数

超前支护隧道管棚超前支护超前小导管超前锚杆初期支护锚杆钢筋网钢拱架（格栅拱架、型钢拱架）锁脚锚杆喷射混凝土初期支护二次衬砌----模筑混凝土隧道支护施工安全知识超前支护第二节隧道支护施工第二节隧道支护施工支护技术（Supporttechnology

）地下工程支护从支护时间分：初期支护、一次支护或临时支护二次衬砌、永久支护被动式支护：木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等。从支护效果分：积极支护：锚喷支护、锚网支护、锚梁支护、锚索支护、锚注支护。支护技术（Supporttechnology）地下工程

施工的基本原则：

“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。施工的基本原则：一、初期支护初期支护应紧跟开挖及时施作，并应及早封闭成环。软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩初期支护封闭位置距离掌子面不得大于35m。隧道开挖过程中应严格管理施工用水，避免浸泡初期支护拱（墙）脚土体。初期支护仰拱施工应快挖、快支、快速封闭。非爆破开挖和爆破开挖仰拱初期支护应分别于8h和12h内完成开挖、架设拱架、喷射混凝土封闭作业。双线Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道台阶法施工时，应设置锁脚锚杆（管）、横向临时支撑或临时仰拱等控制拱（墙）脚位移的措施。双线Ⅴ级围岩隧道采用台阶法施工时应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时支撑采用型钢，纵向每2榀设1处。一、初期支护初期支护应紧跟开挖及时施作，并应及早封闭成环。软（

1）定义

：喷射混凝土支护是将一定配比的混凝土，用压

缩空气以较高速度喷射到洞室岩面上，形成混凝土支护层的一种支护形式。

（一）、方式1.喷射混凝土支护(shotcretesupport)

（1）定义：喷射混凝土支护是将一定配比的混凝土，用压▲充填粘结作用高速喷射的混凝土充填到围岩的节理、裂隙及凹凸不平的岩石中，把围岩粘结成一个整体，大大提高了围岩的整体性和强度。

▲封闭作用当隧道围岩壁面喷上一层混凝土后，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化、潮解引起的围岩破坏和强度降低。▲结构作用靠喷射混凝土与围岩之间的粘结力及其自身的抗剪力，形成一个共同受力的承载结构。且喷射混凝土层将锚杆、钢筋网和围岩粘结在一起，构成一个共同作用的整体结构，从而提高了支护结构的整体承载能力。（2）.喷射混凝土作用原理

▲充填粘结作用（2）.喷射混凝土作用原理

▲水泥基本要求是：凝结快，保水性好，早期强度增长快，收缩较少。应优先选用普通硅酸盐水泥。水泥标号一般不得低于32.5。

▲砂子中砂或粗砂，一般用细砂（易干缩、粉尘大）细度模数：应大于2.5含水率：5％～7％为宜含泥量：不得大于3％

（3）.喷射混凝土材料

▲水泥（3）.喷射混凝土材料

▲石子（又叫瓜子片）坚硬耐久的卵石或碎石。最大粒径：20mm。为减少回弹量，大于15mm粒径的颗粒控制在20％以下。石子的含泥量不得大于1％。

▲水不应含有害杂质，不得使用污水及pH<4的酸性水一般用普通自来水。

喷射混凝土材料：▲石子（又叫瓜子片）喷射混凝土材料：▲速凝剂

作用：加快喷射混凝土凝固速度的外加剂形状：粉状和液体，目前国内粉状为多。

型号：红星Ⅰ型、711型、阳泉Ⅱ型、782型、J85型等。

掺量：一般掺量为水泥重量的2.5％～4％速凝效果与水泥品种、速凝剂掺量、水灰比、施工温度等有关。加入适量的速凝剂，可大大提高喷射混凝土的早期强度，但后期强度却略有降低，且加大了混凝土的收缩。因此，在满足施工条件下，应尽量少掺速凝剂，并拌合均匀。▲速凝剂

▲配合比为了减少喷混凝土时的回弹量，与普通混凝土相比，其石子含量要少得多，且粒径也小，而砂子含量则相应增大，一般含砂率在50％左右效果较好。一般喷射混凝土的配合比：

喷砂浆：水泥：砂子为1：(2～2.5)水灰比0.4～0.55。

喷混凝土：水泥：砂：石子为1：2：2或1：2.5：2；水灰比0.4～0.5。喷射混凝土材料：▲配合比喷射混凝土材料：▲转子Ⅱ型干式混凝土喷射机

（4）.喷射混凝土机具

▲转子Ⅱ型干式混凝土喷射机（4）.喷射混凝土机具▲HPC—V型混凝土喷射机

是转子Ⅱ型的改进型，采用潮式喷法，将初拌后的潮料加入料斗，速凝剂采用自动添加，由配料盘输入转子料腔，再由压缩空气将料腔中的混合料送出机体。▲PC5B型混凝土喷射机亦属转子型喷射机，可进行潮式作业。采用了防粘转子，体积小、重量轻、作业时粉尘少、回弹率低、易损部件寿命长、使用维修方便。尤其采用了分体式防粘转子，转子不粘结、不堵塞，作业环境好，劳动强度低。▲HPC—V型混凝土喷射机

PC5B型潮式混凝土喷射机

PC5B型潮式混凝土喷射机湿式混凝土喷射机湿式混凝土喷射机喷射混凝土机械手喷射混凝土机械手▲喷射作业前，应进行喷射机试运转。▲喷射作业开始时先送风后开机，再给料；喷射结束时，应待喷浆机及输料管内的混合料喷完后再停机、关风。▲喷射时应按分段、分片、自下而上、先墙后拱的顺序操作。▲喷射机供料应保持连续、均匀，以利喷射手控制水灰比。▲正常喷射作业时，喷头应正对受喷面呈螺旋形轨迹均匀地移动，以使混凝土喷射密实、均匀和表面光滑平顺。（5）.喷射混凝土工艺

▲喷射作业前，应进行喷射机试运转。（5）.喷射混凝土工艺▲工作压力工作压力是指喷射混凝土正常施工时，喷射机转子体内的压气压力。控制气压，就是要保证喷头处混凝土的喷射速度稳定在一个合理的范围内。一般混合料水平输送距离30m～50m条件下，喷射机的供气压力保持在0.12MPa～0.18MPa为宜。（6）.喷射混凝土的主要工艺参数

▲工作压力（6）.喷射混凝土的主要工艺参数▲水压为了保证喷头处加水能使随气流迅速通过的混凝土混合料充分湿润，通常要求水压比气压高0.1MPa左右。

▲水灰比（w/cratio）理论上最佳水灰比为0.4～0.5实际上全靠喷射手的经验加以控制混凝土易粘着，回弹量小，表面有一定光泽，无干斑或滑移流淌现象说明水灰比适宜。喷射混凝土的主要工艺参数：▲水压喷射混凝土的主要工艺参数：▲喷头方向喷头喷射方向与受喷面垂直，并略向刚喷过的部位倾斜，除喷巷帮侧墙下部时，喷头的喷射角度可下俯10°∽15°外，其他部位喷射时，均要求喷头的喷射方向基本上垂直于围岩受喷面。▲喷头与受喷面的距离最大0.8m～1.0m。应根据输料距离、供气压力大小调整。喷距过大、过小，均可引起回弹量的增大。喷射混凝土的主要工艺参数：▲喷头方向喷射混凝土的主要工艺参数：▲一次喷射厚度当喷层较厚时，喷射作业需分层进行。通常应在前一层混凝土终凝后方可施喷后一层。若终凝1h以后再进行二次喷射时，应先用压气、压水冲洗喷层表面，去掉粉尘和杂物。一次喷射厚度应根据岩性、围岩应力、裂隙、隧道规格尺寸，以及与其他形式支护的配合情况等因素确定。一次喷射的最大厚度：拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm。喷射混凝土的主要工艺参数：▲一次喷射厚度喷射混凝土的主要工艺参数：表7一次喷射厚度（mm）喷射部位掺速凝剂不掺速凝剂边墙70～10050～70拱部50～7030～50表7一次喷射厚度（mm）喷射部位掺速凝剂不掺速凝剂边工人正在作业工人正在作业▲喷射混凝土强度就地提取喷混凝土试件做抗压强度试验。对特殊要求的，可增做抗拉强度与岩面的粘结力、抗渗性等相应试验。抗压强度不应低于标准值。▲喷射混凝土厚度凝结前用针探法检测，凝结后用凿孔尺量法或取芯法检测。要求喷层厚度不小于设计值的90％。

（7）.喷射混凝土质量检测

▲喷射混凝土强度（7）.喷射混凝土质量检测2.锚杆支护

锚杆是用金属、木质、化工等材料制作的一种杆状构件。锚杆支护是首先在岩壁上钻孔，然后通过一定施工操作将锚杆安设在地下工程的围岩或其它工程体中，即能形成承载结构、阻止变形的围岩拱结构或其它复合结构的一种支护方式。棚式支架是在地下工程围岩外部对岩石进行支撑，它只是被动地承受围岩产生的压力和防止破碎的岩石冒落。锚杆支护则是通过锚入围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在围岩中形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。是一种积极防御的支护方法。锚杆支护效果好，用料省，施工简单，有利于机械化操作，施工速度快。但锚杆不能封闭围岩，防止围岩风化；不能防止各锚杆之间裂隙岩石的剥落。在围岩不稳定情况下，往往需配合其它支护措施，如挂金属网、喷射混凝土等，形成联合支护形式。2.锚杆支护●悬吊理论通过锚杆将不稳定的岩层和危石悬吊在上部坚硬稳定的岩体上，以防止其离层滑脱。

（1）锚杆作用原理

●悬吊理论（1）锚杆作用原理●组合梁理论

是指把层状岩体看成一种梁（简支梁），没有锚固时，它们只是简单地叠合在一起。由于层间抗剪能力不足，各层岩石都是各自单独地弯曲。

锚杆作用原理:●组合梁理论锚杆作用原理:●挤压加固拱理论对于破裂状围岩，在锚杆挤压力作用下，在每根锚杆周围都形成一个以锚杆两头为顶点的锥形体压缩区，各锚杆所形成的压缩区彼此重叠，便形成一条拱形连续压缩带。锚杆作用原理:●挤压加固拱理论锚杆作用原理:●三向应力平衡作用地下工程的围岩在未开挖前处于三向受压状态，开挖后围岩则处于二向受力状态，故易于破坏而丧失稳定性。锚杆安装以后，相当于岩石又恢复了三向受力状态，从而增大了它的强度。上述锚杆的支护作用原理在实际工程中并非孤立存在，往往是几种作用同时存在并综合作用，只是在不同的地质条件下某种作用占主导地位而已。基本条件锚杆受力变形，本身不受破坏锚杆与围岩保持紧密接触锚杆作用原理:●三向应力平衡作用锚杆作用原理:按锚固方式分机械式粘结式摩擦式端头锚固全长锚固(2）锚杆的种类及安装方法

按锚杆材料分木质金属

化工按锚固方式分机械式粘结式摩擦式端头锚固全长锚隧道支护施工课件全长粘结型端头锚固型

端头锚固锚杆：锚固力集中在锚孔内一端的锚杆。如金属倒楔式、金属楔缝式、快凝水泥式、树脂药包式、胀壳式等。

全长锚固锚杆：锚固力分布在锚孔内全长的锚杆。如金属砂浆式、水力膨胀式、吹胀式、管缝式、树脂药包式、内注浆式等。全长粘结型端头锚固型端头锚固锚杆：锚固力集中在锚孔内一端的这种锚杆是在孔内放入钢筋或钢索，孔内灌入砂浆或水泥浆，利用砂浆或水泥浆与钢筋、孔壁间的粘结力锚固岩层。钢筋灌浆锚杆一般用螺纹钢制作。在矿山，钢索可用废旧的钢丝绳制作，节省工程费用。灌浆锚杆的安装有先灌后锚式和先锚后灌式两种，可根据灌浆材料和杆体材料的不同选择。采用钢筋锚杆时，先灌后锚或者先锚后灌都可，采用钢索时一般用先锚后灌法。金属灌浆锚杆:这种锚杆是在孔内放入钢筋或钢索，孔内灌入砂浆或水泥浆，利用砂这种锚杆多为端头锚固型，其原理是在孔内放入锚固剂，利用锚固剂把锚杆的内端锚定在锚孔内。根据所使用的锚固剂不同，分为树脂锚杆、快硬水泥锚杆和快硬膨胀水泥锚杆三种。树脂锚杆由杆体和树脂锚固剂组成，锚固剂被制成圆卷状，外用塑料包装，内装树脂粘结剂填料和固化剂，树脂填料和固化剂之间用塑料纸隔开。锚固剂粘结锚杆:这种锚杆多为端头锚固型，其原理是在孔内放入锚固剂，利用锚固剂固化剂树脂填料

（a）锚杆杆体（b）树脂药卷快硬水泥玻璃纤维纱网外套内套空心纱网锚固剂

（c）快硬水泥卷（d）快硬膨胀水泥卷固化剂树脂填料快硬水泥玻璃纤维纱网外套内套空心纱网锚固剂

这是一类可用于注浆的锚杆。在破碎岩体中施工时，为了加固围岩，利用锚杆进行注浆，形成锚注支护形式。这类锚杆形式较多，如普通式、自进式、半自进式、胀壳式、组合式等。中空注浆锚杆:

（a）自钻式中空注浆锚杆（b）胀壳式中空注浆锚杆这是一类可用于注浆的锚杆。在破碎岩体中施工时，为了加固围岩，隧道支护施工课件▲锚杆的长度L（取下列两公式中的最大值）常用锚杆长度为1.4m～3.5m。

；L>2S（围岩中节理间距）

式中B—洞室跨度，m；n—围岩稳定性系数，稳定性较好0.9；中等稳定1.0；稳定性较差1.1；不稳定1.2；▲锚杆直径d主要依锚杆的类型和锚固力而定，常用锚杆直径为16mm～24mm。

(3).锚杆支护技术参数

▲锚杆的长度L（取下列两公式中的最大值）(3).锚杆支护技术按悬吊理论计算锚杆长度L=KH＋L1＋L2

K－安全系数，一般取2；H－软弱岩层厚度（或冒落拱高度），m；L1－锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取0.25~0.23m；L2－锚杆外露长度，一般取0.1m。按悬吊理论计算锚杆长度L=KH＋L1＋L2K－安全系数，▲锚杆间距D（取下列两式中的最小值）D≤0.5L；D<3S′（围岩裂隙间距）一般为0.8~1.0m，最大不超过1.5m。

▲布置方式：方形、梅花形布置▲锚杆方向：原则上应尽可能与层面垂直布置，或使其与岩面形成较大的角度；对于倾斜的成层岩层，锚杆应与层面斜交布置，以便充分发挥锚杆的作用。▲锚杆间距D（取下列两式中的最小值）隧道支护施工课件(4).锚杆施工(4).锚杆施工隧道支护施工课件锚杆安装允许偏差应符合下列规定锚杆孔的孔径应符合设计要求。锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。锚杆孔距允许偏差为+15cm。锚杆插入长度不得小于设计长度的95％，且应位于孔的中心。砂浆锚杆的灌注砂浆饱满度应大于80％。锚杆与喷锚支护：设置锚杆(还可以张挂金属网)再加喷混凝土。锚杆安装允许偏差应符合下列规定锚杆孔的孔径应符合设计要求。（三）钢拱架（格栅拱架、型钢拱架）适用：自稳时间短的Ⅳ、Ⅴ级围岩钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大，消耗钢材多，在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成，受力性能较好，安装方便，并能和喷射混凝土结合较好，节省钢材，优点较多。

（三）钢拱架（格栅拱架、型钢拱架）适用：自稳时间短的Ⅳ、Ⅴ级钢拱架：钢材品种、规格、间距，间距允许偏差±100mm。衬砌类型Ⅳ级Ⅳ级加强Ⅴ级Ⅴ级加强钢架类型高150Φ22格栅高150Φ25格栅I20a型钢I20a型钢纵距（m）1.01.00.80.6钢拱架：钢材品种、规格、间距，间距允许偏差±100mm。衬砌钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大，消耗钢材多，在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成，受力性能较好，安装方便，并能和喷射混凝土结合较好，节省钢材，优点较多。

钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢图2-83格栅钢架构造（尺寸单位：mm）a）格栅钢拱架示意图；b）接头示意图；c）格栅钢架断面；d）工字钢钢架；e）钢管钢架；f）钢管钢架可塑接头

图2-83格栅钢架构造（尺寸单位：mm）隧道支护施工课件隧道支护施工课件隧道支护施工课件隧道支护施工课件隧道支护施工课件钢架安装应符合下列要求钢架安装不得侵入二次衬砌断面，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。钢架应在初喷混凝土后及时架设。钢架安装前应清除虚渣及杂物。安装时各节钢架连接板间应螺栓连接牢固、密贴，沿钢架外缘2m应用钢锲或混凝土预制块与初喷混凝土楔紧。钢架应与锁脚锚杆焊接牢固，钢架之间应设纵向连接。钢架背后的间隙应用喷射混凝土充填密实，应先喷射钢架与壁面之间的混凝土，后喷射钢架之间的混凝土。除可缩性钢架的可缩节点部位外，钢架应全部被喷射混凝土覆盖。采用分部开挖施工时，钢架拱脚应施作锁脚锚杆，下半开挖后钢架应及时落底。仰拱底设有钢架时，应一次全幅安装并喷射混凝土覆盖，及早闭合成环。钢架安装应符合下列要求钢架安装不得侵入二次衬砌断面，相邻钢架(二)钢筋网钢筋网的安装位置应符合设计要求，并与锚杆或其他固定装置联结牢固。工艺要求：钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后再铺挂，底层喷射混凝土的厚度不得小于4cm。之后再支立钢拱架。设计要求：钢筋网应与锚杆连接牢固，且钢筋网保护层厚度不得小于3cm；喷射中当有脱落的岩块或混凝土被钢筋网架住时，应及时清除后再喷射。钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为+10㎜；钢筋网搭接长度应为1～2个网孔，允许偏差为+50㎜。(二)钢筋网钢筋网的安装位置应符合设计要求，并与锚杆或其他隧道支护施工课件钢筋网：钢筋品种、规格、网格间距和搭接长度：衬砌类型Ⅲ级Ⅲ级加强Ⅳ级Ⅳ级加强Ⅴ级Ⅴ级加强网格间距（cm）25×2525×2520×2020×2020×2020×20钢筋规格φ6φ6φ6φ6φ8φ8钢筋网：钢筋品种、规格、网格间距和搭接长度：衬砌类型Ⅲ级Ⅲ级支护结构初期支护(一次支护)永久支护(二次支护，二次衬砌)一次支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形二次支护是为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构，承受围岩压力支护结构初期支护(一次支护)永久支护(二次支护，二次衬砌)一现浇混凝土衬砌施工的主要工序有：准备工作（材料、灌注前）拱架与模板施工混凝土制备与运输混凝土灌筑混疑土养护与拆模等

二、现浇（模筑）混凝土衬砌施工

现浇混凝土衬砌施工的主要工序有：二、现浇（模筑）混凝土衬砌隧道支护施工课件1.准备工作清理场地，中线和水平测量，放线定位，架设衬砌模板支架或架立拱架，衬砌材料、机具准备等。

2.拱架与模板施工

拱架间距：一般可取1m，最大不应超过1.5m。

拱架材料：宜采用金属或其它新型模板结构，装拆方便、表面光滑、接缝严密、有足够的刚度和稳定性。

现浇混凝土衬砌施工：1.准备工作现浇混凝土衬砌施工：

模板形式：衬砌模板台车或移动式整体模架普通钢模板或钢木混合模板（中、小长度隧道）拱架形式：一般多采用钢拱架，用废旧钢轨制成。

拱架模板架设：位置准确，连接牢固，严防走动；用前应先在样台上试拼装；拱架外缘与围岩之间加支撑顶紧；预留沉落量；挡头板应按衬砌断面制作，与岩壁间隙应嵌堵紧密；拱架应在垂直于隧道中线方向架设。现浇混凝土衬砌施工：模板形式：衬砌模板台车或移动式整体模架现浇混凝土衬

■立墙架时应做好以下工作：①立墙架时，应对墙基标高进行检查；②衬砌施工时，其中线，标高、断面尺寸和净空大小均须符合隧道设计要求；③模筑衬砌的模板放样时，允许将设计的衬砌轮廓线扩大50mm，确保衬砌不侵入隧道建筑限界；④衬砌的施工缝应与设计的沉降缝、伸缩缝结合布置，在有地下水的隧道中，所有施工缝、沉降缝和伸缩缝均应进行防水处理。现浇混凝土衬砌施工：■立墙架时应做好以下工作：现浇混凝土衬砌施工：■3.

混凝土制备与运送

▲混凝土的配合比应满足设计要求。特别要重视掌握加水量，控制水灰比和坍落度等。

▲边墙处混凝土坍落度为lcm～4cm；在拱圈及其他不便施工处为2cm～5cm。

▲混凝土拌和后，应尽快浇筑。混凝土的运送时间一般不得超过45min。

▲已达到初凝的剩余混凝土，不得重新搅拌使用。现浇混凝土衬砌施工：■3.混凝土制备与运送现浇混凝土衬砌施工：■

4.浇筑工艺要求▲应分节段浇筑，节长在松软地层一般不超过6m；▲每节段拱或边墙应连续灌注，以免产生施工缝。①浇筑边墙混凝土。浇筑前，必须将基底石渣、污物和基坑内积水排除干净，墙基松软时，应做加固处理；边墙扩大基础的扩大部分及仰拱的拱座，应结合边墙施工一次完成；边墙混凝土应对称浇筑，以避免对拱圈产生不良影响。②拱圈混凝土衬砌。拱圈浇筑顺序应从两侧拱脚向拱顶对称进行；分段施工的拱圈合拢宜选在围岩较好处；先拱后墙法施工的拱圈，混凝土浇筑前应将拱脚支承面找平。钢筋混凝土衬砌先做拱圈时，应在拱脚下预留钢筋接头，使拱墙连成整体；拱圈浇筑时，应使混凝土充满所