桥梁隧道工程隧道支护技术试题及答案

桥梁隧道工程隧道支护技术试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在Ⅳ级围岩中修建两车道公路隧道，采用喷射混凝土初期支护时，设计厚度一般不应小于下列哪一数值？A.50mm  B.80mm  C.120mm  D.160mm答案：C2.隧道超前小导管注浆加固，注浆压力达到设计值后应稳压不少于：A.15s  B.30s  C.60s  D.120s答案：C3.采用钢拱架与喷射混凝土联合支护时，钢拱架外缘至喷射混凝土外表面距离不得小于：A.20mm  B.30mm  C.40mm  D.50mm答案：C4.某隧道采用φ108mm×6mm管棚，环向间距0.4m，搭接长度应满足：A.≥1.0m  B.≥1.5m  C.≥2.0m  D.≥3.0m答案：B5.喷射混凝土回弹率控制指标中，拱部回弹率不应大于：A.15%  B.20%  C.25%  D.30%答案：C6.隧道监控量测必测项目里，用来直接判断围岩稳定性的核心指标是：A.周边收敛  B.拱顶下沉  C.围岩内部位移  D.锚杆轴力答案：A7.采用湿喷工艺时，混凝土坍落度宜控制在：A.80~120mm  B.120~160mm  C.160~200mm  D.200~240mm答案：B8.系统锚杆在Ⅲ级围岩中的纵向间距一般取：A.0.8~1.0m  B.1.0~1.2m  C.1.2~1.5m  D.1.5~2.0m答案：B9.隧道喷射混凝土设计强度等级不应低于：A.C20  B.C25  C.C30  D.C35答案：B10.采用超前水平钻探验证前方地质，钻孔外插角宜为：A.1°~3°  B.3°~5°  C.5°~7°  D.7°~9°答案：B11.隧道二次衬砌采用防水混凝土时，其抗渗等级不应低于：A.P6  B.P8  C.P10  D.P12答案：B12.钢拱架安装后，其轴线与隧道中线偏差不应大于：A.20mm  B.30mm  C.50mm  D.70mm答案：C13.采用预应力锚杆时，张拉控制应力不应超过杆体标准强度的：A.60%  B.70%  C.80%  D.90%答案：B14.隧道喷射混凝土速凝剂初凝时间要求不大于：A.3min  B.5min  C.7min  D.10min答案：B15.在膨胀性围岩中，初期支护封闭时间应控制在开挖后：A.4h  B.8h  C.12h  D.24h答案：B16.隧道采用管棚预支护时，钻孔直径应大于管棚外径：A.10~15mm  B.15~20mm  C.20~25mm  D.25~30mm答案：C17.隧道监控量测频率，当变形速率≥5mm/d时，应：A.1次/1d  B.1次/2d  C.1次/3d  D.1次/7d答案：A18.喷射混凝土骨料粒径不应大于：A.10mm  B.15mm  C.20mm  D.25mm答案：B19.隧道二次衬砌拆模时，混凝土强度应达到设计强度的：A.50%  B.70%  C.80%  D.100%答案：B20.采用钢纤维喷射混凝土时，钢纤维长度宜为：A.20~25mm  B.25~35mm  C.35~50mm  D.50~60mm答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分，每题至少有两个正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列属于隧道初期支护组成部分的有：A.喷射混凝土  B.钢拱架  C.二次衬砌  D.系统锚杆  E.超前小导管答案：A、B、D、E22.影响喷射混凝土强度的主要因素包括：A.水泥用量  B.骨料级配  C.速凝剂掺量  D.喷射角度  E.回弹率答案：A、B、C、D23.隧道管棚施工中，保证钻孔方向精度的技术措施有：A.导向仪随钻测量  B.套管跟进钻进  C.增加钻头直径  D.搭设钻机平台  E.采用高转速冲击答案：A、B、D24.下列属于隧道监控量测必测项目的有：A.周边收敛  B.拱顶下沉  C.围岩压力  D.锚杆轴力  E.钢拱架应力答案：A、B25.喷射混凝土配合比设计应满足：A.强度要求  B.粘结性能  C.回弹率低  D.可泵送  E.初凝>30min答案：A、B、C、D26.隧道钢拱架安装质量检查项目包括：A.轴线偏位  B.拱背密实度  C.连接板螺栓扭矩  D.喷射混凝土厚度  E.拱脚支垫牢固性答案：A、B、C、E27.下列地质条件下必须采用超前支护的有：A.断层破碎带  B.富水砂层  C.膨胀岩  D.岩溶管道  E.Ⅱ级硬岩答案：A、B、C、D28.隧道注浆材料性能要求包括：A.低粘度  B.可控凝结时间  C.微膨胀  D.高早期强度  E.低pH值答案：A、B、C、D29.采用喷射钢纤维混凝土优点有：A.抗弯韧性高  B.抗冲击  C.减少收缩裂缝  D.降低回弹  E.降低造价答案：A、B、C30.隧道二次衬砌施工缝防水措施包括：A.中埋式橡胶止水带  B.外贴式止水带  C.水泥基渗透结晶涂层  D.注浆管预埋  E.沥青油毛毡答案：A、B、D三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）31.隧道喷射混凝土强度越高，其回弹率一定越低。答案：×32.钢拱架安装后必须立即用喷射混凝土封闭，以提供早期支撑。答案：√33.超前小导管注浆压力越大，加固范围一定越大，因此可无限提高压力。答案：×34.隧道监控量测数据异常时，应暂停掘进并启动应急预案。答案：√35.采用湿喷工艺时，骨料含水率对喷射质量影响可忽略。答案：×36.管棚钻孔出现塌孔时，可采用套管跟进工艺继续钻进。答案：√37.系统锚杆长度必须大于隧道开挖跨度的1/3。答案：√38.二次衬砌施作时间原则上应在围岩变形基本稳定后进行。答案：√39.喷射混凝土中掺入硅灰可提高抗渗性但会降低早期强度。答案：×40.隧道支护设计等级可低于围岩分级对应的最低支护要求。答案：×四、填空题（每空1分，共20分）41.隧道初期支护中，喷射混凝土与围岩的粘结强度试验采用________法，要求平均值不低于________MPa。答案：劈裂；0.842.钢拱架常用型号为I16、I18、I20a，其截面模量依次增大，其中I18的截面模量为________cm³。答案：18543.隧道管棚钢管接头采用________扣连接，搭接长度不小于________m。答案：丝扣；1.544.喷射混凝土28d抗压强度试件尺寸为________mm的________体。答案：150×150×150；立方45.隧道监控量测周边收敛测线布置一般按________形布设，测线长度宜为________m。答案：三角；1.5~2.046.超前小导管注浆扩散半径可通过________试验确定，设计常用值为________m。答案：现场注浆；0.3~0.547.隧道二次衬砌采用防水板时，其搭接宽度不应小于________mm，焊缝宽度不小于________mm。答案：100；1048.系统锚杆抗拔力验收标准为：平均值≥设计值，最小值≥设计值的________%，且单根不合格点不超过________%。答案：90；1049.隧道喷射混凝土骨料含泥量应小于________%，氯离子含量应小于________%。答案：1；0.0650.隧道采用预应力锚索时，锚固段长度应通过________计算确定，且进入稳定岩层深度不小于________m。答案：抗拔；4五、简答题（每题6分，共30分）51.简述隧道喷射混凝土湿喷工艺与干喷工艺的主要区别及优缺点。答案：湿喷工艺将水泥、骨料、水在搅拌机内拌合后由泵送至喷嘴，在喷嘴处添加速凝剂；干喷工艺将干料用压缩空气输送至喷嘴，在喷嘴处加水与速凝剂。湿喷优点：粉尘低＜10mg/m³，回弹率低＜15%，强度波动小，可远距离泵送；缺点：设备复杂，清洗工作量大，对骨料含水率敏感。干喷优点：设备简单，移动方便，对现场适应性强；缺点：粉尘高＞50mg/m³，回弹率高＞25%，强度波动大，作业环境差。规范优先推荐湿喷。52.说明隧道钢拱架与喷射混凝土联合支护的受力机理。答案：钢拱架提供即时高支护抗力，承担开挖释放荷载的60%~70%，限制围岩早期变形；喷射混凝土在拱架与围岩间形成连续壳体，将点支护变为面支护，提高围岩自承能力，并与锚杆共同形成组合拱。混凝土包裹钢拱架防止锈蚀，二者通过握裹力共同工作，混凝土将围岩压力传递至拱架，拱架将荷载传递至稳定围岩，形成“围岩—支护”共同承载体系，实现支护与围岩变形协调。53.隧道监控量测数据出现下列情况时应采取何种措施：（1）周边收敛速率连续3d≥5mm/d且累计值≥100mm；（2）拱顶下沉速率突然增大至8mm/d，且伴有喷射混凝土开裂；（3）围岩内部位移曲线出现反弯点。答案：（1）立即启动Ⅰ级预警，停止掘进，补打锁脚锚管，加密钢拱架至0.5m一榀，必要时封闭掌子面，注浆加固；（2）启动Ⅱ级预警，撤离人员，补喷混凝土封闭裂缝，增设临时仰拱，降低台阶长度，缩短封闭距离；（3）表明围岩松动圈扩大，支护刚度不足，应增加系统锚杆长度与密度，补设预应力锚索，提前施作二次衬砌。54.简述隧道超前注浆小导管设计步骤及关键参数确定方法。答案：步骤：1.地质调查确定加固范围；2.按隧道埋深、围岩强度计算松动压力，确定注浆加固厚度≥0.4倍洞径；3.选择导管直径32~50mm，壁厚≥3.5mm，长度3~6m，外插角10°~15°；4.布置环向间距0.3~0.5m，纵向搭接≥1.0m；5.通过现场注浆试验确定浆液配比、注浆压力0.5~1.0MPa、扩散半径；6.检算加固后围岩抗剪强度提高系数≥1.5；7.绘制导管布置图，编制注浆工艺细则；8.施工中采用注浆量—压力双控，注浆量按Q=πR²Lηαβ计算，η孔隙率，α填充率，β损耗系数1.1~1.3。55.说明隧道二次衬砌施作时机判据及混凝土防裂技术措施。答案：判据：1.周边收敛速率≤0.2mm/d；2.拱顶下沉速率≤0.15mm/d；3.累计位移值≤极限位移值的80%；4.围岩内部位移速率呈收敛趋势；满足上述条件且距掌子面距离≥1倍洞径。防裂措施：1.采用低水化热水泥，掺粉煤灰20%~30%，控制入模温度≤28℃；2.设置纵向诱导缝，缝内贴止水带；3.分层对称浇筑，每层厚度≤0.5m，间歇时间≤初凝时间；4.加强养护，拆模后立即洒水覆膜≥14d；5.配筋率≥0.3%，采用HRB400细直径密间距布置；6.监控温度梯度≤20℃，必要时埋设冷却水管。六、计算题（每题10分，共30分）56.某两车道公路隧道开挖宽度B=11.2m，高度H=9.5m，埋深80m，围岩级别Ⅳ级，容重γ=22kN/m³，内摩擦角φ=35°，计算松动压力q，并按规范确定系统锚杆长度与环向间距。答案：（1）按《公路隧道设计规范》JTGD70—2004，深浅埋分界：hp=0.45×2^(41)×[1+0.1×(11.25)]=0.45×8×1.62=5.83m，埋深80m＞2.5hp=14.6m，属深埋。（2）垂直松动压力：q=0.45×2^(41)×γ×[1+0.1×(B5)]=0.45×8×22×1.62=128kN/m²。（3）侧向压力：e=0.15×q=19.2kN/m²。（4）系统锚杆长度：L≥0.4B=4.48m，取4.5m；环向间距：Ⅳ级围岩≤1.2m，取1.0m；纵向间距：与钢拱架一致取1.0m。（5）锚杆直径：HRB400，直径22mm，抗拉设计值N=π×22²×400/4/1.1=138kN＞锚固力要求，满足。57.隧道采用φ108mm×6mm管棚，钢管材质Q235，外径108mm，壁厚6mm，计算其轴心受压稳定承载力。管棚长度18m，一端固定一端铰支，钢材弹性模量E=2.1×10⁵MPa，屈服强度fy=235MPa，稳定系数φ按λ=μL/i，μ=0.7。答案：（1）截面面积A=π/4×(108²96²)=1.91×10³mm²；（2）惯性矩I=π/64×(108⁴96⁴)=2.42×10⁶mm⁴；（3）回转半径i=√(I/A)=35.6mm；（4）长细比λ=0.7×18000/35.6=354；（5）Q235b类截面，查GB50017—2017附表，φ=0.088；（6）稳定承载力N=φ×A×fy=0.088×1910×235=39.5kN。结论：单根管棚稳定承载力39.5kN，施工时应控制注浆压力≤0.5MPa，防止压屈。58.某隧道喷射混凝土设计强度C25，现场试件28d抗压强度试验数据为：28.5、29.1、26.8、30.2、27.9、31.0MPa，评定该批混凝土是否合格，并计算强度保证率（假定标准差σ=2.5MPa）。答案：（1）平均值fcm=(28.5+29.1+26.8+30.2+27.9+31.0)/6=28.9MPa；（2）设计强度fcu,k=25MPa，验收批要求fcm≥fcu,k+0.7σ=25+1.75=26.75MPa，且最小值≥fcu,k0.7σ=23.25MPa；（3）28.9＞26.75，最小值26.8＞23.25，合格；（4）强度保证率：t=(fcmfcu,k)/σ=(28.925)/2.5=1.56，查正态分布表，P=94.1%，满足规范≥90%要求。七、案例分析题（每题15分，共30分）59.背景：某高速铁路隧道DK35+120~DK35+200段穿越富水粉细砂层，隧道埋深28m，开挖跨度13.4m，采用台阶法施工。开挖至DK35+160时，掌子面出现流砂，拱部发生塌方，塌方高度约6m，初期支护钢拱架扭曲，喷射混凝土剥落，周边收敛速率12mm/d。问题：（1）分析塌方主要原因；（2）给出抢险处理方案；（3）提出后续通过该地层的支护优化设计。答案：（1）原因：1.富水粉细砂自稳性差，渗透系数大，地下水渗流带走细颗粒；2.超前支护不足，未采用全断面注浆止水；3.台阶长度过长，封闭距离滞后，砂层暴露时间久；4.降水措施不到位，水压力大于支护抗力；5.监测数据异常未及时调整支护参数。（2）抢险：1.立即封闭掌子面，堆码砂袋反压，打设φ89mm注浆花管注速凝浆液（水泥水玻璃双液浆），注浆压力0.3~0.5MPa；2.洞内打设φ108mm管棚，环向间距0.3m，长度18m，仰角5°~8°，注浆加固形成棚幕；3.对塌方体采用喷混凝土封闭后，预埋注浆管注浆固结；4.增设临时仰拱，缩短台阶至3m，采用三台阶七步流水；5.加强降水，洞内井点降水降至隧道底以下1m；6.监测频率提高至1次/4h，稳定后恢复掘进。（3）优化：1.采用“超前管棚+全断面注浆”预支护，注浆加固范围≥0.5倍洞径；2.初支采用0.5m一榀I20a钢拱架，喷射C30钢纤维混凝土厚300mm；3.系统锚杆改为φ32mm自进式中空注浆锚杆，长度6m，间距0.8m×0.8m；4.增设φ89mm锁脚锚管，每榀6根，注浆压力1.0MPa；5.二次衬砌采用C35钢筋混凝土，厚度60cm，仰拱与拱墙一次浇筑；6.设置超前地质预报，TSP每100m一次，水平钻30m，验证20m。60.背景：某高速公路隧道左线长2180m，最大埋深450m，穿越灰岩夹页岩，岩溶中等发育。DK12+580~DK12+640段掘进中，TSP预报发现前方30m存在低速异常，波速降低25%，反射系数负值，推测为大型溶腔。开挖验证揭露一充填黏土溶洞，尺寸20m×15m×12m，位于隧道拱部及右侧壁，充填物含水率18%，稳定性差。问题：（1）给出溶洞处理原则；（2）设计支护结构并检算充填黏土侧压；（3）制定施工步序及监测方案。答案：（1）原则：确保安全、注浆加固、限制变形、分区处理、先护后挖、监测反馈、衬砌加强、