地下工程浅埋暗挖技术通论心得

国际隧道协会制定的断面划分标准：按净空断面面积划分。地下工程按地质条件可分为第四纪软弱地层和岩石地层。城市各种地下工程多处于第四纪土沙软弱积水地层。根据施工特点，地下工程可分为深埋、浅埋、超浅埋地下工程。判别方式有三中。其一，隧道拱顶埋深（与围岩等级有关），此方法不太可取。其二，实测压力P与垂直土柱重量rh之比来确定，P/rh﹥0.4-0.6为浅埋隧道。其三，拱顶覆土厚度（H）与结构跨度（D）之比，即H/D覆跨比。当0.6﹤H/D≦1.5时，均称为浅埋；当0.6﹤H/D≦1.5时，均称为浅埋；当H/D≦0.6时，均称为超浅埋。如何有效控制浅埋地下工程由于施工扰动诱发的地面移动变形（由于地层损失），成为浅埋地下工程设计与施工研究的重点。为了达到及时支护，防止地层沉降的目的，采用复合式衬砌结构形式，即初期支护结构由喷、锚、网、钢拱架组成；当初期支护完全稳定后（形成承载环），再敷设防水隔离板，施加二次模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌。这是最符合地下工程受力特点的一种结构。浅埋地下工程施工方法主有明挖法（盖挖法）与暗挖法两大类。明挖法又称基坑法，主要包括敞口明挖法和基坑支护开挖法两类。其施工方法是先从地面向下开挖出基坑，在基坑内进行结构施工，然后回填恢复地面。盖挖法是一种先做钻孔灌注桩（挖孔桩）或连续墙作为围护结构和支撑结构（如钢横撑、长锚索等组成支撑结构），在该结构保护下再做桩顶纵梁，盖顶板，恢复路面，然后，在桩及钢筋混凝土顶板的支护下再从上往下进行主体结构施工的方法。盖挖法根据开挖和结构施工顺序的不同，分为盖挖顺筑和盖挖逆筑两类。地下工程暗挖施工法主要有盾构法和浅埋暗挖法。最先进的盾构有泥水加压复合式盾构和土压平衡复合式盾构。随着地层的变化而产生不适宜。浅埋暗挖法多应用于第四纪软弱地层，开挖方法有正台阶法、单侧壁导洞法、中隔墙法（CD和CRD）、双侧壁导洞法（眼镜工法）。浅埋暗挖技术提出了软弱地层必须快速施工的理念。浅埋暗挖技术适用于各种软弱地层的地下工程。浅埋暗挖法提出了“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早成环、勤量测”。浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理，创建了信息化量测反馈设计和施工的新理念；采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，初期支护按承担全部的基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法进行设计和施工时，同时采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力;采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系。浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层中的地下工程，由于围岩自承能力差，为避免对地面建筑物和地中构造物造成破坏，需要严格控制地表沉降量。因此，要求初期支护刚度要大，支护要及时。支护所承载的荷载越大越好，以减小围岩的承载力，并作为支护和围岩共同作用的安全储备。其设计思想的施工要点可概括为二十一字方针。初期支护的施工顺序为先上后下，二次衬砌必须变为量测后，当结构基本稳定了才展开施工，其顺序从下向上，不许先拱后墙。浅埋暗挖法的缺点是施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程度不高，高水位结构防水比较困难。对地面沉降要求不高时，可采用刚度较小的支护结构，以发挥围岩的自承能力；对地面沉降要求高时，则采用刚度较大，先柔后刚的网构钢拱架支护结构，以防止围岩的过度变形而造成大幅度地面沉降。地铁围岩可以自稳的区间隧道以及其他中小型断面地下工程，在设计验算的前提下，在施工过程的监控量测的指导下，用喷射混凝土，钢筋网，网构钢拱架和部分锚杆组成的初期支护代替复合式衬砌支护结构也是可行的。特别在无水或无水压区段实施的，将喷射混凝土改为高防水性能的喷射混凝土，然后立即在初期支护表面用水泥砂浆抹面，以解决结构防水和美化问题（挪威法）。用喷射混凝土、钢网片、网构钢拱架和部分锚杆作为受力结构，并用砂浆抹面，这是一种新型的结构。在地下工程设计中，应优先选用复合式衬砌结构形式，在地质和水文条件较好时，也可选用喷锚支护结构形式。注浆加固地层和超前小导管支护是最常用的辅助施工措施。开挖到喷射混凝土的时差作为注浆设计原则，取消为了增加围岩承载力而进行注浆的设计原则。围岩的固结强度和时间要满足施工工序的顺序要求，以提高施工速度，降低工程造价。长管棚超前支护，在穿越公路、铁路等相对较短的隧道施工中具有明显的防塌限沉作用，但在相对较长的隧道和含水地层施工中，由于施作管棚形成的过水通道以及多次扰动地层等原因，对限制沉降所起的作用不大，反而增加沉降，应多考虑小导管超前支护及其他辅助措施的综合应用。目前，公路隧道设计中洞口段长管棚应用太多，穿越结构的管棚直径过大（300-600mm是不合理的），值得商讨。早支护不仅能减小支护结构的荷载（围岩开挖后，地层松动，其承载力下降，若支护不及时，则会增加作用在支护结构上的荷载，直至塌方。），还能避免地层过分变形。浅埋软弱地层，锚杆支护作用明显降低，尤其是顶部两侧各30度范围内的锚杆是承压的，且工艺难以保证，可取消该区域的锚杆支护。超前小导管在其地层中是一种有效的超前支护形式，其设计原则是在稳定的工作面、满足施工要求的前提下，采取短而密的方式布设。作为初期支护主体的喷射混凝土，其喷射厚度要合理，混凝土喷得太厚，不利于发挥喷射混凝土材料的力学性能。当其厚度d≦D/40（D为洞径，即洞室开挖宽度）时，喷射混凝土支护接近于无弯矩状态，支护结构性能较好。（我国浅埋暗挖法中的喷射混凝土厚度一般控制在20-30cm）。用增加喷射混凝土厚度的方法来加强支护，效果较差，应采用合理的喷射方法，选择喷射混凝土的材料、配合比和外加剂。如用潮喷或湿喷代替传统干喷，在喷料中加聚丙稀纤维等，以提高喷射混凝土材料的抗裂性，并减小回弹量。当开挖断面宽度大于10m时，采用CD法或CRD法。开挖断面宽度小于10m时，正台阶法。在无水地层条件下，开挖断面跨度达12m时，采用正台阶法。台阶长度规定在一倍洞径左右。浅埋暗挖法通常采用的复合式衬砌支护结构，在初期支护与二次衬砌之间铺设防水隔离层，辅之以二次衬砌防水混凝土，组成两道防水线，采用以防为主，防水全包不给排出的防水原则。这种结构在无水或少水地层是可行的，但在富水地层则表现出很大的不合理性。不合理的原因有三点。其一，防水层易被损坏，使封闭防水层结构的设计思想得不到落实，这是造成漏水的主要原因。其二，初期支护防水性差，易形成渗水现象，其渗水在防水隔离层与初期支护之间容易形成“水袋”。一但防水层被破坏，“水袋”将在薄弱环节寻找出路，使初期支护和二次衬砌之间的空隙也形成水环，造成二次衬砌施工缝漏水。其三，以防为主的全包防水板，由于水存在于二次衬砌之外，水压直接作用在二次模筑衬砌上，增加了二次衬砌结构的承载。由于压力过大，可造成二衬混凝土仰拱上鼓、开裂造成漏水。在富水地层必须以堵为主，限排为辅、防排结合的防水原则。地下工程浅埋暗挖法施工的结构防水问题，可以采取加强初期支护的防水能力（提倡喷射防水混凝土，通过改善喷射混凝土配比、添加外加剂和改进喷射工艺等措施，提高初期喷射混凝土的防水能力），也可在初期支护与二次衬砌之间进行填充注浆，把地下水拒之于初期支护之外。对于进入初期支护结构和二次衬砌之间的漏水，应遵照以排为主的原则处理。施工方法的适用条件及特点（见P14）28..地质勘察的阶段：于可行性研究阶段、可行性研究阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段。29土按堆积年代可分为三类:老堆积土、一般堆积土、新近堆土。土按成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土。土按有机质含量可分为无机土、有机质土、泥炭质土、泥炭。土按颗粒级配或塑性指数可分为碎石土、沙土、粉土和黏性土。30．碎石土包括：漂石圆形及亚圆形为主（粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50％）、块石棱角形为主（粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50％）、卵石圆形及亚圆形为主（粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50％）、碎石棱角形为主（粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50％）、圆砾圆形及亚圆形为主（粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50％）、角砾棱角形为主（粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50％）。31．沙土包括：砾沙（粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25％-50％）、粗沙（粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50％）、中沙（粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50％）、细沙（粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85％）、粉沙（粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50％）。粒径大于0.075mm的颗粒不超过全部质量50％，且塑性指数等于或小于10的土，定为粉土。塑性指数大于10的土为黏性土，根据塑性指数可分为粉质黏土和黏土。当塑性指数大于10且小于或等于17时，定为粉质黏土；当塑性指数大于17时，定为黏土。32．填土是指人类活动在地面形成的任意堆积，其组成成分复杂，填筑的方法、时间和厚度都是随意的。填土分素填土、杂填土、冲填土三类（其组成见P21）。33．湿陷性土：凡是土层受水浸湿，加固凝聚力消失，产生湿陷的土，称为湿陷土。湿陷土可分为湿陷性黄土及其他湿陷性土（其特征见P22）。34．软土：软土主要指由细粒土组成的孔隙比大（e〉1.0）、天然含水量高（W≧WL）、压缩性高(压缩系数a1-2〉0.5MPa-1)、强度低（不排水抗剪强度小于20KPa）和具有灵敏结构性的土层，包括淤泥、淤泥质黏性土、淤质粉土等。软土工程性质见P22。天然含水量大，只要不被破坏和扰动，可处于软塑状态。但一经扰动，其结构受破坏，变成流塑状态。孔隙比大。透水性能低，垂直方向透水性比平行土层方向的渗透系数小，对地基排水固结不利，使建筑物沉降延续时间加长。在加压初期，地基土中常出现较高的孔隙水压力，影响地基强度。压缩性高，其压缩变形大部分发生在垂直压力为0.1MPa左右，对工程直接影响是建筑地基沉降量大。具有触变性、流变性、不均匀性、抗剪强度低。35.黏性土的界限含水量。黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量，包括液限WL（土从可塑状态过渡到流动状态的界限含水量）、塑限WP（土从可塑状态过渡到半固结状态的界限含水量）、缩限WS（土从半固结状态过渡到固结状态）。36.x许多黏性土及泥质岩中含有大量的蒙脱石和伊利石类矿物颗粒，有很强的亲水性。当含水量变化时，这些颗粒能发生显著的体积变化，从而引起岩土的体积变化（发生膨胀或收缩），最终使与其相连接的建筑物受破坏。这种岩土称为膨胀岩土（其主要是蒙脱石，伊利石居其次）。37.风化岩指原岩受风化程度较轻，保存的原岩性质较多;残积土则是指原岩受到风化的程度极重，基本上失去了原岩的性质。风化岩可以作为岩石看待，而残积土则完全成为土状物。其共同点为位置没发生变化。38．凡温度≦0℃，且含有固态冰的土称为冻土。按冻结时间可分为瞬时冻土、季节冻土和多年冻土。具体定义见P3439．松散地层主要指第四纪沉积物和部分第三纪沉积物，其空隙间常常埋藏着丰富的地下水非可溶性岩石：地下水主要存储在由构造作用、成岩作用和风化作用产生的各种裂隙中。可溶性岩石：由于各地段影响岩溶发育的因素及其作用程度不同，导致形成的岩溶差异很大。40．地下水露头包括泉、井、钻孔、既有坑道（隧道）等。其解释见P37-3941.环境是指大气、水、海洋、土地、森林、草原、野生动植物、自然保护区、生活居住区等。42.围岩的分级基本上由岩石的坚硬程度和岩体的完整程度两个因素决定。另外，还要兼顾地下水状态、初始应力等因素。43.围岩稳定性主要受到岩性、岩体结构、地下水特征、初始应力等影响。这四方面的具体组合情况：岩性的软硬，岩石强度的高低，岩体结构特征（特别是软弱结构面的特征），结构面的抗剪强度，地下水的水量、水压和运动特征，以及岩体中初始应力的大小、方向和主应力的比值等。44.围岩变形和破坏的类型:岩爆、（在岩体完整、岩性坚硬的脆性岩体中，当水平应力与垂直应力的差值以及绝对应力值都很大的情况下，由于施工开挖或爆破震动等作用引起岩体中大量积聚的弹性应变能突然释放，从而产生岩爆现象。在岩体中最大主应力方向与洞室轴向垂直的情况下，洞室围岩更容易产生这类破坏）岩体的破裂、（主要发生在裂隙较少的坚硬、脆性的围岩岩体中，由于匀质，围岩的稳定性主要取决于岩石本身的强度和岩体中应力重分布的情况。当重分布应力小于围岩岩石的强度时，岩体只产生弹性变形。在岩石弹性变形不大的情况下，围岩是稳定的。若岩体中重分布应力超过围岩岩石的强度，在洞顶或边墙上可能产生拉裂、剪断、压溃和剥离等破坏现象，特别对于薄层状岩层会产生弯折内鼓的变形破坏）、岩块滑移和坠落（主要发生在由各种结构面切割的、比较坚硬的岩体中，当围岩中的初始应力超过结构面的抗剪强度时，或在重力的作用下，洞室周边的结构体可能会沿结构面产生松弛、滑移、坠落等变形破坏。特别是当软弱结构面受到地下水作用时，更易发生此类变形和破坏。）、破碎松散岩体的坍塌（由于破碎岩体或松散堆积层的自承能力很低，在开挖过程中，洞顶或侧壁会产生坍塌破坏，如不及时支护，破坏现象会更为严重。）、松散岩体的塑性变形（软岩、膨胀性岩层、松软土层以及含黏土的破碎岩层，由于强度低、塑性强、与水作用强烈，在外力作用下易变形。在洞室开挖后或在开挖过程中，围岩由于应力作用或由于向洞室临空面膨胀、流动，从而产生向洞内挤压等塑性变形。）。形变压力和松散压力统称为围岩压力。形变压力是由围岩的塑性变形所引起的作用在支护衬砌上的挤压力。对于比较软弱的围岩来说，一般具有塑性变形和流变特性。因而，当洞室开挖后，围岩变形随时间而发展，往往会持续一个较长的时间。在支护衬砌与围岩密贴的情况下，这种继续发展的塑性变形会对支撑和衬砌产生较大的形变压力。随着形变压力的逐渐加大，支撑或衬砌对围岩所提供的支护抗力也在逐渐加大。当支撑或衬砌的强度满足形变形成的应力时，围岩与支护的共同变形则逐渐稳定下来，从而保持洞室稳定。然而，破碎松散的围岩岩体，在洞室开挖后由于不能自稳，从而发生坍塌。由结构面切割的坚硬的岩体，开挖后在围岩表面一定范围内也会形成松动、滑移。当洞室支撑衬砌后，由于支护结构与围岩间不易密贴，因而使得这些坍塌体作用在支护衬砌背后，形成松散压力。洞室刚开挖后有较大变形，这种变形是由于岩块失去边界支持后裂隙张弛、岩块错位并滑动所造成的，而后由于岩块间的摩擦效应维持暂时平衡（松弛压力）。荷载压力计算见P48Ⅰ-Ⅱ级围岩，因坑道围岩稳定，水平压力很难出现，即使出现也是由于岩块松动引起的，对衬砌设计不会产生影响。Ⅲ-Ⅳ级围岩主要产生垂直压力，因坑道侧壁较稳定，故水平压力也不会很大。由于围岩的不均质性、不连续性比较突出，故可能局部出现较大的水平压力。Ⅴ-Ⅵ级围岩水平压力较大，对衬砌设计有很大影响。在采用先拱后墙法施工的条件下，中等坚硬岩层中，拱腰45°处围岩压力约为拱顶压力的1.6倍左右。拱脚压力约为拱顶压力的1.3倍左右，分布似马鞍形。按垂直均布荷载的三心圆尖拱形衬砌，拱腰开裂数量多于拱顶，磅山隧道也是如此。隧道两侧围岩软硬不一时，容易产生偏压。围岩压力考虑采用两侧大中间小的马鞍形，或者有一定程度偏载的梯形及均布压力图形等。对不均匀分布的围岩压力在衬砌全部宽度上的总值，宜大致与本文规定的围岩垂直均布压力总值相等。围岩稳定性分析见P51-52若洞室围岩有一组结构面存在，根据结构面上作用力与结构面交角的大小及结构面间摩擦角的关系，可以判定具有层理滑动或可沿结构面滑动的洞室与结构面间摩擦角的关系，进而判定其稳定性。设围岩周边的切向应力与结构面的法线的夹角小于结构面之间的摩擦角，结构面不发生滑动，反之则发生滑动。当两夹角相等时，则结构面处于极限平衡状态。洞室拱顶由结构面切割形成的锲形体危岩是否坠落，可根据岩块的受力状态进行分析。（具体计算见P55）洞室围岩被几组结构面切割时，围岩是否会发生沿结构面剪切破坏的问题，可用岩体沿结构面发生剪切破坏的判别式进行分析。（具体见P56）目前，一般是用量测坑道断面的收敛值（即位移量测）来获得位移信息，从而判定围岩的稳定状态。洞室跨度的大小影响围岩的稳定性（跨度越大，其岩体的破碎程也增大），洞室的形状影响围岩的稳定性（围岩周边的应力状态不同）,施工方法。围岩分级主要考虑的因素是地质因素。作为分级指标有单一的岩性指标、单一的综合岩性指标、复合指标。围岩分级的主要考虑指标：岩块强度或岩体强度（一般用抗压强度表示，反映了其力学性质，表示了围岩物质的基本性质。在自然界中，岩石普遍存在着裂隙，采用岩体强度更为合适。）岩体的完整程度（这取决于岩体在地质构造作用下的影响程度以及结构面的特征）。地下水的影响（地下水对围岩的稳定性有明显影响，但很难用具体的指标来表示）。天然应力状态（了解天然应力的大小和方向）有的围岩分级方法中笼统地把初始应力分为低应力、中应力、高应力三种情况来考虑对围岩稳定性的影响，但多数分级方法中还没有考虑岩体初始应力的影响。洞室的跨度和高度对洞室围岩稳定性有一定的影响，应对高跨比作出一定限制，超出此值后就要考虑尺寸的影响。洞室的跨度与裂隙间距的比值反映了洞室围岩的相对完整性,这也是决定洞室围岩稳定性的重要因素。洞室形状不同时，可考虑洞室形状系数的影响。围岩分级的基本标准见P60围岩级别修正的因素：地下水状态、初始应力。地下洞室埋深较浅时，应根据围岩受地面的影响进行围岩级别的修正。若围岩仅受地面影响，应将相应围岩降低1-2级。围岩的几种分级方法：岩石质量指标RQD（以围岩的稳定性取决于岩石完整或破碎的程度的)观点为依据）其分级适用表见P62。RSR（以施工前有关岩体结构的一般地质状态A、节理产状与掘进方向的关系B、以及地下水的影响C）岩体质量Q（由节理组数目、节理粗糙度、沿最弱节理面的蚀变或填充程度、节理含水折减系数及应力折减系数）其计算式见P64。岩体的地质力学（考虑了岩石强度、RQD、结构面特征、地下水情况等因素的影响，特别考虑了结构面的走向和倾角对隧道工程的影响。）浅埋暗挖法设计理论是建立在岩石的三向刚性压缩试验特性和岩石的二向压缩应力应变特性以及莫尔理论基础之上，并考虑了隧道掘进时的空间效应和时间效应。这一理论集中在支护结构种类、支护结构构筑时机、岩压、围岩变位这四者的关系上，贯穿在不断变更的设计施工过程中。（它指导着喷锚支护的设计和施工，指导着构筑隧道的全过程）围岩与支护共同作用，最大限度地发挥围岩本身原有的支承能力，这是新奥法设计思想的核心。浅埋暗挖法沿用新奥法原理分析体系，运用量测信息反馈于设计和施工，同时采取超前支护、改良地层、和注浆加固。应用浅埋暗挖法应遵循的原则有强调采用预加固措施、隧道支护考虑时间和空间效应、隧道开挖后应尽早提供有足够刚度和早强的初期支护，从而控制围岩变形，而不是最大限度的选择围岩的自身承载能力、尽早施作仰拱并封闭成环（仰拱距工作面的距离最大不超过1倍洞径）、二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后再施作，但在采取辅助措施后，未满足稳定性要求时，也可施作二次衬砌、（由于浅埋隧道荷载明确，提前施作二次衬砌是可能的，多在超浅埋大跨度车站之处应用）衬砌形式采用复合式，两层之间设防水隔离层，起防水、防裂作用，两层之间剪力为零，二次衬砌才不会开裂。控制围岩变形是浅埋暗挖法设计施工的核心问题隧道深埋、浅埋、超浅埋，并非单纯指洞顶地层厚度而言，还应结合上覆地层的水文地质与工程地质特征，松散状况，围岩构造特征，风化、破碎、断层影响的程度与结构强度以及地下水等因素。洞顶的稳定与否对施工方法有直接的影响。深埋、浅埋、超浅埋隧道的计算方法：深埋隧道按塌落拱荷载计算，浅埋隧道按松散荷载计算，超浅埋隧道按全土柱加地面动、静换算荷载计算。隧道衬砌裂缝约有2/3发生在浅埋段，裂缝发生的规律是：拱腰部位多，拱顶部位少；浅埋、超浅埋的多，深埋的少；地层与衬砌不密贴的多，密贴的少；无防水隔离层的多，有防水隔离层的少；前拱后墙法的多；先墙后拱法的少；全断面一次模筑衬砌的多，全断面间歇灌注的少；养护不好的多，养护好的少；刚性大、衬砌厚的多，刚性小、衬砌薄的少；按矿山法施工的多，按新奥法施工的少；小断面开挖施工的多，大断面、全断面开挖施工的少。裂缝的多少与埋深的关系很大。以埋深等于塌方统计平均高度2倍的方法作为判别深埋与浅埋隧道分界的主要标准，围岩垂直压力、地面沉降和电算分析可作为参考标准。围岩变形过大时隧道上方会形成塌落拱（压力拱），塌方是围岩因失稳而破坏的最直观的形式。当埋深大于2倍塌方高度时，才能用塌落拱公式计算。塌落拱高度与围岩级别有很大关系。H/D与P/(rh)的关系结合围岩等级判别隧道埋深。（见P78）P/(rh)的值结合围岩等级判别隧道埋深。（见P79）深埋与浅埋隧道分界深度建议采用下列值：VI级围岩为4D-6D，V级围岩为2.5D-3.5D，IV级围岩为1.5D-2.5D，III级围岩为0.5D-1.0D，II级围岩为0.3D-0.5D，I级围岩为0.15D-0.30D。同时，分界深度与施工方法及施工技术水平密切相关，若采用新奥法施工，光面爆破，且施工技术水平高，则可取小值；否则，取大值。在初期支护作用下，围岩塑性区达到地面，地中围岩变形值与地面沉降值相等时，即覆盖整体位移下沉时为超浅埋，荷载除了按rh全部土柱计算外，还应计算地面交通冲击产生的附加荷载。见P81深埋隧道与浅埋隧道分界深度的确定方法，即以隧道开挖时对地面不产生影响为限进行区分。见P81表3-3。以荷载等效高度进行界定见P83浅埋与超浅埋的判别方法：1.覆跨比即覆盖土厚度H与隧道跨度D（隧道断面直径）之比，H/D≦0.4为超浅埋隧道，H/D﹥0.4为浅埋隧道。2。盖层整体下沉时，即洞内拱顶变位值≦地面沉降值时可视为超浅埋。3。隧道结构顶部进入地面以下5m范围的管道层中时，统称超浅埋。4。实测压力P与垂直土柱重量（rh）之比确定深埋、浅埋、超浅埋。当P/(rh)≦0.4为深埋隧道，0.6≧P/(rh)﹥0.4为浅埋隧道，P/(rh)﹥0.6为超浅埋隧道。超浅埋隧道在初期支护的作用下，围岩塑性区一般可达到地面，覆盖层易发生整体位移下沉。浅埋设计会因为施工不当而引起很大的附加荷载，进而产生超浅埋设计中所出现的不利因素。断面结构形式按跨度分类为：单跨结构、双跨连拱结构（双连拱结构的两拱中部可以是中隔墙，两拱中部也可由立柱和顶、底梁组合。其结构形式在软弱、富水地层，经常开裂、漏水，施工中力的转换也很复杂，不提倡使用）、三跨连拱结构（有双层、单层结构形式，其单层结构形式比较合理）、多跨连拱结构（由于其结构受力复杂，容易出现较多的裂缝和渗漏水现象）。双连拱、多连拱隧道设计应遵循“宜近不宜联”的原则，只有硬岩和受特殊地形限制之处可以例外。断面结构形式按层数分类为：单层（采用浅埋暗挖法施工的隧道多为单层、其设计施工难度小）、双层（其设计施工难度大，为其降低施工难度，目前车站两端大多是明挖多层、中间暗挖，这对单层是比较合理的）、多层（在浅埋工程中，其设计施工极难，地面沉降难以控制，其结构很少采用）。断面结构形式按边墙形式分类为：直墙式（在铁路隧道中I-III类围岩采用曲墙，IV-VI类围岩采用直墙形式，以便使结构受力处于良好状态，支护厚度合理。但在浅埋暗挖工程中，由于埋深较浅，垂直荷载较明确，垂直压力较大，侧压力较小，断面可以根据结构受力情况设计成直边墙，以提高断面利用率。曲墙式（由于浅埋隧道一般位于软弱地层，地质条件较差，围岩自稳能力差，结构一般设计为曲墙，并尽可能圆顺，以减少应力集中点。）断面结构形式按拱的形式分类为：失跨比不宜小于1/3.，但在超浅埋工程中，由于垂直荷载较小，为了提高断面利用率，降低埋深，有时设计为坦拱结构，甚至平顶结构。单跨断面结构形式按端面形状分类为：马蹄形断面（一般用于山岭隧道）、蛋形断面（一般用于第四纪地层和极软弱地层）、圆形断面（多用于水工隧道）。考虑施工的方便和可操作性，初期支护采用马蹄形断面，二次衬砌采用圆形断面。采用浅埋暗挖法施工的地铁站结构形式在第四纪地层中：1.三拱两柱式（三拱车站有塔柱式和立柱式地铁站。第四纪地层中大多采用三拱立柱式地铁站，三拱塔柱式已很少采用）三拱两柱式地铁站存在的问题：1.连拱结构在柱顶存在V形节点,结构防水处理困难。连拱结构开挖施工时易产生不平衡推力，导致初期支护结构产生较大变形，节点难以连接，施工较难控制；导致初期支护扣拱时钢管柱承受水平推力，使初期支护和二次衬砌的拱部容易开裂。3.容易开裂漏水。单跨单层在软土地层中修建单拱大跨结构采用眼镜法（侧壁导洞法）开挖仰拱部分时，变形迅速加大，仰拱封闭后，达到完全稳定。采用混凝土砌块组成的结构适用于有一定自稳能力的地层，采用装配式砌块可以保证拱圈迅速承载。管拱法在第四系松散地层中修建单拱地铁站的施工程序：先在墙脚处开挖两个小隧道并浇注混凝土；在地铁站隧道的一端施作一个10米*20米的工作井，在其中拱轮廓线处沿隧道纵向顶入10个外径2.1米、内径1.8米的钢筋混凝土圆管，其内浇注混凝土使它们连接成管拱，覆盖整个地铁站隧道；进行拱部开挖，立模浇注钢筋混凝土肋形拱；开挖底部，施作仰拱。管拱结构的特点：1.拱部主要承载结构是管拱，肋形拱可以提高拱圈承压后的稳定性。2.结构顶部设有管拱，不仅可以避免采用地层加固法，而且地铁站的埋深可以做得很浅，如2-3米。3.单拱结构受力简明。单拱地铁站除了管拱结构的特点外，还具有1。结构轮廓圆顺，防水层可做得很好，避免了多拱地铁站往往出现的积水沟槽，结构防水效果显著；2。单拱地铁站既可以做成岛式站台，也可做成侧式站台，而单拱地铁站采用侧式站台可以使开挖总跨度的尺寸更紧凑。采用浅埋暗挖法施工的地铁站结构形式在岩石地层中，由于围岩为IV-V类，整体性较好，地下水不发育，地面建筑物较多。地铁站埋深一般为0.5D-1.0D(D为隧道洞径)。拱和墙采用圆滑过渡的五心圆断面，平底板，复合式衬砌。初期支护为锚杆喷射混凝土结构，在浅埋或埋深较浅且穿过高层建筑时，加钢筋格栅拱。为避免先期浇注的二次衬砌对后浇楼板混凝土产生收缩约束作用，楼板简支在边墙的“牛腿“上。开挖和衬砌方法根据不同的埋深、地层条件和环境条件，采用品字形开挖、二次衬砌先墙后拱法。石质良好时，单拱地铁站可采用大拱脚、薄边墙衬砌。见P105图3-51（b）。邻近工程的种类主要是根据新建隧道与邻近既有工程的间隔划分邻近度，其邻近度的划分见P111表3-8-表3-13。这里所谓“间隔”，是指邻近既有工程衬砌外面到新建隧道的最小距离。判别邻近度时采用的D”（隧道外径）值，是指邻近既有工程或新建隧道衬砌外轮廓的垂直高度和水平宽度中的最大值。在隧道并列、交叉的场合，采用新建隧道的外径D′。邻近度分为：不考虑范围、要注意范围、限制范围。邻近地下工程施工分为新建工程接近既有隧道施工和新建隧道接近既有工程施工见P113-P115表。单一洞室弹性条件下的力学模型见P116图3-54。其径向应力、切向应力、剪应力计算式见式3-5隧道开挖后引起的围岩应力重分布局限在一定范围内，在离隧道开挖周边比较近的地方，应力集中度高，在离隧道开挖周边比较远的地方，应力集中度低，越远影响越小。因此，新建隧道开挖对周边产生的影响仅局限在一定范围内。两条平行或重叠的邻近隧道开挖时，隧道中心间距越小，隧道周边的应力越大，从而使隧道周边应力重分布恶化。为了避免相互影响，两铁路隧道线间距一般不小于2D为宜。由于工况状态转化受力模式的条件见P118两洞室邻近开挖的相互影响也存在一个范围，越近影响越大，越远影响越小，远到一定距离，影响就消失了。邻近施工的影响存在着范围有限性的规律-仅局限于一定的区域。这种性质是由开挖后引起围岩应力重分布的局限性决定的。两洞室邻近时的受力状态不同于单一洞室的情况（应力多次重新分布，导致受力的复杂性）。穿越既有线所面临的主要技术措施包括对开挖隧道周围及既有结构周围土体进行预加固、减少地层扰动对既有线的影响、保持周边围岩的稳定性等（还应注意既有结构上台量的计算及控制途径）。浅埋暗挖法设计的地下工程一般采用复合式衬砌，复合式衬砌由初期支护、隔离层和二次衬砌组成。初期支护在二次衬砌施作前应具有足够的强度和刚度，确保施工期间的安全和地面沉降不超过设计标准。初期支护是施工期间的承载结构，承受施工期间的主要荷载（土压力、部分水压力）。二次衬砌和初期支护共同承担永久荷载（二次衬砌还要承受水压力）。应将初期支护和地层视为统一的承载体，计算中应考虑施工辅助措施的作用，初期支护应做到及时、密贴、柔性、早强，并能与围岩共同变形。初期支护变形大，允许出现不影响整体稳定的裂缝。从强度和防水要求出发,二次衬砌不容许产生有害裂缝，裂缝宽度一般不得超过0.2-0.3mm。初期支护和二次衬砌共同承载，相互依赖、影响。初期支护的强度应适应不同的围岩压力。调整支护参数，确保地层稳定后，才能施作二次衬砌。二次衬砌的目的，一是承受流变荷载，二是安全储备。所以，初期支护和二次衬砌的强度及刚度应综合考虑。初期支护背后要及时回填注浆，以保证初期支护和围岩的密贴性，初期支护和二次衬砌应密贴，不留空隙。初期支护和二次衬砌间设置防水隔离层，使初期支护和二次衬砌之间只传递径向力，不传递切向力，从而减少二次衬砌的裂缝。初期支护由喷射混凝土、钢拱架、钢筋网、锁脚锚杆、连接筋等组成。初期支护的参数由经验类比和结构计算确定。初期支护最小应预留3-5cn变形量。喷锚构筑法强调喷射混凝土的柔性规定喷射混凝土的厚度不宜小于5mm，不宜大于250mm。浅埋暗挖法设计的隧道则不同，由于初期支护要有一定的刚度和强度，需设钢拱架，钢拱架要有一定厚度的保护层，因此初期支护的厚度一般不低于250mm，常用的厚度为250mm，300mm，350mm。钢拱架环向接头是钢架的弱点，从受力角度考虑应尽量减少接头，单过长太重，不宜施工，综合考虑拱部格栅长度为2-3m。为确保接头部分的喷射混凝土密实度，接头连接件应优先采用角钢螺栓连接。钢筋网可提高喷射混凝土的抗剪和黏结强度，能提高喷层的整体性，使其应力分布均匀，从而减少混凝土的收缩和喷层裂缝。需要拆除的临时支护中可设塑料网（日本设计常用）钢筋网中钢筋间距宜为100-300mm。当小于100mm时，喷射混凝土回弹增加，且钢筋网与壁面之间易形成空洞，不能保证混凝土的密实度；当大于300mm时，会大大消弱钢筋网在喷射混凝土中的作用。在山岭隧道中锚杆和喷射混凝土围岩共同组成支护体系，锚杆是不可或缺的。锚杆有悬吊作用、组合梁作用、加固作用，有全长黏结型、端头锚固型、摩擦型等形式。在土质浅埋隧道中锚杆的作用却不明显，特别是在城市土质浅埋地下工程一般不设锚杆，在需要加固地层的地方设注浆锚管，在分步施工的墙脚设锁脚锚管。一般在围岩较好的山岭隧道采用锚喷支护做永久支护。浅埋暗挖法在较小断面中用250mm厚初期支护作为永久支护，表面采用氯化铁防水砂浆做防水层。二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后才能施作，在特殊情况时，也可提前施作二次衬砌。二次衬砌的最小厚度为250mm，常规的厚度为300-500mm。仰拱结构及其与边墙的连接形式是影响隧道结构整体强度的重要因素。要保证仰拱有足够的强度和刚度，边墙与仰拱要有圆顺的连接形式。仰拱失跨比应不小于1/12。为控制变形，避免墙基应力集中，应尽早形成封闭结构。一般情况下，施作仰拱距开挖工作面的距离不宜超过1-1.5B（开挖宽度）。采用浅埋暗挖技术施工的区间，隧道仰拱失跨比为1/5-1/6。地铁车站的底板或仰拱的厚度达到1-1.2m。在深埋的山岭隧道中应采取排堵结合，限堵为辅，防排结合，因地制宜，综合治理的原则，结构计算可考虑少量水压力。在城市地下工程中，结构埋深比较浅，隧道顶部是沙层，渗透系数较大，大量排水将会对城市地下水系统、周围建筑物、地下管线等造成影响，甚至破坏，所以应遵循以堵为主，限排为辅的设计原则；防水方法应遵循多道防线，刚柔结合，因地制宜，综合治理的原则。计算中应考虑二次衬砌承受的含水头水压力，如隧道所处的地层为黏土或沙黏土等，渗透系数较小，实践证明，排放适量的地下水，对城市地下水位无影响，可取得较好的整体防水效果。结构计算也应按全水压力进行计算。区间隧道防水板应采用铁路隧道方式，防水板敷设到边墙底，不全包，仰拱不计水压，受力均匀。目前，地铁区间隧道防水板全包，将地下水引入道床下面，这样做对运营不利，应采用铁路的半包式方法。超前预注浆和初期支护背后注浆，不能形成主要防水防线，但注浆填充了围岩裂缝和土层孔隙，可起到一定的阻水作用。特别是对围岩集中出水点的注浆堵水，能起到较好的止水效果（成本高，不能全堵死，必须结合其他方法综合使用）。初期支护在理想条件下，可达到较高的抗渗等级，但由于喷射混凝土和施工工艺的离散性，使得现场喷射混凝土的整体抗渗性能较差，不能形成永久的防线，可以当做施工期间的防水线。在初期支护和二次衬砌之间设置防水层进行防水，称为防水材料防水。防水层一般为柔性的，从国内外地下工程复合式衬砌防水材料的选择来看，防水板（膜）应用较多（因为初期支护的受力和二次模筑的受力不能协调，通过防水板传力且剪力为零，所以防水板不但可以防水，还可以防止二次衬砌开裂）。防水涂料的施作方法为现场机械喷涂或人工涂刷，其厚度难以控制，不便施工，对环境有污染。防水板应具有其延伸率应大于600﹪，耐久性，接缝严密可靠等，确保防水工程具有连续性、整体水密性、变形适应性和耐久性。铺设工艺必须采用无钉铺设法，先铺设无纺布，再将防水板热粘在无纺布上，不能将无纺布和防水板制作在一起进行铺设，否则无纺布与围岩不能密贴，形成很大空洞，防水板也易撕裂。应重视混凝土自防水（如限制混凝土裂缝宽度、尽量减少变形缝、诱导缝）。混凝土自防水主要是防止结构产生贯通性裂缝。设计人员往往认为混凝土的强度越高，其抗拉强度越高，因而抗裂性能越好；混凝土的抗渗标号越高，其抗渗能力越强。施工中出现了片面提高混凝土标号和抗渗标号的现象，殊不知其结果往往适得其反，事与愿违（一般来说，混凝土标号越高、抗渗标号越高，单位水泥用量越多，其结果是水化热增高，收缩量加大，更易导致裂缝的产生）。设计人员合理选定混凝土的强度和抗渗标号，合理地确定结构受力和支承条件，合理设置各类“缝”并正确设计其构造。施工人员合理选择混凝土的配合比、水泥用量、水灰比、如模温度、浇捣顺序、养护时间和条件等。质量员严把质量关。混凝土工程中要求混凝土是高性能混凝土，而不是高强度混凝土。在地铁浅埋暗挖工程中，对各类“缝”的设置及其构造颇有争议。如果设置或构造不当，往往是防水的薄弱环节（地铁工程因行车的特殊要求，一般不能设置沉降缝，即通称的变形缝。如果设置要求有特殊构造，则两侧结构的沉降差不超过0.3mm，否则就可能导致钢轨的断裂。因此，实际上地铁工程中只能设置施工缝）施工缝是施工过程中工艺分段要求所需要设置的，它可消除部分收缩应力，必须设置，但宜少不宜多。目前，二次衬砌多采用钢筋混凝土结构形式，钢筋和混凝土相结合可以共同受力，但承受水压的效果不好。钢筋外的混凝土保护层非常重要，它是确保钢筋混凝土不漏水的重要防线。在钢筋混凝土工程设计和施工时，一定要重视钢筋保护层的施工措施。国内地铁的一些区间出现底鼓和漏水的原因，一是对水压力考虑不足；二是仰拱施工质量较差，厚度未达到设计要求。浅埋暗挖技术是适合富水地区修建城市地铁的主要施工技术之一，该工法的隧道设计应遵循防水设计优先结构设计的原则（防排结合）。地铁设计一般的错误理念：1.防水板全包,将水堵在二次模筑之外,形成水环；2.认为初期支护不会漏水(结构在长期运营下,在施工后通过应力调整,开裂是必然的。)；3.不设置水流入隧道的出路,从而在全线形成压力水头。隧道衬砌拱桥设计法：只考虑了衬砌承受围岩的主动荷载，而未考虑围岩对衬砌变形的约束和由此产生的抗力，所以，衬砌厚度偏大。隧道锚喷用于初期支护，其能保证围岩稳定的同时，也允许围岩有一定程度的变形，使其围岩内部应力重新调整，从而发挥其自承作用，因此，可以将内层衬砌的厚度减小很多。常用计算模式：1.荷载-结构模式（作用-反作用模型），结构上方的岩层最终要塌落，因此作用在支护结构上的荷载就是上方塌落岩体的重量。然而，一般情况下岩层由于支护的限制而不会塌落，实际上围岩向支护方向产生变形受到支护的阻止，从而对支护产生压力。这种情况下作用在支护结构上的荷载是未知的，引用荷载-结构模式就有困难。所以，荷载-结构模式只适用于浅埋情况及围岩塌落而出现松动压力的情况。荷载-结构模式还可以按荷载的不同细分成主动荷载模式、主动荷载+被动荷载模式、量测压力模式。前两种模式考虑的是岩层重量作用在结构上，这种荷载通常是根据松散压力理论或经验确定的。在没有抗力的土体中采用第一种计算模式，一般情况下采用第二种计算模式。第二种模式考虑了结构和岩体的相互作用，部分体现了地下结构的受力特点。为了保证地层抗力的存在，应当使地层与结构之间保持紧密接触。第三种模式是反馈计算的一种方法，即根据现场实地量测获得的围岩压力，作为荷载对支护结构的作用进行计算。这种荷载反映了结构与围岩的共同作用。支护结构体系与围岩共同作用的计算模式（连续介质模型），其主要用于围岩变形产生的压力，压力值必须通过支护结构与围岩共同作用而求得。支护结构体系不仅是指衬砌与喷层等结构物，而且包含锚杆、拱架等支护结构在内。其计算模式的计算方法通常有数值解法和解析解法两种（一般只适用于轴对称情况，可以说明现代支护结构设计的机理和概念）。剪切滑移破坏法只是近似的工程计算法。围岩压力是指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形、破坏的作用力，包括由地应力（即原岩应力）引起的围岩应力，以及围岩变形受阻作用在支护结构上的总作用力。围岩压力也称地压。由围岩压力引起的围岩和支护的变形流动与破坏等现象称为围岩压力显现或地压显现。围岩压力分为松动压力、变形压力、膨胀压力、冲击压力（具体定义见P142-P143）围岩压力计算的适用条件1.H≤ha;2.ha＜H＜hp（洞顶上覆土柱下沉，从而带动两侧土体变形下沉，出现两道破裂面。当土柱下沉时，两侧土体对它施加摩擦阻力，而当破裂面间的土体下沉时，又受到未扰动土体的阻碍）具体分析见P144应力传递本质上属于挖洞后原岩应力的转移；在松散地层中挖洞后，由于洞顶下沉及下沉岩柱两侧存在摩擦力，使顶部岩体卸载，两侧岩层加载。岩柱理论和太沙基公式分析见P147实践表明，浅埋时利用式3-32所算得的围岩压力与实际相差较小，而埋深较大时，则误差较大。原因是深埋时上覆岩体的破裂面已不再是沿着整个岩柱的侧面，而是形成一个封闭的拱形曲面，即所谓形成平衡拱，因而将太沙基公式应用于深埋的隧道则有较大的误差。隧道施工时，由于承载拱效应，原始地层应力并非全部转化为作用在结构上的荷载，即使在隧道建成几千年后，作用在隧道衬砌上的压力任然小于初始应力。其原因为隧道开挖后洞室洞室开挖周围地层应力的释放，隧道的拱形形状及地层内部摩擦力等导致承载拱发挥作用，周围地层应力进行重分布产生两种变化，即一部分被释放，另一部分向深部和其他方向转移。当施作衬砌支护后，地层应力的释放过程受到抑制，一部分释放荷载作用于衬砌结构上，这部分荷载的大小正是我们所需要了解的作用于衬砌结构上的压力。原始地层应力的释放率与地面沉降和拱顶下沉之比有很好的一致性。实践证明，初期支护厚度与作用在其上的荷载关系不大，这是因为绝大部分变位是在初期支护施设前完成的，在这一过程中伴随着变位的发展，地层应力释放或向深部地层转移，初期支护施设后，只能抑制后期数值不大的变位。初期支护的较大刚度对于荷载的作用程度是有限的。因此，当只考虑承担基本荷载时，初期支护厚度不宜过大。新奥法原理展示了这样一条原则：在一定范围内（通常指隧道开挖后能维持自稳的时间）衬砌越紧跟，作用在衬砌结构上的荷载就越大。大量资料证明，台阶长度（或闭合长度）与作用在结构上的荷载有着密切的关系，即闭合长度越长，作用在结构上的荷载越大。计算式见P151地震对地下结构的影响大致有两个方面：剪切错位和震动。剪切错位通常是由基岩的剪切位移引起的，一般发生在地质构造带附近，和土体失稳引起的较大土体位移。地震的破坏作用，自地面深入地下而迅速衰减。预支护指预先设于隧道轮廓线以外一定范围内的支护，或与开挖面后方的支架等共同组成的支护系统，是有效的辅助施工措施，可以在隧道开挖后至洞内支护结构产生支护作用前的时段内支承临空的岩体，从而维持开挖面的围岩稳定。有些预支护结构也可设计为永久支护结构的组成部分。隧道施工中的预支护类型主要有超前锚杆、小导管注浆、管棚。洞室开挖问题的基本研究思路：在应力释放及应力重分布过程中，当洞室开挖后初始应力得到释放，将释放的应力作为等效荷载加在开挖后的洞室结构上，以研究开挖后的洞室的力学行为。计算考虑初期支护对围岩的加固作用和不同部分开挖过程中各部分之间的相互影响，分部开挖步数及开挖的顺序将影响应力-应变过程的状态，也将影响最终应力和位移。隧道底脚和侧壁应力集中，弯矩和轴力较大，产生了较大松弛底压。这和开挖跨度大有关系。围岩条件越差，这种情况越严重。底脚和侧壁松弛范围均较大，要求底脚有较大的承载力，这是应该重点加强的部分。对初期支护设置不均衡支护（锚杆设置情况：拱顶3.5米，拱脚30度-60度范围内5.5米，边墙4.5米；喷射混凝土25厘米），在拱脚处加长的锚杆起到了重要的作用，有效地控制了塑性区的发展，塑性区的范围变小了，拱顶减短的锚杆完全能满足要求。减应力产生的大小和方向与开挖顺序有关。在方向上，中壁法的剪应力与上台阶法、侧壁导洞法的剪应力相比旋转了90度，在量值上，侧壁导洞法的剪应力要大近三分之一，这说明其值与开挖顺序有关。设置仰拱后，底脚处的塑性区得到较好的控制，说明先修仰拱，及时封闭结构，对提高底部承载力和稳定整个隧道结构起着重要的作用。扁平率随跨度增加而减小，说明既要考虑净高，又要经济。同跨度的二到三类软岩与四到五类硬岩相比，扁平率比较大。软岩相对硬岩拱顶稳定性较差，两侧壁松弛压力和底鼓较大，在设计中考虑取较小的曲率半径，以利于结构的受力和稳定性。隧道扁平率越小，衬砌轴力也随之减小，而衬砌两侧负弯矩变大，拱顶正弯矩几乎没有变化，这说明衬砌两侧的应力也变大了。因此，加大衬砌两侧的厚度，对于控制隧道衬砌的应力是有利的。加强初期支护，如使用长锚杆、基脚和拱脚注浆锚杆等，是加固围岩、防止围岩松弛变形、保证施工安全的重要措施。先修仰拱，这对于及时封闭和稳定整个结构起到重要作用。超前锚杆又称斜锚杆，是沿隧道纵向，在拱上部开挖轮廓线外一定范围内向前上方倾斜一定外插角，或者沿隧道横向、在拱脚附近向下方倾斜一定外插角密排的砂浆锚杆。前者称拱部超前锚杆（其用以支托拱上部临空的围岩，起插板作用），后者称边墙超前锚杆（用以在拱线附近岩体所承受的拱部荷载传至深部围岩时，起提高施工中的围岩稳定性作用）。拱部超前锚杆布置范围公式:L=(1/2)a-(2/3)a。L为设计锚杆布置范围内之半弧长，a为隧道拱部外弧半长。拱部超前锚杆纵向两排之间应重叠1米以上的水平搭接段。拱部超前锚杆钻孔口位于开挖轮廓线以外10-20厘米，边墙超前锚杆钻孔口位于起拱线以上10-20厘米，可设一排或数排。填充砂浆标号≥200号，宜用早强砂浆。小导管是沿隧道纵向，在拱上部开挖轮廓线外一定范围内向前上方倾斜一定外插角，或者沿隧道横向、在拱脚附近向下方倾斜一定外插角密排的注浆花管。注浆花管的外露端通常支于开挖面后方的格栅钢架上，共同组成预支护系统。注浆小导管既能加固洞壁一定范围内的围岩，又能支托围岩，其支护刚度和预支护效果均超过超前锚杆，适用于较干燥的沙土层、砂卵（砾）石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋段等地段的隧道施工。小导管长度一般为台阶高度加1米，其前部应钻注浆孔，孔径为6-8毫米，孔间距为10-20厘米，梅花布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于30厘米，作为预留止浆段。小导管通常压注水泥砂浆，水灰比W/C为0.5-1.0。当围岩破碎，岩体止浆效果不好时，可采用水泥-水玻璃双液浆，将浆液凝结时间控制在数分钟之内。注浆压力为0.5-1.0MPa,必要时在孔口设止浆塞。浆液扩散半径R，考虑注浆扩散范围相互重叠的情况，安其R=（0.6-0.7）L0，L0为导管中心间距。单根导管注浆量Q按计算式Q=3.14*R2ln.n为围岩孔隙率。小导管外插角小于10度，外插角过大会造成超挖。两组小导管纵向水平搭接长度不小于1米。格栅钢架又称格构梁（施工现场多称为花拱），由主筋（直径为22-30毫米）与构造筋（直径为12-16毫米），它与注浆小导管组合成的预支护系统具有类似管棚的作用，也可称为短管棚（1.比超前锚杆或小导管的支护能力大，2.比管棚简单易行，但支护能力较弱，3.格栅钢梁内空间被喷射混凝土填充、覆盖，具有较好的防水性能，4.填充的喷射混凝土与围岩和钢筋均紧密黏结，形成刚度较接近的共同变形体，受力条件合理）。管棚宜布置在洞口和洞口附近，导管中还可增设钢筋笼（由4根主筋和固定环组成，主筋直径为16-20毫米，固定环用短管或钢筋环焊接而成，以提高导管的抗弯能力），并与强有力的型钢钢架（采用钢轨、H型钢及钢管等加工制成）组合成预支护系统，以支承和加固自稳能力极低的围岩。它对防止软弱围岩的下沉、松弛和坍塌等有显著的效果。其特点是支护能力大，但施工技术复杂，造价较高。管棚外径一般为80-180毫米，根据模拟受力分析和实际应用情况，直径一般以105-150毫米为宜，导管直径再增大作用不是很明显。导管长度一般为10-45米，分段安装，分段长为4-6米，两段之间呈V形对焊或丝扣连接。导管上必须钻注浆孔，孔径为10-16毫米，孔间距为15-20厘米，梅花布置。尾部留有止浆段。其注浆形式有两种形式。其一，是通过导管上的注浆孔向地层内注浆，既加固地层又填充导管，其二，向导管内灌注水泥砂浆或混凝土，砂浆或混凝土的标号为200-300。导管间距应根据地层性质、地层压力、设置部位等条件确定，一般为30-50厘米，或按2-2.5d估算（d为导管外径）。纵向两组管棚应有不小于1.5米的水平搭接长度。导管安装偏差小于等于0.006L-0.015L，L为导管长度。长管棚一般均安设在隧道顶部轮廓线外的0.5米处，属于传力结构为主、局部受弯为辅的传弯结构，是放在弹塑性地层一个半柔半刚性的梁。地层荷载通过它传给管棚下面的地层，传力结构一般没有变形，也就不会受力。但由于长管棚放在不均质的地层中，受地层的阻力不同，在局部可能会产生很小的变形和相应的弯矩。尤其开挖进尺较短，会产生局部变形和弯矩，但其值不大。长管棚不是主要承载结构。管棚在地层中的作用为：1.提高地层的刚度和承载能力。管棚的刚度与周围地层的刚度比值不宜过大，应相匹配。否则，两者受力分配不均匀，会破坏管棚底部土体的承载能力，所以管棚直径不宜过大。2.可以隔断地层重点位移向地面传递。3.可以将地面沉降曲线呈现的不均匀的正态分布均值变为平均分布，有利于控制地面的沉降。根据隧道力学的分析，施工过程中隧道前方与隧道开挖面距离大约在1.5D(D为隧道直径)范围内时，土体应力已开始释放，土体变形已开始发生。在距开挖面大约为0.5D范围内时，土体原始应力已释放约30﹪左右，这种现象被称为“掌子面效应”，此时基床系数会降低。按照普洛托季雅可成洛夫的理论，在暗挖工程上部的覆土超过一定高度时，暗挖洞室上方会形成一个抛物线压力拱，拱内土体的重量就是作用在衬砌上的土层总压力。改变管棚的I值，变动管棚所用钢管的直径和间距（为确保管间土体稳定，设管体水平间距为2倍管径）。在允许的范围内，管棚刚度约增加到原来的15倍时，钢材用量增加到1.8倍，水泥用量增加到3.1倍,管棚最大沉降值仅减少1厘米。（仅靠增加管棚的刚度来减少管棚的最大沉降，效果不太明显，除非对沉降要求很严格）管棚直径不宜过大，建议控制在直径为150毫米以内为宜。在开挖进尺为1米左右时，开挖与初期支护建成并达到一定强度之间存在着时间差，因而形成局部悬空面。管棚在上部荷载作用下绕曲，形成管棚的局部下绕。注满水泥浆液的钢管的弹性模量要高出土体许多倍，所以通常情况下，管棚的总体下沉比管棚的局部下绕大许多倍。在此情况下，增大管棚刚度虽可减少管棚在荷载作用下的局部绕度值，但对控制总体沉降的作用却很小。在开挖阶段，长管棚实际上只起到将开挖临空面上方的土体荷载向开挖面前后转移和防止管间土体塌落的作用，其材料使用应力很低。管棚支撑在土层上的特点也决定它的使用应力不可能太高。因此，管径截面越大，材料强度利用得就越不充分。网构钢拱架间距越大，地面沉降瞬时值越大，且作用在结构上的荷载和内力的瞬时值也越大。台阶过长，各阶段有充分的变形积累时间，管幕是管棚的一种特殊情况，在日本应用较多。一般在穿越既有铁路、公路或既有重要建筑物时，为了尽量减少沉降，采用顶进法施作直径为600-1000毫米的钢管作为管幕预支护。管幕的两端必须有稳固的支点，管幕造价较高。喷射混凝土、锚杆是新奥法的主要支护手段。其设计原则：适当控制围岩变位量，及时构筑支护结构，恰当选择支护结构刚度，以保证隧道的安全稳定和经济合理性。对于岩质条件较差的浅埋大跨度隧道，要求支护结构对围岩施加较大的约束力，这时常采用钢拱架来加强支护结构的刚度。钢拱架的支护机理是在喷射混凝土还不能提供足够的强度时，由钢拱架承受围岩荷载，减缓围岩变位速度。随着喷射混凝土层的凝结硬化和强度的逐渐增加，围岩荷载转由喷射混凝土、钢拱架、锚杆联合支护体系共同承担。钢拱架必须有一定的刚度、强度、和稳定性，使喷射混凝土在早期无承载能力时承担围岩的部分荷载。限制围岩产生较大变位，但要保持支护结构具有一定的柔性。围岩产生较大的变位量时，支护结构被弯曲压缩而对围岩壁面施加径向约束压力，通常需要钢拱架来提供支护抗力，以达到提高喷射混凝土的楔效应和防止局部应力集中。同时，还可以结合其他支护手段形成复合式支护体系。钢拱架应满足的要求：在喷射混凝土早期强度不高的情况下，能够承担围岩部分荷载，要求横、纵轴的截面系数比不大于3。与喷射混凝土结合良好，回弹少，拱架背后无空洞，以提高喷射混凝土的楔效应和防止局部应力集中。其结构强度、刚度、稳定性相匹配，受力合理。网构钢拱架是较好的新型支护拱架，它不仅具有传统钢拱架的功能，还有其不可比拟的优点特别适用于软弱地层的地下洞室。网构钢拱架支护过程是：在喷混凝土初期为单独承载，喷混凝土后期是钢筋混凝土结构体，其刚度随喷射混凝土强度的增加而增大，它的刚度可通过调整喷层厚度和纵向拱架间距等方式进行，以适宜不同的地层要求，表现为先柔后刚，能与围岩刚度匹配，符合NATM原则。网构钢拱架是由钢筋焊接而成的，截面形状可以改变，适宜于不同跨度的需要，更适宜于大跨度隧道。采用16Mn螺纹钢筋加工的网构钢拱架，其容许抗拉强度可达240MPa，远大于160MPa的工字钢强度。在断面相同时其承载力相应地提高了百分之50。网构钢拱架和喷射混凝土结合良好，形成钢筋混凝土结构体系，并能与围岩形成一体，有利于提高围岩的自承能力。网构钢拱架和喷射混凝土形成拱壳，而工字钢拱架和混凝土易全部剥离。形成弱点和断点，使之波及范围到此终止。结构整体越强，破坏所波及的范围越广。网构钢拱架和喷混凝土所组成的结构体系的弹性模量随混凝土龄期的增加而提高，支护刚度随喷射混凝土厚度增加而增大，表现为先柔后刚，能与围岩刚度相匹配。其背后与地层之间有效地被喷射混凝土填充密实，在软弱地层中对控制地面沉降极为有利。其具有明显的各向同性、等强度、等刚度、等稳定性。能与锚杆、超前小导管形成整体支护体系，尤其是超前小导管可以从网构中间穿过，且不影响拱架本身的强度。在不能自稳或自稳时间短的围岩中，必须按能立刻承受可能产生的部分松动荷载进行设计。因此，拱架的截面高度应由可能产生的松动土柱高的荷载来决定，同时，拱架附近喷射混凝土厚度必须大于拱架截面高度，以便形成钢筋混凝土结构，共同受力。网构钢拱架有四肢形和三肢形，等高四肢形比等高三肢形的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩大，用钢量较大，一般用于受力大的情况。四肢主筋各肢截面积相等,三肢主筋两水平主筋截面积之和等于单筋截面积。四肢形加强筋形式分为内对角线托架形式、纵向斜杆托架形式、K形加强筋形式。见P189。三肢形加强筋形式分为剪力式加强筋系统、水平筋加强系统。见P190。接头形式分为螺栓连接、卡销式连接、套管螺栓接头。在大跨度、地质条件差、浅埋情况下，常采用截面为四肢形，加强筋为K形，连接板连接。网构钢拱架截面高度应考虑松动高度土柱荷载来进行计算，截面宽度应考虑运输、加工、掌子面情况，选择高宽相等的截面形式。节间长由加强筋钢架长度两钢架之间加强筋的空隙预留主筋长度组成。网构钢拱架由抗架剪能力控制其承载力，而抗剪力主要由加强筋的拉压杆系统作用来实现，加强筋系统最佳尺寸的选择，可产生最优抗剪能力。加强筋预留主筋长度部分由钢架加强，预留长度也有一个最佳尺寸（保证预留长度部分主筋不是整体结构最弱点），节间长度由最佳长度来控制。节间长度起着控制网构钢拱架刚度、强度、稳定性的作用，加强筋钢架结构刚度越大，布置越密（主筋预留长度越小），拱架刚度、强度、稳定性越好。网构钢拱架主筋、加强筋结构尺寸、预留主筋长度（加强筋钢架密度）之间应合理匹配。网构钢拱架设计验算见P192-P202网构钢拱架横断面不仅受到平面力的作用，还受到空间力的作用，因此横断面上四肢主筋受扭，超出应力值往往发生在同一截面四根主筋的其中一根上（拱架加工有误差）。拱架平面的平整度、加工精度、接头形式在很大程度上影响着拱架的承载能力。节间腹杆加强筋起着固定纵向筋的作用，并承受剪力、部分拱架法向力和弯矩。加强筋起着传递剪力的作用，腹杆加强筋可以有效传递集中荷载。分散到各杆件上的腹杆加强筋的应力变化与主筋应力变化相。加强筋应力值平均为主筋应力值的60﹪，加强筋的最大值稍小于主筋平均应力值。节间结构体内部有应力调整，荷载越大越明显，斜杆的应力比竖杆或横杆的应力增加幅度更大。接头附近主筋的应力最先达到极限，接头刚度不必太大。接头传递力主要靠角钢间的承压来传递。螺栓传递轴力100﹪，传递弯矩小于20﹪。网构钢拱架局部出现应力集中，弯矩值增加很快，出现局部失稳，导致主筋脱离原位，变形明显，而加强筋变形稍小，这是因为主筋的细长比大，加强筋的细长比小，而且主筋是主要受力构件，所以主筋易失稳。拱架刚度随荷载量变化，表现为先柔后刚，但不太明显。拱架稳定性好，无整体失稳，破坏原因主要是主筋的局部失稳造成。剪力传递靠加强筋钢架杆系的拉压作用传递，斜杆筋作用比竖杆筋大。焊接角钢接头处应力传递靠螺栓传递全部轴力和部分（≦20﹪）弯矩。喷射混凝土与网构钢拱架组成的支护体系的承载力是单独网构钢拱架承载力的11倍。网构钢拱架与喷射混凝土结合性较好（抗扭性能高），形成了拱壳。工字钢拱架与喷射混凝土结合性较差，喷射混凝土与工字钢结合易全部剥离，并扭曲折断。工字钢拱架不仅与喷射混凝土喷层结合差，易绕Y轴方向发生压屈，对喷射混凝土早期的支护稳定性不利。网构钢拱架受压，对支护衬砌结构有利，能更好地利用围岩和混凝土的抗压强度高的特点，从而可提高复合衬砌承载能力。地面裂缝常与地下洞室掘进工作面平行，并随开挖工作面的推进而推进，裂缝一般上宽下窄。盾构法引起的地层变形特征与浅埋暗挖法施工引起的地层变形特征类似。盾构法施工的隧道最大沉降值比暗挖法施工的隧道最大沉降值小。盾构法与暗挖法相比，有两个不同点（盾构掘进面的前方可能产生地面隆起，施工沉降除了地层损失引起的沉降外，还存在盾尾空隙沉降）。地面变形的五个阶段（1.先行沉降-由于地基有效上覆土层厚度增加而产生的压缩和固结沉降。2.开挖面之前的沉降和隆起-由于开挖面的崩塌所引起的开挖面土压力失衡所致,这是一种土体应力释放或地层向开挖面倾斜而产生的地基塑性变形。3.开挖面之后的沉降-由于土从三维扰动变成二维扰动。4.喷锚支护后的空隙沉降-由于喷射混凝土的自重引起钢筋网下垂并出现空隙所产生的沉降，它是该空隙土体应力释放所引起的弹塑性变形。5.后续沉降-由于地层被扰动后进行的应力调整所致，沉降缓慢，其与注浆、支护等因素有关。地下水的长期作用会使围岩强度降低，引起地层不稳，加大围岩压力，从而增加支护结构的压力。掌子面开挖时，若工作面土体松动、坍塌，将会导致地层原始应力和土体极限平衡状态改变。洞室断面设计不当，会产生应力集中现象。覆跨比对地面沉降影响很大，其值在1-2时，沉降较好控制，其值小于1时，沉降控制需采用辅助工法，所需费用幅度增加。在降落漏斗范围内的岩土由原来的浮重度变为饱相重度或湿重度，岩土颗粒的自重压力相应增加了。在抽水孔周围的地面可能出现一个凹形变形区。第四纪砂卵石地层，降水只是吸出颗粒之间的水，对地面、地中沉降的影响不大。工程降水会引起土层固结而压密，导致地层收缩而沉降。会改变地下水的抗浮力，地下水的浮力减小会引起地层颗粒的位置改变而沉降。会改变地层渗透压力，渗透压力是一种体积力，具有方向性和分层压密地层的作用。由粗、中、细沙层组成的含水层，由间隔在其中的黏性土层组成不透水层或弱透水层，构成多层承压含水层。在这类含水层中长期抽吸地下水，必将引起含水层承压水头下降，使含水层的孔隙水压力以不同速度降低，颗粒骨架的粒间压力增加，从而导致地面沉降。此沉降为非弹性的永久性变形。降水期间，降水面以上的土层通常不可能产生较明显的固结沉降，但降水面以下的土层由于排水而会很快产生沉降，通常降水所引起的地面沉降就是用这一部分沉降量来衡量，计算公式见P228深井降水中，深井泵的吸口宜高于井底1米以上，低于井内动水位3米。井点降水必然会形成降水漏斗，从而造成周围地面的沉降，但只要合理使用井点，就可以把这类影响控制在周围环境可以承受的范围内。其措施有：1.防止抽水带走土层中的细颗粒（会增加周围地面的沉降，还会使井管堵塞、井点失效。为此，应根据周围土层的情况选用合适的滤网，同时重视埋设井管时成孔和回填沙滤料的质量）2.适当降低降水漏斗线的坡度(在同样降水深度的前提下,降水漏斗线的坡度越缓,影响范围越大,产生不均匀沉降越小。)3.井点应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水（轻型井点和喷射井点应埋设在沙性土层内，降水引起的沉降量很小，除松沙外。但降水间歇和反复进行，每次降水都会产生沉降，沉降量随次数的增多而减小，趋于零，但总的积累量是可观的。）4.防止开挖基坑时由于承压水头而造成流沙和附近地面的大量沉降（将井点管伸到黏土层下面含水沙层中，以降低沙层中承压水头h，从而使坑底得以稳定。）5.防止井点和附近储水体穿通而导致地下水位下降，进而出现流沙现象（在井点和储水体之间设置隔水墙。）6.采用内井点降水的方法减少降水对周围环境的影响(使板桩下端比井点滤水管下端深2m左右)7.采用以水射泵降水井点组成的封闭式井点系统8.对K值很小的地层,采用深井泵和真空泵配合使用的方法。由于回灌水时会有Fe(OH)2的沉淀物、活动性的锈鉵和不溶解的物质等积聚在注水管内，在注水期间内需不断增加注水压力，才能保持稳定的注入水量。对于注水期较长的工程，采用涂料加阴极防护的方法。隧道上方地面沉陷槽宽度主要取决于最接近隧道拱顶的那一层土壤的状况。隧道完全处于地下水位之下，邻近隧道上方的承压水土层对沉陷槽也有重大影响。隧道上方的竖直压力对地层沉陷的影响极大。计算公式见P233随着开挖面掘进，地面沉降的变化规律：1.地面开始沉陷至急剧沉陷阶段（占总沉降量10﹪-20﹪）。2.地面急剧沉降阶段。3.沉陷转缓趋于基本稳定（占总沉降量20﹪-30﹪）。4.长期缓慢变形阶段（占总沉降量5﹪-10﹪）。具体见P234-P235。在无水、少水情况下，地面横向沉降范围一般认为等于结构埋深Z，也就是从结构物边横向向外Z宽度。影响地面最终沉降量的主要因素是地层情况及覆跨比。影响沉陷槽的主要因素有地层情况、洞跨B、覆盖土厚度H等。城市软土地层的隧道地面沉陷槽宽度大约为B+4H。浅埋地下工程，其稳定性主要应该由拱顶的垂直位移和地面的沉降值来判断。沉陷槽宽度的经验公式见P241。纵向的不均匀下沉是由于在不均匀的地基土层中，地层固结变形、土层蠕变以及列车荷载及震动等因素的作用所造成。严重还会造成纵向结构破坏（见P242验算）。城市浅埋地下工程上覆地层的垂直位移通常表现出整体下沉的特点。城市地铁隧道与山岭隧道相比，严格控制地面沉降和地面和地面水平位移。由于隧道周围的应力路径发生了变化，从而造成土体的基本计算参数发生了施工变异。隧道在开挖中，在无支护情况下，隧道顶部都出现了松动区，且隧道上部土体应力路径变化较为复杂，隧道底部向下延伸近似三角的区域为卸载区域（隧道底部回弹的区域）。隧道侧面向上和向下延伸的“蝴蝶”区域为剪切压缩区（事故经常在此区域发生）地下洞室开挖后，其周围将形成三个不同的区域，松动圈、应力增高区（承载环）和原始应力区。洞室开挖后增加了临空面，洞壁由原来的三向应力状态变为二向应力状态。由于洞周应力集中，松动圈内的岩石松动，与原岩呈脱开之势，形成作用在支护结构上的荷载。若支护刚度较大、支护较及时，即支护结构提供的支撑力大于支护结构上的荷载，则支护结构便会限制岩体的变形，减小塑性区的扩展半径。隧道开挖时，扰动四周岩层，此时，地层中的应力场发生了变化，在洞体四周表现较为明显。隧道的形成破坏了地层原状力线，通常，力线在洞体四周相对集中。此时，毛洞或初期支护所能提供的抗力很小，固此处只存在切向应力和指向隧道的径向应力，这就造成了洞体开挖后，洞体四周的围岩向隧道位移，且周边的切向应力随位移增大而增大。当内层围岩向隧道内位移后，由于应力的调整，相邻的围岩也随之向隧道内位移，直到切向应力在围岩中达到新的平衡时，洞体才进入初步稳定状态。这种应力-位移的交替变化会逐渐向远离洞周的地层深部发展，其发展的深度和变化数值大小取决于围岩状况、隧道跨度或洞室直径、施工方法以及隧道埋深。对于深埋隧道来说，应力-位移的变化在发展到一定深度后就会恢复到原始状态。但是，对于浅埋隧道来说，交替变化会波及到地面，造成地面的下沉（顶部位移直到地面为止，横向也波及一定的范围，构成沉陷槽）。盾构法施工引起的地层损失和隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结，是导致地面沉降的基本原因。这种情形和浅埋暗挖法施工相同。见P249-250地下工程新奥法施工的实质是减小对地层的扰动，充分利用围岩自身的承载力，有效控制地层的变形。控制地面沉降的关键是保持开挖面稳定，及时、密贴、大刚度的支护以及初期支护后的减小沉降措施。分部开挖可以保证开挖面稳定，又可及时、有效的支护，对地层扰动也减小了。地层预加固方法很多，常用的有：预注浆、超前管棚、插板法、超前锚杆。预注浆法包括从开挖面、地面或导洞内注浆。注浆方式有渗透注浆、劈裂注浆、射流注浆等。注浆材料有化学浆液（水玻璃类、高分子类、水泥、黏土和药剂配合液）和非化学浆液（水泥浆、黏土浆、水泥+黏土、水泥+鹏润土、砂浆等）。对于孔隙率较大的沙层、砂卵石层渗透注浆使用非化学浆液，对于渗透性较小的沙层渗透注浆可使用化学浆液。劈裂注浆适用于黏土层和密实粉细沙层。射流注浆适用于各种沙地层，特别是级配较好的砂卵石地层。渗透注浆通常在洞内进行，隧道开挖前在开挖轮廓以外注浆，形成一定厚度的加固带，然后再其保护下开挖隧道。若采用分布开挖隧道，开挖面任不易稳定，可在开挖面前方注入少量浆液，以稳定开挖面。通常，渗透注浆法有良好的防渗性。劈裂注浆适用于黏土和密实粉细沙层，常用于范围较大的地层注浆加固，浆液一般用较稠的水泥浆液，对于有些地层，通过控制注浆压力可达到劈裂注浆和渗透注浆的目的。射流注浆在实施时，空气、水、稀浆液被喷进地层，并在适当位置与土颗粒、水泥和化学浆液混合，通过水和空气射流将不合要求的土粒冲走，然后固结成较高强度的固结体，然后，在其保护下进行隧道开挖。射流注浆可竖直、水平或倾斜进行。压密注浆作为补救措施，解决沉降损失或修正沉降的一种注浆方式。它是在支护完成后通过高压向支护体的上部注入很稠（塌落度小于5厘米）的浆液，以置换和压实松散基土。注浆体是一种匀质体，随着注浆的继续，其体积增大，从而逐渐减小地面沉降。压密注浆不适合高压缩性的淤泥质黏土。劈裂注浆比渗透注浆可减小地面沉降1/3-1/2。地面锚杆一般采用全长砂浆锚杆，锚杆与砂浆共同组成锚固体。它的锚固作用是通过锚杆与砂浆之间、砂浆与岩土体之间的摩擦阻力来实现的。前者的主要功能是提高岩土体整体的强度和刚度，后者则是增强岩土体的摩擦阻力和抑制岩土体的沉陷滑移，进而达到减小山体压力的效果。提高岩土体整体强度和刚度的作用机理：向锚杆孔中注砂浆时，由于压力的作用，浆液会扩散，且顺着岩土体的孔隙和裂隙渗透扩散，当锚杆孔间距布置合理，浆液扩散半径相互搭接，形成网状胶质结构体，从而大大提高了岩土体强度和刚度，使岩土体的抗压强度、刚度、强度有明显提高。为保证加固效果、锚杆间距保持在浆液扩散半径范围之内。锚杆锚固的有效长度为锚杆全长的3/5-4/5。计算式见P266抑制岩土体沉降和减少压力的作用机理：由于砂浆对锚杆的握裹力，以及砂浆与周围孔壁的黏结力（孔内砂浆灌注饱满），使锚杆产生串挂固结作用，形成一个以锚杆为中心的加固区，使锚杆周围岩土内的抗剪强度大为提高。另外，锚杆的弹性模量比岩土体的弹性模量大，因而锚固体还可以约束岩土体