公路隧道施工-隧道支护与衬砌

概述

隧道施工在地层中开挖出导坑后，出现了岩壁临空面，改变了围岩的应力状态，产生了趋向隧道内的变形位移(收敛）。同时，由于开挖扰动以及随时间推移的变形量的增长，又降低了围岩的强度。当围岩应力超过围岩强度时，围岩的变形发展过大，从而造成失稳；其表现通常为围岩向洞内的挤入、张裂、沿结构面滑动，甚至最后发生坍塌。围岩的变形是个动态过程。对于坚硬稳固的围岩，开挖成洞后其强度足以承受重分布后的应力，因而不致失稳。但对于破碎、软弱围岩，开挖后随着暴露时间的增加，变形随着发展，就会造成失稳。尤其是在隧道拱部、洞口、交叉洞以及围岩呈大面积平板状且结构面发达的部位，更易失稳。

为了有效地约束和控制围岩的变形，增强围岩的稳定性，防止塌方，保证施工和运营作业的安全，必须及时、可靠地进行人工支护，人工支护通常又分为一次支护（初期支护）和二次支护（衬砌）两大类。按使用目的和时间又分为临时支护和永久支护，临时支撑的功能是作为辅助开挖结构，或作为过渡结构，特别是用于控制局部塌落等，当临时支撑的任务完成后常被拆除。永久支护一般是指混凝土衬砌。有时仅仅采用喷混凝土、锚杆及钢支撑等一般人工支护方法不能保证坑道的稳定时，还需要采取辅助的支护措施，如小导管注浆、管棚、锁脚锚杆、围岩注浆等支护方式。这是提高围岩自支护能力的重要措施。一般说，这种人工支护的措施，多数是在地质条件差的情况时采取的。

概述

支护的合理选用与围岩的稳固程度有关。一般说来，Ⅰ级围岩不需临时支护；Ⅱ级围岩采用锚杆支护；Ⅲ～IV级围岩采用喷射混凝土支护、锚杆喷混凝土联合支护、锚杆钢筋网喷混凝土联合支护；Ⅴ级围岩采用喷射混凝土钢支撑联合支护或其他支撑支护；Ⅵ级围岩采用木、钢、钢木混合支撑或钢筋混凝土支撑。对于Ⅰ～Ⅱ级围岩，可以先挖后支，支护距开挖面距离一般不宜大于5～10m；Ⅳ～Ⅴ级围岩随挖随支，支护需紧跟工作面；Ⅴ～Ⅵ围岩先支后挖。施工过程中如条件合适，应尽量将临时支护与永久支护结合采用。

概述

□概念锚喷支护：是一种组合支护，它是将喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土、钢纤维、钢拱架组合起来的支护形式。可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的一种或几种结构的组合。锚喷支护是目前通常采用的一种围岩支护手段。采用锚喷支护可以充分发挥围岩的自承能力，并有效地利用洞内的净空，既提高了作业的安全性，又提高了作业效率；它能适应软弱岩层和膨胀性岩层中隧道的开挖；它能用于整治坍方和隧道衬砌的裂损。一、锚喷支护

□锚喷支护包括：喷射混凝土支护、锚杆支护、喷射混凝土锚杆联合支护、喷射混凝土钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设型钢（或钢拱架）而成的联合支护。前五种为常用的基本类型，后两类较少使用。一、锚喷支护一、锚喷支护

一、锚喷支护

一、锚喷支护

一、锚喷支护

□锚喷支护优越性：能及时支护和有效地控制围岩的变形，防止岩块坠落和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力；能大量节省混凝土、木材和劳动力，加快施工进度，工程造价可大幅度降低，并有利于施工机械化程度的改进和劳动条件的改善等。是一种符合岩体加固原理的积极支护方法，加固体具有良好的物理力学性能。即它能及时地支护和加固围岩，与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理，加固围岩结构面，有效地发挥和利用岩块问的镶嵌咬合和自锁作用，从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。一、锚喷支护

□锚喷支护优越性：支护结构柔性好，它能同围岩共同变形，构成一个共同工作的承载体系。在变形过程中，它能调整围岩应力，抑制围岩变形的发展，避免岩体坍塌的产生，防止过大的松散压力出现。锚喷支护结构不再把围岩仅仅视作荷载(松散压力)，同时还把它视为承载结构的组成部分。

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的作用与效果：

一、锚喷支护

喷射混凝土的作用与效果：

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的工艺与流程：有干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。它们之间的主要区别是：各工艺流程的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护一、锚喷支护

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：喷射混凝土的原材料包括:水泥、碎石或卵石(砾石)、砂、水和外加剂(速凝剂)等。优先选用425号以上的普通硅酸盐水泥，其次是矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥；在地质条件复杂的隧道中应用早强水泥；使用前均应做强度鉴定试验。为防止喷射混凝土过程中的堵塞管道，减少回弹量及保证混凝土支护结构的强度，应采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm(细卵石好)。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，应采用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数一般宜大于2.5，含水率宜控制在5%～7%，若超过7%，喷射时易造成堵管。为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，保证强度和稳定性，饮用水可作喷射用水，不得使用污水以及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量(SO4计算)超过水量1%的水，也不得使用含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：外加剂主要是速凝剂，应采用符合质量要求，并对人体危害性很小的外加剂。掺外加剂之前，应做与水泥的相溶性试验及水泥净浆速凝效果试验，初凝不应大于5min，终凝不应大于10min，注意速凝剂平时保持干燥勿受潮变质。在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝土速凝，以减少回弹量及早强。因此，掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的2%～4%，实际使用时拱部可用2%～4%，边部可用2%，过多的掺量对喷射混凝土反而不利。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

喷射混凝土前要做相应的检查和准备工作。喷射作业施工准备工作做好后，严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀。喷射时，喷射手应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。在未上混凝土拌和料之前，先开高压风及高压水，对喷射机械进行调试。喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上地进行喷射。喷嘴需对受喷岩面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20～30cm，以使混凝土喷射密实。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，作业时还应注意以下事项：①喷射时分段长度不超过6m，分部为先下后上，分块大小为2m×2m，并严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力作用而引起滑动或脱落现象的发生；②掌握好喷嘴与受喷岩面的距离和角度，喷嘴至岩面的距离为0.8m～1.2m，过大或过小都会增加回弹量。喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位(倾斜角不宜大于100)，则回弹量最小、喷射效果和质量最佳。对于岩面凹陷处应先喷和多喷，而凸出处应后喷和少喷。回弹混凝土不得再次利用。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

风压与喷射质量有密切的关系，过大的风压会造成喷射速度太高而加大回弹量，损失水泥，风压过小会使喷射力减弱，则混凝土密实性差。因此，根据喷射情况应适当调整风压、输料管长度进行调节风压。喷射作业应分层进行。一次喷射厚度不得太厚或太薄，它主要与喷射混凝土层与受喷面之间的粘结力和受喷部位等有关，并且应根据掺与不掺速凝剂、喷射效率，回弹损失率等因素而定。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

根据工程经验，通常喷层支护的最小厚度一般不能小于5cm，而在有较大围岩压力的破碎软弱岩体中，喷层厚度以不小于8～10cm为宜，喷层总厚度不宜大于25cm，只有三车道以上大断面隧道才允许适当增大喷射厚度，但不宜大于30cm。一般规定按照表2-7-4确定喷射厚度。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大片坍落。一次喷射太薄，大部分粗骨料会回弹，使受喷面上仅留下一层薄薄的混凝土或砂浆，势必影响效果及工程质量。分层喷射厚度，一般为粗骨料最大粒径的两倍，如一次喷射厚度小于5cm时，使用石子的最大粒径也要求相应减小。分层喷射，一般分2～3层喷射。分层喷射合理的间隔时间应根据水泥品种、速凝剂种类及掺量、施工温度(最低不宜低于5℃)和水灰比大小等因素，并视喷射的混凝土终凝情况而定。一、锚喷支护

任务七隧道支护与衬砌（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

分层喷射间隔时间不得太短，一般要求在初喷混凝土终结以后，再进行复喷。当间隔时间较长时，复喷前应将初喷混凝土表面清洗干净，且复喷时应将凹陷处进一步找平。一般在常温下(15℃～20℃)，采用红星一型速凝剂时，可在5min～10min后，进行下一次喷射；而采用碳酸钠速凝剂时，最少要在30min后，才能进行复喷。为使水泥充分水化，使喷混凝土的强度均匀增长，减少或防止混凝土的收缩开裂，确保喷混凝土质量。因此，喷射后特别需要有良好的养护，应在其终凝1h～2h后进行洒水养护，养护时间应不少于7天。（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

①钢筋使用前，应清除污锈。钢筋网宜在施工现场预制点焊成网片，也可就地绑扎相结合。②钢筋网通常应环向和纵向布置。环向筋一般为受力筋，由设计计算确定，钢筋直径Φ12mm左右；纵向筋一般为构造筋，直径一般为Φ6～Φ10；网格尺寸一般为20×20cm，20×25cm，25×25cm，25×30cm，30×30cm，围岩松散破碎较严重时，或土质和砂质隧道，可采用直径小于Φ6mm，网格尺寸一般为10×10cm，10×15cm，15×15cm。15×20cm，20×20cm。钢筋网安设时，其搭接长度不小于30d（d为钢筋直径），并不小于一个网格长边尺寸；采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

③钢筋网应据根被支护围岩面上的实际起伏形状铺设，应在初喷一层混凝土后再挂设在岩面上的，然后再喷混凝土。钢筋网与受喷面的最大间隙应不宜大于30mm。④为便于挂网安装，常将钢筋网先加工成网片，长宽尺寸可以为100cm～200cm。⑤钢筋网应与钢拱架、锚杆或锚钉头连结牢固，并应尽可能多点连接，以减少喷混凝土的使网筋发生“弦振”现象。锚钉的锚固深度不得小于20cm，以确保连接牢固、安全、可靠。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

⑥在开始时，应适当缩短喷头至受喷面的距离，并适当调整喷射角度，使钢筋网背面混凝土达到密实。对于干燥土质隧道，第一次喷射一定不能太厚，否则会鼓起及剥落等。⑦在砂层地段，应注意要紧贴砂层铺挂细钢筋网，并用Φ12mm环向钢筋压紧，再喷射混凝土。在正式喷射前先喷一层加大速凝剂掺量的砂浆，适当减少喷射机的工作风压。⑧在有水地段，应改变配合比，增加水泥用量；先喷干混合料，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射。喷射时由远而近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再在导管附近喷射。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

当涌水范围较大时，可设树枝状排水盲沟再喷射；当涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射；当涌水点不多时，可用开缝摩擦锚杆进行导水处理后再喷射。当有钢架时，钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实，喷射混凝土应将钢架覆盖，避免钢架锈蚀，并应由两侧拱脚向拱顶方向喷射。为防止喷射混凝土开裂，当采用钢纤维喷射混凝土时，钢纤维在混合料中应分布均匀，不得结成团。一、锚喷支护

（二）钢纤维喷射混凝土支护钢纤维喷混凝土主要在通过韧性发挥其作用，在隧道洞口段和断层破碎带或膨胀性围岩等围岩恶劣的场合、大土压作用的地点和隧道交叉段、扩大段等构造上产生很大应力的地点等使用。混入纤维后与金属网一样可起到防止剥落的效果。一般采用的钢纤维，其长度在40mm以下，纤维直径为0.3～0.6mm,长径比为40～60左右，混入率在0.5%～1.0%左右。一、锚喷支护

（二）钢纤维喷射混凝土支护其他纤维有聚丙烯纤维、尼龙纤维、碳纤维等,这些纤维的力学性能有的是钢纤维不具备的。在实践中聚丙烯纤维采用较多，与钢纤维比较其密度为0.91kg/cm3，比较轻，材料运送、混入比较容易。纤维喷混凝土有钢纤维、玻璃纤维、尼龙纤维等。钢纤维喷混凝土是纤维喷混凝土的应用最多的一种。一、锚喷支护

（二）钢纤维喷射混凝土支护

纤维喷混凝土与普通喷混凝土的最大区别为:(1)弯曲拉伸及抗剪强度大；(2)最大强度后的残留强度大；(3)峰值强度后的变形能力及韧性大，开裂发生后也能传递拉力；(4)耐冲击、抗冻融性好。一、锚喷支护

作用：采用纤维喷混凝土，可以控制开裂的发生，即使发生开裂，横切开裂面的纤维也可以负担一部分拉力，使开裂的发展受到控制，不会产生急剧的承载力降低，从而防止了喷混凝土的剥离和剥落。采用纤维喷混凝土，还可以省略金属网，使作业简化，提高了作业的安全性。一、锚喷支护

（三）锚杆支护1．锚杆作用机理一、锚喷支护

（三）锚杆支护1．锚杆作用机理一、锚喷支护

（三）锚杆支护1．锚杆作用机理一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型锚杆类型按照作用原理可划分为全长粘结型、端头锚固型、摩擦型和预应力型四种。全长粘结型锚杆可分为普通水泥砂浆锚杆、树脂锚杆、水泥卷锚杆、早强水泥砂浆锚杆、中空注浆锚杆(图）、自钻式注浆锚杆等。端头锚固型锚杆按结构又可分为：①机械式内锚头：楔缝式锚杆、倒楔式锚杆、胀壳式锚杆。②粘结式内锚头：如水泥砂浆内锚头，快硬水泥卷内锚头，树脂锚固锚杆。一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型摩擦型锚杆可分为缝管式锚杆、楔管式锚杆、水胀锚杆。预应力锚杆按内锚头的结构型式有机械式内锚头和胶结式内锚头；按锚固段的应力分布有集中型和分散型；按岩层的受力性质有拉力型、压力型、剪力型和混合型。目前使用最广的是拉力集中型，但近年压力分散型锚杆发展很快。一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型隧道工程的永久支护必须采用全长粘结型锚杆和预应力注浆锚杆。自稳时间短的围岩，宜采用全粘结型树脂锚杆或早强水泥砂浆锚杆。局部不稳定的岩块宜设置局部锚杆，可采用全长粘结型锚杆、端头锚固型锚杆、预应力锚杆，锚固端应置于稳定岩体内，锚杆参数应通过计算确定。软岩、收敛变形较大的围岩地段，可采用预应力锚杆，预应力锚杆的预加应力应小于100kPa。预应力锚杆的锚固端必须锚固在稳定岩层内。岩体破碎、成孔困难的围岩，宜采用白进式锚杆。锚杆通常只能作为临时支护，只有证明全孔注浆饱满的才能用于永久支护。一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型一、锚喷支护

⑴锚杆类型

①全长粘结型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型

②端头锚固型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型

②端头锚固型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型

②端头锚固型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型

③摩察型一、锚喷支护

⑴锚杆类型

③摩察型一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型中空注浆锚杆图片

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型中空注浆锚杆图片

一、锚喷支护

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型缝管锚杆,

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型垫板

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型要发挥锚杆的效果，垫板的设置是十分重要的。试验表明：设垫板比不设垫板，加载应力提高了2.5倍；垫板面积越大，头部轴力提高也越多。例如，垫板面积增加1倍，头部轴力可提高1.25倍。其次，有垫板时，锚杆轴向应变的最大值的位置，向内部移动。这说明锚杆的三维约束效果得以发挥。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护一、锚喷支护

（三）锚杆支护3．采用锚杆的条件锚杆的锚固力受到锚杆和锚固材的附着力和锚固材和围岩的附着力两方面的影响：具体地说，就是受到锚杆的材质和表面形状、锚固材的强度、围岩的强度、孔壁的状况及锚固材的充填状况等的影响。因此，为获得较好的围岩锚固效果，要求锚杆和围岩间要有适当的锚固力；在不连续围岩中锚杆要横切（穿）不连续面；在不连续性围岩中，设置锚杆的范围内，围岩位移差要大。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护3．采用锚杆的条件不满足这些条件的围岩，锚杆的作用是比较小的，甚至没有效果。例如：①在含水的粘性土中，锚固材和围岩间产生滑动，锚固力有时不充分；②松砂等因围岩的强度小，也不能获得锚固力，但如对围岩进行改良，也有可能产生效果；③在连续性围岩中，变形小，几乎也不产生塑性变形的围岩。但在这种围岩中，因主要是不连续面支配围岩的动态，作为不连续面的对策，也会产生一定的效果；④塑性区域超过锚杆设置范围以外的场合，但此时可加长锚杆长度（图10）。⑤围岩破坏，在产生的滑面内设置锚杆的场合（图11）；⑥锚杆产生压力的场合；⑦在不连续性围岩中，锚杆没有横切不连续面的场合(图12)。一、锚喷支护

一、锚喷支护

（三）锚杆支护3．采用锚杆的条件（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用锚杆是属于点状支护的类型。除了随机配置的锚杆外，绝大多数都应呈网状配置，以便发挥群锚的作用，这是非常重要的。因此，锚杆的配置参数（长度、间距）要注意符合群锚的工作原则。决定锚杆长度、间隔因素有围岩的连续、不连续性的程度，不连续面的分布特征（间隔、宽度、方向等），塑性区域产生的范围等

一、锚喷支护

（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用锚杆间距的选定，除考虑岩体稳定条件外，一般应能充分发挥喷层作用和施工方便，即通过锚杆数量的变化使喷层始终具有有利厚度。合理的锚杆数量是恰好使初期喷层刚好达到稳定状态，这样复喷厚度才能作为支护强度提高的安全系数。为了防止锚杆之间的岩体塌落，根据长期的工程经验和科学试验，通常要求锚杆的纵横向间距不大于杆体长度的一半即可，因此，锚杆间距的确定还受锚杆长度的制约。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用在软弱岩体中，锚杆的密度是稳定围岩的重要因素，在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、VI级围岩条件下，锚杆应按系统锚杆设计，并符合下列规定：①锚杆一般应沿隧道周边径向布置，当结构面或岩层层面明显时，锚杆应与岩体主结构面或岩层层面呈大角度布置②锚杆应按矩形排列或梅花形排列。③锚杆间距不得大干1.5m。间距较小时用长短锚杆交错布置。④两车道隧道系统锚杆长度一般不小于2.0m，三车道隧道系统锚杆长度一般不小于2.5m。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用为施工方便，锚杆的纵向间距最好与掘进进尺相适应。锚杆长度的选取应当以能充分发挥锚杆的功能作用，并获得经济合理的锚固效果为原则，根据我国锚喷支护的设计经验，锚杆长度可在隧道跨径的1/4～1/2的范围选取。一、锚喷支护

（三）锚杆支护5．锚杆的配置一、锚喷支护

（三）锚杆支护6．锚杆施工及要求锚杆施工应满足以下规定：隧道工程坑道开挖后，应尽快安设锚杆；一般宜先喷射混凝土，再钻孔安设锚杆；锚杆的孔位、孔径、孔深及布置形式应符合设计要求；锚杆杆体露出岩面长度，不应于大于喷层的厚度；应确保隧道工程辅助稳定措施中的锚杆施工质量符合设计要求。

一、锚喷支护

7、锚杆布置：锚杆布置分为系统锚杆布置和局部锚杆布置。

1、系统锚杆的布置原则（1）在隧道横断面上系统锚杆宜按垂直隧道周边轮廓布置。当遇到层状岩层时，还应增设与主结构面成最大角度的锚杆；（2）在岩面上，锚杆宜成菱形排列；（3）锚杆间距不宜大于锚杆长度的二分之一；Ⅳ、Ⅴ级围岩中的锚杆间距宜为0.5—1.2m，并不得大于1.25m。一、锚喷支护

系统锚杆对围岩起整体加固作用，其间距受到围岩稳定条件、锚杆长度影响外，在稳定性较差的岩体中，锚杆的纵向间距还受开挖进尺的影响。

2、局部有锚杆的布置原则（1）拱腰以上的局部锚杆方向，应向有利于锚杆受拉方向布置；（2）拱腰以下及边墙的局部锚杆，宜逆着不稳定岩块滑动方向布置。一、锚喷支护

⑴普通水泥砂浆锚杆施工要点采用砂浆锚杆支护时，除应保证锚杆原材料规格、品种、锚杆各部件质量及技术性能符合设计要求外，尚应做好以下准备工作：①锚杆杆体应调平直、除锈和除油；②应优先使用普通硅酸盐水泥，条件不具备可使用矿渣硅酸盐或火山灰硅酸盐水泥；③宜采用清洁、坚硬的中细砂，粒径不宜大于3mm，使用前应过筛；一、锚喷支护

其施工要点如下：①砂浆标号不低于C20；砂浆配合比一般为水泥：砂：水=1：（1~1.5)：(0.45~0.5)；水灰比宜为0.45～0.50;②杆体材料宜用HRB335钢筋，亦可采用HPB235钢筋；直径14~22mm为宜，长度2~3.5m，为增加锚固力，杆体内端可以劈口又开；③钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直;④锚杆及粘结剂材料制作，应符合设计要求，锚杆应按设计要求的尺寸截取，外端不用垫板的锚杆应先弯制弯头；⑤粘结砂浆应拌合均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完；一、锚喷支护

⑥注浆作业应遵守以下规定：

ⅰ.先注浆后插杆体时，注浆管应先插到钻孔底；开始注浆后，徐徐均匀地将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞；

ⅱ.注浆开始或中途停止超过30min时，应用水润滑注浆罐及其管路。注浆孔口的压力不得大于0.4MPa；

ⅲ.注浆时应堵塞孔口，注浆管应插至距孔底5~10cm处，随水泥砂浆的注人缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插人，若孔口无水泥砂浆溢出，应将杆体拔出重新注浆；

ⅳ.锚杆杆体宜对中插入，插人后应在孔口将杆体固定。锚杆杆体插人孔内的长度不宜小于设计规定；一、锚喷支护

ⅴ.注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后迅速插人杆体，并可锤击或通过套筒用风钻冲击，使杆体强行插人钻孔；

ⅵ.杆体插人孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度的95%，注浆是否饱满，可根据孔口是否有砂浆挤出来判断;ⅶ.杆体到位后，要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞，一般规定三天内不得悬挂重物。锚杆安设后，不得随意敲击。一、锚喷支护

⑵早强水泥砂浆锚杆的施工要点早强水泥砂浆锚杆的施工，与普通水泥砂浆锚杆基本相同，所不同的是早强水泥砂浆锚杆的粘结剂是由硫铝酸盐早强水泥、砂、II型早强剂和水组成。因此，它具有早期强度高、承载快、安装较方便等优点。可弥补普通水泥砂浆锚杆早期强度低，承载慢的不足。尤其是在软弱、破碎，自稳时间短的围岩中使用早强水泥砂浆锚杆能显出其优越性。另外，以树脂或快硬水泥作为粘结剂的全长粘结式锚杆，也具有以上优点。但因费用较高，所以在一般隧道工程中较少使用树脂或快硬水泥砂浆全长粘结式锚杆。一、锚喷支护

如果在注浆作业开始或中途停止超过30min时，应测定砂浆坍落度，其值小于10mm时不得注入罐内使用。早强水泥砂浆锚杆，采用硫铝酸盐早强水泥所掺入的早强剂具有早强、缓凝、减水与防锈的效果，其中亚硝酸钠掺量为1%~3%，缓凝型糖蜜减水剂掺量宜为0.2%。一、锚喷支护

⑶缝管式摩擦锚杆施工要点

①缝管式锚杆可根据需要和机具能力，选择不同直径的钻头和管径，通过现场实验确定最合理的径差。其杆体一般要求材料具有较高的弹性极限。

②采用一般风动凿岩机时应配备专用冲击器。宜随钻眼随安设锚杆，也可集中钻孔、集中安设锚杆，此时不得隔班隔日安设锚杆。

③安设锚杆前应吹孔，并核对孔深是否符合设计要求，安设前应检查风压，风压不得小于0.4MPa。一、锚喷支护

④安装时先将锚杆套上垫板，将带有挡环的冲击钎插人锚管内，锚杆尾端套入凿岩机或风镐的卡套内，锚头导人钻孔，调正方向、开动凿岩机，即可将锚杆打人钻孔内，至垫板压紧围岩为止。停机取出钎杆即告完成。2.5m长的锚杆，一般用20~60s时间即可安装一根锚杆完毕。

⑤安设推进锚杆过程中，要保持凿岩机—锚杆—钻孔的中心线在同一轴线上，凿岩机在推进过程中，适当放水冷却冲击器。锚杆推到末端时，应降低推进力，当垫板抵紧岩石时应立即停机，以免损坏垫板和挡环。

⑥若作为永久支护，则应作防锈处理，并灌注有膨胀性的砂浆。一、锚喷支护

⑷楔缝式内锚头锚杆施工要点

①安设锚杆前，应将楔子与锚杆组装好，送入孔内时不得偏斜。楔缝式锚杆的安装是先将楔块插入楔缝，轻轻敲击使其固定于缝中，然后插入眼底；并以适当的冲击力冲击锚杆尾，至楔块全部插入楔缝为止。打紧楔块时应注意丝扣不被损坏。为了防止杆尾受冲击力发生变形，可采用套筒保护。

②一般要求锚杆具有一定的预张力，可采用测力矩扳手或定力矩扳手来拧紧螺母，以控制锚固力。楔缝式锚杆安设后应立即上好托板，并拧紧螺帽。一、锚喷支护

③若要求在楔缝式锚杆的基础上再作注浆加固，则除按砂浆锚杆注浆外，预张力应在砂浆初凝前完成，并注意减少砂浆的收缩率。

④若只要求作为临时支护，则可改楔缝式锚杆为楔头式，或胀壳式锚杆。楔头式锚杆及胀壳式锚杆的杆体均可以回收，但锚头加工制作较复杂，故一般在煤矿或其它坑道中多应用。

一、锚喷支护

(5)账壳式内锚头预应力锚索施工要点

①账壳式内锚头预应力锚索的加工，应符合设计要求，在存放、运输及安装过程，不得有损伤和变形。

②钻孔一般采用冲击式潜孔钻。

③锚索安装要平直不紊乱，同时要安装排气管。锚索推送就位后，即可进行安装千斤顶张拉。

④预应力没有明显衰减时，才最后锁定，且48小时内检查。注浆应饱满，注浆达到设计强度后，进行外锚头封盖。一、锚喷支护

（四）钢拱架支护前面所介绍采用喷射混凝土、锚喷(或加长、加密锚杆)、钢筋网喷射混凝土、钢纤维喷射混凝土等支护，都是主要利用其柔性和韧性，而对整体刚度并未有较高的要求。虽然，这对支护其稳定性较好的围岩是可以的。但对于较软弱破碎严重其自稳性差，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。钢拱架加锚喷支护结构就具有这样的力学性能。

1．钢拱架构造钢拱架构造如图2-7-8所示。钢拱架可采用型钢（I型钢、H型钢,U型钢)、钢轨、I字钢、钢管或钢筋格栅等轻型钢材制造。一、锚喷支护

图2-7-8钢拱架构造(尺寸单位：mm)a)格栅钢拱架组合示意图；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）钢管钢架可缩接头2．钢拱架的性能特点

①钢拱架的整体刚度较大，可以提供较大的早期支护刚度；型钢拱架较钢筋格栅拱架能更早承载；

②钢拱能很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，受力性能较好；

③钢筋格栅拱架采用钢筋现场加工制作，技术难度不高，对隧道断面变化的适应性好；

④钢拱架的安装架设比较方便等。一、锚喷支护

3．钢拱架的使用条件在下列情况，一般可以使用钢架喷射混凝土支护：

①自稳时间很短的Ⅴ、Ⅵ级围岩隧道；

②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；

③砂卵石、土夹石地层，大面积淋水地段，以及为了抑制围岩大的变形需要增强支护抗力时；

④当需施作超前支护，需要设置钢架作为超前锚杆(或超前钢管等)的支承构件时。一、锚喷支护

4．钢拱架设计要点

①钢架的选用，应考虑隧道断面尺寸、安装机械、材料来源及其特点等因素。钢架可选用型钢、工字钢、钢管或钢管制成。其中Ⅰ型钢架的加工较简易，使用方便，由于截面纵横方向不是等刚度和等强度，而容易失稳，故适用于跨度较小的隧道施工支护；H型、U型钢架，虽克服了I型钢架的缺点，但自重大，费钢材多，安装较困难，所以使用不广。另外，和I钢架一样，其与喷射混凝土粘结不良，且与围岩间的空隙难于用喷射混凝土充填密实；钢管钢架，比H型钢架轻便，必要时可在钢管内压注砂浆或混凝土，以增强钢管钢架支护能力，但与喷射混凝上粘结也不好，造价较高，因此使用也不广泛。一、锚喷支护

②格栅钢架的主筋直径不宜小于22mm，材料宜采用HRB335或HPB235钢筋，联系钢筋可按具体情况选用。格栅钢架系用钢筋焊接而成的格栅构架，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；

③钢架的设计强度，应保证能单独承受2m～4m高的松动岩柱体重量。

④钢架的纵向间距，一般不宜大于1.2m，两榀钢架之间应设置直径20~22mm的钢拉杆；

⑤钢架如与钢筋网喷射混凝土联合使用，应保证钢架(或格栅钢架主筋)与围岩之间的混凝土厚度不小于40mm；一、锚喷支护

⑥钢架立柱埋人底板深度不应小于15mm,当有水沟时并不应高于水沟底面；

⑦钢管钢架应在钢管上设注浆孔，架设后注满水泥砂浆；

⑧钢架的截面高度，应与喷射混凝土厚度相适应，一般为10~18cm，最大不超过20cm，且要有一定保护层。钢架通常是在初喷约4~5cm厚的混凝土之后才架设的。为架设方便，每榀钢架一般分为2～6节，并应保证接头刚度。节数应与隧道净空断面大小及开挖方法相适应。每榀钢拱架之间，应设置不小于中Φ22的钢拉杆。当围岩变形量较小或只允许围岩有小量变形时，钢架可设计为固定型。

一、锚喷支护

5．钢拱架安设与施工（1）钢拱架安设

①钢拱架应按设计位置安设，钢架之间必须用钢筋纵向联接，拱脚必须放在特制的基础上或原状土上，钢拱架与围岩之间应尽量接近，留2cm~3cm间隙作为保护层，在安设过程中当钢拱架与围岩之间有较大的间隙时，应设垫块垫紧。

②钢拱架应垂直于隧道中线，上下左右偏差应小于±5cm，钢拱架倾斜度应小于±20，当拱脚标高不准确时，不得用土回填，而应设置钢板调整，使拱脚位于设计标高位置；钢拱架的安设应在开挖后2h内完成；拱脚高度应设在低于上半断而底线以下l5cm~20cm；当承载不足时，钢拱架可向围岩方向加大接触面积。一、锚喷支护

（2）钢拱架施工要点

①钢拱架应安设在隧道横向竖直平面内，其垂直度允许误差为±20；

②钢拱架的拱脚应有一定的埋置深度，并必须落到原状土丘，才能保证拱脚的稳定（即沉降值很少）。一般可以采取用垫石、垫钢板、纵向加托梁或锁脚锚杆等措施；

③钢拱架应尽可能多的与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应；

④可缩性钢拱架的可缩性节点不宜过早喷射混凝土。应待其收缩合拢后，再补喷混凝土；

一、锚喷支护

⑤喷射混凝土时，应注意将钢拱架与岩面之间的间隙喷射饱满和达到很密实；

⑥喷射混凝土应分层分次分段喷射完成，初喷混凝上应尽早进行“早喷锚”，复喷混凝土应在量测指导下进行，即“勤量测”的基本原则，以保证喷射混凝土的复喷适时有效等。一、锚喷支护

（五）联合支护前面分别介绍了锚杆(系统锚杆、局部锚杆)、喷射混凝土（喷混凝土、钢筋网喷混凝土、钢纤维喷混凝土）、钢架（型钢拱架、钢管拱架、格栅钢架）等支护，以及后面将介绍的辅助支护（超前锚杆、超前管棚及超前小导管预注浆等）。在隧道工程中，为适应地质条件和结构条件的变化，常将各种单一支护方法进行合理的组合，共同构成较有效的、经济的人为支护结构体系，统称为联合支护。目前，在隧道工程中，初期支护结构使用最多的组合形式是锚杆（主要用系统锚杆）加喷射混凝土（喷素混凝土或钢筋网喷混凝土）。

一、锚喷支护

联合支护的技术要求和注意事项：

①联合支护宜联合不宜分散，彼此要直接地牢固相连，以充分发挥联合支护效应；

②钢筋网及钢拱架要尽可能多地与锚杆头焊接连结，锚杆要有适量的露头；

③钢筋网及钢架要被喷射混凝土所包裹覆盖，即喷射混凝土要将钢筋网和钢拱架包裹密实；

④分次施工的联合支护，应尽快将其相联，如超前锚杆与系统锚杆及钢架的联结。分次施作的联合支护应在监控量测指导下进行，以做到及时、有效、并作适当调整；

一、锚喷支护

⑤对不同类别的围岩，应采用不同组合形式的联合支护，I级围岩可不支护；Ⅱ级围岩支护时，宜采用局部喷混凝土或局部锚杆；Ⅲ～Ⅳ类围岩可采用锚杆、锚杆挂网、喷混凝土或锚喷联合支护；Ⅳ级围岩必要时可加设钢架,Ⅴ～Ⅵ级围岩宜采用锚喷挂网的联合支护形式，并可结合辅助施工方法(辅助支护)进行施工支护。一、锚喷支护

模块二公路隧道施工模块二公路隧道施工

任务七隧道支护与衬砌一、锚喷支护二、隧道施工辅助支护三、隧道模筑混凝土衬砌施工四、隧道支护与衬砌实例模块二公路隧道施工学习目标：？一、理解设置隧道辅助坑道的意义；二、掌握辅助坑道施工的要点。概述

隧道施工在地层中开挖出导坑后，出现了岩壁临空面，改变了围岩的应力状态，产生了趋向隧道内的变形位移(收敛）。同时，由于开挖扰动以及随时间推移的变形量的增长，又降低了围岩的强度。当围岩应力超过围岩强度时，围岩的变形发展过大，从而造成失稳；其表现通常为围岩向洞内的挤入、张裂、沿结构面滑动，甚至最后发生坍塌。围岩的变形是个动态过程。对于坚硬稳固的围岩，开挖成洞后其强度足以承受重分布后的应力，因而不致失稳。但对于破碎、软弱围岩，开挖后随着暴露时间的增加，变形随着发展，就会造成失稳。尤其是在隧道拱部、洞口、交叉洞以及围岩呈大面积平板状且结构面发达的部位，更易失稳。

为了有效地约束和控制围岩的变形，增强围岩的稳定性，防止塌方，保证施工和运营作业的安全，必须及时、可靠地进行人工支护，人工支护通常又分为一次支护（初期支护）和二次支护（衬砌）两大类。按使用目的和时间又分为临时支护和永久支护，临时支撑的功能是作为辅助开挖结构，或作为过渡结构，特别是用于控制局部塌落等，当临时支撑的任务完成后常被拆除。永久支护一般是指混凝土衬砌。有时仅仅采用喷混凝土、锚杆及钢支撑等一般人工支护方法不能保证坑道的稳定时，还需要采取辅助的支护措施，如小导管注浆、管棚、锁脚锚杆、围岩注浆等支护方式。这是提高围岩自支护能力的重要措施。一般说，这种人工支护的措施，多数是在地质条件差的情况时采取的。

概述

支护的合理选用与围岩的稳固程度有关。一般说来，Ⅰ级围岩不需临时支护；Ⅱ级围岩采用锚杆支护；Ⅲ～IV级围岩采用喷射混凝土支护、锚杆喷混凝土联合支护、锚杆钢筋网喷混凝土联合支护；Ⅴ级围岩采用喷射混凝土钢支撑联合支护或其他支撑支护；Ⅵ级围岩采用木、钢、钢木混合支撑或钢筋混凝土支撑。对于Ⅰ～Ⅱ级围岩，可以先挖后支，支护距开挖面距离一般不宜大于5～10m；Ⅳ～Ⅴ级围岩随挖随支，支护需紧跟工作面；Ⅴ～Ⅵ围岩先支后挖。施工过程中如条件合适，应尽量将临时支护与永久支护结合采用。

概述

□概念锚喷支护：是一种组合支护，它是将喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土、钢纤维、钢拱架组合起来的支护形式。可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的一种或几种结构的组合。锚喷支护是目前通常采用的一种围岩支护手段。采用锚喷支护可以充分发挥围岩的自承能力，并有效地利用洞内的净空，既提高了作业的安全性，又提高了作业效率；它能适应软弱岩层和膨胀性岩层中隧道的开挖；它能用于整治坍方和隧道衬砌的裂损。一、锚喷支护

□锚喷支护包括：喷射混凝土支护、锚杆支护、喷射混凝土锚杆联合支护、喷射混凝土钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设型钢（或钢拱架）而成的联合支护。前五种为常用的基本类型，后两类较少使用。一、锚喷支护一、锚喷支护

一、锚喷支护

一、锚喷支护

一、锚喷支护

□锚喷支护优越性：能及时支护和有效地控制围岩的变形，防止岩块坠落和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力；能大量节省混凝土、木材和劳动力，加快施工进度，工程造价可大幅度降低，并有利于施工机械化程度的改进和劳动条件的改善等。是一种符合岩体加固原理的积极支护方法，加固体具有良好的物理力学性能。即它能及时地支护和加固围岩，与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理，加固围岩结构面，有效地发挥和利用岩块问的镶嵌咬合和自锁作用，从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。一、锚喷支护

□锚喷支护优越性：支护结构柔性好，它能同围岩共同变形，构成一个共同工作的承载体系。在变形过程中，它能调整围岩应力，抑制围岩变形的发展，避免岩体坍塌的产生，防止过大的松散压力出现。锚喷支护结构不再把围岩仅仅视作荷载(松散压力)，同时还把它视为承载结构的组成部分。

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的作用与效果：

一、锚喷支护

喷射混凝土的作用与效果：

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的工艺与流程：有干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。它们之间的主要区别是：各工艺流程的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护一、锚喷支护

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：喷射混凝土的原材料包括:水泥、碎石或卵石(砾石)、砂、水和外加剂(速凝剂)等。优先选用425号以上的普通硅酸盐水泥，其次是矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥；在地质条件复杂的隧道中应用早强水泥；使用前均应做强度鉴定试验。为防止喷射混凝土过程中的堵塞管道，减少回弹量及保证混凝土支护结构的强度，应采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm(细卵石好)。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，应采用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数一般宜大于2.5，含水率宜控制在5%～7%，若超过7%，喷射时易造成堵管。为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，保证强度和稳定性，饮用水可作喷射用水，不得使用污水以及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量(SO4计算)超过水量1%的水，也不得使用含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：外加剂主要是速凝剂，应采用符合质量要求，并对人体危害性很小的外加剂。掺外加剂之前，应做与水泥的相溶性试验及水泥净浆速凝效果试验，初凝不应大于5min，终凝不应大于10min，注意速凝剂平时保持干燥勿受潮变质。在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝土速凝，以减少回弹量及早强。因此，掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的2%～4%，实际使用时拱部可用2%～4%，边部可用2%，过多的掺量对喷射混凝土反而不利。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土原料及配合比：一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

喷射混凝土前要做相应的检查和准备工作。喷射作业施工准备工作做好后，严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀。喷射时，喷射手应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。在未上混凝土拌和料之前，先开高压风及高压水，对喷射机械进行调试。喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上地进行喷射。喷嘴需对受喷岩面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20～30cm，以使混凝土喷射密实。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，作业时还应注意以下事项：①喷射时分段长度不超过6m，分部为先下后上，分块大小为2m×2m，并严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力作用而引起滑动或脱落现象的发生；②掌握好喷嘴与受喷岩面的距离和角度，喷嘴至岩面的距离为0.8m～1.2m，过大或过小都会增加回弹量。喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位(倾斜角不宜大于100)，则回弹量最小、喷射效果和质量最佳。对于岩面凹陷处应先喷和多喷，而凸出处应后喷和少喷。回弹混凝土不得再次利用。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

风压与喷射质量有密切的关系，过大的风压会造成喷射速度太高而加大回弹量，损失水泥，风压过小会使喷射力减弱，则混凝土密实性差。因此，根据喷射情况应适当调整风压、输料管长度进行调节风压。喷射作业应分层进行。一次喷射厚度不得太厚或太薄，它主要与喷射混凝土层与受喷面之间的粘结力和受喷部位等有关，并且应根据掺与不掺速凝剂、喷射效率，回弹损失率等因素而定。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

根据工程经验，通常喷层支护的最小厚度一般不能小于5cm，而在有较大围岩压力的破碎软弱岩体中，喷层厚度以不小于8～10cm为宜，喷层总厚度不宜大于25cm，只有三车道以上大断面隧道才允许适当增大喷射厚度，但不宜大于30cm。一般规定按照表2-7-4确定喷射厚度。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大片坍落。一次喷射太薄，大部分粗骨料会回弹，使受喷面上仅留下一层薄薄的混凝土或砂浆，势必影响效果及工程质量。分层喷射厚度，一般为粗骨料最大粒径的两倍，如一次喷射厚度小于5cm时，使用石子的最大粒径也要求相应减小。分层喷射，一般分2～3层喷射。分层喷射合理的间隔时间应根据水泥品种、速凝剂种类及掺量、施工温度(最低不宜低于5℃)和水灰比大小等因素，并视喷射的混凝土终凝情况而定。一、锚喷支护

任务七隧道支护与衬砌（一）喷射混凝土支护喷射混凝土的施工要点

分层喷射间隔时间不得太短，一般要求在初喷混凝土终结以后，再进行复喷。当间隔时间较长时，复喷前应将初喷混凝土表面清洗干净，且复喷时应将凹陷处进一步找平。一般在常温下(15℃～20℃)，采用红星一型速凝剂时，可在5min～10min后，进行下一次喷射；而采用碳酸钠速凝剂时，最少要在30min后，才能进行复喷。为使水泥充分水化，使喷混凝土的强度均匀增长，减少或防止混凝土的收缩开裂，确保喷混凝土质量。因此，喷射后特别需要有良好的养护，应在其终凝1h～2h后进行洒水养护，养护时间应不少于7天。（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

①钢筋使用前，应清除污锈。钢筋网宜在施工现场预制点焊成网片，也可就地绑扎相结合。②钢筋网通常应环向和纵向布置。环向筋一般为受力筋，由设计计算确定，钢筋直径Φ12mm左右；纵向筋一般为构造筋，直径一般为Φ6～Φ10；网格尺寸一般为20×20cm，20×25cm，25×25cm，25×30cm，30×30cm，围岩松散破碎较严重时，或土质和砂质隧道，可采用直径小于Φ6mm，网格尺寸一般为10×10cm，10×15cm，15×15cm。15×20cm，20×20cm。钢筋网安设时，其搭接长度不小于30d（d为钢筋直径），并不小于一个网格长边尺寸；采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。

一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

③钢筋网应据根被支护围岩面上的实际起伏形状铺设，应在初喷一层混凝土后再挂设在岩面上的，然后再喷混凝土。钢筋网与受喷面的最大间隙应不宜大于30mm。④为便于挂网安装，常将钢筋网先加工成网片，长宽尺寸可以为100cm～200cm。⑤钢筋网应与钢拱架、锚杆或锚钉头连结牢固，并应尽可能多点连接，以减少喷混凝土的使网筋发生“弦振”现象。锚钉的锚固深度不得小于20cm，以确保连接牢固、安全、可靠。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

⑥在开始时，应适当缩短喷头至受喷面的距离，并适当调整喷射角度，使钢筋网背面混凝土达到密实。对于干燥土质隧道，第一次喷射一定不能太厚，否则会鼓起及剥落等。⑦在砂层地段，应注意要紧贴砂层铺挂细钢筋网，并用Φ12mm环向钢筋压紧，再喷射混凝土。在正式喷射前先喷一层加大速凝剂掺量的砂浆，适当减少喷射机的工作风压。⑧在有水地段，应改变配合比，增加水泥用量；先喷干混合料，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射。喷射时由远而近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再在导管附近喷射。一、锚喷支护

（一）喷射混凝土支护钢筋网喷射混凝土施工要点如下：

当涌水范围较大时，可设树枝状排水盲沟再喷射；当涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射；当涌水点不多时，可用开缝摩擦锚杆进行导水处理后再喷射。当有钢架时，钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实，喷射混凝土应将钢架覆盖，避免钢架锈蚀，并应由两侧拱脚向拱顶方向喷射。为防止喷射混凝土开裂，当采用钢纤维喷射混凝土时，钢纤维在混合料中应分布均匀，不得结成团。一、锚喷支护

（二）钢纤维喷射混凝土支护钢纤维喷混凝土主要在通过韧性发挥其作用，在隧道洞口段和断层破碎带或膨胀性围岩等围岩恶劣的场合、大土压作用的地点和隧道交叉段、扩大段等构造上产生很大应力的地点等使用。混入纤维后与金属网一样可起到防止剥落的效果。一般采用的钢纤维，其长度在40mm以下，纤维直径为0.3～0.6mm,长径比为40～60左右，混入率在0.5%～1.0%左右。一、锚喷支护

（二）钢纤维喷射混凝土支护其他纤维有聚丙烯纤维、尼龙纤维、碳纤维等,这些纤维的力学性能有的是钢纤维不具备的。在实践中聚丙烯纤维采用较多，与钢纤维比较其密度为0.91kg/cm3，比较轻，材料运送、混入比较容易。纤维喷混凝土有钢纤维、玻璃纤维、尼龙纤维等。钢纤维喷混凝土是纤维喷混凝土的应用最多的一种。一、锚喷支护

（二）钢纤维喷射混凝土支护

纤维喷混凝土与普通喷混凝土的最大区别为:(1)弯曲拉伸及抗剪强度大；(2)最大强度后的残留强度大；(3)峰值强度后的变形能力及韧性大，开裂发生后也能传递拉力；(4)耐冲击、抗冻融性好。一、锚喷支护

作用：采用纤维喷混凝土，可以控制开裂的发生，即使发生开裂，横切开裂面的纤维也可以负担一部分拉力，使开裂的发展受到控制，不会产生急剧的承载力降低，从而防止了喷混凝土的剥离和剥落。采用纤维喷混凝土，还可以省略金属网，使作业简化，提高了作业的安全性。一、锚喷支护

（三）锚杆支护1．锚杆作用机理一、锚喷支护

（三）锚杆支护1．锚杆作用机理一、锚喷支护

（三）锚杆支护1．锚杆作用机理一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型锚杆类型按照作用原理可划分为全长粘结型、端头锚固型、摩擦型和预应力型四种。全长粘结型锚杆可分为普通水泥砂浆锚杆、树脂锚杆、水泥卷锚杆、早强水泥砂浆锚杆、中空注浆锚杆(图）、自钻式注浆锚杆等。端头锚固型锚杆按结构又可分为：①机械式内锚头：楔缝式锚杆、倒楔式锚杆、胀壳式锚杆。②粘结式内锚头：如水泥砂浆内锚头，快硬水泥卷内锚头，树脂锚固锚杆。一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型摩擦型锚杆可分为缝管式锚杆、楔管式锚杆、水胀锚杆。预应力锚杆按内锚头的结构型式有机械式内锚头和胶结式内锚头；按锚固段的应力分布有集中型和分散型；按岩层的受力性质有拉力型、压力型、剪力型和混合型。目前使用最广的是拉力集中型，但近年压力分散型锚杆发展很快。一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型隧道工程的永久支护必须采用全长粘结型锚杆和预应力注浆锚杆。自稳时间短的围岩，宜采用全粘结型树脂锚杆或早强水泥砂浆锚杆。局部不稳定的岩块宜设置局部锚杆，可采用全长粘结型锚杆、端头锚固型锚杆、预应力锚杆，锚固端应置于稳定岩体内，锚杆参数应通过计算确定。软岩、收敛变形较大的围岩地段，可采用预应力锚杆，预应力锚杆的预加应力应小于100kPa。预应力锚杆的锚固端必须锚固在稳定岩层内。岩体破碎、成孔困难的围岩，宜采用白进式锚杆。锚杆通常只能作为临时支护，只有证明全孔注浆饱满的才能用于永久支护。一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型一、锚喷支护

⑴锚杆类型

①全长粘结型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型②端头锚固型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型

②端头锚固型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型

②端头锚固型

一、锚喷支护

⑴锚杆类型③摩察型一、锚喷支护

⑴锚杆类型③摩察型一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型中空注浆锚杆图片

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型中空注浆锚杆图片

一、锚喷支护

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型缝管锚杆,

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型垫板

一、锚喷支护

（三）锚杆支护2．锚杆类型要发挥锚杆的效果，垫板的设置是十分重要的。试验表明：设垫板比不设垫板，加载应力提高了2.5倍；垫板面积越大，头部轴力提高也越多。例如，垫板面积增加1倍，头部轴力可提高1.25倍。其次，有垫板时，锚杆轴向应变的最大值的位置，向内部移动。这说明锚杆的三维约束效果得以发挥。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护一、锚喷支护

（三）锚杆支护3．采用锚杆的条件锚杆的锚固力受到锚杆和锚固材的附着力和锚固材和围岩的附着力两方面的影响：具体地说，就是受到锚杆的材质和表面形状、锚固材的强度、围岩的强度、孔壁的状况及锚固材的充填状况等的影响。因此，为获得较好的围岩锚固效果，要求锚杆和围岩间要有适当的锚固力；在不连续围岩中锚杆要横切（穿）不连续面；在不连续性围岩中，设置锚杆的范围内，围岩位移差要大。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护3．采用锚杆的条件不满足这些条件的围岩，锚杆的作用是比较小的，甚至没有效果。例如：①在含水的粘性土中，锚固材和围岩间产生滑动，锚固力有时不充分；②松砂等因围岩的强度小，也不能获得锚固力，但如对围岩进行改良，也有可能产生效果；③在连续性围岩中，变形小，几乎也不产生塑性变形的围岩。但在这种围岩中，因主要是不连续面支配围岩的动态，作为不连续面的对策，也会产生一定的效果；④塑性区域超过锚杆设置范围以外的场合，但此时可加长锚杆长度（图10）。⑤围岩破坏，在产生的滑面内设置锚杆的场合（图11）；⑥锚杆产生压力的场合；⑦在不连续性围岩中，锚杆没有横切不连续面的场合(图12)。一、锚喷支护

一、锚喷支护

（三）锚杆支护3．采用锚杆的条件（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用锚杆是属于点状支护的类型。除了随机配置的锚杆外，绝大多数都应呈网状配置，以便发挥群锚的作用，这是非常重要的。因此，锚杆的配置参数（长度、间距）要注意符合群锚的工作原则。决定锚杆长度、间隔因素有围岩的连续、不连续性的程度，不连续面的分布特征（间隔、宽度、方向等），塑性区域产生的范围等

一、锚喷支护

（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用锚杆间距的选定，除考虑岩体稳定条件外，一般应能充分发挥喷层作用和施工方便，即通过锚杆数量的变化使喷层始终具有有利厚度。合理的锚杆数量是恰好使初期喷层刚好达到稳定状态，这样复喷厚度才能作为支护强度提高的安全系数。为了防止锚杆之间的岩体塌落，根据长期的工程经验和科学试验，通常要求锚杆的纵横向间距不大于杆体长度的一半即可，因此，锚杆间距的确定还受锚杆长度的制约。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用在软弱岩体中，锚杆的密度是稳定围岩的重要因素，在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、VI级围岩条件下，锚杆应按系统锚杆设计，并符合下列规定：①锚杆一般应沿隧道周边径向布置，当结构面或岩层层面明显时，锚杆应与岩体主结构面或岩层层面呈大角度布置②锚杆应按矩形排列或梅花形排列。③锚杆间距不得大干1.5m。间距较小时用长短锚杆交错布置。④两车道隧道系统锚杆长度一般不小于2.0m，三车道隧道系统锚杆长度一般不小于2.5m。

一、锚喷支护

（三）锚杆支护4．锚杆的群锚作用为施工方便，锚杆的纵向间距最好与掘进进尺相适应。锚杆长度的选取应当以能充分发挥锚杆的功能作用，并获得经济合理的锚固效果为原则，根据我国锚喷支护的设计经验，锚杆长度可在隧道跨径的1/4～1/2的范围选取。一、锚喷支护

（三）锚杆支护5．锚杆的配置一、锚喷支护

（三）锚杆支护6．锚杆施工及要求锚杆施工应满足以下规定：隧道工程坑道开挖后，应尽快安设锚杆；一般宜先喷射混凝土，再钻孔安设锚杆；锚杆的孔位、孔径、孔深及布置形式应符合设计要求；锚杆杆体露出岩面长度，不应于大于喷层的厚度；应确保隧道工程辅助稳定措施中的锚杆施工质量符合设计要求。

一、锚喷支护

7、锚杆布置：锚杆布置分为系统锚杆布置和局部锚杆布置。1、系统锚杆的布置原则（1）在隧道横断面上系统锚杆宜按垂直隧道周边轮廓布置。当遇到层状岩层时，还应增设与主结构面成最大角度的锚杆；（2）在岩面上，锚杆宜成菱形排列；（3）锚杆间距不宜大于锚杆长度的二分之一；Ⅳ、Ⅴ级围岩中的锚杆间距宜为0.5—1.2m，并不得大于1.25m。一、锚喷支护

系统锚杆对围岩起整体加固作用，其间距受到围岩稳定条件、锚杆长度影响外，在稳定性较差的岩体中，锚杆的纵向间距还受开挖进尺的影响。2、局部有锚杆的布置原则（1）拱腰以上的局部锚杆方向，应向有利于锚杆受拉方向布置；（2）拱腰以下及边墙的局部锚杆，宜逆着不稳定岩块滑动方向布置。一、锚喷支护

⑴普通水泥砂浆锚杆施工要点采用砂浆锚杆支护时，除应保证锚杆原材料规格、品种、锚杆各部件质量及技术性能符合设计要求外，尚应做好以下准备工作：①锚杆杆体应调平直、除锈和除油；②应优先使用普通硅酸盐水泥，条件不具备可使用矿渣硅酸盐或火山灰硅酸盐水泥；③宜采用清洁、坚硬的中细砂，粒径不宜大于3mm，使用前应过筛；一、锚喷支护

其施工要点如下：①砂浆标号不低于C20；砂浆配合比一般为水泥：砂：水=1：（1~1.5)：(0.45~0.5)；水灰比宜为0.45～0.50;②杆体材料宜用HRB335钢筋，亦可采用HPB235钢筋；直径14~22mm为宜，长度2~3.5m，为增加锚固力，杆体内端可以劈口又开；③钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直;④锚杆及粘结剂材料制作，应符合设计要求，锚杆应按设计要求的尺寸截取，外端不用垫板的锚杆应先弯制弯头；⑤粘结砂浆应拌合均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完；一、锚喷支护

⑥注浆作业应遵守以下规定：ⅰ.先注浆后插杆体时，注浆管应先插到钻孔底；开始注浆后，徐徐均匀地将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞；ⅱ.注浆开始或中途停止超过30min时，应用水润滑注浆罐及其管路。注浆孔口的压力不得大于0.4MPa；ⅲ.注浆时应堵塞孔口，注浆管应插至距孔底5~10cm处，随水泥砂浆的注人缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插人，若孔口无水泥砂浆溢出，应将杆体拔出重新注浆；ⅳ.锚杆杆体宜对中插入，插人后应在孔口将杆体固定。锚杆杆体插人孔内的长度不宜小于设计规定；一、锚喷支护

ⅴ.注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后迅速插人杆体，并可锤击或通过套筒用风钻冲击，使杆体强行插人钻孔；ⅵ.杆体插人孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度的95%，注浆是否饱满，可根据孔口是否有砂浆挤出来判断;ⅶ.杆体到位后，要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞，一般规定三天内不得悬挂重物。锚杆安设后，不得随意敲击。一、锚喷支护

⑵早强水泥砂浆锚杆的施工要点早强水泥砂浆锚杆的施工，与普通水泥砂浆锚杆基本相同，所不同的是早强水泥砂浆锚杆的粘结剂是由硫铝酸盐早强水泥、砂、II型早强剂和水组成。因此，它具有早期强度高、承载快、安装较方便等优点。可弥补普通水泥砂浆锚杆早期强度低，承载慢的不足。尤其是在软弱、破碎，自稳时间短的围岩中使用早强水泥砂浆锚杆能显出其优越性。另外，以树脂或快硬水泥作为粘结剂的全长粘结式锚杆，也具有以上优点。但因费用较高，所以在一般隧道工程中较少使用树脂或快硬水泥砂浆全长粘结式锚杆。一、锚喷支护

如果在注浆作业开始或中途停止超过30min时，应测定砂浆坍落度，其值小于10mm时不得注入罐内使用。早强水泥砂浆锚杆，采用硫铝酸盐早强水泥所掺入的早强剂具有早强、缓凝、减水与防锈的效果，其中亚硝酸钠掺量为1%~3%，缓凝型糖蜜减水剂掺量宜为0.2%。一、锚喷支护

⑶缝管式摩擦锚杆施工要点①缝管式锚杆可根据需要和机具能力，选择不同直径的钻头和管径，通过现场实验确定最合理的径差。其杆体一般要求材料具有较高的弹性极限。②采用一般风动凿岩机时应配备专用冲击器。宜随钻眼随安设锚杆，也可集中钻孔、集中安设锚杆，此时不得隔班隔日安设锚杆。③安设锚杆前应吹孔，并核对孔深是否符合设计要求，安设前应检查风压，风压不得小于0.4MPa。一、锚喷支护

④安装时先将锚杆套上垫板，将带有挡环的冲击钎插人锚管内，锚杆尾端套入凿岩机或风镐的卡套内，锚头导人钻孔，调正方向、开动凿岩机，即可将锚杆打人钻孔内，至垫板压紧围岩为止。停机取出钎杆即告完成。2.5m长的锚杆，一般用20~60s时间即可安装一根锚杆完毕。⑤安设推进锚杆过程中，要保持凿岩机—锚杆—钻孔的中心线在同一轴线上，凿岩机在推进过程中，适当放水冷却冲击器。锚杆推到末端时，应降低推进力，当垫板抵紧岩石时应立即停机，以免损坏垫板和挡环。⑥若作为永久支护，则应作防锈处理，并灌注有膨胀性的砂浆。一、锚喷支护

⑷楔缝式内锚头锚杆施工要点①安设锚杆前，应将楔子与锚杆组装好，送入孔内时不得偏斜。楔缝式锚杆的安装是先将楔块插入楔缝，轻轻敲击使其固定于缝中，然后插入眼底；并以适当的冲击力冲击锚杆尾，至楔块全部插入楔缝为止。打紧楔块时应注意丝扣不被损坏。为了防止杆尾受冲击力发生变形，可采用套筒保护。②一般要求锚杆具有一定的预张力，可采用测力矩扳手或定力矩扳手来拧紧螺母，以控制锚固力。楔缝式锚杆安设后应立即上好托板，并拧紧螺帽。一、锚喷支护

③若要求在楔缝式锚杆的基础上再作注浆加固，则除按砂浆锚杆注浆外，预张力应在砂浆初凝前完成，并注意减少砂浆的收缩率。④若只要求作为临时支护，则可改楔缝式锚杆为楔头式，或胀壳式锚杆。楔头式锚杆及胀壳式锚杆的杆体均可以回收，但锚头加工制作较复杂，故一般在煤矿或其它坑道中多应用。

一、锚喷支护

(5)账壳式内锚头预应力锚索施工要点

①账壳式内锚头预应力锚索的加工，应符合设计要求，在存放、运输及安装过程，不得有损伤和变形。②钻孔一般采用冲击式潜孔钻。③锚索安装要平直不紊乱，同时要安装排气管。锚索推送就位后，即可进行安装千斤顶张拉。④预应力没有明显衰减时，才最后锁定，且48小时内检查。注浆应饱满，注浆达到设计强度后，进行外锚头封盖。一、锚喷支护

（四）钢拱架支护前面所介绍采用喷射混凝土、锚喷(或加长、加密锚杆)、钢筋网喷射混凝土、钢纤维喷射混凝土等支护，都是主要利用其柔性和韧性，而对整体刚度并未有较高的要求。虽然，这对支护其稳定性较好的围岩是可以的。但对于较软弱破碎严重其自稳性差，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。钢拱架加锚喷支护结构就具有这样的力学性能。1．钢拱架构造钢拱架构造如图2-7-8所示。钢拱架可采用型钢（I型钢、H型钢,U型钢)、钢轨、I字钢、钢管或钢筋格栅等轻型钢材制造。一、锚喷支护

图2-7-8钢拱架构造(尺寸单位：mm)a)格栅钢拱架组合示意图；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）钢管钢架可缩接头2．钢拱架的性能特点①钢拱架的整体刚度较大，可以提供较大的早期支护刚度；型钢拱架较钢筋格栅拱架能更早承载；②钢拱能很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，受力性能较好；③钢筋格栅拱架采用钢筋现场加工制作，技术难度不高，对隧道断面变化的适应性好；④钢拱架的安装架设比较方便等。一、锚喷支护

3．钢拱架的使用条件在下列情况，一般可以使用钢架喷射混凝土支护：①自稳时间很短的Ⅴ、Ⅵ级围岩隧道；②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；③砂卵石、土夹石地层，大面积淋水地段，以及为了抑制围岩大的变形需要增强支护抗力时；④当需施作超前支护，需要设置钢架作为超前锚杆(或超前钢管等)的支承构件时。一、锚喷支护

4．钢拱架设计要点①钢架的选用，应考虑隧道断面尺寸、安装机械、材料来源及其特点等因素。钢架可选用型钢、工字钢、钢管或钢管制成。其中Ⅰ型钢架的加工较简易，使用方便，由于截面纵横方