第章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及參數(shù)丨

北京交通大學(xué)地下工程

主講：駱建軍本課程主要內(nèi)容：第一章：緒論（1講）第二章：地下工程環(huán)境及圍巖分級（2講）第三章：地下工程主體規(guī)劃與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3講）第四章：地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論（2講）第五章：地下工程支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)（2講）第六章：地下工程防排水設(shè)計(jì)（1講）第七章：地下工程降水（1講）第八章：地下工程施工方法（3講）第九章：地下工程施工監(jiān)控量測(1講）第一節(jié)地下工程結(jié)構(gòu)體系概述

地下工程的結(jié)構(gòu)體系是由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成的。其中圍巖是主要的承載元素，支護(hù)結(jié)構(gòu)是輔助性的，但通常也是必不可少的，在某些情況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)主要起承載作用。這就是按現(xiàn)代巖石力學(xué)原則設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本出發(fā)點(diǎn)。(一）概述第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)

地下工程（如隧道）開挖前巖體處于初始應(yīng)力狀態(tài)，謂之一次應(yīng)力狀態(tài)；開挖后引起了圍巖應(yīng)力的重分布，同時圍巖將產(chǎn)生向地下工程內(nèi)的位移，形成了新的應(yīng)力場，稱之為圍巖的二次應(yīng)力狀態(tài)，這種狀態(tài)受到開挖方式(爆破、非爆破)和方法(全斷面開挖、分部開挖等)的強(qiáng)烈影響。如果隧道圍巖不能保持長期穩(wěn)定，就必須設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，從隧道內(nèi)部對圍巖施加約束，控制圍巖變形，改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，促使其穩(wěn)定，這就是三次應(yīng)力狀態(tài)。顯然這種狀態(tài)與支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、方法以及施設(shè)時間等有關(guān)。三次應(yīng)力狀態(tài)滿足穩(wěn)定要求后就會形成一個穩(wěn)定的洞室結(jié)構(gòu)，這樣，這個力學(xué)過程才告結(jié)束。第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)要進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就必須充分認(rèn)識和了解以下五方面的問題：圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)，或稱一次應(yīng)力狀態(tài),這部分內(nèi)容已在前面章節(jié)中作了介紹；開挖隧道后圍巖的二次應(yīng)力狀態(tài)和位移場；判斷圍巖二次應(yīng)力狀態(tài)和位移場是否符合穩(wěn)定性條件即圍巖穩(wěn)定性準(zhǔn)則。一般可表示為：

式中、是根據(jù)圍巖的物理力學(xué)特性所確定的某些特定指標(biāo)。、

第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)

設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)后圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，亦稱圍巖的三次應(yīng)力狀態(tài)和位移場以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移。判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)安全度的準(zhǔn)則，一般可寫成：

式中的、是支護(hù)結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)參數(shù)。第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)（二）圍巖的二次應(yīng)力場和位移場（1）隧道開挖后的彈性二次應(yīng)力狀態(tài)及位移狀態(tài)計(jì)算圍巖的二次應(yīng)力場和位移場，首先推算隧道開挖前圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)，以及與之相適應(yīng)的位移場。隧道開挖后，因其周邊上的徑向應(yīng)力和剪應(yīng)力都為零，故可向具有初始應(yīng)力的圍巖，在隧道周邊上反方向施加與初始應(yīng)力相等的釋放應(yīng)力。用彈性力學(xué)方法計(jì)算帶有孔洞的無限平面在釋放應(yīng)力作用下的應(yīng)力和位移。而真實(shí)的圍巖二次應(yīng)力場及位移場為：模擬隧道開挖所經(jīng)歷的力學(xué)過程可以用下圖表示。第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)隧道開挖所經(jīng)歷的力學(xué)過程模擬第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)對于自重應(yīng)力場中的深埋隧道（不考慮構(gòu)造應(yīng)力場及其他應(yīng)力場），常常將它的圍巖初始應(yīng)力場簡化為常量場，也就是假定圍巖的初始應(yīng)力到處都是一樣。并取其等于隧道中心點(diǎn)的自重應(yīng)力，即式中為隧道中心點(diǎn)的埋深，以m計(jì)，是圍巖的側(cè)壓力系數(shù)，無量綱。第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)彈性力學(xué)原理，這個問題的求解還可以簡化為不考慮體積力的形式，而用在有孔無限平面(無重的)無窮遠(yuǎn)邊界上作用有垂直均布荷載和水平荷載的形式來代替，如左圖所示。

力學(xué)模型由此而引起的計(jì)算誤差在洞周上是不大的，并隨著隧道埋深的增加而減少。當(dāng)埋深超過10倍洞徑時，其誤差可以忽略不計(jì)。

第五章地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)（2）隧道開挖后后形成塑性區(qū)區(qū)的二次應(yīng)力力狀態(tài)及位移移狀態(tài)塑性應(yīng)力區(qū)域域是由于多數(shù)數(shù)圍巖具有塑塑性這一性質(zhì)質(zhì)而造成的。。塑性就是指圍巖在在應(yīng)力超過一一定值后產(chǎn)生生塑性變形的的性質(zhì)。此時時，應(yīng)力即使使不增加，變變形仍繼續(xù)。。當(dāng)圍巖內(nèi)應(yīng)應(yīng)力超過圍巖巖的抗壓強(qiáng)度度后，圍巖發(fā)發(fā)生塑性變形形并迫使塑性性變形的圍巖巖向隧道內(nèi)滑滑移。塑性區(qū)區(qū)的圍巖因變變得松弛，其其物理力學(xué)性性質(zhì)也發(fā)生變變化。第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)（3）無支護(hù)地下下工程圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性及其破破壞地下工程圍巖巖穩(wěn)定性是指地下工程程（如隧道））圍巖在開挖挖過程中，在在不設(shè)任何支支護(hù)情況下所所具有的穩(wěn)定定程度。無支護(hù)地下工工程圍巖的失失穩(wěn)破壞有三種形式：▲由于破碎圍巖巖的自重作用用，超過了它它們脫離巖體體的阻力而多在頂部、較少在側(cè)壁壁處造成局部部崩塌；第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)▲由圍巖應(yīng)力重重分布所造成成的應(yīng)力集中中區(qū)域內(nèi)的圍巖強(qiáng)度破壞壞而形成的崩塌塌。一般發(fā)生生在脆性巖體中，且在多數(shù)數(shù)情況下，巖巖體破壞從坑坑道側(cè)壁開始始，同時巖體體的破壞和位位移也可能發(fā)發(fā)生在頂部和和底部；▲在塑性圍圍巖中，穩(wěn)定定的喪失是由由于塑性變形形的結(jié)果，巖體產(chǎn)生了過過度的位移，，但無明顯的破破壞跡象。第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)三、地下工程程圍巖與支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的共同同作用（1）收斂和約束束的概念開挖地下工程程時，由于臨臨空面的形成成，圍巖開始始向洞內(nèi)產(chǎn)生生位移，這種種位移我們稱稱之為收斂。若圍巖強(qiáng)度度高，整體性性好、斷面形形狀有利，圍圍巖的變形到到一定程度，，就將自行停停止，圍巖是是穩(wěn)定的。反反之，巖體的的變形將自由由地發(fā)展下去去，最終導(dǎo)致致地下工程圍圍巖整體失穩(wěn)穩(wěn)而破壞。在在這種情況下下，應(yīng)在開挖挖后適時地沿沿地下工程周周邊設(shè)置支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)，對巖巖體的移動產(chǎn)產(chǎn)生阻力，形形成約束。第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)（1）收斂和約束束的概念相應(yīng)地支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)也將承受受圍巖所給予予的反力，并并產(chǎn)生變形。。如果支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)有一定的的強(qiáng)度和剛度度，這種隧道道圍巖和支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的相互互作用會一直直延續(xù)到支護(hù)護(hù)所提供的阻阻力與圍巖應(yīng)應(yīng)力之間達(dá)到到平衡為止，，從而形成一一個力學(xué)上穩(wěn)穩(wěn)定的隧道結(jié)結(jié)構(gòu)體系。這這時的隧道圍圍巖應(yīng)力狀態(tài)態(tài)稱為三次應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。（2）地下工程圍圍巖支護(hù)后的的圍巖應(yīng)力狀狀態(tài)及位移狀狀態(tài)隧道開挖后，，圍巖應(yīng)力狀狀態(tài)出現(xiàn)兩種種情況：第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)一種是開挖后后的二次應(yīng)力力狀態(tài)仍然是是彈性的，隧隧道圍巖除因因爆破、地質(zhì)質(zhì)狀態(tài)、施工工方法等原因因可能引起稍稍許松弛掉塊塊外，是穩(wěn)定定的，在這種種情況下，坑坑道是穩(wěn)定的的，原則上無無需支護(hù)，即即使支護(hù)也是是防護(hù)性的，支護(hù)方法法一般可采用用噴漿或者噴射射混凝土；另一種是開挖挖后隧道圍巖巖產(chǎn)生一定范范圍的塑性區(qū)區(qū)，此時應(yīng)采采用承載型的的支護(hù)結(jié)構(gòu)，，以維護(hù)坑道道的穩(wěn)定。地下工程圍巖巖支護(hù)后，相相當(dāng)于在圍巖巖周邊施加了了一個阻止隧隧道圍巖變形形的支護(hù)阻力力(抗力)，從而也改變變了圍巖的二二次應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。支護(hù)阻力的大大小和方向?qū)鷰r的應(yīng)力力狀態(tài)有著很很大的影響。第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)（3）圍巖特性曲曲線（支護(hù)需求曲線線）支護(hù)阻力與與隧道洞洞壁位移的的關(guān)系曲曲線如下圖所所示。這條曲線形象象的表達(dá)了支支護(hù)結(jié)構(gòu)與隧隧道圍巖之間間的相互作用用：在極限位移范圍圍內(nèi)，圍巖允許的的位移大了，，所需的支護(hù)護(hù)阻力就小，，而應(yīng)力重分分布所引起的的后果大部分分由圍巖所承承擔(dān)；圍巖允允許的位移小小了，所需的的支護(hù)阻力就就大，圍巖的的承載能力就就得不到充分分的發(fā)揮。第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)圍巖特性曲線線第五章地下下工程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類型和參參數(shù)設(shè)計(jì)由圍巖的支護(hù)護(hù)需求曲線可可知，只要在在洞周達(dá)到極極限位移之前前，圍巖與支支護(hù)結(jié)構(gòu)可以以形成穩(wěn)定的的支護(hù)體系，，這時支護(hù)上上承受的是變形壓力。如果洞周已經(jīng)經(jīng)達(dá)到極限位位移，圍巖已已經(jīng)松弛坍塌塌，這時再支支護(hù)的話，就就承擔(dān)的是松動壓力。地層特征線與與支護(hù)特征線線（4）支護(hù)特性性曲線(支護(hù)補(bǔ)給曲曲線)以圓形隧道道為研究對對象，并假假定圍巖給給支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的反力也也是徑向勻勻布的。因因此，這還還是一個軸軸對稱問題題。相對于于圍巖的力力學(xué)特性而而言，混凝凝土或鋼支支護(hù)結(jié)構(gòu)的的力學(xué)特性性可以認(rèn)為為是線彈性性的，也就就是說作用用在支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)上的徑徑向均布壓壓力是是和它的的徑向位移移成成線性關(guān)關(guān)系，即式中的定定義為為支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛度。。第五章地地下工程支支護(hù)結(jié)構(gòu)類類型和參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)支護(hù)特性曲曲線對于幾種支支護(hù)結(jié)構(gòu)型型式，其支支護(hù)特性曲曲線如下圖圖所示。第五章地地下工程支支護(hù)結(jié)構(gòu)類類型和參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)（5）圍巖與支支護(hù)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)準(zhǔn)靜力平衡衡狀態(tài)的建建立（三次次應(yīng)力場））如果支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)有足夠夠的強(qiáng)度和和剛度，則則圍巖的支支護(hù)需求曲曲線和支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的支支護(hù)補(bǔ)給曲曲線會相交交一點(diǎn)，而而達(dá)到平衡衡，這個交交點(diǎn)都應(yīng)在在或或之之前。。隨著時間間的推移，，地下水位位逐漸恢復(fù)復(fù)，圍巖物物性指標(biāo)惡惡化，錨桿桿銹蝕等等等，這個平平衡狀態(tài)還還將調(diào)整。。第五章地地下工程支支護(hù)結(jié)構(gòu)類類型和參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)圍巖和支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的相相互作用1.不同剛度的的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與圍巖達(dá)達(dá)成平衡時時的和和是是不同的的。2.同樣剛度的的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，由于架架設(shè)的時間間不同，最最后達(dá)成平平衡的狀態(tài)態(tài)也是不同同的。第五章地地下工程支支護(hù)結(jié)構(gòu)類類型和參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)三、支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)補(bǔ)給曲曲線（支護(hù)護(hù)特性曲線線）作用在支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)上的的徑向勻布布壓力Pa是和它的徑徑向位移us成線性關(guān)系系，即：支護(hù)剛度：：不同的支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)有不不同的支護(hù)護(hù)剛度。（1）混凝土或或噴射混凝凝土當(dāng)噴層厚度度ds較小時（ds<=0.04r0），采用薄薄壁圓筒計(jì)計(jì)算公式：：可提供的最最大支護(hù)阻阻力為：Ec、fc—混凝土的彈彈性模量和和抗壓強(qiáng)度度。當(dāng)噴層厚度度ds>0.04r0），采用厚厚壁圓筒計(jì)計(jì)算公式：：錨桿支護(hù)：：組合式支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)：噴射混凝土土和鋼錨桿桿聯(lián)合支護(hù)護(hù)時，組合合支護(hù)剛度度為：（2）灌漿錨桿桿灌漿錨桿對對圍巖變形形的支護(hù)抗抗力是通過過錨桿與膠膠結(jié)材料之之間的剪應(yīng)應(yīng)力傳遞的的，約束能能力與灌漿漿的質(zhì)量有有關(guān)。一般般通過錨桿桿的拉拔試試驗(yàn)得到的的荷載與位位移的關(guān)系系來確定。。pamax—最大軸力，，可由下列列情況中最最小值決定定。量測表明：：錨桿的粘粘結(jié)力沿其其長度是非非均勻分布布的。軸力力最大值分分布在錨桿桿長度的1/2處左右，假假定為三角角形分布。。錨桿的最最大位移可可表達(dá)為：：灌漿錨桿軸軸力、剪應(yīng)應(yīng)力及位移移分布概念：支護(hù)護(hù)所受的壓壓力及變形形，來自于于圍巖在自自身平衡過過程中的變變形對支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的作作用。因此此，圍巖性性態(tài)及其變變化狀態(tài)對對支護(hù)的作作用有重要要影響。另另一方面，，支護(hù)以自自己的剛度度和強(qiáng)度抑抑制巖體變變形和破裂裂的進(jìn)一步步發(fā)展，而而這一過程程同樣也影影響支護(hù)自自身的受力力。于是，，圍巖與支支護(hù)形成一一種共同體體；共同體體兩方面的的耦合作用和互為為影響的情情況稱為圍圍巖-支護(hù)共同作作用。四、圍巖與與支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的相互作作用(1)不同剛度的的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與圍巖達(dá)達(dá)成平衡時時的Pa和us是不同的。。剛度大的的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)承受較大大的圍巖壓壓力，反之之，柔性支支護(hù)結(jié)構(gòu)承承受較小的的圍巖壓力力。(2)同樣剛度的的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，架設(shè)的的時間不同同，最后達(dá)達(dá)成平衡的的狀態(tài)也是是不同的。。支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)越早早，承受的的壓力就越越大，但不不能說架設(shè)設(shè)越遲越好好。①——錨桿支護(hù)曲曲線②、④——混凝土支護(hù)護(hù)曲線③——組合結(jié)構(gòu)支支護(hù)曲線1、隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)體系對支支護(hù)結(jié)構(gòu)的的基本要求求（1）必須能與與圍巖大面面積地牢固固接觸，使使支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與圍巖作作為一個整整體進(jìn)行工工作；（2）要允許地地下結(jié)構(gòu)體體系能產(chǎn)生生有限制的的變形，以以充分發(fā)揮揮圍巖的承承載能力而而減少支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的作作用，使兩兩者更加協(xié)協(xié)調(diào)地工作作；（3）要能分期期施工，并并使早期支支護(hù)和后期期支護(hù)相互互配合，““主動”控控制圍巖的的變形；（4）作為支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)還是是要滿足易易于架設(shè)，，構(gòu)件可以以互換，斷斷面類型單單一等施工工技術(shù)上的的要求。第二節(jié)支支護(hù)結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)原則則初步地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)預(yù)設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工決策施工監(jiān)測分析監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足要求按設(shè)計(jì)施工不滿足要求修改地質(zhì)參數(shù)并重新設(shè)計(jì)信息化設(shè)計(jì)計(jì)施工流程程：支護(hù)結(jié)構(gòu)類類型的選擇擇和設(shè)計(jì)木支撐鋼支撐（鋼拱架、格格柵拱架）錨桿（增強(qiáng)巖體體強(qiáng)度）金屬網(wǎng)支護(hù)噴射混凝土（素素混凝土、纖維維混凝土）模注混凝土（人人工灌注、泵灌灌注）復(fù)合式結(jié)構(gòu)圣哥達(dá)隧道的木木支撐用碎石回填371、鋼拱架當(dāng)圍巖軟弱破碎碎嚴(yán)重時，自穩(wěn)穩(wěn)性差，早期支支護(hù)需要有較大大剛度，以阻止止圍巖過度變形形和承受部分松松弛荷載。組成：型鋼，工工字鋼，鋼管或或鋼筋（圖格柵柵鋼拱架）。3940424344網(wǎng)噴和鋼纖維噴噴混凝土2、襯砌設(shè)計(jì)時兩兩點(diǎn)注意事項(xiàng)：：（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)為封閉式；（2）盡量避免受彎矩矩作用：通過配筋而非非增加厚度來提提高強(qiáng)度；支護(hù)護(hù)要圓順，盡量量接近圓形；設(shè)設(shè)置鉸或縱向伸伸縮縫，但需注注意防水問題。。第三節(jié)鐵路隧隧道支護(hù)類型選選擇和設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)1、復(fù)合式襯砌設(shè)設(shè)計(jì)，應(yīng)符合下下列規(guī)定：（1）復(fù)合式襯砌設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮慮包括圍巖在內(nèi)內(nèi)的支護(hù)結(jié)構(gòu)、、斷面形狀、開開挖方法、施工工順序和斷面的的閉合時間等因因素，力求充分發(fā)揮圍圍巖所具有的自自承能力。（2）復(fù)合式襯砌的的初期支護(hù)，宜宜采用噴錨支護(hù)護(hù)；二次襯砌宜宜采用模筑混凝凝土，宜等厚截截面，連接圓順順；（3）各級圍巖在確確定開挖斷面時時，除應(yīng)滿足隧隧道建筑限界要要求外，還應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)牡膰鷰r變形量，其量值可根據(jù)據(jù)圍巖級別、隧隧道寬度、埋置置深度、施工方方法和支護(hù)情況況等條件，采用用工程類比法確確定；當(dāng)無類比比資料時，可參參考下表采用。。預(yù)留變形量（mm）圍巖級別單線隧道雙線隧道II—10~30III10~3030~50IV30~5050~80V50~7080~120VI由設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)確定（4）復(fù)合式襯砌初初期支護(hù)及二次次襯砌的設(shè)計(jì)參參數(shù)，可參照表表單線隧道復(fù)合式式襯砌的設(shè)計(jì)參參數(shù)圍巖級別初期支護(hù)二次襯砌厚度（cm）噴射混凝土厚度（cm）錨桿鋼筋網(wǎng)鋼架拱墻仰拱拱墻仰拱位置長度（m）間距（m）II5——————25—III7—局部設(shè)置2.01.2~1.5——25—IV10—拱、墻2.0~2.51.0~1.2必要時設(shè)置@2525—3040V15~2215~22拱、墻2.5~3.00.8~1.0拱墻、仰拱@2020必要時設(shè)置3540VI通過試驗(yàn)確定雙線隧道復(fù)合式式襯砌的設(shè)計(jì)參參數(shù)圍巖級別初期支護(hù)二次襯砌厚度（cm）噴射混凝土厚度（cm）錨桿鋼筋網(wǎng)鋼架拱墻仰拱拱墻仰拱位置長度（m）間距（m）II5~8—局部設(shè)置2.0~2.51.5——30—III8~1010拱、墻2.0~2.51.2~1.5必要時設(shè)置@2525—3535IV15~2215~22拱、墻2.5~3.01.0~1.2拱墻、仰拱@2525必要時設(shè)置3535V20~2520~25拱、墻3.0~3.50.8~1.0拱墻、仰拱@2020拱墻、仰拱4040VI通過試驗(yàn)確定3/7/2023/112533/7/2023/112543/7/2023/11255565758梁板模模板示示意圖圖59602、噴錨錨襯砌砌設(shè)計(jì)計(jì)，應(yīng)應(yīng)符合合下列列規(guī)定定：（1）噴錨錨襯砌砌內(nèi)部部輪廓廓應(yīng)比比整體體式襯襯砌適適當(dāng)放放大，，除考考慮施施工誤誤差和和位移移量外外，應(yīng)再預(yù)預(yù)留10cm作為必必要時時補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)用。。（2）遇下下列情情況，，不應(yīng)應(yīng)采用用噴錨錨襯砌砌：1）地下下水發(fā)發(fā)育或或大面面積淋淋水地地段；；2）能造造成襯襯砌腐腐蝕或或膨脹脹性圍圍巖的的地段段；3）最冷冷月平平均氣氣溫低低于-5℃℃地區(qū)的的凍害害地段段；4）有其其他特特殊要要求的的隧道道。（3）噴錨錨襯砌砌的設(shè)設(shè)計(jì)參參數(shù)，，可參參照下下表選選用。。噴錨襯襯砌的的設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)數(shù)圍巖級別單線隧道雙線隧道I噴射混凝土厚度5cm噴射混凝土厚度8cm，必要時設(shè)置錨桿，長1.5~2.0m，間距1.2~1.5mII噴射混凝土厚度8cm，必要時設(shè)置錨桿，長1.5~2.0m，間距1.2~1.5m噴射混凝土厚度10cm，錨桿長2.0~2.5m，間距1.0~1.2m，必要時設(shè)置局部鋼筋網(wǎng)3、整體體式襯襯砌設(shè)設(shè)計(jì)，，應(yīng)符符合下下列規(guī)規(guī)定：：（1）單線線隧道道洞口口段，，當(dāng)線線路中中線與與地形形等高高線斜斜交，，圍巖巖為I~III級時，，可采采用斜斜交襯襯砌。。雙線線斜交交襯砌砌的選選用應(yīng)應(yīng)慎重重考慮慮。（2）最冷冷月平平均氣氣溫低低于-15℃的地區(qū)區(qū)，應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)情況況設(shè)置置變形形縫。。（3）各級級圍巖巖地段段拱部部襯砌砌背后后應(yīng)壓壓注不不低于于M20的水泥泥砂漿漿。4、初期期支護(hù)護(hù)的組組成應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)圍巖巖的性性質(zhì)及及狀態(tài)態(tài)、地地下水水情況況、隧隧道斷斷面尺尺寸及及其埋埋置深深度等等條件件確定定：（1）系統(tǒng)統(tǒng)錨桿桿應(yīng)沿沿隧道道周邊邊均勻勻布置置，在在巖面面上按按梅花形形布置，，其方方向應(yīng)應(yīng)接近近于徑徑向或或垂直直巖層層，并并應(yīng)根根據(jù)使使用目目的和和圍巖巖性質(zhì)質(zhì)及狀狀態(tài)等等確定定錨桿桿的類類型、、錨固固方式式、長長度等等。64Ⅴ級圍巖巖復(fù)合合式襯襯砌斷斷面圖圖(1:100)錨桿布置示意圖（2）自穩(wěn)時間短、初初期變形大的地層層，或?qū)Φ孛嫦鲁脸亮坑袊?yán)格限制時時，應(yīng)采用鋼架。。根據(jù)圍巖條件的的不同，可選擇僅僅在隧道拱部設(shè)置置的鋼架或在拱部部及墻部設(shè)置的開開口式鋼架。在軟軟弱圍巖中應(yīng)采用用封閉式鋼架。格格柵鋼架主筋的直直徑不宜小于18mm，各排鋼架間應(yīng)設(shè)設(shè)置鋼拉桿，其直直徑宜為20~22mm。（3）松散、破碎或膨膨脹性圍巖中宜采采用鋼筋網(wǎng)噴射混混凝土作初期支護(hù)護(hù)，其厚度不宜小小于100mm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)以直徑徑6~8mm的鋼筋焊接而成，，鋼筋間距宜為150~300mm，鋼筋網(wǎng)搭接長度度應(yīng)為1~2個網(wǎng)孔。5、襯砌仰拱應(yīng)具有有與其使用目的相相適應(yīng)的強(qiáng)度、剛剛度和耐久性。仰仰拱厚度宜與拱、、墻厚度相同。（1）仰拱施工前必須須清除干凈；（2）仰拱應(yīng)超前拱墻墻施做，宜超前3倍以上襯砌作業(yè)長長度；（3）仰拱施工縫、變變形縫應(yīng)做防水處處理；（4）仰拱應(yīng)一次成型型，不得分部灌筑筑。6、隧道噴混凝土應(yīng)應(yīng)在開挖后及時進(jìn)進(jìn)行。大瑤山隧道支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)圍巖級別初期支護(hù)形式錨桿噴混凝土厚度（cm）鋼筋網(wǎng)仰拱厚度（cm）鋼支撐二次襯砌厚度（cm）根數(shù)×長度（m）直徑(mm)間距（m）直徑(mm)格距(cm)II噴混凝土，局部錨桿視具體情況而定22—6————30III噴混凝土，系統(tǒng)錨桿，拱部金屬網(wǎng)15×2.0221.510620×20——35IV全斷面噴錨網(wǎng)19×3.0221.214620×2030必要時設(shè)拱頂截面40cm，變截面V全斷面噴錨網(wǎng)23×3.5221.018820×2040必要時設(shè)拱頂截面50cm，變截面[例]大瑤山隧道全長14.3km，是我國目前最長長的雙線鐵路隧道道，隧道的支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)示于表。。Ⅴ級圍巖襯砌斷面（（單位：鋼筋直徑徑以mm計(jì)，余均以cm計(jì)）Ⅳ級圍巖襯砌斷面（（單位：cm）第四節(jié)盾構(gòu)隧道道襯砌類型選擇和和設(shè)計(jì)參數(shù)一、盾構(gòu)隧道襯砌砌結(jié)構(gòu)類型選擇盾構(gòu)法修建的區(qū)間間隧道襯砌有預(yù)制制裝配式襯砌、預(yù)預(yù)制裝配式襯砌和和模注鋼筋混凝土土整體式襯砌相結(jié)結(jié)合的雙層襯砌以以及擠壓混凝土整整體式襯砌三大類類：盾構(gòu)法修建的隧道道襯砌結(jié)構(gòu)a．單層裝配式襯砌砌b．雙層襯砌c．?dāng)D壓混凝土整體體襯砌1．預(yù)制裝配式襯砌砌預(yù)制裝配式襯砌是是用工廠預(yù)制的構(gòu)構(gòu)件，稱為管片，，在盾構(gòu)尾部拼裝裝而成的。管片種種類按材料可分為為鋼筋混凝土，鋼鋼、鑄鐵以及由幾幾種材料組合而成成的復(fù)合管片。按管片螺栓手孔成成型大小，可將管管片分為箱型和平平板型兩類。箱型管片平平板型管片襯砌環(huán)內(nèi)管片之間間以及各襯砌環(huán)之之間的連接方式，，從其力學(xué)特性來來看，可分為柔性性連接和剛性連接接，目前較為通用用的是柔性連接，，常用的有以下幾幾種形式：（1）單排螺栓連接：：按螺栓形狀又可分分為彎螺栓連接、、直螺栓連接和斜斜螺栓連接三種。。（2）銷釘連接：所用的銷釘可在管管片預(yù)制時埋入，，亦可在拼裝時安安裝。作用除為了了臨時穩(wěn)定管片，，保證防水密封墊墊的壓力外，在安安裝管片時還起導(dǎo)導(dǎo)向作用，將相鄰鄰襯砌環(huán)連在一起起。用銷釘連接的的管片形狀簡單，，截面無削弱，建建成的隧道內(nèi)壁光光滑平整。和螺栓栓連接相比既省力力、省時，價格又又低廉，連接效果果也相當(dāng)好。（3）無連接件。在穩(wěn)定的不透水地地層中，圓形襯砌砌的徑向接縫也可可不用任何連接件件連接。關(guān)于裝配式襯砌的的防水問題，一直直是盾構(gòu)法施工中中的重要課題。金金屬管片本身不透透水，而且加工精精度高，拼裝后管管片接縫非常密貼貼，幾乎不透水，，因此，僅需在隧隧道內(nèi)壁用防水材材料對接縫進(jìn)行嵌嵌填，并對螺栓孔孔和注漿孔進(jìn)行防防水處理。螺栓孔密封防水2．雙層襯砌為了防止隧道滲水水和襯砌腐蝕，修修正隧道施工誤差差，減少噪聲和振振動以及作為內(nèi)部部裝飾，可以在裝裝配式襯砌內(nèi)部再再做一層整體式混混凝土或鋼筋混凝凝土內(nèi)襯。南水北調(diào)中線一期期穿黃工程7980二、橫截面內(nèi)輪廓廓和結(jié)構(gòu)尺寸擬定定1．橫截面內(nèi)輪廓尺尺寸橫截面的內(nèi)輪廓尺尺寸全線是同一的，故除要根據(jù)建建筑限界、施工誤誤差、道床類型、、預(yù)留變形等條件件決定外，還要按按線路的最小曲線線半徑進(jìn)行驗(yàn)算，，保證列車在最困困難條件下也能安安全通過。廣州、、上海地下鐵道的的圓形區(qū)間隧道內(nèi)內(nèi)徑為5.5m，可以保證3.0m的寬體車在R=300m，最大超高h(yuǎn)=120mm的曲線上安全通過過。2．管片厚度為了充分發(fā)揮圍巖巖自身的承載能力力，現(xiàn)代的隧道工工程中都采用柔性性襯砌，其厚度相相對較薄。根據(jù)日日本經(jīng)驗(yàn)，單層的的鋼筋混凝土管片片襯砌，管片厚度度一般為襯砌環(huán)外外徑的5.5%左右。上海地下鐵道區(qū)間間隧道鋼筋混凝土土管片厚度為350mm，廣州、北京、深深圳、南京地下鐵鐵道管片厚度為300mm，約為襯砌環(huán)外徑徑的5%~6%。3．管片寬度當(dāng)寬度較小時，雖雖然搬運(yùn)、組裝，，在曲線上施工方方便，但接縫增多多，加大了隧道防防水的難度，增加加管片制作成本，，而且不利于控制制隧道縱向的不均均勻沉降。管片寬寬度太大則施工不不便，也會使盾尾尾長度增長而影響響盾構(gòu)的靈活性。。因此，過去單線線區(qū)間隧道管片的的寬度控制在700mm~1000mm之間，但但隨著鉸鉸接盾構(gòu)構(gòu)的出現(xiàn)現(xiàn)，管片片寬度有有進(jìn)一步步提高的的趨勢，，目前，，控制在在1000mm~1500mm之間。廣廣州地下下鐵道區(qū)區(qū)間隧道道采用鉸鉸接式盾盾構(gòu)施工工，故其其管片寬寬度為1200mm。4．襯砌環(huán)環(huán)的分塊塊襯砌環(huán)的的組成，，一般有有兩種方方式。一一種是由由若干標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)管片片（A）、二塊塊相鄰管管片（B）和一塊塊封頂管管片（K）構(gòu)成。。另一種種是由若若干塊A型管片、、一塊B型管片和和一塊K型構(gòu)成，，見圖，，相鄰管管片一端端帶坡面面，封頂頂管片則則兩端或或一端帶帶坡面。。從方便便施工，，提高襯襯砌環(huán)防防水效果果角度看看，第一一種方式式較好。。A封頂塊的的拼裝形形式有徑向楔入入和縱向插入入兩種。徑徑向楔入入時，封封頂塊的的兩個徑徑向邊必必須呈內(nèi)內(nèi)八字形形或者至至少是平平行，受受載后有有向下滑滑動的趨趨勢，受受力不利利。采用用縱向插插入時，，封頂塊塊不易向向內(nèi)滑動動，受力力較好，，但在拼拼裝封頂頂塊時，，需加長長盾構(gòu)千千斤頂行行程。封封頂塊位位置一般般設(shè)在拱拱頂處，，但也有有設(shè)在45°、135°°甚至180°°（圓環(huán)底底部）處處的。襯砌環(huán)的的拼裝形形式有錯縫和通縫兩種，見見圖。錯錯縫拼裝裝可使接接縫分布布均勻，，減少接接縫及整整個襯砌砌環(huán)的變變形，整整體剛度度大，所所以是一一種較為為普遍采采用的拼拼裝形式式。5．螺栓和和注漿孔孔的配置置組裝管片片用的螺螺栓分為為縱向連接接螺栓和環(huán)向連接接螺栓兩種。在在柔性連連接中，，縱、環(huán)環(huán)向的連連接螺栓栓通常都都布置一一排，螺螺栓孔的的設(shè)置不不得降低低管片強(qiáng)強(qiáng)度，并并方便螺螺栓緊固固作業(yè)。。螺栓直直徑一般般為16mm~36mm，螺栓孔孔直徑必必須大于于螺栓直直徑4mm~8mm。螺栓直徑徑與螺栓栓孔直徑徑的關(guān)系系螺栓直徑（mm）273033螺栓孔直徑（mm）32~3335~3838~41銷釘直徑徑與銷釘釘孔直徑徑的關(guān)系系銷釘直徑（mm）161820222427303336銷釘孔直徑（mm）1921~2323~2525~2727~2930~3233~3636~3939~411、概述一般的混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)是可可以用力力學(xué)方法法進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)的，，但噴混混凝土則則很少能能夠用力力學(xué)方法法進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)。這這是因?yàn)闉閲娀炷恋淖髯饔脵C(jī)理理和噴混混凝土是是否能夠夠形成一一個結(jié)構(gòu)構(gòu)體系來來發(fā)揮作作用還不不十分清清楚。目前的認(rèn)認(rèn)識水平平，噴混混凝土是是唯一的能夠與與圍巖壁壁面大面面積牢固固粘附的的支護(hù)手手段，也是適適用于各各種圍巖巖的一種種有效的的支護(hù)手手段，其其作用主主要來自自噴混凝凝土與壁壁面的粘粘著力所所產(chǎn)生的的抗剪阻阻力。第五節(jié)噴噴混混凝土設(shè)設(shè)計(jì)噴混凝土土與圍巖巖的粘附是異常重重要的，，這是發(fā)發(fā)揮噴混混凝土支支護(hù)效果果的基本本保證，，也是噴噴混凝土土最主要要的力學(xué)學(xué)作用。。其次，噴噴混凝土土的支護(hù)護(hù)效果和和發(fā)揮的的程度與與圍巖關(guān)系十分分密切。。多數(shù)場場合，是是很難保保證噴混混凝土作作為拱形形結(jié)構(gòu)的的效果。。實(shí)際上上，考慮慮到圍巖巖不連續(xù)續(xù)面的存存在，噴噴混凝土土局部補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)的效果會會大于拱拱形結(jié)構(gòu)構(gòu)的效果果。在這這種情況況下，可可靠的粘粘附也是是發(fā)揮噴噴混凝土土作用的的關(guān)鍵。。此外噴混混凝土除除力學(xué)效效果外，，還具有有覆蓋的物理效效果，如如防止圍圍巖風(fēng)化化，阻止止?jié)B水等等。因此，噴噴混凝土土設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)滿足以以下要求求：對作作用荷載載有足夠夠的強(qiáng)度度；具有有早期需需要的強(qiáng)強(qiáng)度；與與圍巖充充分粘著著、填充充和密實(shí)實(shí)；確保保開挖面面平滑；；耐久。1、噴混凝凝土的作作用(2)“卸載”作用(1)支撐圍巖巖(3)填平補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)圍巖承載圈NN粘結(jié)粘結(jié)剪切剪切(4)覆蓋圍巖巖表面(5)阻止圍巖巖松動(6)分配外力力潮氣裂隙水ττ2、噴混凝凝土的特特點(diǎn)及力力學(xué)性能能(1)噴射混凝凝土具有有強(qiáng)度增增長快、、粘結(jié)力力強(qiáng)、密密度大、、抗?jié)B性性好的特特點(diǎn)。它它能較好好地填充充巖塊間間的裂隙隙的凹穴穴，增加加圍巖的的整體性性，防止止自由面面的風(fēng)化化和松動動，并與與圍巖共共同工作作。噴混凝凝土的的特點(diǎn)點(diǎn)(2)與普通通模筑筑混凝凝土相相比，，噴射射混凝凝土施施工將將輸送送、澆澆注、、搗固固幾道道工序序合而而為一一，更更不需需模板板，因因而施施工快快速、、簡捷捷。噴層的的力學(xué)學(xué)性能能(3)噴射混混凝土土能及及早發(fā)發(fā)揮承承載作作用。。它能能在10min左右終終凝，，一般般2h后即具具有強(qiáng)強(qiáng)度，，8h后可達(dá)達(dá)2MPa，16h后達(dá)5MPa,一天后后可達(dá)達(dá)7~8MPa，四天天達(dá)到到28d強(qiáng)度的的70%左右。。(4)試驗(yàn)表表明，，噴射射混凝凝土與與模筑筑混凝凝土相相比，，密實(shí)實(shí)性和和性能能穩(wěn)定定性要要差。。而性性能較較干式式噴射射混凝凝土有有顯著著改善善。噴射混混凝土土的主主要力力學(xué)特特性有有強(qiáng)度度和變變形特特性。。主要強(qiáng)強(qiáng)度指指標(biāo)：：設(shè)計(jì)計(jì)強(qiáng)度度與受受壓彈彈性模模量。。噴射混混凝土土的粘粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度包包括抗拉粘粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度和抗剪粘粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度。前者者用于于衡量量噴射射混凝凝土在在受到到垂直直于界界面方方向拉拉應(yīng)力力作用用時的的粘結(jié)結(jié)能力力，后后者則則反映映抵抗抗平行行于界界面作作用力力的能能力。。噴射混混凝土土與巖巖石的的粘結(jié)結(jié)強(qiáng)度度：與與待噴噴巖石石性質(zhì)質(zhì)、巖巖面條條件、、節(jié)理理充填填物等等有密密切關(guān)關(guān)系。。新噴射射混凝凝土與與原噴噴混凝凝土的的粘結(jié)結(jié)強(qiáng)度度:抗剪粘粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度一一般為為0.7~2.85MPa，與噴噴射混混凝土土界面面的抗抗拉粘粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度是是1.47~3.49MPa。95混凝土土噴射射工藝藝可作為為隧道道工程程Ⅱ~ⅤⅤ級圍巖巖的永永久性性或臨臨時性性支護(hù)護(hù)，也也可與與錨桿桿、鋼鋼纖維維、鋼鋼拱架架、鋼鋼筋網(wǎng)網(wǎng)等構(gòu)構(gòu)成復(fù)復(fù)合式式支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，靈靈活性性大。。噴射種種類有有：干干噴、、濕噴噴、潮潮噴、、混合合噴。。潮噴加少量水9697981、作用效果錨桿是唯一從內(nèi)部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)圍巖的手手段，可以提高裂裂隙圍巖的抗抗剪強(qiáng)度，也也可以改善圍圍巖的物性指指標(biāo)，更可以以將一些不連連續(xù)的巖塊聯(lián)聯(lián)系在一起，，它基本上不不占用作業(yè)空空間，施工性性好，因此得得到廣泛的應(yīng)應(yīng)用。為發(fā)揮錨桿與與圍巖形成一一體的效果，，注意以下幾幾點(diǎn)：（1）硬巖圍巖強(qiáng)度比大大、隧道周邊邊圍巖沒有塑塑性化的情況況，不需要內(nèi)內(nèi)壓效果。同同時，硬巖的的巖石本身的的強(qiáng)度是充分分的，隧道的的穩(wěn)定通常是是由裂隙等力力學(xué)上不連續(xù)續(xù)面所控制。。第六節(jié)錨桿桿二、錨桿錨桿(索)是用金屬或其其它高抗拉性性能的材料制制作的一種桿桿狀構(gòu)件。1、錨桿的支護(hù)護(hù)效應(yīng)(1)支承圍巖：錨桿噴射混凝土軸力(2)加固圍巖:承載拱(3)提高層間摩阻阻力，形成“組合梁”:PPσσ(4)“懸吊”作用:B

B0

減跨作用錨桿可以保持持巖塊和控制制巖塊移動，，使圍巖成為為一體，并促促進(jìn)平衡拱的的形成。因此此，在設(shè)計(jì)錨錨桿時，最好好考慮圍巖的的裂隙狀態(tài)，，此外，硬巖巖中的錨桿軸軸力，因隧道道而異，通常常都顯示比較較大的數(shù)值。。圖1硬巖的錨桿作作用效果圖2最大錨桿軸力力與最大凈空空位移（2）軟巖在圍巖強(qiáng)度比比小的軟巖中中，隧道周邊邊圍巖發(fā)生塑塑性化，需以以內(nèi)壓效果和和形成平衡拱拱效果為主。。圍巖采用完完全彈塑性體體假定進(jìn)行解解析時，因內(nèi)內(nèi)壓的存在而而使塑性區(qū)域域和壁面位移移減少。但如如要使塑性區(qū)區(qū)不發(fā)生，則則在開挖初期期需要很大的的支護(hù)能力。。因此必須與其他支支護(hù)手段，如如噴混凝土等等配合使用。（3）土砂圍巖在埋深小的土土砂圍巖中，，噴混凝土是是有效果的，，拱項(xiàng)附近的的錨桿幾乎不不受拉力而只只發(fā)生壓力的的情況時有發(fā)發(fā)生。因此，，錨桿主要是加強(qiáng)拱拱腳附近和防防止掌子面的的崩塌為主。錨桿的強(qiáng)度是是根據(jù)圍巖條條件而預(yù)計(jì)發(fā)發(fā)生的軸力、、圍巖性質(zhì)、、錨固材料的的性能等決定定的拉拔力決決定的。錨桿桿的破壞強(qiáng)度度應(yīng)在此拉拔拔力之上。2、錨桿設(shè)計(jì)錨桿設(shè)計(jì)包括括錨桿類型的的選擇、錨桿桿的布置（長長度、根數(shù)、、間隔等）以以及錨固材料料的選擇等。。1）錨桿的形式日本等國家，錨桿桿都已經(jīng)商品化了了，而我國目前使使用的錨桿多數(shù)還還是用各種類型的的鋼筋，在工地自自行制造的，錨桿桿的質(zhì)量、規(guī)格參參差不齊，再加上上施工的因素，錨錨桿的支護(hù)作用常常常得不到明顯的的體現(xiàn)。因此，錨桿商品化，是提提高錨桿技術(shù)的關(guān)關(guān)鍵。錨桿大體上有：全全面錨固方式、摩摩擦錨固方式和全全面錨固方式及頭頭部錨固方式并用用三種類型。錨固方式錨固方法特征適用范圍概念圖全面錨固方式·孔內(nèi)填充錨固材料，捅入錨桿錨固的方法，錨固材料采用水泥砂漿?！ゅ^固插入中壓注錨固材料錨固的方法，錨固材料采用水泥或樹脂因用錨固材料錨桿全長錨桿，錨桿全長能夠約束圍巖。視圍巖條件、孔壁的自穩(wěn)性等，有各種特性。硬巖、中硬巖、軟巖、土砂圍巖到膨脹性圍巖都可采用摩擦錨固方式用錨固密著孔壁產(chǎn)生的摩檫力的錨固方法。采用套管方式時，因強(qiáng)行插入比鉆孔大的錨桿，或采用膨脹型時，用高壓水壓注使鋼管膨脹，而獲得瞬時的支護(hù)功能。套管式的適用于涌水多的硬巖，膨脹型的適應(yīng)范圍廣。并用方式錨桿頭部采用機(jī)械式固定、而后壓注砂漿的錨固方法?；蛟谌驽^固方式中填充錨固材料時，頭部用速凝藥包的錨固方法。頭部機(jī)械錨固，壓注砂漿，施工比較麻煩。因施工不當(dāng)，藥包的作用不能發(fā)揮。在膨脹性圍巖或需要予應(yīng)力的場合比較有效。表1錨桿的錨固方式圖3錨桿的基本類型2）配置和尺寸錨桿的配置應(yīng)根據(jù)據(jù)圍巖種類、強(qiáng)度度、隧道斷面大小小、形狀、開挖方方法、裂隙間距、、長度、有無涌水水等決定。錨桿原則上應(yīng)配置置在受開挖影響的的，需要加強(qiáng)的區(qū)區(qū)域內(nèi)。錨桿的設(shè)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場的具體情況，，預(yù)計(jì)到的裂隙間間距、長度、大小小等和巖塊掉落的的可能性等決定不不使巖塊掉落的錨錨桿配置。有局部部加強(qiáng)的隨機(jī)配置置和系統(tǒng)加強(qiáng)的系系統(tǒng)配置。決定錨錨桿間距時，應(yīng)考考慮發(fā)揮鄰接錨桿桿的相互作用。?懸吊巖塊的場合視裂隙或節(jié)理狀況況，可配置在隧道道的拱部。最好根據(jù)開挖后后的圍巖狀況決定定錨桿的配置，但但實(shí)際上圍巖內(nèi)部部的潛在的裂隙狀狀況是特定的，噴噴混凝土施工后的的施設(shè)是很困難的的，因此，應(yīng)做好好開挖后的掌子面面觀察的記錄。?初期支護(hù)的縫合的的場合在臺階法施工的場場合，為防止初期期支護(hù)下沉或加強(qiáng)強(qiáng)拱腳處的支護(hù)剛剛性，可在上半斷斷面及邊墻配置錨錨桿，把初期支護(hù)護(hù)與圍巖縫合在一一起。圖6巖塊的懸吊圖7初期支護(hù)的縫合?內(nèi)壓效果和拱效果果的場合在隧道全周或除仰仰拱以外的全部周周邊配置錨桿。圖8內(nèi)壓效果和拱效果果?輔助使用的場合錨桿通常都是呈放放射狀的，與開挖挖面成直角配置的的，以發(fā)揮起效果果，但也有斜方向向和與隧道軸線平平行配置的情況。。圖9錨桿的配置例錨桿的尺寸，在一一般圍巖中采用φ22×(2~3m)即可。在膨脹性圍圍巖中，要考慮松松弛區(qū)域大小和形形成拱效果的大小小。通常采用φ25×(3~4m)左右。預(yù)計(jì)有強(qiáng)大大土壓作用時，要要采用能錨固在松松弛區(qū)域以外的長長錨桿或打設(shè)短而而多的錨桿，應(yīng)參參考有關(guān)工程事例例決定適當(dāng)?shù)某叽绱纭?、鋼支撐鋼支撐很少單獨(dú)使使用，多數(shù)場合是是與噴混凝土、錨錨桿等組合使用的的。目的：(1)是作為噴混凝土支支護(hù)功能發(fā)現(xiàn)前的的支持物；（2）是對噴混凝土進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；（3）是作為超前支護(hù)護(hù)的支點(diǎn)；（4）是與噴混凝土、、錨桿共同發(fā)揮初初期支護(hù)的作用。。鋼支撐的最大特點(diǎn)點(diǎn)是架設(shè)后能夠立即承承載。因此，多在需要要立即控制圍巖繼繼續(xù)松弛和塑性區(qū)區(qū)繼續(xù)擴(kuò)大，或變變形迅速發(fā)展的場場合采用。鋼支撐撐的設(shè)計(jì)，主要包包括鋼支撐的形狀狀，斷面、材質(zhì)、、間距、接頭和聯(lián)聯(lián)系構(gòu)件等的設(shè)計(jì)計(jì)。1）形狀鋼支撐應(yīng)具有與開開挖輪廓相適應(yīng)的的形狀。根據(jù)目前前實(shí)際采用的形狀狀看，大致有三種種形狀。第七節(jié)鋼支撐撐和格柵設(shè)計(jì)圖1鋼支撐的基本形狀狀2）斷面、材質(zhì)日本是采用鋼支撐撐最多的國家，要要求其材質(zhì)能夠承承受很大荷載，即即使產(chǎn)生很大變形形也不會發(fā)生脆性性破壞的鋼材，并并要求易于彎曲加加工和焊接加工。。因此，多采用表列列的H型鋼和U型鋼。表1鋼支撐使用的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)形鋼類別材質(zhì)尺寸（mm）斷面積（cm2）單位質(zhì)量（kg/m）慣性矩Ix（cm4）斷面系數(shù)zx（cm3）最小曲率半徑(cm)H型鋼SSH-100×100×6×8H-125×125×6.5×9H-150×150×7×10H-200×200×8×1221.5930.0039.6563.5316.923.631.149.93788391620472076.6134216472120150200420U型鋼SMAU-21U-2926.8037.0021.029.029658156.897.4135150圖2鋼支撐與隧道