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二建、监理、一建、一造、二造、安全、消防、咨询、检测课程押题联系QQ/微信：3849178
4.3.4 隧道支护与衬砌
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1.超前支护 联
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隧道施工过程中，当遇到软弱破碎围岩时，其自支护能力是比较弱的。经常采唯用的超前支护措施有超前锚杆、插板、超前
小导管、管棚及围岩预注浆加固等。
1）超前锚杆施工技术要点
超前锚杆主要适用于地下水较少的软弱破碎围岩的隧道工程中，如土砂质地层、弱膨胀性地层的隧道等，也适宜于采用中
小型机械施工。
超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆，锚杆可用不小于ø22mm的热轧带肋钢筋。
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2）管棚和超前小导管注浆施工技术要点
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限制要求的软弱破碎围岩隧道，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。此外，在一般无胶结的土
及砂质围岩中，可采用插板封闭较为有效；在地下水较多时，则可利用钢管注浆堵水和加固围岩。
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管棚钢管直径一般为ø70～180mm，习惯上称直径大于ø89mm的管棚为 大管棚，直联径小于ø89mm的为中管棚。管棚按长度
一
可分为短管棚（长度小于10m的小钢管）和长管棚（长度为10～40m，直径 较粗的唯钢管）。钻孔时如出现卡钻或塌孔，应注浆
后再钻，有些土质地层则可直接将钢管顶入。
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超前小导管注浆不仅适用于一般软弱破碎围岩，也适用于地下水丰富的松软围岩。但超前小导管注浆对围岩加固的范围和
强度是有限的，对围岩条件特别差而变形又严格控制的隧道施工，超前小导管注浆常常作为一项主要的辅助措施，与管棚结合
起来加固围岩。
超前小导管注浆是在开挖掘进前，先用喷射混凝土将开挖面和5m范围内的坑道封闭，然后沿坑道周边打入带孔的纵向小
导管并通过小导管向围岩注浆。待浆液硬化后，在坑道周围形成了一个加固圈，在此加固圈的防护下即可安全地进行开挖。
小导管一般采用直径ø32～50mm钢管，常用ø42mm钢管，管长一般3～5m。
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3）预注浆加固围岩施工技术要点 9
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预注浆一般可超前开挖30～50m，可以形信成3有相当厚度和较长区段的筒状加固区，从而使得堵水的效果更好，也使得注浆
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作业的次数减少。它更适用于有压地下水及地下水丰富的地层中，也更适用于采用大中型机械化施工。
系
预注浆加固围岩有洞内超前注浆、联地表超前注浆和平导超前注浆三种方式。对于浅埋隧道，可以从地表向隧道所在区域打
题
辐射状或平行状钻孔注浆；对于深埋押长大隧道，可设置平行导坑，由平行导坑向正洞所在区域钻孔注浆。
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2.初期支护
1）喷射混凝土
喷射混凝土是用压力喷枪喷射混凝土的施工方法，常用于灌注隧道内衬、墙壁、顶棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢
结构的保护层。喷射混凝土工艺有干喷、潮 喷和湿喷。
湿喷法是将水泥、砂、石和水按比例拌和 均匀，用湿喷机压送至喷嘴进行喷射的方法。湿喷法的粉尘和回弹量少，喷射混
凝土的质量容易控制，但对喷射机械要求较高， 机械清洗和故障处理较麻烦。
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（1）喷射混凝土材料应符合的规定
①应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
②粗集料应采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于12mm。细集料应采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于
2.5，集料级配宜采用连续级配。
④应选择速凝效果好，对喷射混凝土强度和收缩影响小的速凝剂，其初凝时间应不大于3min，终凝时间应不大于12min。
（2）喷射混凝土作业应符合的规定
①宜采用湿喷工艺。
②应直接喷在围岩面上，与围岩密贴，受喷面不得填塞杂物。
③应按初喷和复喷混凝土分别进行，复喷混凝土可分层多次施作。
④应分段、分片、分层由下而上顺序进行喷射，拱部喷射混凝土应对称作业。
⑤初喷混凝土厚度宜控制在20～50mm。岩面有较大凹洼时，可结合初喷找平。
⑥复喷可采用一次作业或分层作业。拱顶每次复喷不宜大于100mm，边墙每次复喷厚度不宜大于150mm，复喷最小厚度不
宜小于50mm。
⑦后一层应在前一层喷射混凝土终凝后进行。
⑧未掺入速凝剂的混合料存放时间不宜大于2h。
⑨喷射喷嘴宜垂直岩面，喷枪头到受喷面的距离宜为0.6～1.5m。
⑩不得挂模喷射。
⑪混凝土回弹物不得重新作喷射混凝土材料。
（3）喷射混凝土养护应符合的规定
①喷射混凝土与下一循环爆破作业的间隔时间应符合规范要求。
②喷射混凝土终凝2h后应进行养护，养护时间7 8 不应小于7d。
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③隧道内环境日均温度低于+5℃时不得洒水8 4养护。
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2）锚杆 信
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锚杆是用钢筋或其他高抗拉性能材料系制作的一种杆状构件。锚杆种类有砂浆锚杆、药卷锚杆、中空注浆锚杆、自进式锚
联
杆、组合中空锚杆和树脂锚杆等。按照题锚固形式可划分为全长粘结型、端头锚固型、摩擦型和预应力型四种。
（1）锚杆钻孔应符合的规定 押
准
①锚杆孔宜采用锚杆钻孔机精或（多臂）钻孔台车钻孔。
②钻孔前应按设计布置要求， 标出钻孔位置，钻孔数量不得少于设计数量。
③系统锚杆钻孔方向应为设计开挖轮廓线方向，垂直偏差不宜大于20°。
④局部锚杆应与岩层层面或主要结构 面成大角度相交。
⑤锚杆钻孔直径应大于锚杆杆体直径1 5mm。
⑥钻孔深度应满足设计要求，与设计锚杆 长度允许偏差为±50mm。
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（5）锁脚锚杆安装应符合的规定
①应在钢架安装就位后立即施作。
②安装位置应在钢架连接钢板以上100～300mm。采用型 钢 钢架时设于钢架两侧；采用格栅
1
钢7 8架时设在钢架主筋之间。
③锁脚锚杆方向应符合设计规定。
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④锁脚锚杆杆体可采用螺纹钢或钢管，采用钢管时管内应注满 砂浆。 信
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⑤锁脚锚杆外露头与型钢钢架焊接时，可采用U形钢筋辅助焊接。 系
⑥上部台阶锁脚锚杆砂浆强度达到设计强度的70%时，方可进行下一 台阶开挖。联
一
⑦锚杆孔内注浆应密实、饱满，浆体强度不应低于M20。 唯
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3）钢支撑
钢支撑承载能力大，常常用于软弱破碎或土质隧道中，多与锚杆、喷射混凝土等共同使用。钢支撑按其材料组成可分为钢
拱架和格栅钢架。
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（1）钢拱架
钢拱架是工字钢或钢轨制造而成的 刚性拱架。这种钢拱架的刚度和强度大，可作临时支撑并单独承受较大的围岩压力，也
可设于混凝土内作为永久衬砌的一部分。钢拱架的最大特点是架设后能够立即承载，因此多设在需要立即控制围岩变形的场
合，在V、Ⅵ级软弱破碎围岩中或处理塌方时 使用较多。钢拱架与围岩间的空隙难以用喷射混凝土紧密充填，与喷射混凝土粘
结也不好，导致钢拱架附近喷射混凝土易出现 裂缝。
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（2）格栅钢架
格栅钢架是由钢筋经冷弯成形后焊接而成，其断面形状有圆形、门形、三边形、四边形等。格栅钢架断面有3根和4根主筋
组成的两种形式。主筋直径不宜小于22mm，并宜采用20MnSi或A3钢制成钢筋；断面高度应与喷射混凝土厚度相适应，一般为
120～180mm。主筋和连系钢筋的连接方式较多，接头形式一般由连接板焊于主筋端部，通过螺栓将两段钢架连接板紧密地连
在一起的螺栓连接板接头，以及套管螺栓直接套在主筋上，将两段钢架连接在一起的套管螺栓接头。
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格栅钢架能够很好地与喷射混凝土一起与围岩密贴，喷射混凝土能够充满格栅钢架及其围岩的空隙，且能和锚杆、超前支
护结构连成一体，支护效果好。
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4）锚喷支护
锚喷支护是目前通常采用的一种围岩支护手段，包括锚杆支护、喷射混凝土支护、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。
作为初期支护，目前在隧道工程中使用最多的组合形式是锚杆加喷射混凝土、锚杆加钢筋网再加喷射混凝土、钢架加锚杆
加钢筋网再加喷射混凝土。
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3.模筑混凝土衬砌
单层现浇整体式混凝土衬砌常用于Ⅱ、Ⅲ级围岩中。复合式衬砌中的二次衬砌，除了起饰面和增加安全度的作用外，也承
受了在其施工后发生的外部水压、软弱围岩的蠕变压力、膨胀 性地压或者浅埋隧道受到的附加荷8载等。
模筑混凝土衬砌的施工技术要点如下： 9 1
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8
4
衬砌施工顺序，目前多采用由下到上、先墙后拱的顺序对称连 续浇筑。在隧道纵向，信则3需分段进行，分段长度一般为8～
12m。在全断面开挖成形或大断面开挖成形的隧道衬砌施工中，则应尽 量使用金属模板台微车灌注混凝土整体衬砌。
系
联
一
唯
1）衬砌施工的准备工作
（1）整体移动式模板台车
整体移动式模板台车采用大块曲模板、机械或液压脱模、背附式振捣设备集装成整体，在轨道上行走。
模板台车的长度即一次模筑段长度，应根据施工进度要求、混凝土生产能力和浇筑技术要求以及曲线隧道的曲线半径等条
件来确定。
整体移动式模板台车的生产能力大，可配合混凝土输送泵联合作业。
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（2）衬砌模板
衬砌模板应符合下列规定：
①混凝土衬砌模板及支架必须具有足够的强度、刚度和稳定性，模板不凹凸、支架不偏移、不扭曲。保证混凝土成型规
整，满足多次重复使用，不变形。
（3）主洞模板
主洞模板应满足下列要求：
①隧道主洞模筑混凝土衬砌施工宜采用全断面衬砌模板台车。
②全断面衬砌模板台车支架应有足够的强度和稳定性，便于整体移动、准确就位。
③衬砌模板应表面光滑、接缝严密，有足够的刚度。
④全断面衬砌模板台车模板应留振捣窗，振捣窗间距纵向不宜大于3m，横向不宜大于2.5m，振捣窗不宜小于
0.45m×0.45m。振捣窗周边应加强，防止周边变形。8 窗门应平整、严密、不漏浆。
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（4）特殊洞室模板 信 3
微
特殊洞室模板应满足下列要求： 系
②采用拼装模板时，应采用先墙后联拱或全断面浇筑，不得采用先拱后墙浇筑。
题
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微
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2）混凝土施工 联
一
混凝土施工包括混凝土的配合比确定，混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣 和养护
唯
等内容。
（4）混凝土浇筑
①混凝土浇筑应采用输送泵送料入模、均匀布料；混凝土入模温度应控制在5～32℃。
②混凝土应从两侧边墙向拱顶、由下向上依次分层对称连续浇筑，两侧混凝土浇筑高差不应大于1.0m，同一侧混凝土浇筑
面高差不应大于0.5m。
③拱、墙混凝土应一次连续浇筑，不得采用先拱后墙浇筑，不得先浇矮边墙。
（6）混凝土养护
①混凝土养护时间不得少于7d。
②掺加引气剂或引气型减水剂时，混凝土养护时间不得少于14d。
③隧道内空气湿度不小于90%时，可不进行洒水养护。
3）仰拱衬砌、仰拱回填和垫层施工
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（1）仰拱混凝土衬砌应先于拱墙混凝土衬砌施工，超前距离应根据围岩级别、施工机械作业环境要求确定，一般不宜大
于拱墙衬砌浇筑循环长度的2倍。
（2）仰拱初期支护喷射混凝土及仰拱填充混凝土不得与仰拱衬砌混凝土一次浇筑。
（3）仰拱衬砌混凝土应整幅一次浇筑成形，不得左右半幅分次浇筑，一次浇筑长度不宜大于5.0m。
（4）仰拱和仰拱填充混凝土应在其强度达到2.5MPa后方可拆模。
（5）仰拱、仰拱填充和垫层混凝土浇筑宜采用插入式振捣器振捣密实。
（6）仰拱填充和垫层混凝土强度达到设计强度100%后方可允许运渣车辆通行。
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一
唯
4.公路隧道施工安全步距要求
隧道安全步距是指隧道仰拱或二次衬砌到掌子面的安全距离，安全步距主要由隧道围岩级别决定。
与掌子面安全步距
Ⅲ级围岩 Ⅳ级围岩 Ⅴ级围岩
仰拱 90m 50m 40m
二衬 —— 90m 70m
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5.隧道逃生与救援
（6）软弱围岩隧道开挖掌子面至二次衬砌之间应设置逃生通道，随开挖进尺不断前移，逃生通道距离开挖掌子面不得大
于20m。逃生通道的刚度、强度及抗冲击能力应满足安全要求，逃生通道内径不宜小于0.8m。
【例题】关于采用工字钢钢拱架进行隧道支护的说法，错误的是（ ）。
A.混凝土能充满钢拱架和围岩间空隙，钢拱架与喷射混凝土粘结好
B.可用于混凝土内作为永久衬砌的一部分
C.架设后能立即承载 7 8
1
D.在V、VI级较软弱破碎围岩中使用较多 4 9
8
3
『正确答案』A 信
微
『答案解析』钢拱架与围岩间的空隙难以系用喷射混凝土紧密充填，与喷射混凝土粘结也不好，导致钢拱架附近喷射混凝土易出
联
现裂缝。 题
押
准
【例题】下列不是光面爆破精特点的是（ ）。
A.开挖轮廓成型规则，岩面平 整
B.岩面上保存50％以上孔痕，且 无明显裂缝
C.爆破后围岩壁上无危石
D.粒径适中，有利于洞渣运输
『正确答案』D
『答案解析』粒径适中，有利于洞渣运输不属于 光面爆破特点。
【例题】隧道主洞模板施工应该满足的要求是（ ）。
A.模筑混凝土衬砌施工不宜采用全断面衬砌模板
B.台车横板应留振捣窗，振捣窗不宜小于0.45m×0.45m
8
C.全断面衬砌模板台车就位应以行车道中线为准按照路线方 向垂直架设 1
7
9
D.顶模应设置注浆管但无需设置通气孔
信
3 8
4
『正确答案』B 微
系
『答案解析』隧道主洞模筑混凝土衬砌施工宜采用全断面衬砌模板台车。 全断面衬砌联模板台车就位应以隧道中线为准，按路线
方向垂直架设。顶模设置通气孔、注浆管。
唯
一
【例题】先开挖隧道两侧的导坑，进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工方法是（ ）。
A.台阶法
B.CD法
C.CRD法
D.双侧壁导坑法
『正确答案』D
『答案解析』双侧壁导坑法：先开挖隧道两侧的导坑，进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工方法。
【例题】适用于双车道公路隧道V级围岩地段的施工方法有（ ）。
A.全断面法
B.台阶法
C.环形开挖预留核心土法
D.中隔壁导坑法
E.中导洞法
『正确答案』BCD
『答案解析』短台阶法及超短台阶法及环挖法、环形开挖预留核心土法及双侧壁导坑法均可用于V级围岩。
【背景资料】
某施工单位承建一分离式双向六车道高速公路山岭隧道工程，其起讫桩号为K19＋720～K21＋450，全长1730m。隧道两
端洞口100m范围内为偏压浅埋段，其围岩级别为Ⅴ级。隧道洞口开挖断面宽度为13.5m，左右洞口中心线间距为50m隧道左右
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洞地质情况相同。隧道最大埋深为80m，隧道纵断面示意图如图1所示，该隧道设计支护结构为复合式衬砌（即初期支护＋混
凝土二次衬砌）。
里程桩
号 K19+820 K20+230 K20+970 K21+350 K21+450
K19+720
强风化灰质泥岩，岩质 中风化泥质灰 中～弱风化灰岩. 中风化泥质灰 强风化灰质泥岩，岩质
较软，岩体较破碎～破 岩，岩质较坚裂 岩质坚硬.裂隙较 岩，岩质较坚 较软，岩体较破碎～破
围岩特
碎，夹层有黏性土，稍 隙发育，岩体破 发育，岩体较破 硬。裂隙发育。 碎，夹层有黏性土，稍
性
湿～潮湿的角砾 碎。BQ＝251～ 碎，BQ＝351～ 岩体破碎。BQ＝ 湿～潮湿的角砾土，BQ
土，BQ<250 350 400 251～350 ＜250
长度
100 410 740 380 100
（m）
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图1 隧道纵断面示意图 9 1
4
8
开工前，有关单位根据围岩特性对该隧道3各段围岩的级别进行了核实，并计算了各级围岩段占全隧长的百分比。
信
在隧道施工过程中进行了安全质量检查微，发现施工单位存在如下错误做法：
系
①初期支护施工过程中，喷射混凝联土采用干喷工艺；
题
②对于隧道底部超挖部分采用洞渣回填；
押
③仰拱和底板混凝土强度达到准设计强度75％，允许车辆通行；
精
④二次衬砌距IV级围岩掌子面的距离为100m。
【问题】
1.该隧道是否属于小净距隧道？说 明理由。
『正确答案』
该隧道属于小净距隧道。
小净距隧道是指隧道间的中间岩墙厚度小 于分离式独立双洞的最小净距的特殊隧道布置形式。Ⅴ级围岩最小净距应大于等
于3.5B（开挖断面宽度）。
标准厚度：13.5×3.5＝47.25m。
实际中间岩墙厚度：50－13.5＝36.5m。
36.5m＜47.25m，符合小净距隧道标准。
8
1
7
2.写出图1中BQ的中文名称，判断K20＋230～K20＋970段、 K20＋970～K21＋350段围岩
8
4级 9 别，计算IV级围岩总长与全隧
长度的百分比（小数点后保留1位）。 信
3
微
『正确答案』 系
BQ：岩体基本质量指标。
一
联
根据BQ值判断围岩等级 唯
K20＋230～K20＋970段——Ⅲ级
K20＋970～K21＋350段——IV级
占总长百分比：[（380＋410）÷1730]×100％≈45.7％
3.逐条修改安全质量检查过程中发现的错误做法。
『正确答案』
①初支中，应采用湿喷法或潮喷法；
②超挖部分应采用与衬砌同强度混凝土浇筑；
③仰拱和底板混凝土强度达到设计强度100％后方可允许车辆通行；
④二次衬砌距IV级围岩掌子面的距离不大于90m。
4.施工单位的错误做法中、哪两条属于重大安全事故隐患（用编号表示）？从单位和项目两个层次分别写出重大安全事故
隐患排查治理第一责任人。
『正确答案』
根据教材中“公路工程重大事故隐患清单”①④属于重大安全事故隐患，对应教材的GS－002和GS－003。
单位重大安全事故隐患排查治理第一负责人：企业法定代表人。
项目重大安全事故隐患排查治理第一负责人：项目经理。
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