大跨段多重锁固支护施工方案

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：在新城子隧道大跨段采用多重锁固支护技术，开展了单层支护+长锚索(长锚杆)、双层初期支护、双层衬砌工程应用试验，方案如下:图7.1钢架纵向连接示意图1)单层初期支护+长锚杆段①开挖预留变形量40 cm。②拱部设φ42超前小导管并预注水泥浆，长度为3.5 m。除了上述的受力监测外，还在60 m试验段中每5 m选取一个断面，进行现场隧道施工变形监控测量。监测频率及时间根据监测数据和现场工程的进展及时调整。

在新城子隧道大跨段采用多重锁固支护技术，开展了单层支护+长锚索(长锚杆)、双层初期支护、双层衬砌工程应用试验(图7.1—图7.4)，方案如下:

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图7.1　钢架纵向连接示意图

1)单层初期支护+长锚杆段

①开挖预留变形量40 cm。

②拱部设φ42超前小导管并预注水泥浆，长度为3.5 m，环向间距为40 cm，纵向间距为1环/1.8 m。

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图7.2　单层初支+长锚杆断面图

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图7.3　双层初期支护断面图

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图7.4　双层二次衬砌断面图

③初期支护采用单层支护+长锚杆结构。

初期支护:全环喷C25混凝土，厚30 cm，拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距20 cm×20 cm，拱墙设R32N自进式锚杆，长9 m，每侧4根，梅花形布置，环、纵间距为2.4 m×1.2 m，全环设22b型钢钢架，间距为1榀/0.6 m，两侧边墙增设φ42小导管径向注水泥浆，每侧3根，长4.0 m，环、纵间距为2.4 m×1.2 m。

22b型钢钢架纵向采用80×43×5槽钢和φ22钢筋焊接，槽钢和φ22钢筋间隔布置，环向间距1.2 m，槽钢中部预先打孔，并于钢架架设后在打孔部位打设R32N自进式锚杆。

④二次衬砌采用C35钢筋混凝土结构，全环厚60 cm，衬砌钢筋环向采用φ22@20 cm，纵向采用φ14@20 cm，箍筋采用φ8@20 cm。

2)双层初期支护段

①开挖预留变形量40 cm。

②拱部设φ42超前小导管并预注水泥浆，长度3.5 m，环向间距40 cm，纵向间距为1环/1.8 m。

③取消系统锚杆，两侧边墙增设φ42小导管径向注水泥浆，长4.0 m，环、纵间距为1.2 m×1.2 m。

④初期支护采用双层支护结构:

a.第一层初期支护:全环喷C25混凝土，厚26 cm，拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距为20 cm×20 cm。全环设22b型钢钢架，间距为1榀/0.6 m。钢架接头处设R32N自进式锚杆进行锁脚，长6 m，共计12根。

b.第二层初期支护:全环喷C25混凝土，厚21 cm。拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距20 cm×20 cm。全环设18型钢钢架，间距为1榀/0.6 m。钢架接头处设φ42小导管进行锁脚，长1.5 m，共计8根。

⑤二次衬砌采用C35钢筋混凝土结构，全环厚60 cm。衬砌钢筋环向采用φ22@20 cm，纵向采用φ14@20 cm，箍筋采用φ8@20 cm。

3)双层衬砌段

①开挖预留变形量40 cm。

②拱部设φ42超前小导管并预注水泥浆，长度为3.5 m。环向间距为40 cm，纵向间距为1环/1.8 m。(https://www.chuimin.cn)

③取消系统锚杆，两侧边墙增设φ42小导管径向注水泥浆，长4.0 m。环、纵间距为1.2 m×1.2 m。

④全环喷C25混凝土，厚30 cm。拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距为20 cm×20 cm。全环设22b型钢钢架，间距为1榀/0.6 m。钢架接头处设R32N自进式锚杆进行锁脚，长6.0 m，共计12根。

⑤二次衬砌采用双层C35钢筋混凝土衬砌结构。

a.外层衬砌全环厚50 cm，衬砌钢筋环向采用φ22@20 cm，纵向采用φ14@20 cm，箍筋采用φ8@20 cm。

b.内层衬砌作为预留补强空间，厚30 cm，待外层衬砌施作完成后根据左线施工通道变形稳定情况再定。

4)测试项目及测试频率

试验段测试项目有二衬接触压力、衬砌钢筋应力、衬砌混凝土应力、围岩压力、钢架应力、长锚杆轴力;所用元件计有压力盒、钢筋计、混凝土应变计(埋入式)和围岩压力、钢架应力5种。测试元件的埋设时机:A、B、C三项测试元件在二衬钢筋基本绑扎完成后进行布置，因此可一次性完成断面的埋设;D、E两项测试的断面则要在开挖期间即开始布置，将电缆引出并做好防护，等二衬施作时再将电缆引出。在测试部位上，上述元件的相互位置关系如图7.5所示。

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图7.5　测试部位上元件布置示意图

①单层初期支护+长锚杆段压力的量测包括初期支护与围岩间的围岩压力、初期支护与二次衬砌间接触压力，应力量测包括衬砌应力、钢架应力、衬砌内外侧钢筋应力，每项8个测点，分别布设于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚及仰拱，此外该段增加长锚杆轴力测试。

②双层初期支护段压力量测包括第一层支护与围岩间的围岩压力、第一层支护与第二层支护间的接触压力、第二层衬砌与衬砌间的接触压力。应力测量包括二衬应力、两层支护钢架应力、内外层钢筋应力，每项8个测点，分别布设于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚及仰拱。

③双层衬砌段压力量测包括初期支护与围岩间的围岩压力、初期支护与第一层衬砌间的接触压力、第一层衬砌与第二层衬砌间的接触压力(决定施作第二层衬砌的情况下)。应力测量包括第一层衬砌应力、钢架应力、第一层衬砌内外侧钢筋应力，每项8个测点，分别布设于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚及仰拱。

除了上述的受力监测外，还在60 m试验段中每5 m选取一个断面，进行现场隧道施工变形监控测量。共计12个监测断面，里程分别为DYK276+340、DYK276+335、DYK276+330、DYK276+325、DYK276+320、DYK276+315、DYK276+310、DYK276+305、DYK276+300、DYK276+295、DYK276+290和DYK276+285。测点布置如图7.6所示。

测试频率:埋设初期1～2次/天，1周后1次/天，1个月后2～3次/周，3个月后1次/周。监测频率及时间根据监测数据和现场工程的进展及时调整。

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图7.6　收敛测量测点布置图

5)量测数据的对比分析

通过对比分析可知:

①通过变形监控测量数据曲线可以得出，双层初期支护试验段的拱顶下沉和水平收敛明显比其他试验段要小。

②单层初支+长锚杆工况的围岩压力最大，双层初支工况次之。

③单层初支+长锚杆工况的接触压力最大，双层二衬工况中初支与第一层二衬间接触压力次之，双层初支工况中第二层初支与二衬间的接触压力和双层二衬工况中第一层二衬与第二层二衬间的接触压力较小。墙中和墙脚处的接触压力非常大，已经超过了围岩压力，这是因初支变形没有稳定的情况下就施作二衬或第二层初支，导致压力盒所在位置的法向应力较大而造成的。

④钢拱架的应力较大，基本上发生了塑性变形。

⑤单层初支+长锚杆工况的二衬中内层钢筋轴力最大，双层二衬工况中第一层二衬内层钢筋轴力次之，双层初支工况中的二衬内层钢筋轴力再次之，双层二衬工况中第二层二衬中内层钢筋轴力最小。除了单层初支+长锚杆工况的拱顶和右墙中二衬中内层钢筋承受拉力、双层二衬工况中第二层二衬中内层钢筋承受拉力外，其他各点均承受压力。

⑥单层初支+长锚杆工况的二衬中外层钢筋轴力最大，双层二衬工况中第一层二衬外层钢筋轴力次之，双层初支工况中的二衬外层钢筋轴力再次之，双层二衬工况中第二层二衬中外层钢筋轴力最小。除了双层二衬工况中第二层二衬仰拱中外层钢筋轴力承受拉力外，其他各点处的钢筋均受压力。

⑦单层初支+长锚杆工况和双层二衬工况中第一层二衬的混凝土应力最大，双层初支工况中二衬混凝土应力次之，双层二衬工况中第二层二衬混凝土应力较小。

⑧在控制围岩变形、减小二衬受力方面，双层初期支护优势明显。

大跨段多重锁固支护施工方案

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