其主要作用是防水、利于通风和修饰面层；
二次衬砌设计
（一）二次衬砌的主要作用 二次衬砌的作用因不同的围岩级别而异：
2）对于II级基本稳定的硬质围岩，虽然围岩和初期
支护变形小，二次衬砌承受不大的围岩压力，但考虑洞
室运营后锚杆钢筋锈蚀、围岩松弛区逐渐压密，初期支
护质量不稳定等原因，故施作二次衬砌以提高支护衬
•- 在严重冻害的地区中时。
初期支护设计
初期支护一般指锚杆喷射混凝土支护，必要时配合
使用钢筋网和钢拱架。
目前，国内一些锚喷支护设计规范都明确规定，
锚喷支护设计应采用工程类比法为主，必要时辅以监控
量测法和理论验算法。
初期支护设计
工程类比设计法常有直接对比法和间接类比法两种。
直接对比法一般是以围岩的岩体强度和岩体完整性、
复合式衬砌最适宜在Ⅱ～Ⅵ级围岩中使用，是我国
公路、铁路部门推荐采用的衬砌结构形式
遇到下列情况时，应慎重对待。必要时应辅以相应 的加固措施。 •- 拱顶以上覆盖厚度小于隧道直径时； •- 有明显偏压力时；
•- 在无自稳能力的未胶结砂砾石地层中时；
•- 在大膨胀性的地层中时；
•- 在大涌水的地层中时；
砌的安全度；
二次衬砌设计
（一）二次衬砌的主要作用 二次衬砌的作用因不同的围岩级别而异：
3）对于III~V级围岩，由于岩体流变、膨胀压力、
地下水等作用，或由于浅埋、偏压及施工等原因，围岩
变形未趋于基本稳定而提前施作二次衬砌，此时，二
次衬砌主要承受较大的后期围岩形变压力。
二次衬砌设计
（二）二次衬砌结构的设计
局部
拱、墙 @25×25 拱、墙 @20×20 拱、墙（双 层） @20×20
拱、墙
Ⅳ
Ⅴ
15-20
20-30
-
拱、墙
拱、墙、仰 拱
Ⅵ
通过试验、计算确定
三、整体式衬砌
较少用 主要用在明洞部分

武阳右线隧道衬砌结构设计
1、公路隧道设计规范对于衬砌设计的相关规定 2、武阳右线隧道衬砌布置 3、 初期支护设计参数
二次衬砌设计
（二）二次衬砌结构的设计
C二次衬砌施作时间的确定 ： (4)施作二次衬砌前的位移值，应达到总位移值的 80%~90%。 (5)当采取一定措施仍难以符合上列条件时，可提前 施作二次衬砌，且应予加强。当洞室较短且围岩自稳性 能较好时，为减少各工序间的干扰，可在整个洞室贯通
后再作二次衬砌。
锚杆类型 ① 全长粘结型
全长粘结型
端头锚固型
② 端头锚固型
③ 摩擦型
④ 预应力型
涨壳式锚杆
南非贝尔公司 涨壳锚杆
法国生产的 涨壳锚杆
机械固定与胶结料固定相结合的锚杆
涨壳式中空灌浆锚杆
美国威廉姆斯(williams)生产的涨壳式锚杆结构
用速凝（黑色）和缓凝（带点色）树脂固定的岩石锚杆
(a)树脂固定的张拉锚杆 (b)全长用速凝和缓凝树脂 的张拉锚杆
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: 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。 锚杆应按矩形排列或梅花形排列。 锚杆间距不得大于1.5m。间距较小时，可采 用长短锚杆交错布置。 两车道隧道系统锚杆长度一般不小于2 m，三 车道隧道系统锚杆长度一般不小于2.5m
宜为150一300mm
C 纤维：钢纤维；合成纤维
一、喷锚衬砌
D
①
锚杆：
②
③
④
全长粘结型锚杆有:普通水泥砂浆锚杆、早 强水泥砂浆锚杆、树脂锚杆、水泥卷锚杆、 中空注浆锚杆和自钻式注浆锚杆等。 端头锚固型锚杆有:机械锚固锚杆、树脂锚 固锚杆、快硬水泥卷端头锚杆等。 摩擦型锚杆有:缝管锚杆、楔管锚杆、水胀 锚杆等。 预应力锚杆。
初期支护设计
（二）锚喷支护的类型及参数表 锚喷支护参数应当是广义的、既包括支护类型、支
护参数，又应包括开挖方法，仰拱施作时间和最终支护
时间等。
不过我国目前的锚喷支护规范还没有达到这一水
平，只是规定了最终支护的施作时间。而在锚喷支护参
数表中只给出了锚喷支护类型与参数。
初期支护设计
（二）锚喷支护的类型及参数表 确定锚喷支护类型与参数时，应当体现如下原则：
二次衬砌设计
（二）二次衬砌结构的设计
D加强二次衬砌的措施 ：
当围岩和初期支护尚未基本稳定而提前施作
的二次衬砌，或在浅埋、偏压、膨胀性围岩和不
良地质地段施作二次衬砌，均要承受较大的围岩
压力，故要求采取如下措施加强二次衬砌：
二次衬砌设计
（二）二次衬砌结构的设计
D加强二次衬砌的措施 ： (1)改变衬砌形状，以适应外荷情况，减少衬砌弯矩， 使衬砌断面基本受压。 (2)提高混凝土标号，或采用钢筋混凝土、钢纤维混 凝土等能提高抗弯曲强度的材料。
5 衬砌结构设计（新奥法）
5.1 建筑材料 5.2 结构参数经验法选取 5.3 结构参数理论计算校核
5.1常用建筑材料
混凝土C50,C40,C30,C25,C20,C15、C10
石材MU100,
MU80, MU6O, MU50, MU40 水泥砂浆M25,M20,M15,M10,M7.5,M5 喷射混凝土C30,C25,C20 混凝土砌块MU30 , MU20 钢筋HPB235 , HRB335 , HRB400 锚杆的杆体直径宜为20一32mm，杆体材料宜 采用宜采用HRB335钢、HRB400钢;垫板材料宜 采用HPB235钢
A 基本要求： (1)初期支护与二次衬砌之间的密贴程度，对复合式衬砌受力 状态会产生影响。 (2)支护与衬砌两层紧密粘结在一起时，两层间能传递径向力 和切向力，可按整体结构验算。两层间设有防水层时，按组合结 构验算，只传递径向荷载。
二次衬砌设计
（二）二次衬砌结构的设计
A 基本要求： (3)为防止洞内漏水，设计时应对二次衬砌的变形予以控制。 (4)支护与衬砌间空隙部分应回填密实。
二次衬砌设计
（二）二次衬砌结构的设计 B 二次衬砌的计算 ：
复合式衬砌分层施作，应考虑时间效应，可考虑按粘弹塑性 有限元法进行计算 也可运用弹塑性理论或特征曲线法近似计算现场量侧数据和模型试验
结果及国内外有关资料，对I~V级围岩，以30%~50%的围岩压 力作为二次衬砌的外荷载。按荷载—结构模型进行计算。
通过试验、计算确定
三车道隧道初期支护的设计参数
初期支护 围岩级 别 Ⅰ 喷射混凝土厚度 （cm） 拱部、边墙 8 仰拱 位置 局部
锚杆（m）
长度 2.5 2.53.5 3.03.5 3.04.0 3.55.0 间距 -
钢筋网 局部
钢架 -
Ⅱ
Ⅲ
8-10
10-15
-
局部
拱、 墙 拱、 墙 拱、 墙
1.01.5 0.81.0 0.51.0
4、 二次衬砌参数
5、 各级围岩衬砌设计图
武阳右线隧道衬砌布置
里程 K23+275～K23+300 K23+300～K23+310 K23+310～K23+407 K23+407～K23+567 K23+567～K23+773 K23+773～K23+987 K23+987～K24+73 K24+073～K24+213 K24+213～K24+387 K24+387～K24+513 K24+513～K24+ K24+～K24+ K24+～K24+ 衬砌级别 明洞 Ⅴ加强 Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅴ加强 明洞 长度(m) 25 10 97 160 206 214 86 140 174 126
二次衬砌设计
C 二次衬砌施作时间的确定 ：
二次衬砌一般采用模筑混凝土，应在围岩和初期支
护变形基本稳定后方可施作，并应具备下述条件：
(1)洞室周边位移速率有明显减缓趋势。
(2)在拱脚以上1m和边墙中部附近的位移速度小于 0.1~0.2mm/d，或拱顶下沉速度小于0.07~0.15mm/d。 (3)初期支护表面裂缝不再继续发展。
公路隧道
公路隧道
5.2 衬砌结构参数经验法选取
衬砌结构分为：
喷锚衬砌（仅由锚杆和喷射混凝土等构成） 整体式衬砌（仅模筑钢筋混凝土等构成） 复合式衬砌（由锚杆和喷射混凝土、模筑钢
筋混凝土构成）
一、喷锚衬砌


A 喷射混凝土：厚度不应小于50mm，不
宜大于300mm
B 钢筋网：网格应按矩形布置，钢筋间距
(c)全长用树脂锚固的非张
拉锚杆
缝管锚杆外形
水胀式锚杆(swellex bolt)
机械整形
Φ41mm Φ28mm
水胀式锚杆
普通中空注浆锚杆
适用于各类隧道与洞室工程，特别是隧道与洞 室的顶部。
永久支护的锚杆应为全长粘结型锚杆或预应
力注浆锚杆。其它类型的锚杆不能作为永久 支护，当需作永久支护时，锚孔内必须注满 砂浆或树脂。 自稳时间短的围岩，宜采用全粘结树脂锚杆 或早强水泥砂浆锚杆。
参数确定：
经验法———计算校核修正
按《公路隧道设计规范》支护经验设计
两车道隧道初期支护的设计参数 初期支护 围岩级 别 喷射混凝土厚度 （cm） 拱部、边墙 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 5 5-8 8-12 12-15 15-25 仰拱 锚杆（m） 位置 局部 局部 拱、 墙 拱、 墙 拱、 墙 长度 2.0 2.02.5 2.03.0 2.53.0 3.04.0 间距 1.01.5 1.01.2 0.81.2 局部 @25×25 拱、墙 @25×25 拱、墙 @25×25 拱、墙 拱、墙、仰 拱 钢筋网 钢架