“型钢支护” 隧道大跨度段围岩沉降型钢支护方案.docVIP

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“型钢支护”隧道大跨度段围岩沉降型钢支护方案

一、方案目标与定位

（一）总体目标

未来3年内，构建“研判精准-支护高效-沉降可控”的隧道大跨度段型钢支护体系，实现全国跨度≥10m隧道（沉降超5mm/月）支护覆盖率100%；支护后围岩稳定系数≥1.2，施工期拱顶沉降≤3mm/月，运营期1年内沉降复发率≤3%；型钢支护体系耐久性≥50年，施工对运营隧道通行影响时长≤48小时（单车道），用户满意度超95%；培育15家专业支护企业、20个标杆项目，带动产业产值增长120亿元，形成“型钢适配+大跨度协同”可复制模式，保障大跨度段隧道安全。

（二）定位

战略定位：作为“大跨度隧道安全管控”与“沉降根治”战略协同的核心方案，为交通部门提供技术指南，填补大跨度段支护“受力不均、效果难持久”的空白。

功能定位：以“跨度特性与围岩条件为导向、型钢支护为核心”，整合受力研判、支护设计、施工运维、动态监测，平衡支护强度与施工效率，适配公路隧道大跨度车道、铁路隧道大跨度站台等场景。

社会定位：破解“大跨度段围岩受力复杂、沉降反复”难题，推动从“常规支护”向“型钢强化-系统控沉”转型，实现大跨度段隧道结构安全与运营功能的统一。

二、方案内容体系

（一）“型钢支护”核心技术体系

大跨度段受力研判与风险评估

受力特性划分：

拱顶集中受力型：跨度10-15m，拱顶竖向应力超设计值15%，易引发拱顶局部沉降（5-8mm/月）；

边墙剪切受力型：跨度15-20m，边墙水平应力超设计值20%，易引发边墙内移与拱顶连带沉降（8-12mm/月）；

整体偏压受力型：跨度≥20m或存在偏压（地形高差≥5m），整体应力分布不均，易引发不均匀沉降（12-15mm/月）。

风险评估指标：

应力状态：型钢支护需承担的荷载（占总荷载60%-80%）、应力集中系数（超1.5为高风险）；

围岩条件：IV-V级围岩、裂隙发育（密度＞3条/m）为高风险，需加强支护；

沉降关联：受力不均与沉降的关联性（关联度≥70%为需针对性支护）。

核心型钢支护方案

拱顶集中受力型：型钢拱架-拱顶补强

适用场景：跨度10-15m、拱顶局部沉降；

措施：

型钢拱架：选用I22b型钢（截面惯性矩≥3000cm?），间距0.6m，拱顶节点采用双连接板（厚度16mm）加强，提升抗剪能力；

拱顶补强：拱顶布设Φ25mm中空锚杆（长度5m，间距1.0m），注入水泥浆液（压力1.2MPa），固化围岩，控制拱顶沉降≤3mm/月。

边墙剪切受力型：型钢拱架-边墙加固

适用场景：跨度15-20m、边墙内移引发沉降；

措施：

型钢拱架：选用I25b型钢（截面惯性矩≥4500cm?），间距0.5m，边墙脚设混凝土支墩（尺寸80×80×100cm），增强抗剪承载力；

边墙加固：边墙布设Φ42mm小导管（长度4m，间距0.8m），注水泥-水玻璃双液浆（初凝3-5min），控制边墙内移≤2mm/月，连带拱顶沉降≤5mm/月。

整体偏压受力型：型钢组合-全段协同

适用场景：跨度≥20m或偏压段、整体沉降；

措施：

型钢组合：采用“工字形主拱架（I30b）+H形边墙支架（HW200×200）”，主拱架间距0.4m，边墙支架与主拱架焊接固定，形成整体受力体系；

全段加固：隧道全断面布设Φ25mm锚杆（长度6m，间距0.8m）+钢筋网（Φ8mm，网格20×20cm），喷射C30混凝土（厚度25cm），控制整体沉降≤5mm/月。

（二）配套支撑体系

动态监测系统：型钢拱架布设应力传感器（±1με），拱顶/边墙设GNSS沉降监测点（±0.5mm），数据实时传输至平台，超阈值（应力超设计值10%、沉降超2mm/月）自动预警；

质量管控体系：型钢材质需符合Q355B标准，焊接强度≥母材90%，支护完成后检测型钢间距偏差≤5cm、锚杆锚固力≥设计值95%。

三、实施方式与方法

（一）分类型分阶段实施

前期准备（2-3周）：

受力勘察：采用有限元软件模拟大跨度段应力分布，结合地质雷达检测围岩完整性，确定受力类型与风险区域；

方案设计：按跨度与受力类型选择型钢型号（I22b-I30b）、间距（0.4-0.6m），明确焊接工艺与加固参数。

施工阶段（4-8周）：

拱顶受力型（4周）：2周型钢拱架安装，2周拱顶补强，单段施工长度≤8m，采用“昼停夜施”；

边墙受力型（6周）：3周型钢拱架+支墩施工，3周边墙加固，运营隧道分半幅推进