隧道初期支護是隧道工程中開挖后立即施作的臨時或半永久性支護結構，它的核心作用是控制圍巖變形、維持開挖面穩定、保障施工安全，并為后續二次襯砌（永久支護）的施作創造安全條件。

它是現代隧道施工（尤其是新奧法）中至關重要的環節。

一、核心目的與作用

1.及時封閉圍巖：開挖后立即噴射混凝土，隔絕空氣、水對圍巖的風化、軟化作用，防止圍巖強度降低和松弛。

2.控制變形與松弛：限制開挖引起的圍巖應力重分布和變形發展，防止圍巖過度松弛、失穩甚至坍塌。

3.提供徑向約束：通過支護結構與圍巖緊密接觸，提供徑向壓力，幫助圍巖發揮其自承能力（新奧法核心理念）。

4.穩定開挖面：確保在下一循環開挖前，已開挖洞段保持穩定，保障人員和設備安全。

5.傳遞荷載：將部分圍巖壓力傳遞給后續的二次襯砌或更深的穩定巖體（通過錨桿）。

6.防止局部掉塊：防止開挖輪廓面松散的巖石掉落傷人損物。

7.與圍巖共同作用：形成“支護-圍巖”共同承載體系，充分利用圍巖自身的承載能力。

二、主要組成部分（常用材料）

1.噴射混凝土

1）作用：快速封閉巖面，提供表面支撐和約束，防止風化，粘結巖塊，與鋼筋網/鋼拱架共同工作形成殼體結構。

2）類型：干噴（逐漸淘汰）、濕噴（主流，質量好、回彈少、粉塵低）、鋼纖維噴射混凝土（取代鋼筋網，提高韌性、抗裂性）。

2.錨桿

1）作用：深入巖體內部，將松動圈內的巖石錨固到深部穩定巖層上，形成“組合梁”或“加固拱”，顯著提高圍巖整體性和自承能力。提供徑向和切向約束。

2）類型：系統砂漿錨桿（最常見）、中空注漿錨桿、自鉆式錨桿、摩擦型錨桿（管縫式、脹殼式）、預應力錨桿/錨索（用于特殊加固）。

3.鋼筋網

1）作用：鋪設于巖面和首層噴射混凝土之間（或嵌入噴射混凝土中），提高噴射混凝土的整體性、抗彎抗剪能力，防止收縮開裂，均勻傳遞應力，控制局部掉塊。

2）材料：通常為Φ6-Φ10的鋼筋焊接或綁扎成網格（如150mm×150mm, 200mm×200mm）。

4.鋼拱架

1）作用：在圍巖條件較差（軟弱、破碎、土質隧道）或跨度較大時提供強有力的即時支撐。承受早期較大的圍巖壓力，控制較大變形，為噴射混凝土提供架立骨架。

2）類型：

①型鋼拱架：工字鋼（I型鋼）、H型鋼、U型鋼。強度高，剛度大，但與噴射混凝土粘結稍差，需焊接連接筋。

②格柵鋼架：由主筋、箍筋焊接成的桁架結構。與噴射混凝土粘結好，整體性強，重量較輕，易適應隧道形狀，是主流形式。

5.鎖腳錨桿/錨管：

1）作用：專門用于固定鋼拱架的拱腳，防止其下沉、內移或扭轉，確保鋼拱架的穩定性和承載能力。至關重要！

三、典型的初期支護形式（根據圍巖級別和工程要求組合）

1、較好的圍巖：系統錨桿 + 鋼筋網 + 噴射混凝土

2、中等圍巖：系統錨桿 + 鋼筋網 + 噴射混凝土（可能局部加強）

3、較差的圍巖：系統錨桿 + 鋼筋網 + 鋼拱架（格柵或型鋼） + 噴射混凝土 + 鎖腳錨桿（管）

4、軟弱破碎圍巖/淺埋段/大變形段：強化的系統錨桿（可能加長加密）/預應力錨索 + 鋼筋網 + 密集鋼拱架 + 噴射混凝土（可能加厚或加鋼纖維） + 鎖腳錨桿（管） + 可能增設臨時仰拱/臨時橫撐。

四、設計原則與施工要點

1、及時性：“早封閉，快成環”是核心原則。開挖后盡快施作，尤其是拱部封閉。

2、密貼性：支護結構（特別是噴射混凝土和鋼架）必須與圍巖表面緊密接觸，不留空洞。否則無法有效提供約束，并可能導致局部應力集中破壞。

3、柔性與剛性結合：支護體系應具有一定的柔性（允許圍巖產生一定可控變形以釋放應力），又需具有足夠剛度（防止變形過大失穩）。錨桿提供柔性約束，鋼架提供較強剛度。

4、封閉成環：盡可能快地將支護結構在橫斷面上封閉成環（包括仰拱或臨時仰拱），形成穩定的閉合結構，這對控制變形至關重要。

5、信息化施工：根據設計施作，但必須結合監控量測（拱頂沉降、周邊收斂等）結果，動態調整支護參數（如厚度、鋼架間距、錨桿長度密度等）。這是新奧法的精髓。

6、質量控制：噴射混凝土強度、厚度、密實度；錨桿長度、角度、注漿飽滿度；鋼架加工安裝精度、連接質量；鎖腳錨桿施工質量等都必須嚴格控制。

總結來說，隧道初期支護是現代隧道安全高效施工的核心技術。它通過噴射混凝土、錨桿、鋼筋網、鋼拱架等組件的靈活組合與及時施作，主動控制圍巖變形，最大限度地發揮圍巖的自承能力，形成一個與圍巖共同作用的、穩定的臨時承載體系，為隧道工程的順利進行和最終結構安全奠定堅實基礎。其設計和施工必須遵循“及時、密貼、封閉、動態調整”的原則。

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