隧道洞口段的支护，有超前管棚支护、超前小导管注浆、超前锚杆预支护等方法。

1.超前管棚支护

超前管棚是沿开挖轮廓线周线，钻设与隧道轴线平行（或有微小角度）的钻孔，随后插入不同直径的钢管，并向管内注浆，固结管周边的围岩，并在预定的范围内形成棚架的支护体系，如图11-1所示。

图11-1　超前管棚支护示意图

超前管棚能提高管周围的抗剪强度，先行支护围岩，把因开挖引起的松弛控制在最小范围内，具有梁效应和加固围岩效应。

梁效应即为因钢管是先行施设，掘进时，钢管在以掌子面和后方的支撑支持下，形成梁式结构，防止围岩崩塌和松弛。加固围岩效应即为钢管插入后，压注水泥浆，加强钢管周边的围岩。在浅埋的情况下，地表有建（构）筑物存在时，为把隧道开挖的影响限制在最小限度内，要尽量防止围岩的松弛，采用管棚方法是一种有效的支护方法。

管棚可以有效地将隧道掘进工作面上的荷载，向掘进掌子面前后转移，起到抑制地面和土体竖向位移以及防止掘进过程中土体坍塌的作用，能较好地在不稳定地层中进行超前支护。在自稳能力差的软弱松散地层中开挖大断面隧道时，采用大管棚支护技术，能为复杂地层条件下创造安全良好的施工条件，是软弱松散地层控制地面沉降，确保施工安全的理想超前支护技术。国内一般采用这种预支护方法。但是采用大管棚支护技术必须有专用的施工配套设施，施工空间要求高，一次性投入较大。在钻孔中，钢管弯曲量随施工长度而增加，尤其是长度超过30m后，弯曲会急剧增加，施工精度难以控制，在长距离采用管棚时往往要在适当位置重新设置管棚施工基地，采取搭接方法延长管棚段。

超前管棚主要适用于软弱地层、砂砾地层或软岩、岩堆、破碎带等易于崩塌、松弛、软化的地层。

2.超前小导管注浆

注浆导管即超前注浆导管，它是沿初期支护外轮廓线，以一定仰角，向掌子面施打带注浆孔的小导管并进行注浆，充分填充土体空隙，形成一定厚度的结合体。在超前支护方法上，其作用类似于超前锚杆，纵向支撑松散的岩体，由后部的钢支撑和前方未开挖部分岩土体支撑掌子面附近的岩土体，起纵向梁作用。同时通过对导管内注浆和砂浆锚杆注浆，浆液进入岩土体的裂隙中，形成刚度较大的土层加固圈，提高岩土体的稳定性。这种方法对于裂隙发育的块状岩体效果较好。超前注浆导管对岩土体的注浆加固作用较超前锚杆效果要突出。

小导管注浆方法主要适用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋软弱围岩和严重偏压、砂层、砂卵石层、断层破碎带以及大面积淋水或者涌水的位置。对结构顶部处于亚黏土、粉细砂、中粗砂等地质松软、空隙较大的地层更为适用，效果明显。

3.超前锚杆预支护

锚杆作为新奥法的主要支护手段之一，特别是：超前锚杆通过其轴向对围岩的作用力，能改善拱顶斜上方的围岩的受力结构。锚杆有悬吊作用、组合梁板作用、承载拱加强作用，如图11-2所示。

图11-2　超前锚杆预锚固围岩示意图

悬吊作用即为锚杆是将围岩表面不稳定的岩体固定悬吊在深处坚固稳定的岩层上，使破碎的岩块不致掉落或者滑落，这是一种最简单的预期效果。组合梁板作用即为对于水平成层围岩，当没有锚杆时，层理面是分离的，呈薄层重合梁状态工作；当有锚杆张拉时，由于增大了层面间的摩擦，抗弯刚度增加，呈整体性的组合梁状态工作。显然，此时锚杆的张紧力是主要因素。承载拱加强作用即为对有节理、裂缝等围岩，按一定间排距安设锚杆，注浆后使节理裂隙得到充填和加固，形成一定厚度的承载拱，因而增大加固区围岩的强度。事实上，就是本身整体性较好的围岩，由于锚杆的张拉力作用，围岩也可成为有整体的准塑性结构，使岩体特性得以增强和改善。锚杆能限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，在压力作用下使开挖后处于二维应力状态的洞室内表面附近围岩呈现三轴应力状态，壁面承受切向应力的能力增大，使围岩呈很好的稳定状态。锚杆的张力是靠杆体和喷混凝土传递给壁面形成内压，显然这种效果是增强作用的一部分。

其施工工艺为：

（1）超前锚杆的超前量、间排距、外插角等参数，应视围岩地质条件、施工断面大小、开挖循环进尺和施工条件而定。一般超前长度为循环进尺的3～5倍，宜采用3～5m长，环向间距采用0.3～1.0m；外插角宜为15°～25°；搭接长度宜为超前长度的40%～60%，即大致形成双层或双排锚杆。(www.daowen.com)

（2）超前锚杆宜用早强砂浆全黏结式锚杆，锚杆直径应大于22mm的螺纹钢筋。

（3）超前锚杆的安装误差，一般要求孔位偏差不超过11cm、外插角不超过1°～2°、锚入长度不小于设计长度的86%。

（4）开挖时应注意保留前方有一定长度的锚固区，以使超前锚杆的前端有一个稳定的支点。其尾端应尽可能地多与系统锚杆及钢筋网焊接。若掌子面出现滑塌现象，则应及时喷射混凝土封闭开挖面，并尽快打入下一排锚杆，才能继续开挖。

（5）开挖后应及时喷射混凝土，并尽快封闭环形初期支护。

（6）开挖过程中应密切注意观察锚杆变形及喷射混凝土层的开裂、鼓起等情况，以掌握围岩动态变化，及时调整开挖及支护参数，如遇地下水，则可钻孔引排。

4.钢拱架

钢拱架在工程中的作用主要是在短时间内给予围岩强有力的支护，约束围岩的位移，控制围岩塑性区的发展。从设计上看，国外较多地应用钢拱架支撑，而国内则钢拱架支撑和钢筋格栅拱架都有。钢拱架有以下特点：

（1）钢拱架的强度和刚度较高，安装后能立即承受较大的围岩形变压力和松动压力。

（2）钢拱架施工快速方便，在短时间内就给围岩强力支护，对深埋软弱围岩变形控制起到至关重要的作用，防止隧道围岩变形过大而发生破坏。

（3）钢、木拱架能按照隧道设计断面制作，其强力支护保证设计断面尺寸要求，围岩的稳定性和施工安全性也大大提高。

钢架类受围岩压力较大处，宜采用型钢钢架。根据开挖实际情况可适当调整搭接长度，从而实现与围岩的密贴，当钢架背后与围岩间空隙较大时，应采用混凝土预制块或补喷混凝土来填实。

施工拱部钢架时，应加强锁脚锚杆的施工质量，必要时应设拱脚支撑。下半断面采用中部拉槽左右相错开挖马口的方法时，每次拉槽不得超过两榀钢架，宜采取开挖一榀支护一榀的方式，严禁一次开挖多榀致使拱脚脱空。开挖完后及时接边墙段钢架，要求接头牢靠，底脚稳固。

钢支撑是将破碎、松动、坍塌的岩土作为荷载，钢支撑作为承载体，被动地承受荷载。其受力模式是荷载—结构型，结构计算也是按照地面结构的方法进行，完全没有考虑围岩的自承能力。实际中由于勘察、计算手段的限制，钢支撑在断面和数量上的选用往往根据经验，具有一定的盲目性。

5.喷射混凝土

喷射混凝土是隧道施工中最基本的支护形式和方法之一，因其在隧道围岩表面上立即喷射一层混凝土，实现对开挖后的围岩快速封闭，与围岩表层岩体共同作用，且能渗入围岩裂隙，封闭节理，加固结构面，从而提高围岩整体性和自承、自稳能力，在隧道施工中被广泛使用。

混凝土喷层既有一定支护能力又有良好柔性的支护结构，施工中可以沿围岩表面施作成薄层，较厚的喷射混凝土可以分期完成。喷射混凝土能同锚杆结合使用，必要时喷层可设置纵向变形缝。喷射混凝土的良好柔性对于控制塑性流变围岩的初始变形显得特别重要，它容许围岩塑性区有一定发展，避开应力峰值，能充分发挥围岩的自支承能力和有效地利用支护结构支撑能力。

6.钢筋网

钢筋网在软岩和土砂围岩中能够提高附着力，在膨胀性围岩中能够防止剥落、提高柔性，在节理和龟裂多的硬岩中能够提高抗剪性能和柔性。钢筋网支护一般同喷射混凝土一起施工，能防止收缩裂缝出现，或减少裂缝数量和限制裂缝宽度，使喷层应力得到均匀分布，改变其变形性能，增强锚喷支护的整体性，防止围岩局部破坏，增强喷层的柔性，提高支护的抗剪力和拉力等动载能力。