二次襯砌和初期支護相對而言，指在隧道已經(jīng)進(jìn)行初期支護的條件下，用混凝土等材料修建的內層襯砌，以達到加固支護、優(yōu)化路線(xiàn)防排水系統、美化外觀(guān)、方便設置通訊、照明、監測等設施的作用，以適應現代化高速道路隧道建設的要求。由于隧道施工條件和施工環(huán)境的限制,隧道內二襯防水混凝土施工相比露天混凝土施工難度更大。

一、主要作用

二次襯砌的作用因圍巖的不同級別而異，對于Ⅰ級穩定的堅硬圍巖，因圍巖和初期支護的變形很小，且很快趨于穩定，故二次襯砌基本上不承受?chē)鷰r壓力，其主要作用是防水和安全儲備，平整的襯砌表面也利于通風(fēng)和美觀(guān);對于Ⅱ級基本穩定的硬質(zhì)圍巖，雖然圍巖和初期支護的變形很小，二次襯砌承受的圍巖壓力不大，但考慮到隧道在長(cháng)期的運營(yíng)期間錨桿鋼筋銹蝕，圍巖松弛區逐漸壓密，初期支護質(zhì)量不穩定等因素，故施作二次襯砌以增加支護襯砌的安全度;對于Ⅲ-Ⅴ級圍巖，由于巖體的軟弱破碎，以及流變、膨脹壓力、地下水等作用，或由于淺埋、偏壓及施工等原因，圍巖的自穩能力很差，僅僅依靠初期支護不足以抑制圍巖變形的發(fā)展，這時(shí)施作的二次襯砌將承受較大部分的后期圍巖形變壓力。

二、基本要求

1、初期支護與二次襯砌之間的密貼程度對復合式襯砌受力狀態(tài)會(huì )產(chǎn)生影響。當支護與襯砌間有空隙，尤其拱頂灌注混凝土不密實(shí)時(shí)，會(huì )使拱部圍巖壓力呈馬鞍形分布，即拱頂小而拱腰大，甚至在拱頂附近出現襯砌外側受拉。

2、支護與襯砌兩層緊密粘結在一起時(shí)，兩層間能傳遞徑向力和切向力，可按整體結構驗算。兩層間設有防水層時(shí)，按組合結構驗算，只傳遞徑向荷載。

3、為防止洞內漏水，設計時(shí)應對二次襯砌的變形予以控制。

4、支護與襯砌間如有空隙應回填密實(shí)。

三、二次襯砌的計算

由于復合式襯砌分層施作，應考慮時(shí)間效應，可考慮按粘彈塑性有限元法進(jìn)行計算;也可運用彈塑性理論或特征曲線(xiàn)法近似計算復合式襯砌;也可以參考我國根據圍巖壓力現場(chǎng)量測數據和模型試驗結果以及國內外有關(guān)資料采取的復合式襯砌設計：對Ⅱ-Ⅴ級圍巖，以30%-50%的圍巖壓力作為二次襯砌的外荷載，按荷載—結構模型進(jìn)行計算。需要指出，由于對二次襯砌的受力機理的研究認識還不夠深入，加之圍巖的地質(zhì)條件千變萬(wàn)化，進(jìn)行二次襯砌準確的計算是困難的，應提倡運用簡(jiǎn)便而實(shí)用的計算方法。對于地質(zhì)條件復雜的軟弱圍巖，應將上述幾種方法的二次襯砌計算結果進(jìn)行比較，確定一種合理簡(jiǎn)便的計算方法。

四、二次襯砌施做時(shí)間的確定

對于具有較好自穩性能的圍巖，應在圍巖和初期支護變形基本穩定后施作二次襯砌，并應具備以下條件：

1、隧道周邊的位移速率有明顯減緩趨勢。

2、在拱腳以上1 m和邊墻中部的位移速度小于0.1-0.2 mm/d，或拱頂下沉速度小于0.07-0.15 mm/d。

3、施作二次襯砌前的位移值應達到總位移值的80%-90%。

4、初期支護的表面裂縫不再繼續發(fā)展。

5、當采取一定措施仍難以符合上述條件時(shí)，可提前施作二次襯砌，且應予加強。

對于較短的隧道且圍巖的自穩性能較好時(shí)，為減少各工序間的干擾，可在整個(gè)隧道貫通后再施作二次襯砌。

五、加強二次襯砌的措施

對于由于地質(zhì)條件復雜，圍巖的自穩性能較差，或在淺埋、偏壓、膨脹性圍巖的情況下，當圍巖和初期支護的變形尚未穩定而需要提前施作二次襯砌，此時(shí)二次襯砌承受較大的圍巖壓力，因此需要采取以下措施加強二次襯砌：

(1)改變襯砌的形狀，以適應圍巖壓力，減少襯砌彎矩，使襯砌斷面基本受壓。

(2)提升混凝土標號，或采用鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土等能提升抗彎曲強度的材料。

(3)施作仰拱使襯砌形成封閉結構，以提升結構的整體剛度，減小圍巖變形。

(4)采用超前支護、注漿加固圍巖等措施，以增加巖體強度，提升圍巖整體穩定性。