鉴于土质隧道施工方法、支护时机、施工工艺等对系统锚杆支护效果的影响,及高含水量粘性土层锚杆成孔困难、注浆效果差、抗拉拔力低等缺点,本文以天恒山公路隧道为工程依托,提出在高含水量粘性土隧道中不设系统锚杆,初期支护采用型钢拱架(格栅拱架)+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚管+纵向连接筋组成的新型支护结构。为了评价这种新型支护结构的受力、变形特性以及衬砌结构的可靠性,通过现场试验和有限元模拟两种方法,对围岩和衬砌结构安全性、稳定性、经济性做了综合分析。现场试验以Ⅴ、Ⅵ级围岩为依托,量测内容包括初期支护的净空收敛、拱部下沉、围岩压力、喷射混凝土应力、型钢拱架应力、纵向连接筋应力、初期支护与二次衬砌接触压力、二次衬砌混凝土应力、二次衬砌钢筋应力及二次衬砌净空收敛等。监测结果表明,不设系统锚杆时,隧道支护结构的变形和受力均在允许范围之内,初期支护与二次衬砌工作状态良好,有足够的安全储备。应用有限元分析软件(MIDAS/GTS)分析了Ⅵ级围岩不设系统锚杆情况下隧道支护体系的变形与受力情况。分析结果表明,喷射混凝土和二次衬砌结构具有较大的安全系数,钢拱架与锁脚锚管受力明显,围岩变形稳定。通过对现场监测数据和有限元模拟计算结果的分析,表明这种新型支护结构的变形和受力均在允许范围之内,二次衬砌工作状态良好,有足够的安全储备。以Ⅵ级围岩(高含水量粘性土)为例,取消系统锚杆可节省工程造价的8.9%,可缩短建设工期的10%左右。