隧道施工支护中的锚杆作用分析

　　摘 要：公路施工的隧道工程作为穿越地面障碍的结构物，施工中的主要工序就是衬砌支护。衬砌支护施工时应遵守的基本原则是最大限度地利用和发挥围岩的自承能力，作为核心工序的锚杆支护可以主动加固岩土体，防止坍塌变形。
　　关键词：隧道 支护 锚杆
　　中图分类号:F280 文献标识码:A
　　文章编号:1004-4914(2011)01-284-01
　　
　　公路隧道建设是提高公路等级，实现资源节约型、环境友好型交通的重要措施之一，也是实现高速、快捷、安全运输的重要工程设施，公路隧道在现代化公路交通运输发展中起着不可替代的作用。隧道施工地质复杂多变，施工时必须对隧道进行支护衬砌，喷锚衬砌支护是目前高等级公路隧道运用最广泛的支护衬砌方式，其核心工序为锚杆支护。锚杆支护作为一种支护方式，与传统的支护方式有着根本的区别。传统的支护方式常常是被动地承受坍塌岩土体产生的荷载，而锚杆支护可以主动地加固岩土体，有效地控制其变形，防止坍塌的发生。锚杆支护的主要作用有悬吊作用、减跨作用、组合梁作用和挤压加固作用。其作用机理分述如下：
　　悬吊作用：将不稳定的岩层悬吊在坚固岩层上，以阻止围岩移动滑落。锚杆本身受拉，其拉力即为所悬吊岩体的重量，在块状结构或裂隙岩体中，使用锚杆可将松动区内的松动岩块悬吊在稳定的岩体上，也可把节理弱面切割形成的岩块串连在一起，阻止其沿滑面滑动。
　　减跨作用：在隧道顶板岩层中打入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，从而使顶板岩体的应力减小，起到维护隧道的作用。当然，要使锚杆能有效的起到减跨作用，锚杆顶端必须锚固于坚硬稳定岩层中。
　　组合梁作用。在层状岩层中打入锚杆，把若干薄层岩层锚固在一起，类似于将叠置的板梁组成组合梁，从而提高了顶板岩层的自支承能力，起到了维护隧道的作用。
　　挤压加固作用：安装在围岩中的锚杆在受力后，可在其周围一定范围内形成压缩区，在锚杆系统中，压缩区相互重叠从而形成一个连续的压缩带，使已破碎的岩层具有整体性或近似整体性，提高了其整体的强度和承载力。
　　以上所述各种锚杆作用是相互独立的，应根据岩层的不同特性选择不同形式的锚杆，发挥不同的作用。现以达陕高速公路狮子寨隧道为例作简单阐述。
　　一、隧道设计概况
　　1.工程地质概况。隧址区位于大巴山弧形构造南端大洪山拗陷褶皱束内，构造带由一系列大致沿走向延伸，线性分布的褶曲和断层组成。褶皱多有复式构造特征，与隧道大角度相交，构造线延展方向与岩层走向大体一致。隧道进口围岩岩体软弱破碎、节理裂隙发育，隧道洞身位置岩溶中等发育，存在断层和破碎带。
　　2.初期支护体系设计。初期支护由砂浆锚杆、钢筋网、喷射混凝土等组成。锚杆孔采用YT28型风动凿岩钻机钻孔和安装，注浆采用BW-250／50型液压注浆泵，喷射混凝土采用TK-961型混凝土湿喷机。加强监控量测，及时处理分析数据，修正支护参数，指导施工。
　　二、初期支护施工过程
　　1.锚杆组合梁作用机理。锚杆组合梁作用机理主要是依靠系统锚杆对围岩的整体加固作用，使围岩在一定深度范围内形成拱形承载结构，充分发挥围岩岩体抗压强度高的特点，发挥围岩的自承能力。
　　系统锚杆采用两种型式：中空注浆锚杆和砂浆锚杆。这两种锚杆都属于全长粘结型锚杆，即用水泥浆或水泥砂浆作填充粘结剂，使锚杆和孔壁粘结牢固，提供摩擦阻力，阻止岩体发生位移，并通过安装在孔口的锚杆托板对岩壁的约束力来抑制围岩变形或承受围岩荷载。根据设计文件中规定，隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用的是：喷混凝土+锚杆+钢筋网+钢拱架支护结构形式。
　　锚杆安装作业应在初喷混凝土后及时进行。在施工过程中，由于围岩地质情况的复杂性，尤其是在岩层层面或岩体主结构面与锚杆布置方向