隧道施工支護中的錨桿作用分析

　　摘 要：公路施工的隧道工程作為穿越地面障礙的結(jié)構(gòu)物，施工中的主要工序就是襯砌支護。襯砌支護施工時應遵守的基本原則是最大限度地利用和發(fā)揮圍巖的自承能力，作為核心工序的錨桿支護可以主動加固巖土體，防止坍塌變形。
　　關鍵詞：隧道 支護 錨桿
　　中圖分類號:F280 文獻標識碼:A
　　文章編號:1004-4914(2011)01-284-01
　　
　　公路隧道建設是提高公路等級，實現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通的重要措施之一，也是實現(xiàn)高速、快捷、安全運輸?shù)闹匾こ淘O施，公路隧道在現(xiàn)代化公路交通運輸發(fā)展中起著不可替代的作用。隧道施工地質(zhì)復雜多變，施工時必須對隧道進行支護襯砌，噴錨襯砌支護是目前高等級公路隧道運用最廣泛的支護襯砌方式，其核心工序為錨桿支護。錨桿支護作為一種支護方式，與傳統(tǒng)的支護方式有著根本的區(qū)別。傳統(tǒng)的支護方式常常是被動地承受坍塌巖土體產(chǎn)生的荷載，而錨桿支護可以主動地加固巖土體，有效地控制其變形，防止坍塌的發(fā)生。錨桿支護的主要作用有懸吊作用、減跨作用、組合梁作用和擠壓加固作用。其作用機理分述如下：
　　懸吊作用：將不穩(wěn)定的巖層懸吊在堅固巖層上，以阻止圍巖移動滑落。錨桿本身受拉，其拉力即為所懸吊巖體的重量，在塊狀結(jié)構(gòu)或裂隙巖體中，使用錨桿可將松動區(qū)內(nèi)的松動巖塊懸吊在穩(wěn)定的巖體上，也可把節(jié)理弱面切割形成的巖塊串連在一起，阻止其沿滑面滑動。
　　減跨作用：在隧道頂板巖層中打入錨桿，相當于在頂板上增加了支點，從而使頂板巖體的應力減小，起到維護隧道的作用。當然，要使錨桿能有效的起到減跨作用，錨桿頂端必須錨固于堅硬穩(wěn)定巖層中。
　　組合梁作用。在層狀巖層中打入錨桿，把若干薄層巖層錨固在一起，類似于將疊置的板梁組成組合梁，從而提高了頂板巖層的自支承能力，起到了維護隧道的作用。
　　擠壓加固作用：安裝在圍巖中的錨桿在受力后，可在其周圍一定范圍內(nèi)形成壓縮區(qū)，在錨桿系統(tǒng)中，壓縮區(qū)相互重疊從而形成一個連續(xù)的壓縮帶，使已破碎的巖層具有整體性或近似整體性，提高了其整體的強度和承載力。
　　以上所述各種錨桿作用是相互獨立的，應根據(jù)巖層的不同特性選擇不同形式的錨桿，發(fā)揮不同的作用。現(xiàn)以達陜高速公路獅子寨隧道為例作簡單闡述。
　　一、隧道設計概況
　　1.工程地質(zhì)概況。隧址區(qū)位于大巴山弧形構(gòu)造南端大洪山拗陷褶皺束內(nèi)，構(gòu)造帶由一系列大致沿走向延伸，線性分布的褶曲和斷層組成。褶皺多有復式構(gòu)造特征，與隧道大角度相交，構(gòu)造線延展方向與巖層走向大體一致。隧道進口圍巖巖體軟弱破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育，隧道洞身位置巖溶中等發(fā)育，存在斷層和破碎帶。
　　2.初期支護體系設計。初期支護由砂漿錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等組成。錨桿孔采用YT28型風動鑿巖鉆機鉆孔和安裝，注漿采用BW-250／50型液壓注漿泵，噴射混凝土采用TK-961型混凝土濕噴機。加強監(jiān)控量測，及時處理分析數(shù)據(jù)，修正支護參數(shù)，指導施工。
　　二、初期支護施工過程
　　1.錨桿組合梁作用機理。錨桿組合梁作用機理主要是依靠系統(tǒng)錨桿對圍巖的整體加固作用，使圍巖在一定深度范圍內(nèi)形成拱形承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖巖體抗壓強度高的特點，發(fā)揮圍巖的自承能力。
　　系統(tǒng)錨桿采用兩種型式：中空注漿錨桿和砂漿錨桿。這兩種錨桿都屬于全長粘結(jié)型錨桿，即用水泥漿或水泥砂漿作填充粘結(jié)劑，使錨桿和孔壁粘結(jié)牢固，提供摩擦阻力，阻止巖體發(fā)生位移，并通過安裝在孔口的錨桿托板對巖壁的約束力來抑制圍巖變形或承受圍巖荷載。根據(jù)設計文件中規(guī)定，隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用的是：噴混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)+鋼拱架支護結(jié)構(gòu)形式。
　　錨桿安裝作業(yè)應在初噴混凝土后及時進行。在施工過程中，由于圍巖地質(zhì)情況的復雜性，尤其是在巖層層面或巖體主結(jié)構(gòu)面與錨桿布置方向