科技创新与应用Ｊ ２０１５年第２期 路桥科技 浅析软弱围岩隧道长锚杆支护作用体系 陈焕章 （中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁辽阳１１１０００） 摘要：为了满足现阶段隧道工程的需要，进行软弱围岩隧道稳定性的控制是必要的，这涉及到变形控制的应用。为了做好软弱 围岩隧道的工程工作，进行设计理念、稳定性判别、变形控制等的理念分析是必要的。在隧道工程中，软弱围岩隧道的变形控制 技术、施工安全技术、造价分析、周期控制等因素是必要的分析因素。随着时代的发展，隧道工程技术不断进步，其施工技术体系 不断健全，但是总的来看，其依旧存在发展中的弊端，比如缺乏必要的理论体系。在文章中，笔者通过对国内外理论的分析，更好 的进行软弱围岩隧道工作的开展，结合铁路隧道施工的特点，进行长锚杆支护体系的健全，这可以进行数值模拟及其典型工程 现场试验的应用。 关键词：软弱围岩；隧道；锚杆；支护体系；分部开挖 前言 度及其直径的对比试验模拟，进行隧道范围及其地质条件的计算。 在软弱围岩隧道工作中，铁路工作需要注意到施工变形的特 般来说，隧道左右侧边界是隧道开挖洞径的四倍左右，其上下侧 征，需要针对其施工过程的稳定性进行判别，保证变形控制技术的 是隧道开挖洞径的三倍左右。通过对地形条件自重应力的加载分 一应用，这里面涉及到多个环节的系统应用。这需要抓住软弱围岩隧 道空间的变形部分。比如了解掌子的先行变形、掌子面形及其后方 收敛变形等。这里面首先要进行先行变形的影响分析，在软弱围岩 隧道工作中，掌子面前先行变形中，拱桥的下沉收敛非常明显。一般 来说，隧道开挖之后，铁路单线隧道主要以收敛变形为主，而铁路双 线隧道拱顶沉降变形是相对明显的。之所以软弱围岩隧道出现较大 变形是因为围岩自身的软弱性及其较大的地应力值的较大差异，在 其施工过程中，中洞周围岩塑性区的分布范围是比较大的。 １关于工程概况环节的分析 在文章中，笔者将以兰渝线铁路隧道的施工背景为前提，进行 隧道围岩变形的长锚杆控制分析，进行施工不同变形部分的分析。 进行隧道锚固数值的模拟，进行围岩稳定性的剖析，进行软弱围岩 隧道及其长锚杆的设置优化，更好的进行围岩的加固，以此进行普 通锚杆设置及其长锚杆设置的分析。 目前来说，应用于地质良好的岩土工程的都是锚杆，其具备非 常高的支护效果。但是如果在地质比较复杂的地区进行工作，比如 围岩比较松软破碎，高地应力等条件下，锚杆支护会遇到非常多的 麻烦，这些麻烦都需要进行解决。这就需要进行我国锚杆支护体系 的健全，更好的进行锚固力的提升，保证其整体支护效率的提升，不 断的进行应用范围的开拓。可以说，锚杆有不同的性质，目前比较主 流的趋势，就是进行国内外锚杆支护的效率提升，工作简单程度提 升。具备高阻力性质的锚杆支护，比较适合于进行软岩大变形隧道 应用，这是因为其具备良好的急增阻，具备非常良好的强初撑，从而 进行高应力的隧道控制，这是当下锚杆支护发展的主流方向。 在文章中，通过对兰渝线的铁路隧道施工工况的研究，更好的 进行工程隧道围岩大变形问题的分析，进行长锚杆的变形控制，更 好的进行现场试验，以此进行模拟对比验证工作的开展，更好的进 行软岩大变形控制方法的优化。 析，可以进行围岩等级，隧道洞身性质等的分析。 在隧道工程中，有必要进行单位的计算及其参数的计算。这就 需要针对隧道结构的差异性，进行合适单元的选择，保证其模型水 平更加接近工程实际，这样可以进行计算精度的提升，进行解题规 模的缩短，进行工程工期的控制。在这个环节中，我们可以利用 ＡＮＳＹＳ软件进行隧道的工作，在隧道开挖过程中，可以进行二维方 式的模拟，进行不同单位的应用。比如进行实体单元的应用，进行围 岩及其挖掉的土体单位的模拟，利用用杆单元进行隧道锚杆的模 拟，通过用梁单元进行喷射混凝土及其钢拱架的模拟。这需要进行 相关计算参数的模拟。比如进行喷射混凝土的模拟，进行其厚度的 控制，进行其弹性模量的模拟，分别进行泊松比、弹性模量、内摩擦 角等的分析。 通过对数值模拟的分析，可以更好的进行长锚杆支护软弱围岩 这个工程位于甘肃省的某个县城，其隧道在某村东侧山坡进 洞，其隧道具备良好的长度，是一种常见的双线隧道，其交通具备方 便性。由于其洞身的地形比较险峻，具备较大的起伏地形，其距离国 道的距离很远，交通经常不方便。这个工程位于山区。其山峰险峻， 沟谷纵横，山坡及其谷坡都比较陡峭，其隧道的洞深的埋深程度是 ２４８米，其梁顶的植被覆盖情况良好。这条隧道经过了不同性质的土 层。其山坡表层覆盖有不同性质的土壤，比如碎石土、粘质黄土等。 ２锚固试验施工体系的优化 为了做好锚固长杆工作，进行试验施工体系的健全是必要的， 这涉及到成本的投入及其施工便利性的控制，其具备良好的操作 隧道方案的模拟计算，其需要针对隧道纵轴线的围岩立面进行研 究，进行不同方式的锚杆作用的围岩竖向位移分布云图的应用，从 而保证模拟开挖及其支护效果的强化。以ＡＮＳＹＳ模拟开挖和支护 效果，选取合理的模拟计算参数十分重要，经多次反复调试及验证 才能获得有效的接近工程实际的模拟云图。 ３关于现场试验工作的结论分析 在现场试验环节中，需要注意针对位移控制效果进行分析，进 行不同环节的锚杆控制最大变形量的分析，经过一系列的分析，我 们可以得到以下的观点，在隧道工程控制变形中，进行锚杆设置的 优化是必要的。这是因为锚杆的近端具备比较大的轴力，远端则具 备比较小的轴力，并且综合来看，拱顶轴力要大于两侧的轴力，其锚 杆的轴力和隧道结构相对比，就是对称的。围岩稳定性分析。在长锚 杆的作用下，由于长锚杆较强的锚固力作用，改善了围岩的应力状 态，临空面附近稳定性较弱的岩体与深部稳定性较好的岩体通过长 锚杆连接在一起，增强了岩体结构的整体作用，使得围岩的整体性 和承载能力得到了提高，围岩的稳定性亦显著提高。 在现场试验环节中，有必要进行数值模拟计算控制，为软岩的 大变形控制做出一定的研究。通过对大变形隧道锚杆及其围岩的相 互作用，可以更好的进行隧道工程的开展，这需要进行围岩力学特 性及其隧道所处地形情况的分析。 ４结束语 通过对长锚杆的控制，更好的进行软弱围岩隧道的变形控制。 长锚杆能够改变围岩的力学特性，提高围岩的自承能力，减少围岩 变形，保持隧道围岩的稳定性。针对具体地形以及隧道围岩的力学 性质等因素优化锚杆设置，对于软弱围岩隧道，长锚杆的设置对围 性。这就需要按照相关的制定方案进行工作。在变形控制环节中，长 岩的加固效果优于普通锚杆设置。 参考文献 锚杆是试验的主要手段，可以沿着中线进行对称布置。在锚杆钻孑Ｌ 过程中，可以进行锚杆机的应用，需要进行不同分组试验的协调。其 『１］张爽，刘庆新，胡力耀，等．广巴高速某隧道不同岩性围岩变形特 第一组的锚杆长度是三米，第二组的锚杆长度是六米，第三组锚杆 征分析ｆＪ１．现代隧道技术，２０１１（１）． 的长度为八米，其中锚杆的合理间距是一米。在进行锚杆问排距试 『２１康红普，牛多龙，张镇，等．深部沿空留巷围岩变形特征与支护技 验过程中，可以进行锚杆间排距的加大，从而保证其加固措施的合 术［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１０（１０）． 理化。通过对不同长度的锚杆进行不同注浆钢管的使用，进行钢拱 【３］余伟健，高谦，朱川曲．深部软弱围岩叠加拱承载体强度理论及应 架的锁定，这就需要配合相关的施工步骤。比如做好钻孔快硬水泥 用研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１０（１０）． 卷配合、注浆工作、螺纹钢锁定钢拱架工作等。这就需要做好相关的 模拟计算及其分析工作，更好的进行锚杆及其隧道围岩变形控制工 作的协调。 在这一过程中，我们可以按照实际工程的地质条件进行锚杆长 ．１６２—．
