隧道錨桿支護機理及關鍵問題探討

蔣劍蓬

（宏遠建設有限公司，浙江 溫嶺 317500）

前言

公路隧道建設在我國的交通運輸發展中起著不可替代的作用，為了提高我國公路工程的質量，隧道建設是很重要的環節，隧道建設的成果體現在是否為企業節約了更多的資源和良好的施工環境，將公路隧道建設的重要措施集結起來，這樣才能實現公路隧道的高速運轉、安全便捷。由于隧道工程具有多變性和復雜性，在施工過程中必須要對隧道進行支護襯砌，目前為止，最為高端的公路隧道建設中應用最廣泛的支護襯砌方式是噴錨，噴錨初襯支護的核心工序就是錨桿支護，支護方式中的錨桿技術與傳統的支護方式有著根本上的差別，與傳統的支護方式相比較，現在的支護方式更加主動地處理坍塌巖土體所發生的荷載現象，防止變形并通過合理有效的方式方法阻止了坍塌現象的發生。錨桿支護機理的主要作用有懸吊作用、減跨作用、擠壓加固作用。

1 錨桿支護機理所產生的作用

1.1 錨桿支護機理的懸吊作用。為了防止圍巖因為移動而滑落，在施工作業的時候應該在牢固的巖層上面緊緊勾住不穩定的巖層，吊起來巖體的重量就是錨桿所受到的拉力，可以將松動的巖塊通過錨桿固定在穩定的巖體上面，也可以通過切割把巖塊通過串連加以固定，有效地防止滑動或者是脫落。

1.2 錨桿支護機理的減跨作用：將錨桿釘在隧道頂層的巖層中，這樣就等于為隧道頂層設立一個支點，使頂層所受的壓力減小，從而起到了延長隧道使用壽命的作用。需要注意的是錨桿雖然起到了減跨作用，但是錨桿在頂層必須固定在牢固的巖層中。

1.3 錨桿支護機理的擠壓加固作用：錨桿固定在巖層中所受到的壓力，可以使固定的區域形成一定的壓縮范圍。運用了錨桿支護機理的擠壓加固作用可以將固定區域反復重疊形成了不斷連續的壓縮帶，將已經破碎的巖層重新連接起來形成一個整體性，增加了巖層的承載能力和受壓能力。

通過對以上三種錨桿支護機理所產生的作用論述，不難看出每個錨桿支護機理的作用都是作為獨立的個體進行施工作業，而錨桿注漿后，漿液對圍巖裂隙的粘結作用，使破碎圍巖除受錨桿的懸吊外還因粘結形成整體。按照實際施工作業所發生的不同狀況，進行不同方式的錨桿支護機理，充分發揮好錨桿支護機理的作用。

2 隧道工程設計

2.1 隧道地質勘察。在隧道施工之前要看隧道位置處于什么狀況，其大致的結構和具備的施工特點，具體的巖層呈什么形狀分布，巖體是否容易滑落、斷層、抗壓能力薄弱等現象發生的可能性。

2.2 初步階段的錨桿支護設計。在具體實施支護的時候具體由中空錨桿、砂漿錨桿、鋼筋網、噴射混凝土等組成。在鉆孔時應該選擇什么型號的錨桿孔和混凝土噴射機進行安裝。加強對巖層的實時監控和測量，發現問題及時處理并加以分析所產生的數據，準確應用錨桿支護的參數，更好地對施工過程進行指揮。

3 施工過程中的錨桿支護

3.1 錨桿支護的組合梁技術應用。組合梁技術主要是通過錨桿支護起到對整體巖層進行鞏固的作用，在構造內部當中使圍巖成為具有承載能力的拱形結構，外部及整體具有高抗壓能力的鮮明特點，充分發揮圍巖本身的承受能力。

3.2 施工過程中的錨桿支護形式。錨桿支護所運用的兩種形式為：中空注漿錨桿和砂漿錨桿。這兩種錨桿技術是當前隧道工程中應用最為廣泛，效果最好的技術。它們都是施工中粘接能力最強的，在使用過程中通過其本身具備的摩擦力，避免巖體移位的可能性發生，并通過安裝程序有效的增強了約束能力從而有效地控制了圍巖變形或者是圍巖荷載承受力不足的通病。

3.3 施工過程中的錨桿安裝。第一次噴射混凝土之后就要進行錨桿安裝，在整個隧道工程施工中，由于圍巖的地質和環境等情況呈復雜性、多變性，特別是整體構造和施工層面應與錨桿的方向是互相平行的，錨桿安裝不應千篇一律地按照隧道開挖時的輪廓進行布置，有別于小角度的布置，這樣才能避免整體結構和層面"連"在一起，組成特殊的拱形構造。在錨桿安裝的過程中，應特別注意幾個方面：隧道開始挖掘的時候，應對要挖掘部分的周圍情況和整體結構趨向進行勘查研究，對要進行挖掘的部分作標記或者是用圖紙記錄。關于技術的工作應根據錨桿鉆孔的施工人員進行準確的交底，盡量避免錨桿在施工過程中產生的干擾因素和角度布置，這樣便于施工順利進行。

4 錨桿支護機理的運用

4.1 局部錨桿支護。隧道工程在爆破后進行的開挖施工會造成圍巖巖體的松動現象發生，在局部的2厘米至3厘米左右范圍會出現因為爆破所產生的裂痕，而且爆破后的巖層會比較薄弱，容易發生滑落或是坍塌事故，這時候施工單位應采用局部的錨桿支護方式。由于局部錨桿支護的總工程量比較小，而且技術較復雜，應根據不同的圍巖情況進行靈活施工，充分發揮出布局錨桿支護的作用，保證了錨桿支護的技術。

4.2 錨桿支護的鉆孔。錨桿支護的鉆孔作業應測量好巖面與錨桿的比例，如果在施工過程中因為條件原因受到作業限制，也應該盡可能的排除小角度的布置。錨桿支護鉆孔應該在噴射混凝土之前進行施工作業，這樣可降低錨桿鉆孔的危險性，在隧道工程施工過程中，可能會使圍巖碎裂，為錨桿鉆孔制造了難度，這種情況應當利用鉆桿技術代替錨桿支護，控制好注漿的量，在實際操作中還要根據圍巖碎裂程度以及施工設計組織的情況進行作業。

4.3 錨桿支護的檢測。制定檢測周期，定期地對錨桿支護進行檢測，要跟據錨桿支護的質量檢測結果進行備案記錄，通過全面檢測使錨桿支護的效果達到最好。

隧道襯砌支護的操作原則應該嚴格按照行業內的操作規范進行施工，有效地發揮圍巖的自我承受能力，把圍巖的應有價值發揮到最大，通過施工前對施工現場的勘探，尤其是隧道工程的地質條件和環境，隧道工程施工階段也要對圍巖的實際情況和分布情況進行考察，然后根據現場勘查的情況采取相應的措施和解決方案，使圍巖的體術性能得以充分發揮，這是施工單位在隧道工程中的主要任務目標。但是，不同的隧道工程和地質條件以及環境都是不盡相同的，那么圍巖的自我承受能力也是不同的，造成了在施工過程中的挖掘方式以及人為因素所產生的影響也是客觀存在的，例如：支護在控制的時候因為時間所產生的差別、施工技術水平等，導致了隧道工程的支護方式往往處在實施階段的時候就出現問題，從而導致了其應有的作用沒有完全發揮出來。所以，施工單位在強調錨桿支護機理作用的時候，不應該只注重加強對理論的學習，還應該不斷通過實際操作來完善錨桿支護機理，同時也要對圍巖的現場勘探進一步加強，把握好圍巖和錨桿支護的理論實踐相結合，可以使施工單位能更好地現場指導施工工作。

結論

綜上所述，目前為止，我國公路隧道工程項目施工中應用最為廣泛的支護襯砌方式就是錨桿支護，施工單位要做好施工前的勘探工作，對地理環境和路面要仔細勘察，準確分析研究周圍的自然狀況以及分布情況，制定合理有效的支護結構設計方案，根據施工過程中對錨桿支護的運用和布置要根據現場的實際情況進行調整，做到安全施工、文明施工，充分發揮好錨桿支護的技術水平，保證了企業的長遠發展。

[1] 江正榮.實用建筑工程施工工程師手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1995.

[2] 郭小紅，王夢恕.隧道支護結構中錨桿的功效分析[J].巖土力學，2007(10).

[3] GB.50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范[S].