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(hù)。襯砌支護(hù)施工時(shí)應(yīng)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(hù)可以主動(dòng)加固巖土體,防止坍塌變形。
關(guān)鍵詞:隧道 支護(hù) 錨桿
中圖分類(lèi)號(hào):F280 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-4914(2011)01-284-01
公路隧道建設(shè)是提高公路等級(jí),實(shí)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(shí)現(xiàn)高速、快捷、安全運(yùn)輸?shù)闹匾こ淘O(shè)施,公路隧道在現(xiàn)代化公路交通運(yùn)輸發(fā)展中起著不可替代的作用。隧道施工地質(zhì)復(fù)雜多變,施工時(shí)必須對(duì)隧道進(jìn)行支護(hù)襯砌,噴錨襯砌支護(hù)是目前高等級(jí)公路隧道運(yùn)用最廣泛的支護(hù)襯砌方式,其核心工序?yàn)殄^桿支護(hù)。錨桿支護(hù)作為一種支護(hù)方式,與傳統(tǒng)的支護(hù)方式有著根本的區(qū)別。傳統(tǒng)的支護(hù)方式常常是被動(dòng)地承受坍塌巖土體產(chǎn)生的荷載,而錨桿支護(hù)可以主動(dòng)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(hù)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(jī)理分述如下:
懸吊作用:將不穩(wěn)定的巖層懸吊在堅(jiān)固巖層上,以阻止圍巖移動(dòng)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(dòng)區(qū)內(nèi)的松動(dòng)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(dòng)。
減跨作用:在隧道頂板巖層中打入錨桿,相當(dāng)于在頂板上增加了支點(diǎn),從而使頂板巖體的應(yīng)力減小,起到維護(hù)隧道的作用。當(dāng)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(jiān)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(lèi)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(hù)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?chē)欢ǚ秶鷥?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(gè)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(qiáng)度和承載力。
以上所述各種錨桿作用是相互獨(dú)立的,應(yīng)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(dá)陜高速公路獅子寨隧道為例作簡(jiǎn)單闡述。
一、隧道設(shè)計(jì)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(xiàn)性分布的褶曲和斷層組成。褶皺多有復(fù)式構(gòu)造特征,與隧道大角度相交,構(gòu)造線(xiàn)延展方向與巖層走向大體一致。隧道進(jìn)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(hù)體系設(shè)計(jì)。初期支護(hù)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(fēng)動(dòng)鑿巖鉆機(jī)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(jī)。加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),及時(shí)處理分析數(shù)據(jù),修正支護(hù)參數(shù),指導(dǎo)施工。
二、初期支護(hù)施工過(guò)程
1.錨桿組合梁作用機(jī)理。錨桿組合梁作用機(jī)理主要是依靠系統(tǒng)錨桿對(duì)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(qiáng)度高的特點(diǎn),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(zhǎng)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(guò)安裝在孔口的錨桿托板對(duì)巖壁的約束力來(lái)抑制圍巖變形或承受?chē)鷰r荷載。根據(jù)設(shè)計(jì)文件中規(guī)定,隧道Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用的是:噴混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)+鋼拱架支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。
錨桿安裝作業(yè)應(yīng)在初噴混凝土后及時(shí)進(jìn)行。在施工過(guò)程中,由于圍巖地質(zhì)情況的復(fù)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