锁脚锚杆在软弱围岩隧道中的应用.docx

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中的应用宋秉元（张家口市城市快速路管理处，河北张家口075000）摘要：在研究锁脚锚杆作用机理的基础上，对软弱围岩隧道采用锁脚锚杆时的支护效果进行分析，应用有限元分析软件MIDAS/GTS进行数值模拟、计算和分析。分析结果表明，合理的锁脚锚杆长度和打入角度不仅能够有效地限制围岩的变形程度，而且有利于发挥支护结构承载能力。经过不断计算，一般土质隧道的锁脚锚杆的适宜长度大约为3～3.5m；锁脚锚杆打入角度为0°时，拱顶下沉量及净空收敛量最少。关键词：隧道；锁脚锚杆；下沉控制；围岩变形中图分类号：U455.4文献标识码：A文章编号：1002-4786（2014）15-0210-03ApplicationofFootAnchorsinSoftRockTunnelSONGBing-yuan(ZhangjiakouCityExpresswayManagementOffice,Zhangjiakou075000,China)Abstract:Basedonstudyingthemechanismoffootanchor,thepaperanalyzesthesupportingeffectofsoftrocktunnelwithfootanchor,appliesfiniteelementanalysissoftwareMIDAS/GTStoconductnumeri?calsimulation,calculationandanalysis.Theanalysisresultsshowthat,reasonablelengthoffootanchorandhittinganglenotonlycaneffectivelylimitthedeformationofsurroundingrock,butalsobeconducivetoplaythecarryingcapacityofsupportingstructure.Throughthecontinuouscalculation,itconcludesthatthesuitablelengthoffootanchorwithgeneralsoiltunnelisabout3~3.5m;theamountofsubsidenceandclearanceconvergencearetheleastwhenthehittingangleoffootanchoris0°.Keywords:tunnel;footanchor;sinkingcontrolled;deformationofsurroundingrock1锚杆的作用在修建大断面的软弱围岩隧道时，尤其是土质隧道，采用锁脚锚杆能显著减小隧道的拱顶下沉及净空收敛值。锁脚锚杆与普通系统锚杆不同。所谓土质隧道中的锁脚，即隧道在上台阶开挖完成且钢拱架架设之后，将其钢拱架脚部固定而进行的工序。也就是说，锁脚锚杆是通过限制钢拱架位移来抑制围岩的变形。锁脚锚杆抑制隧道支护结构下沉的抵抗力主要来源于3个方面：围岩与锚杆侧壁相互挤压产生的法向压力、围岩与锚杆侧壁相对滑移产生的摩擦阻力和围岩在锚杆低端产生的支撑力[1-2]。2锁脚锚杆在中山中路隧道中的应用2.1中山中路隧道概况中山中路隧道围岩为V级围岩，浅埋暗挖法施工。行车隧道为双向六车道，支护的砌筑方法采用复合式衬砌，开挖半径为7.8m，整个施工采用三台阶环形开挖法进行。上台阶的开挖，采用顶留核心土环形法；中下台阶的开挖，采用左右交错法。此时，施工方应当注意，部分断面拱顶较易下沉过大，根据以往的经验，施工单位在开挖过程中可采用打入锁脚锚杆的方法进行辅助施工。此过程中，在每片钢脚架距离仰拱、临时仰拱和下台阶拱脚1m高处，宜分别打入2根、4根、收稿日期：2014-04-08第42卷第15期宋秉元：锁脚锚杆在软弱围岩隧道中的应用2112根型号为Φ22mm，L=4m的锚杆。锁脚锚杆安装如图1所示。（0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°）对隧道拱顶下沉的影响。工况2：在V级围护条件下，考虑不同角度（0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°）对隧道净空收敛的影响。工况3：在V级围护条件下，考虑不同长度（0m、1.5m、2.5m、3.0m、3.5m）对隧道拱顶下沉的影响。工况4：在V级围护条件下，考虑不同长度（0m、1.5m、2.5m、3.0m、3.5m）对隧道净空收敛的影响。2.5计算结果及分析2.5.1锁脚锚杆角度对拱顶下沉、净空收敛的影响隧道拱顶下沉的程度，就是对于拱部围岩的稳定性及支护结构安全性的反映，其是隧道洞内位移监测的重点内容。经数据统计，打入锁脚锚杆不同角度时的拱顶下沉值如图2所示。8.58.07.57.0M2M4M1上台阶M3M5M6中台阶M8M7下台