浅析黄土隧道锁脚锚杆施工技术.doc

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1、浅析黄「I:隧道锁脚锚杆施工技术摘要木文通过宝鸡至麟游矿区铁路专用线2廉隧道施工屮锁脚锚杆的丿、'、/「用及效果检验,分析在采用不同方法施工锁脚锚杆（管）时，锁脚锚杆（管）的受力及变形规律，隧道洞顶的下沉及水平收敛，总结出适合黄土隧道围岩初期支护及锁脚锚杆（管）的施作工艺。关键词黄土隧道锁脚锚杆变形控制一、概述锁脚锚杆（管）在近些年的隧道施工屮得到了广泛的应用，其结构简单、经济适用、省人力、省物力、施工便捷、能大大提高工作效率，在国内的铁路、公路的隧道施工中应用越来越广。锁脚锚杆（管）主要用于先拱后墙法施丁•的IV、V围岩隧道屮，在上断面开挖初期支护完成

2、后，为了防止围岩软化及下台阶开挖而引起的初期支护的下沉或悬空，下断面开挖前，上部断面钢架施作后，在拱脚处按一定角度打入锚杆（管），并将锚杆（管）的外歸部分与钢架焊接,用以增加整体性和承载力。二、工程应用屮出现的问题宝鸡至麟游矿区铁路专用线全长87Kin,为单线铁路，起点为宝鸡二电厂处与宝屮铁路接轨，终点为麟游具矿区，全线11座隧道位于DK36公里至DK83公里段。杨坪隧道（起吃里稈DK56+239〜DK61+284,全长5045m,报大埋深212m）、石咀山隧道（起i乞里程DK69+870〜DK75+160,全长5290m,最大埋深225m）。该区段构造

3、单元属鄂尔多斯地台西南缘与关屮凹陷的结合部位，断裂、褶皱不发育，岩层近水平产出，相对比较稳定，地质构造简单。地层主要为第四系全新统冲洪积粉质黏十•，上更新风积新黄土、中更新统风积老黄土、白垩系下统砾岩、泥岩夹砂岩。地形起伏较大，黄十•冲沟发育。木文通过以上两朋隧道黄土段的施T,对拱顶下沉和水平收敛进行监控量测、数据分析。总结在黄土地质条件下改变锁脚锚杆的施T角度和锚杆长度对拱顶下沉及水平收敛产生的影响。黄土段IV、V极围岩采用短台阶法施工，上台阶控制在5m左右，下台阶控制在15m左右，掌子血据仰拱20m左右，同时，采用机械配合人T开挖；超前支护采用C42

4、小导管注浆，初期支护采用I16钢架喷射混凝十锁脚锚杆川①28螺纹钢，每侧不少于2根，打入角度5°〜10°,长度3.5mo在施工屮，通过对监控量测数据分析，发现部分断面拱顶下沉偏大，远远超过设计预留的变形量，出现了初期支护侵入设计二衬空间，必须要进行换拱处理，防止变形过大危及结构安全。量测数据见表1、表2。三、分析原因、改变施T方法从施工步骤屮的位移场计算结果可以看出：开挖后围岩朝洞内方向移动。上半断面开挖支护麻，围岩水平方向的最大位移出现在拱狡上方,垂育方向的移动在拱顶和底边比较明显。下台阶开挖支护后，上半断面围岩的水平方向的位移基木没有变化，因为上半断

5、面开挖后,拱部应力已基木释放，变形基木稳定。锁脚锚杆的受力分析可以看岀，锁脚锚杆以水平方向打入时，受拉力作用，随着锁脚锚杆与水平方向夹角的增大，锁脚锚杆由受拉逐渐变为收压，达到对上部支撑结构的哉大支撑效果。同时，锁脚锚杆的最大轴力随看角度的增加逐渐由受拉转为受压。根据锁脚锚杆的受力状况，对锁脚锚杆的打入角度进行调蕖，锚杆改为①42壁厚4mm锚管，长度分为3.5m.4m两种，锚管打入角度定为15°、20。、25°、30°、40°，锚杆分注浆和不注浆；每侧上下台阶锁脚处乞打入4根。四、锁脚锚杆采用不同方法施做所取得的不同效果隧道拱顶下沉是反映拱部围岩的稳定性

6、及支护结构的安全性。在隧道施TJP，拱顶下沉式洞内位移监测的主要内容，根据锁脚锚管的不同打入角度、不同长度，量测拱顶下沉值及收敛值。量测选用测点贴反光膜全站仪无尺量测法，全站仪使用彳来卡TCR802o在隧道拱顶设下沉观测点一个，在齐拱线、边墙屮部各设一条水平收敛基线。部分断面拱顶下沉及水平收敛的量测数据见表3、表4。最测数据显示，当锁脚锚管的打入角度为15°〜30°时，，拱顶下沉最随锁脚锚管角度的增加而逐渐增大；当锁脚锚管打入角度在30°〜40°时，拱顶下沉量随锁脚锚管打入角度的增加而逐渐减小。锚管长度为4m时比3.5m时拱顶下沉量小。量测数据显示，随着

7、锁脚锚管打入角度的增大，隧道净空收敛量也逐渐增加，根据量测数据推断，当锁脚锚管以0。打入时隧道净空收敛值报小。锚管长度为4m时比长度为3.5m时收敛值小。根据采川不同角度打入锁脚锚管最测得到的多组数据分析，小角度打入时能较好的控制水平收敛变形，大角度打入时能较好的控制拱顶下沉变形。经过仔细的数据分析，确定每侧上下断面使用4根锁脚锚管的打入角度分别为：靠上2根打入角度控制在10°〜15°、靠下2根打入角度控制在30°〜35°。经过后期的施作数据量测显示，采用此种角度打入锁脚锚管对隧道净空拱顶下沉和水平收敛的控制效果显著。同时，经过多组量测数据分析得出，上台

8、阶面开挖支护后，上半断面拱较处出现围岩应力集屮，在拱顶及开挖底边，应力释放较多，