摘要：隧道在掘进过程中如遇顶板松软、破碎，过陷落柱、断层交岔点等特殊地质条件时，支护较困难。本文介绍了隧道变形原因及影响，并对断面支护效果差原因进行了分析。给出了合理的主动联合支护方案，进行了现场监测支护效果，结果表明：对隧道锚杆+锚索+喷浆联合支护后，隧道毛洞拱顶沉降量为265mm，沉降量较小，支护效果好，能够保证隧道在服务年限内安全使用，取得了良好的技术经济效益。
关键词：地质构造；联合支护；监测；围岩控制
0 引言
隧道在掘进时受断层影响严重，应力复杂，围岩破碎极易垮落，断面易出现片帮冒顶等，影响施工进度和施工质量，因此过断层巷道支护技术是巷道支护技术研究的重点[1]。在过断层破碎带巷道支护时早期采用砌碹、刚性金属支架、等被动支护方式，效果往往不理想，通过变被动支护为主动支护，采用“锚网索喷注” 主动支护技术取得了较好的效果。
1 隧道变形原因及影响
（1）隧道围岩条件。发生大变形的围岩主要有：①显著变质的岩类，如片岩、千枚岩等；②膨胀性凝灰岩；③软质粘土层和强风化的凝灰岩；④凝灰岩和泥岩分互层；⑤泥岩破碎带和矿化变质粘土等。这类围岩的凝聚强度c值较低，内摩擦角值很小，单轴抗压强度较低。
（2）隧道处于高应力区，且大变形地段的隧道一般埋深在100m以上[2]。
（3）隧道围岩长期含水导致岩性变化，影响支护效果。
深埋隧道通过软岩和断层带时，在高的地应力和富水条件下通常产生大变形。这种隧道围岩变形量大，而且位移速度也很大，一般可以达到数十厘米到数米，如果不支护或支护不当，收敛的最终趋势是隧道将被完全封死，如果发生在永久衬砌构筑以前，往往表现为初期支护严重破裂、扭曲，挤出面侵入限界。这种大变形危害巨大，严重影响施工工期或者线路正常运营，而且整治费用高昂[3]。
2 断面支护效果差原因分析
（1）锚杆安装机具不到位，容易将锚固剂的化学结构破坏，影响锚固效果。
（2）地质条件差总体呈走向近北东的背向斜褶曲构造，地层倾角2°左右，发现3条断层，钻探手段查明陷落柱的富水性和导水性，对于导水、充水的陷落柱应当留设防层[4]。
（3）锚索的“三径”匹配不合理，锚固性能不可靠。锚杆、锚索与锚固剂以及钻孔的直径大小，是锚固性能是否可靠的关键，锚固端的“三径”匹配不合理，锚固性能就不可靠。
（4）锚索的预紧力值偏小，锚索抗拉强度大，主动支护能力强的效果远远没有发挥出来[5]。
（5）工人没按要求施工，锚索安装后锚杆未进行二次紧固，导致锚杆支护预紧力损失甚至锚杆支护失效。
（6）断面金属网搭接方式有待改进，尺寸不合理影响断面支护效果。
（7）锚杆未使用减摩垫圈，锚杆螺母和托盘之间的摩擦力太大，锚杆预紧力矩转化为锚杆托力效率太低。
3 复杂地质构造带隧道联合支护参数
巷道整个断面共11根锚杆，它们间距1050mm；两根底角锚杆距离地面均为408mm，锚杆排距参照它们的间距确定是1000mm。断面锚杆、锚索布置建议方案如图1所示。：
3.1锚杆支护参数
采用左旋螺纹钢高强锚杆规格为Ø20mm×2000mm。匹配型号是120mm×120mm×10mm的高强螺母与高强拱形托盘。工人打钻时候钻孔直径为28mm，使用的药卷规格为K2335和Z2360，辅助支护采用金属网和钢筋梯子梁联合支护，顶部梯子梁有效长度是5000mm，采用规格Ø14mm的钢筋自行加工；巷道顶板金属网型号是5000mm×1100mm使用菱形网来匹配，相邻之间网搭接大约100mm，用铁丝进行联结。施工时候锚杆预紧力矩要确保不少于300N•m[4]。
3.2锚索支护参数
采用长7.3m的1×7股Ø17.8mm，高强锚索，锚索的有效长度为7.2m，锚索排距为2000mm，锚索一排打1根。药卷型号为1支K2335，2支型号Z23603，锚索托盘匹配300mm×300mm×12mm的高强平托盘，施工时候锚索预紧力应≥250kN。锚索锚固力不低于300KN。
遇构造段变化较大的地段，锚索长度可根据需要调整，可增加锚索长度。锚索应深入稳定顶板2~3m。
图1断面锚杆、锚索支护图
3.3表面喷浆
设计方案中喷射混凝土强度是C20，喷射混凝土配比为：水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2。刚开始喷时可适度减少石子掺量。水灰比为0.4~0.5。原材料按照重量计，称量的允许偏差值：水泥和速凝剂均为2%，砂子和石子均为3%。设计方案中喷浆厚度为150mm，一次喷射混凝土厚度为50～70mm，并要及时复喷，复喷间隔时间不得超过2个小时。否则应用高压水重新冲洗受喷面。
4 支护效果监测分析
对隧道锚杆+锚索+喷浆联合支护后，现在监测支护效果。初期隧道支护阻力变化明显，35d内随着时间的增加支护阻力逐渐增大。随后支护效果开始体现，支护阻力开始趋于平稳，支护阻力在40d内开始趋于稳定，到67d开始收敛。左右拱腰收敛应力分布为43.6MPa和33.7MPa。联合支护后毛洞拱顶沉降量为265mm，沉降量较小，支护效果好，能够保证隧道在服务年限内安全使用。
参考文献：
[1]张成平，韩凯航，张顶立，等.城市软弱围岩隧道塌方特征及演化规律试验研究[J].岩石力学与工程学报，2014，33（12）：2433-2442.
[2]王清标，蒋金泉，路林海，等.不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究[J].岩石力学与工程学报，2013，32（10）：2079-2087.
[3]耿萍，何悦，何川，等.穿越断层破碎带隧道合理抗震设防长度研究[J].岩石力学与工程学报，2014，33（02）：358-365.
[4]李树忱，冯丙阳，马腾飞，等.隧道格栅拱架喷射混凝土支护力学特性[J].煤炭学报，2014，39（S1）：57-63.
[5]洪开荣.我国隧道及地下工程近两年的发展与展望[J].隧道建设，2017，37（02）：123-134.
作者简介：
鲁亚东（1995－），男，汉族，河南省鹿邑县，本科，单位：河南理工大学能源科学与工程学院交通工程专业。
陈皓东（1996－），男，汉族，云南省昆明市，本科，单位：河南理工大学机械与动力工程学院车辆工程专业。
王艺颖（1998-），女，汉族，河南省洛阳市，本科，单位：河南理工大学土木工程学院土木工程专业（中外合作办学）。
论文作者:鲁亚东,陈皓东,王艺颖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/17
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