摘要：公路工程施工中的隧道工程是我国公路工程建设中重要的环节，在隧道工程施工过程中普遍采用的是衬砌支护，在施工过程中衬砌支护应尽可能地发挥好自身的实用价值，作为衬砌支护的核心技术的锚杆支护可以有效的防止事故发生。所以隧道锚杆支护机理存在是非常重要的，我们对此加以探讨，希望对于工程建筑起到一部分作用。
关键词：隧道；锚杆支护机理；探讨
1 前言
公路隧道建设在我国的交通运输发展中起着不可替代的作用，为了提高我国公路工程的质量，隧道建设是很重要的环节，隧道建设的成果体现在是否为企业节约了多的资源和良好的施工环境，将公路隧道建设的重要措施集结起来，这样才能实现公路隧道的高速运转、安全便捷。由于隧道工程具有多变性和复杂性，在施工过程中必须要对隧道进行支护衬砌，目前为止，最为高端的公路隧道建设中应用最广泛的支护衬砌方式是喷锚，喷锚初衬支护的核心工序就是锚杆支护，支护方式中的锚杆技术与传统的支护方式有着根本上的差别，与传统的支护方式相比较，现在的支护方式更加主动地处理坍塌岩土体所发生的荷载现象，防止变形并通过合理有效的方式方法阻止了坍塌现象的发生。锚杆支护机理的主要作用有悬吊作用、减跨作用、挤压加固作用。
2 锚杆荷载传递机理
2.1理论方面
研究锚杆在混凝土中荷载传递规律，寻出增大锚杆的直径比锚固长度来提高锚杆荷载有更好的效果；研究锚固段前端应力集中现象，锚杆弹模与岩体剪切模量比值越小，越有利于锚固段应力均匀分布；比较了双曲函数模型、基于Mindlin解、基于抗拔作用的三种力学模型各自适应性，并给出设计要点。
2.2试验方面
通过压力型和拉力型锚杆，分析其受力机制，认为压力型锚杆承载能力和变形性能均优于拉力型锚杆；研究了新型柔性注压锚杆强度条件及拉拔荷载；研究了砂浆锚固岩进行了拉力型锚杆现场抗拔力试验，分析影响拉力型锚杆极限承载力主要因素；通过隧道无损监测技术，研究了围岩变形和锚杆工作荷载二者的对应关系。
3 锚杆支护机理所产生的作用
3.1锚杆支护机理的悬吊作用
为了防止围岩因为移动而滑落，在施工作业的时候应该在牢固的岩层上面紧紧勾住不稳定的岩层，吊起来岩体的重量就是锚杆所受到的拉力，可以将松动的岩块通过锚杆固定在稳定的岩体上面，也可以通过切割把岩块通过串连加以固定，有效地防止滑动或者是脱落。
3.2锚杆支护机理的减跨作用
将锚杆钉在隧道顶层的岩层中，这样就等于为隧道顶层设立一个支点，使顶层所受的压力减小，从而起到了延长隧道使用寿命的作用。需要注意的是锚杆虽然起到了减跨作用，但是锚杆在顶层必须固定在牢固的岩层中。
3.3锚杆支护机理的挤压加固作用
锚杆固定在岩层中所受到的压力，可以使固定的区域形成一定的压缩范围。运用了锚杆支护机理的挤压加固作用可以将固定区域反复重叠形成了不断连续的压缩带，将已经破碎的岩层重新连接起来形成一个整体性，增加了岩层的承载能力和受压能力。通过对以上三种锚杆支护机理所产生的作用论述，不难看出每个锚杆支护机理的作用都是作为独立的个体进行施工作业，而锚杆注浆后，浆液对围岩裂隙的粘结作用，使破碎围岩除受锚杆的悬吊外还因粘结形成整体。按照实际施工作业所发生的不同状况，进行不同方式的锚杆支护机理，充分发挥好锚杆支护机理的作用。
4 不同地质模型锚固效果分析
4.1硬岩
围岩强度比大、隧道周边围岩没有塑性化的情况，不需要内压效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，硬岩的岩石本身的强度是充分的，隧道的稳定通常是由裂隙等力学上不连续面所控制，因此，锚杆以保持岩块和控制岩块移动，使围岩成为一体，主要是抑制与裂隙面平行或者直角方向的相对位移，促进平衡拱的形成。
4.2软岩
在围岩强度比小的软岩中，隧道周边围岩发生塑性化，需以内压效果和形成平衡拱效果为主，主要是控制隧道壁面径向位移和围岩内部相对位移。围岩采用完全弹塑性体假定进行解析时，因内压的存在而使塑性区域和壁面位移减少。但如要使塑性区不发生，则在开挖初期需要很大的支护能力。因此必须与其他支护手段，如喷混凝土等配合使用。石锚杆在张拉荷载下的轴句应力和剪应力分布规律；刘曙光、
4.3土砂围岩
在埋深小的土砂围岩中，喷混凝土是有效果的，根据过去的量测结果，拱项附近的错杆几乎不受拉力而只发生压力的情况时有发生。因此，在这种场合，锚杆的使用，主耍是加强拱脚附近和防止掌子面的崩塌为主。
5施工过程中的锚杆支护
5.1锚杆支护的组合梁技术应用
组合梁技术主要是通过锚杆支护起到对整体岩层进行巩固的作用，在构造内部当中使围岩成为具有承载能力的拱形结构，外部及整体具有高抗压能力的鲜明特点，充分发挥围岩本身的承受能力。
5.2施工过程中的锚杆支护形式
锚杆支护所运用的两种形式为：中空注浆锚杆和砂浆锚杆。这两种锚杆技术是当前隧道工程中应用最为广泛，效果最好的技术。它们都是施工中粘接能力最强的，在使用过程中通过其本身具备的摩擦力，避免岩体移位的可能性发生，并通过安装程序有效的增强了约束能力从而有效地控制了围岩变形或者是围岩荷载承受力不足的通病。
5.3施工过程中的锚杆安装
第一次喷射混凝土之后就要进行锚杆安装，在整个隧道工程施工中，由于围岩的地质和环境等情况呈复杂性、多变性，特别是整体构造和施工层面应与锚杆的方向是互相平行的，锚杆安装不应千篇一律地按照隧道开挖时的轮廓进行布置，有别于小角度的布置，这样才能避免整体结构和层面“连”在一起，组成特殊的拱形构造。在锚杆安装的过程中，应特别注意几个方面：隧道开始挖掘的时候，应对要挖掘部分的周围情况和整体结构趋向进行勘查研究，对要进行挖掘的部分作标记或者是用图纸记录。关于技术的工作应根据锚杆钻孔的施工人员进行准确的交底，尽量避免锚杆在施工过程中产生的干扰因素和角度布置，这样便于施工顺利进行。
6 结束语
锚杆作用机理随着所处环境不同，表现形式多样，且作用主要是效果影响因素较多。在裂隙发育的中硬岩和硬岩中，在软岩和土砂抑制与裂隙面平行或者直角方向的相对位移；围岩中，主要是控制隧道壁面径向位移和围岩内部相对位移。因此，要作好锚杆支护工作，笔者认为需要进行以下几方面的工作；在不同地质模型下，锚杆与围岩相互作用模式如何；锚杆在隧道支护体系中到底发挥怎样的用；随地层条件变化其适应性及效果如何；承担多少荷载；与喷砼及钢架如何联作；如何提高锚杆加固的效果及提高其耐久性方面等还不十分清晰。
总之，目前锚杆设计还处于半经验、半理论和工程类比阶段，其原因主要是对复杂地质条件下的隧道围岩稳定性缺乏系统的理论研究，尤其对锚杆的作用认识不足，设计时偏于安全考虑致使工程措施越来越保守，投资难以有效控制，仍然是需要进一步深入研究的内容。
参考文献
[1]王建华.深埋隧道软弱围岩与初期支护相互作用研究[D].重庆大学,2005.
[2]彭波.隧道全长粘结式锚杆支护机理及其有限元模拟方法研究[D].湖南大学,2006.
[3]李健.大断面黄土隧道初支作用机理及变形控制技术研究[D].北京交通大学,2012.
[4]周艺.破碎千枚岩隧道开挖方法及支护结构体系研究[D].西南交通大学,2014.
论文作者:杜素晴
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/12
标签：锚杆论文; 围岩论文; 隧道论文; 机理论文; 作用论文; 荷载论文; 岩层论文; 《基层建设》2017年第26期论文;