【定稿】中承式锚杆在隧道施工中的应用研究_施工技术资料

其中拱架间距采用，拱架间距采用。

该监测段监测项目包括围岩压力净空收敛喷射混凝土应力型钢钢架应力纵向连接筋应力锚杆轴力初期支护和二次衬砌之间的接触压力二次衬砌内外侧混凝土应力及二次衬砌的净空收敛量测。

监测断面测点及元件布置情况初期支护阶段监测项目主要包括围岩压力净空收敛喷射混凝土应力型钢钢架应力纵向连接筋应力锚杆轴力，其元件布置见图。

二次衬砌阶段监测项目主要包括初期支护和二次衬砌之间的接触压力二次衬砌内外侧混凝土应力及二次衬砌的净空收敛量测，其元件布置见图。

围岩压力监测存档详细整理计算分析提交报告异常甲方单位监理单位设计单位现场数据采集表格记录输入电子计算机稳定性分析确定正常分别在拱顶两侧拱腰和两侧拱脚两侧墙底等九个部位的围岩与钢架间埋设钢弦式压力盒，用以监测隧道开挖过程中围岩压力的变化。

净空收敛监测根据现场的施工方法，分别在上导距地面约中导隧道最大开挖线处下导距地面约埋设净空收敛监测测点，采用Ⅳ收敛计监测隧道开挖过程中隧道内净空的变化。

喷混凝土应力监测分别在拱顶两侧拱腰和两侧拱脚两侧墙底等九个部位埋设钢弦式混凝土应变计，用以监测隧道开挖过程中喷射混凝土力学状态的变化。

型钢拱架应力监测分别在拱顶两侧拱腰和两侧拱脚两侧墙底等九个部位埋设钢弦式表面应变计，用以监测隧道开挖过程中钢架力学状态的变化。

纵向连接筋应力监测分别在拱顶两侧拱腰两侧拱脚五个部位埋设钢筋应力计，以监测隧道开挖过程中纵向连接筋应力状态的变化。

锚杆轴力分别在上导拱脚处左右各安装根测力锚杆。

中导下导拱脚处左右各根测力锚杆，每个断面共安设根测力锚杆，以监测隧道开挖过程中锚杆轴力状态的变化。

锚杆试验段测力锚杆安装示意图见图。

初期支护和二次衬砌之间的接触压力监测分别在拱顶两侧拱腰和两侧拱脚以及仰拱的个部位的初期支护和二次衬砌之间埋设钢弦式双膜压力盒，用以监测隧道施工过程中接触压力的变化。

二次衬砌混凝土应力监测分别在拱顶两侧拱腰和两侧拱脚以及仰拱的个部位的二次衬砌内外两侧埋设钢弦式混凝土应变计，用以监测隧道施工过程中混凝土力学状态的变化。

二次衬砌净空收敛监测在二次衬砌两侧墙中隧道最大开挖线处埋设净空收敛监测测点，采用Ⅳ收敛计监测隧道施工过程中隧道净空的变化。

收敛基线收敛基线收敛基线压力盒表面应变计混凝土应变计钢筋应力计多点位移计图初期支护阶段元件布置图收敛基线混凝土应变计压力盒图二次衬砌阶段元件布置图图测力锚杆安装示意图监测段元件的埋设情况富水围岩段采用三台阶开挖方法，故元件埋设也是分上导中导下导三阶段进行的。

开挖示意图见图，实际埋设情况见表，各监测项目的元件数量统计见表。

核心土栈桥图富水段围岩三台阶开挖示意图测试元件实际埋设情况表监测断面里程施工部位及元件埋设日期上导中导下导仰拱二次衬砌左侧右侧左侧右侧左侧右侧月日月日月日月日月日月日月日月日月日月日月日月日月日月日月日月日监测项目及元件数量统计表监测断面里程初期支护阶段监测项目及元件数量二次衬砌阶段监测项目及元件数量净空收敛拱顶下沉围岩压力型钢钢架应力喷射砼应力纵向连接筋应力锚杆轴力围岩内部位移接触压力混凝土应力净空收敛监测结果与分析围岩压力本试验段围岩压力监测埋设了个断面，里程分别为和。

其围岩压力分布见图和图，围岩压力时态曲线见图和图。

其中图和图中„„的表示围岩压力，数字表示不同的部位，具体部位如图中元件布置所示。

从监测数据来看，断面的最大压力发生在拱顶，为，其他位置压力较小。

断面左右拱腰处压力值较大，分别为和，左右拱脚处的压力值也相对较大。

其他部位围岩压力较小。

从时态曲线上看，随着中导及下导的开挖，围岩压力在初期增长较快，随后趋于稳定。

图围岩压力分布图单位坏图围岩压力分布图单位月日月日月日月日月日月日月日月日测量日期日应力值中导开挖下导开挖右侧仰拱施工图围岩压力时态曲线月日月日月日月日月日月日月日月日月日测量日期日应力值中导开挖下导开挖图围岩压力时态曲线净空收敛本段在隧道的上导埋设了个收敛监测断面，里程分别为和在隧道的中导埋设了个收敛监测断面，里程分别为和在隧道的下导埋设了个收敛监测断面，里程分别为和监测结果见表，收敛时态曲线见图图。

由监控数据可以看出，上导和中导收敛值较大，下导收敛最小，这与围岩在开挖过程中受到的扰动次数有关。

由图图可以看出，上导收敛曲线在埋设初期约周左右时间内，随着中导和下导的开挖，收敛变形急剧增长，随后收敛变形缓慢增长并最终趋于稳定中导收敛曲线在埋设初期约周左右时间内，随着下导的开挖，收敛变形急剧增长，随后收敛变形缓慢增长最终趋于稳定下导收敛曲线在埋设初期约周左右时间拱腰右拱腰左拱脚右拱脚月日月日月日月日月日月日月日月日月日测量日期日应力值中导开挖下导开挖图纵向连接筋应力时态曲线锚杆轴力锚杆轴力监测埋设了个断面，里程分别为和。

其监测结果见表，锚杆轴力分布见图和图。

应力单位为，为受压，为受拉。

从监测结果可以看到断面上导中导下导的锁脚锚杆大多数受拉。

上导锁脚锚杆最大拉应力为，中导锁脚锚杆最大拉应力为，下导锁脚锚杆最大拉应力仅为断面上导中导下导的锁脚锚杆绝大多数受拉。

上导锁脚锚杆最大拉应力为，中导锁脚锚杆最大拉应力为，下导锁脚锚杆最大拉应力为。

从数据对比中可以看到上导锁脚锚杆所受的力最大，这与现场施工方法是相致的，因为在施工过程中上导围岩受到的扰动次数最多，上导的围岩变形也最大。

锚杆轴力监测结果表隧道名称里程位置及分类最大应力包家山隧道左拱腰约上导锁脚锚杆右拱腰约上导锁脚锚杆左拱腰约上导锁脚锚杆右拱腰约上导锁脚锚杆左拱脚中导锁脚锚杆右拱脚中导锁脚锚杆左墙脚下导锁脚锚杆右墙脚下导锁脚锚杆左拱腰约上导锁脚锚杆右拱腰约上导锁脚锚杆左拱腰约上导锁脚锚杆右拱腰约上导锁脚锚杆左拱脚中导锁脚锚杆右拱脚中导锁脚锚杆左墙脚下导锁脚锚杆右墙脚下导锁脚锚杆图断面锚杆轴力分布图断面锚杆轴力分布通过以上监控数据，可以得出如下结论净空收敛按照三台阶七步流水法施工，初支变形初期增长较快，支护施作周后变形就基本稳定。

喷射混凝土应力各断面喷射混凝土应力主要以压应力为主，少数部位出现了拉应力，但所受拉应力都不大，均未超过喷射混凝土的设计抗拉强度。

隧道拱部喷射混凝土应力相对较大，边墙处较小。

喷射混凝土应力发展具有定的规律性，从时态曲线上看，混凝土应力在初期应力增长较快，天左右受力基本稳定。

型钢拱架应力各断面型钢拱架应力以受压为主，且受力很大。

应力的增长有很强的规律性。

从时态曲线上看，钢架应力在初期增长急剧增长，随后钢架应力很快稳定，说明钢架受力及时，支护作用很明显。

纵向连接筋应力纵向连接筋受力主要以压应力为主，少数部位出现拉应力。

从时态曲线上可以看出，连接筋受力初期增长较快，约天左右趋于稳定。

纵向连接筋的受力可以说明隧道纵向也有定的受力和变形，纵向连接筋对加强隧道支护的整体性稳定性有着定的作用。

锚杆轴力拱部根系统锚杆中共有根受压，总体来说，拱部系统锚杆受力不大，表明拱部系统锚杆所起作用不很明显锁脚锚杆绝大部分均受拉，最大拉应力为，表明锁脚锚杆对结构的稳定性起着定作用。

采用三台阶施工，上导围岩在施工中受到的扰动最多，围岩变形量也最大，上导锁脚锚杆所受的力往往也最大，故在施工过程中要保证锁脚锚杆特别是上导锁脚锚杆的安装质量。

监控结果分析对围岩的认识千枚岩地段围岩变形来势猛，持续时间长，累计变形大。

而且千枚岩的含量与变形有极大的关系，特别是在次级构造的作用下表现尤为突出。

试验表明在现有围岩条件下，快速施工需要组合型的刚性支护，其联合作用使得围岩的松动圈在定范围内起到不再扩大的效果。

台阶长度封闭时间与变形的关系下断面开挖时变形速率达到峰值下断面开挖前的平均变形速率下断面开挖后的平均变形速率仰拱开挖后的平均变形速率仰拱施工后变形速率急剧降低。

因此，尽早进行仰拱封闭，有利于控制变形。

关于预留变形量根据断面监测情况，对于该地层预留变形量可根据其涌水量和千枚岩含量的不同加以调整。

本监测断的最大收敛在左右，所以我们建议预留变形量按预留。

在大的构造带预留变形量还要加大。

试验段锁脚锚杆绝大部分均受拉，最大拉应力为，表明锁脚锚杆实际施工中采用锁脚锚管对结构的稳定性起着很大作用。

由于采用三台阶开挖方法，随着中导下导的开挖，上导围岩在施工中受到的扰动最多，围岩变形量往往最大，上导锁脚锚杆所受的力往往也最大。

故在施工过程中要保证锁脚锚杆特别是上导锁脚锚杆的安装质量。

采用三台阶七步流水法，按照超前小导管每施工环，每环根工字钢架，周壁注浆小导管喷射混凝土厚二次模筑防水钢筋混凝土衬砌，抗渗标号。

支护措施施工，结构是安全的。

其中拱架间距采用，拱架间距采用，这两段的围岩压力钢拱架内力锚杆内力喷射混凝土应力净空收敛都相差不大，而且各项指标都在其允许极限值之内，所以对于般富水千枚岩地段拱架间距我们建议取。

当然施工中，具体的拱架间距及拱架预留变形量要根据现场监控量测结果确定。

下承式锚杆在大断面富水隧道施工中的应用研究摘要包家山特长隧道为国家规划的包头至茂名公路大通道的控制性工程，隧道全长公里，分离式双向车道，是全国第三长公路隧道，也是公路行业目前施工难度最大的隧道之。

隧道工程地质以千枚岩为主，断层破碎带多，地下水丰富。

目前国内关于富水千枚岩地层隧道施工的经验还不多，如何快速安全的完成本工程面临的主要问题。

关键词千枚岩，下承式，大断面，富水工程概况隧道按分离式单向行车双线隧道设计，设计行车速度，洞门采用削竹式洞门。

包家山特长隧道设计断面。

隧道通过地段属于南秦岭留坝白河褶皱带，地处南羊山断裂和石泉安康断裂之间，受区域构造的影响，隧道通过地段断层褶皱发育，中生代来，本区新构造运动受秦岭构造带总体活动格局的制约，主要表现为断裂构造的继承性活动和山盆耦合的震荡性不均匀升降以及地震的多发性。

影响全隧道的较大规模断层有条断层，断层影响带宽度多为，个别断层宽度达到。

断层带周边常见强构造混杂带，强糜棱岩化，片理化等，断层两侧裂隙发育岩石破碎，围岩稳定性差。

褶皱共有处，影响宽度，褶皱轴部节理发育，岩体破碎，围岩稳定性差。

富水段工程地质以粉砂质绢云母千枚岩夹炭质板岩为主，千枚岩含量占左右，其饱和单轴抗压强度为。

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