锁脚锚杆控制隧道初期支护沉降的原理和应用

作     者：剧仲林 JU Zhonglin

作者机构：中铁十二局集团第四工程有限公司陕西西安710021 

出 版 物：《隧道建设（中英文）》 (Tunnel Construction)

年 卷 期：2022年第42卷第S1期

页      面：28-39页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：隧道 初期支护 变形控制 锁脚锚杆 弹性地基梁柱 摩擦桩 弹性无铰拱 直接弹性抗力 加强锁脚 锚桩 

摘      要：当前软岩隧道初期支护因沉降变形量大而造成的成本消耗高问题较突出,初期支护底脚作用力与锁脚锚杆抗力不平衡是隧道初期支护沉降的主要原因,其中建立支护底脚与锁脚锚杆之间力的平衡关系是控制隧道初期支护沉降变形的重要前提。以弹性地基梁柱原理和摩擦桩原理来计算分析锁脚锚杆的内力和位移及其与地基的反力关系,以此确定锁脚锚杆的承载能力;通过分析锁脚锚杆对支护结构的柔度,确定其与支护结构的相互影响,进而建立考虑锁脚锚杆对支护结构底脚影响的支护结构力学计算模型,计算其作用于锁脚锚杆端上的作用力作为锁脚锚杆的设计依据;按照上述原理,分析了Ⅴ级围岩当前流行的?42锁脚锚管的不足,并示例计算分析了?108锁脚锚管的承载能力;最后以Ⅵ级围岩风积砂隧道施工的实例来说明“分布式加强锁脚锚管以及锁脚锚桩控制支护沉降变形的显著效果验证技术的可行性;结论认为软岩隧道初期支护可按照“荷载—结构原理确定围岩与支护、支护与锁脚锚杆之间的作用力与反作用力关系,达成支护结构之间力的平衡稳定以实现控制支护沉降的目的。