支护体系在千枚岩隧道中的应用
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一
般来说 ， 围岩洞身 为千枚岩时 ， 当千枚岩厚度 达到一定程
度， 洞身就不会 出现地 下水 。在开挖 时围岩产 生应 力重分布 ， 发 生变形 ， 形成一定的松动区与塑性 区。当塑性区的范 围还未接近
板 岩区， 而这个范围不至于使板岩中的地下水 由于渗透压力而进 入塑性区时， 时洞身也 不会 出现地下水 ； 这 当初期 支护不及时或 初期支护强度不足 以抵抗千枚岩的变形时 ， 塑性 区的范围可能更
・
３１ ・ ６
第３ ６卷 第 ２ ４期 ２０ １０年 ８月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ ， ＴＥ（ｎ ＲＥ
Ｖｏ． ６Ｎｏ． ４ Ｉ３ ２ Ａｕ ． ２ １ ｇ ００
文章 编 号 ：０９６２ （０ ０２ ．３６０ １０ ．８５ ２ １ ）４０ １—２
关键词 ： 千枚岩隧道， 支护体 系， 中空注浆锚杆
中图分类号： ４ ５７ Ｕ ５ ． 文献标识码： Ａ
０ 引言
化、 泥化 ， 使塑性 区条件恶化 ， 而使塑性区加大 ， 从 这又使地下水
互相作 近年来 ， 随着我 国国民经济的 飞速 发展 ， 经济 的突飞猛进 同 进一步发 育。塑性 区的加大 与地下 水的发 育互相促 进 ， 用 ， 围岩稳定性不断变差 ， 使 变形不 断发展 ， 生各种病 害。这一 产 时加快 了交通建设的脚步。 目前 中东部地 区铁路、 公路 主干线 已
双向四车道 ， 采用钻爆暗挖法修建 。对带动Leabharlann Baidu线山区经济发展起
围 １ 砂 浆 锚 杆
此种锚杆工艺简单 、 成本低廉 ， 但存在 以下缺点 ：
１ 由于锚杆施工 中砂浆 饱满 度难 以控制 ， ） 加上 钻孔 内的孔 到了决定性作用 ， 磨河村隧道工程是十天高速控 制性工程 。 磨河村隧道工程 为山岭隧道 ， 口最小埋深 １ ３Ｉ， 洞 ． Ｉ Ｔ 最大埋深 隙、 空腔 ， 砂浆无法包裹杆体钢筋 ， 裸露现象难 以避免 ， 导致钢筋 严重影响锚杆 的耐久性 。２ 拱顶 大仰角位置 ， 孔 ） 锚 ４ ０ｍ， ８ 地质主要以强风化千枚岩 、 石英片岩、 绢云母为主 ， 围岩节 杆体 的锈蚀 ， 理发育、 较破碎 、 强度低 。以千枚岩为 主， 局部夹有 石英脉 ， 板岩 内砂浆未设置任何止浆措 施 ， 以达到注浆饱 满， 难 无法满 足锚 杆
趋 于完善， 然而在西南 、 西北地 区大都为崇 山峻岭 ， 的交通网 传统 络与当今 的社会发展 速度 不相 匹配 ， 地 区隧道工程 大多 为长 此 大、 深埋隧道 ， 穿越高地应力 区且地质环境 恶劣的软弱 围岩 隧道 工程已不可避免。结合现今 国内隧道工程 主流采用的新奥法施
点体现在千枚 岩层 中地下水 的延迟性（ 即塑性 区在地下水作用下
量渗漏水、 滴状及面状洇湿 ， 量小 ， 拱部有掉块 、 坍塌现象 。围岩 岩二次应力重新生成 时， 方可满足其要求 。 整体稳定性较差 ， Ｖ级围岩 。 为 因此普通砂浆锚杆无法满足系统锚杆注浆饱满， 使用年 保证
千枚岩属副变质岩 ， 主要 由沉积岩 中的页岩经区域变质作用 限这两项基本要求 。可见其缺 陷性、 安全性等 问题。 形成 ， 主要 矿物成 分是 绢云母、 石英 、 绿泥石等 ， 基本 已全部重结 ２ ２ 中空注浆锚杆 ． 晶， 软弱矿物成 分较 多 ， 因而千枚 岩硬度 小 ， 单轴抗压 强度小 于 中空注浆锚杆较普通锚杆有较大改进 ， 中空注浆锚杆配有垫 １ＭＰ ， ａ易风化。挤压紧密的碳质千枚岩层具有弱透水性 ， 是相对 板 、 止浆塞 、 锚头 ， 施工时采用先锚后灌（ 见图 ２ 。 ） 隔水 层 。
薄层状 ， 层理不 明显 ， 节理、 裂隙发 育， 呈薄层 状角砾结构 ， 产状不 全长粘结的要求 。３ 因锚杆的 自重和砂浆的流动性 ， ） 在锚孔有倾 稳定 ， 围岩破碎 ， 局部结构 面充填泥质物 ， 面光滑 、 稳定性较差 ； 千 角的条件下， 锚孔 内锚杆 会紧贴一侧孔 壁 ， 能保 证砂浆保护层 不 枚岩挤压揉皱 ， 松软破碎 ， 中石英 脉多呈酥碎砂状 ， 其 以散体结构 的应有厚度 。４ 隧道支护结构 中 ， ） 锚杆 主要承受 围岩重力， 支护 为主。开挖后呈碎石、 角砾状 ， 掌子 面无 明显渗水 ， 但开挖后有少 前期锚杆抗拔力无法满足其应力要求 ， 容易造成拱顶沉降。待 围
逐渐 加 大 的过程 ） 。
２ 隧道 支护体 系中常用 系统锚 杆优缺点分析
２ １ 砂 浆锚 杆 ． 工工艺 ， 如何应用确定支护体系是隧道结构安全的控制问题。 砂浆锚杆属于杆体粘结型锚杆。施工 时采用 似２风钻钻孔 ， 遵循新奥法施工的原则 ， 充分利用围岩 自身形成的二次应力 高压风枪清空 ， 采用注浆棒插人底端灌注砂浆 ， 然后将 ２舳 螺 （ 即自稳能力） 。为了抑 制隧道钻爆 时对围岩扰动及 高地应力破 纹钢送人锚孔底端 ， 而后紧贴岩面焊接垫板（ 见图 １ 。 ）
支 护 体 系 在 千 枚 岩 隧 道 中 的 应 用
杭利强
摘
李
忠
要： 以十堰一天水联络线磨河村隧道工程为例， 简要介绍 了千枚岩 隧道 中出现地下水及产 生变形的机理， 针对隧道支
护体 系中常用系统锚杆的优缺点进行 了分析 ， 通过施工验证 ， 出隧道支护体 系的核心是利用围岩 自身应力达到稳定。 指
图 ２ 中空注浆锚杆
中空注浆锚杆在施工 时仅是简单地将锚 杆的空心 当作 注浆
坏， 支护参数的选定应 当采用 增加 围岩 自稳 能力 的支护 控制体
系， 阻止应力场所引起的岩层变形的发展 ， 以保证隧道结构的安全 性 。因此 ， 解决隧道产生形变的关键在于选定合理的支护体系。
１ 工 程概况
十堰一天水联络线磨河村隧道工程位 于陕西省安康地 区， 是 连接西康高速及贯通秦巴山脉的重要通道。隧道全长 ４ ２ １ｋｎ ．２ ｒ，
般来说 ， 围岩洞身 为千枚岩时 ， 当千枚岩厚度 达到一定程
度， 洞身就不会 出现地 下水 。在开挖 时围岩产 生应 力重分布 ， 发 生变形 ， 形成一定的松动区与塑性 区。当塑性区的范 围还未接近
板 岩区， 而这个范围不至于使板岩中的地下水 由于渗透压力而进 入塑性区时， 时洞身也 不会 出现地下水 ； 这 当初期 支护不及时或 初期支护强度不足 以抵抗千枚岩的变形时 ， 塑性 区的范围可能更
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第３ ６卷 第 ２ ４期 ２０ １０年 ８月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ ， ＴＥ（ｎ ＲＥ
Ｖｏ． ６Ｎｏ． ４ Ｉ３ ２ Ａｕ ． ２ １ ｇ ００
文章 编 号 ：０９６２ （０ ０２ ．３６０ １０ ．８５ ２ １ ）４０ １—２
关键词 ： 千枚岩隧道， 支护体 系， 中空注浆锚杆
中图分类号： ４ ５７ Ｕ ５ ． 文献标识码： Ａ
０ 引言
化、 泥化 ， 使塑性 区条件恶化 ， 而使塑性区加大 ， 从 这又使地下水
互相作 近年来 ， 随着我 国国民经济的 飞速 发展 ， 经济 的突飞猛进 同 进一步发 育。塑性 区的加大 与地下 水的发 育互相促 进 ， 用 ， 围岩稳定性不断变差 ， 使 变形不 断发展 ， 生各种病 害。这一 产 时加快 了交通建设的脚步。 目前 中东部地 区铁路、 公路 主干线 已
双向四车道 ， 采用钻爆暗挖法修建 。对带动Leabharlann Baidu线山区经济发展起
围 １ 砂 浆 锚 杆
此种锚杆工艺简单 、 成本低廉 ， 但存在 以下缺点 ：
１ 由于锚杆施工 中砂浆 饱满 度难 以控制 ， ） 加上 钻孔 内的孔 到了决定性作用 ， 磨河村隧道工程是十天高速控 制性工程 。 磨河村隧道工程 为山岭隧道 ， 口最小埋深 １ ３Ｉ， 洞 ． Ｉ Ｔ 最大埋深 隙、 空腔 ， 砂浆无法包裹杆体钢筋 ， 裸露现象难 以避免 ， 导致钢筋 严重影响锚杆 的耐久性 。２ 拱顶 大仰角位置 ， 孔 ） 锚 ４ ０ｍ， ８ 地质主要以强风化千枚岩 、 石英片岩、 绢云母为主 ， 围岩节 杆体 的锈蚀 ， 理发育、 较破碎 、 强度低 。以千枚岩为 主， 局部夹有 石英脉 ， 板岩 内砂浆未设置任何止浆措 施 ， 以达到注浆饱 满， 难 无法满 足锚 杆
趋 于完善， 然而在西南 、 西北地 区大都为崇 山峻岭 ， 的交通网 传统 络与当今 的社会发展 速度 不相 匹配 ， 地 区隧道工程 大多 为长 此 大、 深埋隧道 ， 穿越高地应力 区且地质环境 恶劣的软弱 围岩 隧道 工程已不可避免。结合现今 国内隧道工程 主流采用的新奥法施
点体现在千枚 岩层 中地下水 的延迟性（ 即塑性 区在地下水作用下
量渗漏水、 滴状及面状洇湿 ， 量小 ， 拱部有掉块 、 坍塌现象 。围岩 岩二次应力重新生成 时， 方可满足其要求 。 整体稳定性较差 ， Ｖ级围岩 。 为 因此普通砂浆锚杆无法满足系统锚杆注浆饱满， 使用年 保证
千枚岩属副变质岩 ， 主要 由沉积岩 中的页岩经区域变质作用 限这两项基本要求 。可见其缺 陷性、 安全性等 问题。 形成 ， 主要 矿物成 分是 绢云母、 石英 、 绿泥石等 ， 基本 已全部重结 ２ ２ 中空注浆锚杆 ． 晶， 软弱矿物成 分较 多 ， 因而千枚 岩硬度 小 ， 单轴抗压 强度小 于 中空注浆锚杆较普通锚杆有较大改进 ， 中空注浆锚杆配有垫 １ＭＰ ， ａ易风化。挤压紧密的碳质千枚岩层具有弱透水性 ， 是相对 板 、 止浆塞 、 锚头 ， 施工时采用先锚后灌（ 见图 ２ 。 ） 隔水 层 。
薄层状 ， 层理不 明显 ， 节理、 裂隙发 育， 呈薄层 状角砾结构 ， 产状不 全长粘结的要求 。３ 因锚杆的 自重和砂浆的流动性 ， ） 在锚孔有倾 稳定 ， 围岩破碎 ， 局部结构 面充填泥质物 ， 面光滑 、 稳定性较差 ； 千 角的条件下， 锚孔 内锚杆 会紧贴一侧孔 壁 ， 能保 证砂浆保护层 不 枚岩挤压揉皱 ， 松软破碎 ， 中石英 脉多呈酥碎砂状 ， 其 以散体结构 的应有厚度 。４ 隧道支护结构 中 ， ） 锚杆 主要承受 围岩重力， 支护 为主。开挖后呈碎石、 角砾状 ， 掌子 面无 明显渗水 ， 但开挖后有少 前期锚杆抗拔力无法满足其应力要求 ， 容易造成拱顶沉降。待 围
逐渐 加 大 的过程 ） 。
２ 隧道 支护体 系中常用 系统锚 杆优缺点分析
２ １ 砂 浆锚 杆 ． 工工艺 ， 如何应用确定支护体系是隧道结构安全的控制问题。 砂浆锚杆属于杆体粘结型锚杆。施工 时采用 似２风钻钻孔 ， 遵循新奥法施工的原则 ， 充分利用围岩 自身形成的二次应力 高压风枪清空 ， 采用注浆棒插人底端灌注砂浆 ， 然后将 ２舳 螺 （ 即自稳能力） 。为了抑 制隧道钻爆 时对围岩扰动及 高地应力破 纹钢送人锚孔底端 ， 而后紧贴岩面焊接垫板（ 见图 １ 。 ）
支 护 体 系 在 千 枚 岩 隧 道 中 的 应 用
杭利强
摘
李
忠
要： 以十堰一天水联络线磨河村隧道工程为例， 简要介绍 了千枚岩 隧道 中出现地下水及产 生变形的机理， 针对隧道支
护体 系中常用系统锚杆的优缺点进行 了分析 ， 通过施工验证 ， 出隧道支护体 系的核心是利用围岩 自身应力达到稳定。 指
图 ２ 中空注浆锚杆
中空注浆锚杆在施工 时仅是简单地将锚 杆的空心 当作 注浆
坏， 支护参数的选定应 当采用 增加 围岩 自稳 能力 的支护 控制体
系， 阻止应力场所引起的岩层变形的发展 ， 以保证隧道结构的安全 性 。因此 ， 解决隧道产生形变的关键在于选定合理的支护体系。
１ 工 程概况
十堰一天水联络线磨河村隧道工程位 于陕西省安康地 区， 是 连接西康高速及贯通秦巴山脉的重要通道。隧道全长 ４ ２ １ｋｎ ．２ ｒ，