李小明
中交一公局第五工程有限公司 北京 100101
摘 要：在国家经济不断发展的促进下，我国工程建设覆盖范围也在逐渐扩大，公路铁路隧道建设逐渐向山区延伸。软岩挤压型大变形隧道施工也在逐渐增多，可是在施工过程十分容易发生严重的变形问题，从而对隧道安全以及隧道施工进度造成严重的负面影响。本文主要对软岩挤压型大变形隧道锚杆施工特性进行简单介绍，然后提出了其工艺优化策略，期望为软岩挤压型大变形隧道锚杆施工质量的提升提供参考。
关键词：软岩大变形；隧道工程；锚杆施工特性；工艺优化
1引言
1.1 引言的内容
软岩挤压型大变形隧道的产生主要与高地应力具有密切的关系，很多建设单位都投入了较多的资源用于研究和攻克这一工程难题。在软岩挤压型大变形隧道建设当中，很多工程都会使用锚杆作为主要的支护措施，其中长锚杆是应用频率最为频繁的支护措施[1]。比如，我国十分著名的跃龙门隧道，就在大变形地段采用了以长锚杆为主，以其他支护措施为辅的支护方案。国外大变形隧道施工过程也会使用长锚杆加可缩钢架等支护措施。锚杆在软岩挤压型大变形隧道施工当中具有十分重要的价值，它能够明显改善锚固区的围岩力学性能以及应力状态[2]。软岩挤压型大变形隧道中锚杆的施工特性及锚杆支护的及时性，与钻孔时效性具有密切关联。
2软岩挤压型大变形隧道锚杆施工作用
锚杆在软岩挤压型大变形隧道当中的支护作用主要体现在支撑围岩、加固围岩、提高层间摩阻力，形成组合梁以及悬吊作用。隧道锚杆的主要作用是对围岩土体进行加固，以此来控制隧道变形情况，最大限度地降低隧道坍塌的概率。隧道当中锚杆的悬吊作用主要是指，锚杆穿过隧道当中呈现出比较软弱、松动以及不稳定的围岩土体，将锚杆锚固在深层并且比较稳定的围岩土体当中，以此来为岩土体提供足够的拉力，来对抗和克服滑落岩土体的自重力以及下滑力，从而达到避免动壁滑移以及塌落的效果。隧道锚杆的挤压加固作用则是指，隧道锚杆受到外力之后，锚杆周围的一定范围之内会逐渐形成压缩区，如果以适当的方式排列锚杆，可以达到相邻锚杆各自形成的压缩相互重叠之后进一步形成锚杆压缩带[3]。那么，锚杆排列之后形成的压缩带当中处于松动状态的地层利用锚杆可以进行加固，在增强其整体性的基础上可以达到承载力提高的目的。隧道锚杆的组合梁作用则是指将锚杆插入地层的一定的深度之后，锚固力的作用下地层之间会形成相互挤压的作用，这时地层之间的摩擦力会相应增大，而内应力以及挠度则会表现为明显减小的效果，也就是说处于简单叠合状态的几层梁形成一个整体变成了组合梁，其抗弯刚度以及强度也会随之明显提高，最终地层的承载能力也会得到明显地增强，锚杆锚固力与增强作用呈现出明显的正相关关系[4]。
3软岩挤压型大变形隧道锚杆施工特性
3.1 软岩挤压型大变形隧道长锚杆支撑机理
短锚杆对于长锚杆和短锚杆形成组合系统的支撑作用主要体现在：（1）短锚杆对这一组合系统提供反作用力，可以对隧道当中小破碎松散岩石周围裂缝的进一步扩展形成控制作用，以此来减少挤压变形情况的发生。（2）两个短锚杆还能够与其周围的岩石进行相互作用，此时就可以形成一个复合拱结构，这一结构具有较强的恒定承载力，能够促进周围岩石的轴向应力状态逐渐转变为三维应力状态。另外，塑性区周围岩石还在石块的作用下逐渐变形结合形成一个整体，从而达到避免过早失效的目的。
短锚杆在长短锚杆组合系统当中可以将浅裂缝带与周围岩石塑性区域进行组合从而形成钢筋复合拱，其中的长锚杆能够控制周围深部岩石变形。在软岩挤压型大变形隧道施工过程，长短锚杆进行组合可以对围岩塑性区隧道发育进行有效控制，以此来对围岩变形速度进行有效控制，为隧道安全有序施工提供强有力的保障。
3.2 软岩挤压型大变形隧道锚杆施工
高地应力隧道施工方法以及辅助工具会对围岩变形控制产生重要影响。在确定软岩挤压型大变形隧道施工方案时，应当充分考虑施工隧道地质结构变动情况，以此来提高施工方案的合理性。隧道前方岩石大变形情况分析、预估和监测工作会直接影响到施工方案的确定，对整体施工的安全性、施工进度以及工程成本产生影响。比如，在建造略大变形部分的隧道时，可以将中空锚杆与一定直径的喷射混凝土进行组合，形成满足施工所需要长度和直径的砂浆锚。
3.3 软岩挤压型大变形隧道钻孔特性分析
在进行软岩挤压型大变形隧道钻孔施工之前，应当先对隧道岩石特性进行调查与分析，在确定隧道岩石的单轴饱和抗压强度以及高地应力和岩体破碎等可能影响到钻孔的因素之后，再进一步确定钻孔方案，以此来提高钻孔方案的科学性和合理性，最大限度地避免钻孔过程可能出现的钻孔进度慢、塌孔以及孔径缩小等问题。现阶段，旋转式和冲击--旋转式是比较常用的两种锚杆钻机破岩方式。旋转式钻机的钻进速度会受到转速、推进力以及回转转矩的影响；而冲击--旋转式钻进速度主要会受到冲击功率的影响。冲击--旋转式钻机具有更加明显的优点，当工率比较高岩渣沉积于底部时，可以吸收冲击能量。
4 软岩挤压型大变形隧道锚杆施工工艺优化策略
软岩挤压型大变形隧道施工过程会因为各种影响因素的存在而出现钻孔困难、堵塞早强水泥锚固卷困难、锚杆安装困难以及垫板安装困难等问题，随后还会引发锚杆长度不足、布置不合理以及不配置垫板等隧道质量隐患，因此有必要对传统的锚杆施工工艺进行优化，以此来提高施工效果。首先，可以在施工之前进一步完善锚杆的拉拔力试验，以此来对围岩锚固力进行确定，通过试验结果确认其锚固力是否充分，之后以拉拔承载力为依据来确定施工所需要使用的锚杆种类以及锚固方式，这对于软岩挤压型大变形隧道锚杆施工具有决定性的影响。在使用锚杆时应当确保锚杆与围岩之间具有适当的锚固力，不连续围岩当中的锚杆设置应当遵循横切不连续面的原则。另外，还应确保锚杆的长度以及间距的设置应当与群锚工作原则相符合，以此来充分发挥锚杆的群锚作用。相关试验以及研究结果表明，铺设垫板加载应力会比不铺设垫板情况提高2.5倍，并且垫板面积与头部轴力数值呈现出明显的正相关关系，种种研究结果表明垫板对于锚杆施工效果具有不可忽视的影响作用，因此在锚杆施工过程一定要根据隧道围岩条件以及锚固力的具体要求来设置合适形式的垫板。为了提高锚杆的长期耐久性能，应当利用防腐剂来有效避免锚杆的生锈以及腐蚀问题，从而为锚杆长期支护作用的充分发挥提供保障。另外，为了有效对隧道施工当中的锚杆施工现场进行改善，还应当注重进一步加快锚杆的商品化进程。
5结论
综上所述，软岩挤压型大变形隧道工程的逐渐增加，使得锚杆施工的重要性得到了明显提升。锚杆施工方案以及施工质量存在问题时，将会引发一系列的锚杆施工问题，并且还会对隧道施工安全以及质量产生直接影响。为了提高软岩挤压型大变形隧道锚杆施工质量，应当对其施工工艺进行深入研究，在掌握其施工特性的基础上，对其施工工艺进行优化，最大限度地降低隧道塌方问题的发生频率。
参考文献：
[1]甘建斌.丽香铁路隧道软岩大变形施工中锚杆的运用[J].安徽建筑,2020,27(11):169-170.
[2]李攀峰.隧道工程CMM1-30液压锚杆钻车施工工艺研究[J].黑龙江交通科技,2020,43(10):115-116.
[3]郭新新,杨铁轮,马振旺,王志伟,汪波.软岩挤压型大变形隧道锚杆施工特性及工艺优化[J].铁道科学与工程学报,2020,17(04):924-930.
[4]高军.郑万高铁隧道新型锚杆施工工艺性试验研究[J].铁道技术监督,2018,46(01):34