黄智军  谢文杰

（北京市公路桥梁建设集团有限公司 项目管理分公司，北京  102308）

摘要：通过对锚杆技术的研究及现场应用说明，对不同的地质条件采取不同的锚杆支护方式对支护效果和施工进度有很大的影响，而往往支护效果有利也有弊，文中就此利弊展开了深入的探讨。

关键词：锚杆支护；围岩松动圈；稳定性

一、引言

岩土工程锚固技术是应用锚杆或锚索对岩体进行加固，充分的发挥岩土体自身稳定能力的一种岩土加固技术，具有原岩扰动小、施工速度快、安全可靠、经济有效等优点。在各个土建行业中锚固技术得到了广泛的应用，并获得了巨大的成功，取得了良好的经济效益和社会效益。锚杆技术的新工艺、新方法不断出现，使得这一技术得到了飞速的发展。但在目前此领域仍存在很大的不足，例如，锚杆设计中基本采用经验、半经验方法：锚杆与围岩体等的相互作用机理方面仍存在大量的不确定。理论设计和实际操作严重脱节。首先锚杆这个概念，显然在隧道就被滥用了，理论上，锚杆一定要有明确的锚固段和自由段，把不稳定段通过锚杆锚固在稳定段上。但在隧道设计中，锚杆的作用机理被放大了，什么悬吊、组合梁、加固等等，除了悬吊有点真正锚固的意思，其余反而和土钉墙中的土钉更为接近。因此，在锚杆技术的发展正处于方兴未艾的时期，对锚杆理论的深入探讨和研究，对推动岩土工程的发展有着极其重要的意义。

二、锚杆的分类及作用机理

1、锚杆分类

目前，国内外使用的锚杆种类已有数百种之多，但在工程常用的锚杆种类还是十分有限的。锚杆按照其锚固长度可以分为端部锚固和全长锚固；按锚固方式可以分为机械锚固、粘结锚固、摩擦式锚固等；按其材质可分为钢筋、玻璃纤维、木、竹锚杆等。

2、锚杆作用机理

对于锚杆的锚固作用机理的研究，目前还没有统一的理论。国内外主要是从两方面对其进行研究：

1锚固段荷载传递机理，特别是注浆锚杆中锚杆与注浆体、注浆体与围岩体之间粘结应力分布和传递机理研究，这可以说是微观方面的研究。

2另一方面是从锚固体加固效果角度出发研究岩土锚固作用机理，这可以说是宏观方面的研究。

锚杆支护的作用原理：

（一）加固拱作用

（二）悬吊作用

（三）组合梁作用

（四）围岩补强作用

（五）减小跨度的作用

三、锚杆支护的优越性

锚杆支护技术是集理念、理论、方法、软件、材料、机具、施工工艺、监测仪器和技术规范于一体的巷道支护成套技术创新体系。现在该技术已广泛应用于煤巷、岩巷、半煤岩巷、全煤巷道、冲击地压巷道、软岩巷道、深部动压巷道、无煤柱巷道、复合和松软破碎顶板等困难条件下的支护。锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，加之具有支护成本较低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高巷道断面利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境和安全生产条件等优点，可提高矿井的经济效益，因而成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式，代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。

四、锚杆支护的缺点

其缺点是它属于隐性支护，对支护质量和可靠性的监测和检测不易，有时会出现无明显先兆的冒顶事故，此外，对变形量很大的软岩、塑性较大的巷道的回采巷道，支护效果不易保证，导致巷道无法使用。在软岩锚杆技术的推广应用和实施中，由于煤层赋存条件多样化，围岩结构复杂，部分条件顶板结构异常复杂，软弱夹层和层理十分发育，稳定性很差，极易发生离层垮冒，即使在同一巷道内顶板赋存状态也是频繁变化，构造影响随处可见，随时可遇。对于上述软岩巷道，锚杆支护不能有效的控制顶板离层，恶性冒顶事故时有发生。垮落现象频繁，安全事故时有发生。冒顶率：万分之五；事故率：五万分之一。2011年10月14日，业主专程邀请了中国工程院院士、著名隧道与地下工程专家王梦恕教授亲临本项目河都一标谢家峒隧道现场研究巨型的溶洞的处理方案中曾指出：隧道锚杆支护理论设计和实际操作严重脱节。首先锚杆这个概念，显然在隧道就被滥用了，理论上，锚杆一定要有明确的锚固段和自由段，把不稳定段通过锚杆锚固在稳定段上。但在隧道设计中，锚杆的作用机理被放大了，什么悬吊、组合梁、加固等等，除了悬吊有点真正锚固的意思，其余反而和土钉墙中的土钉更为接近。当然不是否定组合梁、加固等机理。但正因为这么多的机理，反而设计时，就被笼统化和模糊化了，都是系统锚杆，基本都是间距一米，长度3.5m左右径向布置，到底是什么机理，似乎也模糊了，有点管他三七二十一只有设了锚杆就行。所以到了施工现场，技术人员也糊涂，反正按图施工，尽量打进去就行。素不知，这种机械式的东西，其实演变成你骗我，我忽悠你的结果。事实上，3.5m的锚杆采用一般的门式架，尤其在拱顶根本不可能径向打出来。即便你有本事打进去了，还得冒着钻孔掉块的危险，尤其在软弱围岩段，这钻眼，压根儿就是围岩扰动，弄不好整个塌方呢，打个孔，再引点地下水来就更糟糕了。要是再拱顶打得水平了，谈何锚固段哦，压根儿就在松动圈内。对本来松动的围岩无疑雪上加霜。个人以为，打不打锚杆，该怎么打，应该现场定，监理来定（当然别整成了哈，设计能随时来工地，当然更好。）经验告诉我，软弱围岩中干脆就取消普通系统锚杆，只保留锁脚锚杆。

五、监控量测分析锚杆支护利弊

锚杆量测数据分析

通过对监控量测数据研究分析，得出以下结论：

1、从监控数据来看，砂浆锚杆的轴力的分布基本可以归纳为以下三种类型，如图3-25~3-27，并以鼓肚子型居多，即在锚杆中间某个位置，其锚杆轴拉力值最大，即所谓的“中性点”存在。

2、大部分锚杆轴力都有一个最大值，即“中性点”的存在，这再次验证了“中性点”理论。

3、在拱顶部位的锚杆存在受压的情况，该部位布置的锚杆没有起到“悬吊”作用，造成这种现象的原因可能是施工人员在安设锚杆轴力计时采用人工操作风钻孔，要按设计垂直拱顶径向布设锚杆轴力计难度很大，故没有完全按设计布设，造成打设的锚杆没有穿越松动圈。

4、锚杆锚固尽量多采用锚固剂锚固锚杆。

六、结论

锚杆支护是通过围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。它是一种积极防御的支护方法，是矿山支护的重大变革。锚杆不但支护效果好，且用料省、施工简单、有利于机械化操作、施工速度快。但是锚杆不能封闭围岩，防止围岩风化；不能防止各锚杆之间裂隙岩石的剥落。

目前此领域仍存在很大的不足，锚杆这个概念，显然在隧道就被滥用了，理论上，锚杆一定要有明确的锚固段和自由段，把不稳定段通过锚杆锚固在稳定段上。锚杆设计中基本采用经验、半经验方法：锚杆与围岩体等的相互作用机理方面仍存在大量的不确定。理论设计和实际操作严重脱节。

而对于这一现象，不同的围岩的隧道锚杆支护就会相应的布置不同，例：三级围岩条件较好不用采用系统的锚杆支护，往往那样还会扰动岩石，遇到地下水就更麻烦。所以不同的围岩因采用对应的锚杆支护。

参考文献

[1] 王梦恕著.中国隧道与地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社,2011

[2] 中华人民共和国交通部。公路隧道施工技术规范JTG F60-2009.北京：人民交通出版社，2009

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