浅埋偏压隧道锁脚锚管施工优化研究

在浅埋偏压隧道软弱围岩段左右侧土压力不对称的情况下,采用MIDAS/Civil有限元分析软件对锁脚锚管与初支钢架连接结构的力学特性进行模拟分析。结合理论分析与现场试验结果,提出一种合理的锁脚锚管与初支钢架连接结构,并优化偏压侧锚管设置参数。研究表明,在钢架腹板处设置工字钢托梁,将锁脚锚管焊接在托梁上,能大幅度提高锁脚锚管的锁定效果,减小钢架变形;偏压侧设置4根锁脚锚管,并在锚管内套Φ22 mm螺纹钢,能有效提高锚管的抗剪能力,保障初支受力协调。

拱架锁脚锚杆(管)高精度安装施工技术

隧道及地下工程初期支护拱架一般采用锁脚锚杆(管)等形式进行固定,主要采用风钻配合人工进行钻眼安装,并通过点焊连接的方式固定在拱架上。该方法存在打设角度不易控制,连接牢固性差等问题,直接影响到锚杆工作效果。介绍了一种简易固定安装控制钻眼角度,再通过垂直L形连接筋实现锁脚锚杆(管)的有效连接,提升了锁脚锚杆(管)与拱架连接质量,研究结论可供类似工程参考。

软弱围岩隧道锁脚锚管力学特性现场模拟试验

锁脚锚管在软弱围岩隧道安全施工方面应用广泛,其力学作用机理及合理支护参数的研究对维持结构安全稳定意义重大。以黄延高速公路扩能工程剪子岔隧道为依托,通过现场模拟试验,对软弱破碎围岩条件下隧道锁脚锚管的受力特性和变形分布规律进行了系统研究。本试验根据自主研发设计的隧道钢架-锁脚锚管相互作用模拟试验装置,分析了不同打设角度下锁脚锚管的实测应变及对应的弯曲应变,研究了锁脚锚管的内力分布及荷载响应情况,并结合不同打设角度下锁脚锚管端部位移和试验前后锚杆的变形情况,揭示了锁脚锚管的力学作用机理并提出了锁脚锚杆的合理打设长度和角度。现场试验结果表明:(1)大角度打设的锁脚锚管受力更均匀,且可以将端部荷载传递到围岩更深部位置;(2)锁脚锚管主要靠管口附近部位抵抗弯矩,且锁脚锚管在端部竖向荷载作用下主要依靠其竖向抗弯刚度提供承载力;(3)当荷载相同时,锚管端部水平位移随着打设角度的不同而不同,当打设角度为45°时其水平位移为最大,打设角度为0°时其水平位移为最小;(4)孔口围岩的塑性变形和剥离破坏集中在锚管下方部位,主要由锚管的竖向挤压变形引起。