沈东
天津市政工程设计研究总院有限公司 天津 300051
摘要：隧道仰拱隆起、开裂等现象时有发生，对车辆的安全通行带来了极大的安全隐患。在层状软弱围岩隧道中，多采用打设锚杆的方法对隧底围岩进行加固。本文通过研究锚杆不同打设角度对隧道底部层状软弱围岩加固效果的影响，得出锚杆最优打设角度，为防治层状软弱围岩隧道底板结构破损提供参考。
关键词：隧道；层状软弱围岩；隧底加固
1 引言
随着我国交通事业的蓬勃发展，公路、铁路隧道数量也随之不断增大。在层状软弱围岩隧道中，围岩自稳性差，在施工扰动下极易失稳，由于基底承载力不足，隧道仰拱底鼓、开裂等病害时有发生，对隧道施工、运营过程中带来巨大的安全隐患。
目前，防治隧道底部结构破损主要有底部结构加固法和基底围岩加固法[1]。底部结构加固法主要包括提高仰拱混凝土强度和增加仰拱曲率，但这两种方法都会增加大量工程成本，因此实际工程中应用并不广泛。基底围岩加固法主要包括打设基底锚杆和基底注浆法[2]，而隧道基底加固多采用在初期支护阶段打设径向锚杆的方法，并未考虑围岩的倾角，难以充分发挥锚杆的“销钉”作用，基底加固效果一般，部分隧道仰拱在后期运营过程中仍然出现裂缝。
本文通过数值模拟计算，分析锚杆不同打设角度对层状软弱围岩隧道基底加固效果的影响，提出改进隧道基底加固的方法，以期为类似工程提供借鉴。
2 计算分析
通过大型通用计算软件ABAQUS建立隧道模型，选取岩层倾角与水平线呈45°的隧道为研究对象，分别分析未打设锚杆以及沿隧道径向、与岩层呈45°相交和与岩层呈90°相交的方向打设3m长锚杆时仰拱的隆起、开裂情况。
经计算，当未打设隧底锚杆时，仰拱隆起值为12.8mm，仰拱裂缝竖向深度1.3m；当沿隧道径向打设锚杆时，仰拱隆起值为9.8mm，仰拱裂缝竖向深度0.9m；当沿与岩层呈45°打设锚杆时，仰拱隆起值为9.3mm，仰拱裂缝竖向深度0.8m；当沿与岩层呈90°打设锚杆时，仰拱隆起值为7.7mm，仰拱裂缝竖向深度0.5m。
计算结果显示：
（1）打设隧底锚杆可以降低隧道仰拱的隆起值，但无法完全抑制仰拱隆起；当隧底锚杆由径向打设改为沿与岩层倾角呈45°方向打设时，仰拱隆起值降低幅度较小，为5%左右；当锚杆由沿与岩层倾角呈45°方向打设改变为沿与岩层倾角呈90°方向打设时，仰拱隆起值降低幅度较大，为17%左右。
（2）打设隧底锚杆可以降低仰拱裂缝竖向扩展深度，但无法完全抑制仰拱开裂；当隧底锚杆由径向打设改为沿与岩层倾角呈45°方向打设时，仰拱裂缝竖向扩展深度降低幅度较小，为11%左右；当锚杆由沿与岩层倾角呈45°方向打设改变为沿与岩层倾角呈90°方向打设时，仰拱裂缝竖向扩展深度降低幅度较小，为37%左右。
3 结论
通过计算分析可知，在层状软弱围岩隧道中，打设隧底锚杆可有效降低仰拱隆起、开裂程度，但无法完全抑制仰拱隆起、开裂；当隧底锚杆沿与岩层倾角呈90°方向打设时，抑制效果最佳。
参考文献：
[1] 陈勇. 云岭隧道仰拱填充隆起变形的原因分析及处理对策[J]. 中国西部科技, 2012, 11(02): 4-8.
[2] 王德双. 大保高速公路四角田隧道衬砌变形及底鼓的防治技术[J]. 铁道标准设计, 2003(10): 66-68.