隧道掌子面超前锚杆连续交替式布设方案研究

在软弱围岩隧道中掌子面不稳定问题十分常见。掌子面超前锚杆作为一种重要的掌子面支护手段，目前常规采用的间断式布设方案存在锚杆的支护效果会随隧道推进过程中其支护状态的变化而忽强忽弱的问题。针对这一问题，本文提出了一种连续交替式掌子面超前锚杆布设方案。该方案将掌子面上的所有锚杆布设点位均等划分成若干个部分，在隧道推进过程中进行连续逐部分交替布设，使隧道在推进过程中锚杆支护状态更趋均匀稳定。为系统性评价新方案的可行性，以渭武高速木寨岭公路隧道为工程依托，在掌子面锚杆用量处于相同水平的条件下，分别对常规的间断式布设方案以及新提出的连续交替式布设方案进行设计。并进一步借助FLAC3D数值模拟平台，对掌子面超前锚杆采用两种不同布设方案时，对于掌子面变形以及地层变形的控制效果进行对比。结果表明，常规间断式锚杆布设方案对于掌子面变形以及地层变形的控制效果并不稳定，受支护状态变化的影响较大，而新提出的连续交替式布设方案可以在不提高支护成本的前提下，将隧道推进过程中掌子面超前锚杆对于掌子面变形以及地层变形的控制效果维持在稳定水平，且均显著高于常规方案的最低水平，克服了常规布设方案支护效果严重高低不均的缺陷。本研究为掌子面超前锚杆布设提供了一种新方法。