隧道软弱围岩支护理论研究
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摘要：在对隧道软弱围岩的支护方式进行深入研究的基础上，总结了软弱围岩的支护方式主要有超前锚杆支护、超前小导管注浆支护，并对软弱围岩的加固机理和施工工进行了详细的论述，这些将对隧道围岩稳定的研究和工程施工具有很大的指导意义。
关键词：隧道软弱围岩超前锚杆支护超前小导管注浆支护
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)002-008-02
在隧道施工中，常常遇到软弱的岩体，如施工中处理不当，将会发生掌子面失稳，地面下陷，甚至发生坍塌，以致造成人员伤亡和经济损失。若在施工中能及时、适时的对围岩进行支护，将有效地减少损失，采用一些特殊的支护方式和施工方法，将能够保证隧道开挖顺利平稳进行。常用的支护方法有：超前锚杆支护、超前小导管注浆支护。
1 超前锚杆支护
1.1 超前锚杆
超前锚杆有拱部超前锚杆和边墙超前锚杆。拱部超前锚杆是向隧道顶部打入锚杆，以此来支托拱顶上部临空的岩体。边墙超前锚杆用于先做拱再做边墙施工中，将拱附近承受较大的荷载传到远处的岩体中，来保证隧道开挖的安全。
1.2 超前锚杆加固机理
开挖隧道过程中，在开挖面处由于岩石具有自重，在自重的影响下，岩石会释放能量而形成大的张力带产生掉顶，此时，如打入锚杆将会有效的制止围岩的变形，从而避免垮塌出现。在破碎围岩中打入锚杆，使破碎的岩体受压，岩石抗压不抗拉，同时锚杆具有预应力，而使岩体形成两头带圆锥的简状压缩区，因为锚杆较多，而使这些筒状压缩区形成压缩带，在锚杆作用下压缩带获得径向支护力，使压缩带三向受压，从而大大提高岩体强度，锚杆在围岩中受到拉力、剪力，锚杆抗拉和抗剪强，而此时锚杆对围岩产生压力，则围岩滑动时克服的摩擦力将会大大增加，以此来保证围岩的稳定。
1.2.1 悬挂作用
锚杆把将破碎的岩层固定在深部围岩处，来阻止其下落，这种将有效的阻止围岩的进一步变形，来有效地去控制其变形，使其达到稳定同时有效地发挥岩体本身能够承受荷载的能力。
1.2.2 梁作用
拱部岩层受到锚杆的压力，而使岩层之间较难滑动，从而避免了分层现象，两者共同形成梁来承担围岩荷载。
1.2.3 内部压力相互作用
在隧道开挖过程中，围岩会下落，由于锚杆的存在将会对围岩的下落限制，这时锚杆受到下落围岩的作用力，此时锚杆受拉。同时锚杆也对围岩有作用力，锚杆对围岩的作用力为压力，围岩将由二轴压力变为三轴压力，围岩在三轴压力中，强度将会提高。
1.2.4 减小跨度作用
若干个锚杆打入岩层内部与岩层共同承担荷载，此时锚杆如同在顶板上的支点，而使隧道的跨度减小，跨度小了，则相应的内力就变小了。
1.2.5 加固作用
锚杆的存在使围岩三向受压，同时一个个锚杆使围岩形成筒状压缩区，若干个筒状压缩区形成压缩带，提高了围岩的稳定能力。
2 超前小导管注浆支护
超前小导管注浆是在隧道开挖时，向隧道周边打入带孔的导管，并应有一定的角度，打入导管后，向导管内注入浆液，此时浆液将会通过导管的孔扩散到围岩的裂隙中，浆液将裂隙中的杂质冲走，并充满裂隙，使裂隙密实，这样将会增加岩体的强度，同时导管与钢支撑共同形成支护体系，类似棚状结构。2，1超前小导管施工参数确定
假设浆液在地层均匀扩散，则：
单根导管注浆量：Q=JIR2Ln
其中：R――扩散半径，R=(0.6-0.7)Ln，单位：m。
Lo--导管中心间距，单位：m。
Lm导管长度，单位：m。
n――围岩孔隙率。
2.2 超前小导管的支护机理
2.2.1 棚支撑作用
隧道开挖过程中，小导管一端支撑在钢支撑上，一端支撑在未开挖岩层深部，导管两端具有支点，且本身具有一定的刚度和强度，则可承担中间部分的岩体。
2.2.2 锚杆锚固作用
小导管的锚杆作用机理和锚杆的锚固机理相同，有联结岩层作用、形成梁的作用、形成压缩拱作用、加固岩层作用。
2.2.3 桩支撑作用
小导管打设完毕后，即在小导管中注入浆液，浆液将会充填裂隙，同时导管全长与岩体通过浆液胶结在一块，形成加固圈，围岩压力作用在加固圈上，小导管就有类似桩的作用。
2.3 开挖原则
超前打管，打管到位，管端支撑牢固，注浆合适，开挖要短，封闭及时适时棚4量紧跟全过程。
2.4 施工注意事项
(1)向小导管中注浆时，当注浆量或注浆的压力与设计所要求的量或压力基本相等时，则此时可停止注浆，进行观察，之后再确定是否还需要注浆。
(2)小导管打设完毕后，向小导管中注浆，注浆先对最下面的导管注浆，依次在注最上面的导管。
(3)若在注浆的过程中，实际注向导管中的量严重超过了设计要求的注浆量或注浆压力基本没有上升，则立即停止注浆，找出问题发生的原因，待问题解决后，再决定是否需要注浆。
3 结语
在隧道开挖过程中，要根据围岩的级别，考虑相应的支护方式，开挖过程要全方位的跟踪，及时、适时的变更施工参数，做到动态设计，以此来保证隧道开挖安全顺利进行。