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摘要：对于现代洞室结构支护中，锚喷支护发挥着相当重要的作用。文章浅析了锚喷支护的优点、工作原理与工程环境，为充分了解和开发锚喷支护打下基础，为类似工程提高施工质量提供了一定的参考。
关键词：锚喷支护;隧道;围岩
1 锚喷支护的优点
锚喷支护，即锚杆支护和喷射混凝土支护的结合。
1.1 锚杆支护
锚杆支护多用在隧道、矿道的支护。有如下几个特点，锚杆可以将隧道、矿道上部的软弱岩层与坚硬岩层固定，防止其脱落：
（1）锚杆可以将自身长度内的软弱岩层和坚硬岩层组合，形成一个整体，从而提高岩层的强度、刚度和稳定性。隧道、矿道深处岩层处于三轴受压状态，而贴近隧道、矿道的岩层处于而轴受力，其强度和稳定性一定小于前者。锚杆支护可以将贴近隧道、矿道的岩层恢复三轴受力状态[1]。
（2）由于贴近隧道、矿道的岩层只有两轴受力，未受力的一轴会延这个轴力的方向发生裂隙，锚杆可以提供一个预应力在这个轴力方向，防止产生裂隙和变形[2]。
1.2 喷射混凝土支护
喷射混凝土技术在工程上经常被使用，其原理是，利用压力喷枪喷涂灌注细石混凝土在一些软弱层上，形成一层保护层，从而防止结构出现脱落和坍塌。喷射混凝土有干伴法、湿拌法和潮式喷射三种。干拌法水灰比较小，在早期支护中有较好的粘结力，但因喷射过快，粉尘污染以及回弹情况较为严重，使用上受一定限制。湿拌法水灰比相对前者较大，虽没有前者的粘结力，但污染和回弹情况有所改善。喷射混凝土技术有如下几个特点：
（1）喷射的混凝土有较大的面积可以和隧道深处岩层紧密接触，形成一个整体，使贴近隧道、矿道的岩层恢复三轴应力的状态。喷射的混凝土可以有效覆盖岩石表面，防止贴近隧道、矿道的岩层风化，增加了岩层的稳定性。
（2）喷射混凝土有凝结快的特点，可以为早期开挖做支护，加强了软弱层的岩层。钢筋网常常与混凝土共同作用，形成钢筋混凝土体系。
2 锚喷支护的影响因素
2.1 锚杆支护的影响因素
根据锚杆支护的原理和作用效果，分析其影响因素：
（1）锚杆自身要有一定的承载能力和抵抗变形能力，具体来说就是可以将贴近道口的岩层牢牢锚固，锚杆不会脱落，而且锚杆自身不会因为强大的应力产生变形。
（2）锚杆的长度间距以及数量要有个合适配比，首先锚杆的长度要足够穿过软弱层与强硬層的岩石结合，并且有与强硬层岩石结合的长度足够长，这样才有足够的锚固力。锚杆的数量和距离确保在一段距离的每根锚杆所能承受的力的总和大于这段岩层固定所需要的应力。
（3）锚杆的角度。锚杆应该与岩层主要应力的方向相近或一致，一般与岩层垂直。平行于岩层的锚杆发挥不了太大作用。
（4）岩层也需要一定的强度，使得锚杆与岩层结合后岩层不会发生强度、刚度和稳定性方面的破坏。为了改变岩层的应力状态，常常设置预应力锚杆主动对岩层施加压力。
2.2 喷射混凝土支护的影响因素
根据喷射混凝土支护的原理和作用效果，分析其影响因素：
（1）制拌的混凝土要有较高粘结力，能使其充分与岩层相贴合，这样才能形成一个体系共同发挥支护作用。对混凝土的速凝剂有一定的要求，保证混凝土可以第一时间在隧道岩层上凝结，不发生脱落（混凝土的配合比以及施工操作都对粘结力有较大影响，施工之前要处理好这些问题）。
（2）喷射的混凝土的强度要够强，混凝土自身的抗压、抗弯和抗剪强度要够，以防喷射在岩层的混凝土强度不够发生断裂和脱落（钢筋网和配置混凝土时加入纤维钢都可以有效提高混凝土的强度）。
（3）喷射的混凝土的厚度要合理，混凝土在岩层的作用不只是增强其粘结力，还有形成保护层的作用，厚度若是太薄就不足以阻止岩石或锚杆的松动。厚度若太厚，混凝土层的刚性就会变小，不能与岩层 一起发生小幅度变形，从而引起脆性破坏，工程中是不支持脆性破坏的，而且浪费混凝土。根据不同的岩层一般厚度不小于5cm，不大于20cm。
（4）设置合理的钢筋网，钢筋网可以提高喷射的混凝土的抗剪能力和抗震能力，能有效的防止混凝土的开裂。钢筋网还有较强的抗拉弯能力，有效改变应力分布。钢筋网有一定的包裹能力，可以帮助混凝土与岩层附着，防止剥落。钢筋网和混凝土的用量也要相互适应，钢筋网强度过高，则混凝土破坏钢筋未破坏，对支护不利。
3 锚喷支护的工作原理
为了理解锚喷支护的工作原理，对锚杆和喷射混凝土共同作用的特点进行解释：
（1）对岩层的保护性：因为锚喷支护可以迅速施工且能在开工前提前支护，加上混凝土自身拥有全面贴合的性能，确保了支护的速度并且使支护有效。又因为支护建立的速度快，岩层暴露在空气中的时间短，就有效的避免了岩层风化而带来的强度降低。也能迅速补助岩层应力空缺的情况。
（2）锚杆、混凝土和岩体形成整体相互作用：混凝土不仅将散碎的岩块粘合在一起，还将锚杆与岩块粘合，加上自身有一定的强度，使得这三者紧密咬合共同作用，保证三者在径向和切向共同工作，有利于承载能力的发挥。
（3）锚喷支护有一定塑性：虽然混凝土是一种脆性材料，但由于混凝土在施工工艺中用量少，直喷一个薄层，且主要提供粘结作用，使得支护整体具有一定的柔性，这种柔性层可以通过分次喷层进一步提高。而且锚杆支护本身是一种柔性支护，因此被加固的岩层被允许有较大的变形而不被破坏，甚至可以与被加固的岩层做整体的运动，还能保持强大的支持力。根据弹性理论分析，地下洞室开挖后，在围岩不致松散的前提下，维护洞室稳定所需的支撑力随塑性区增大而减小。从支护特征曲线可知：如果支护太“刚”，则不能充分利用地层抗力而使支护承受相当大的径向荷载;反之，如果支护太柔则会导致围岩松动，形成松动压力，使得支护所承受荷载增大，有塌方风险。
（4）锚杆可以深入更深更坚固的岩层：按一定方式、一定数量和一定间距的锚杆群可以提高岩层的强度和整体性，改善周围的应力状态。
4 锚喷支护的不同工程环境的优势
4.1 煤矿
（1）由于煤矿井下有大量粉尘飞扬，随着中国对于矿并粉尘浓度要求逐渐提高，湿式喷射混凝土法和潮式喷射混凝土法是很好的阻止扬尘的方法。
（2）随着社会能源消耗的要求逐步提升，矿道的深度宽度不断加强，煤矿开采环境越来越复杂，矿道岩层的牢固度下降。不管是锚喷支护的强度还是锚喷支护的预先性，都是矿道支护的最好选择。
（3）煤矿等地下矿岩层易风化，锚喷支护可以快速保护岩层，减小风化导致的强度降低。
（4）锚喷支护可以改变岩层的力学性能，还能减小应力集中现象，最终保证矿道稳固程度。
4.2 公路隧道
（1）隧道岩层易风化，锚喷支护可以快速保护岩层，减小风化导致的强度降低。
（2）锚喷支护可以改变岩层的力学性能，还能减小应力集中现象，最终保证隧道稳固程度。
5 结语
锚喷支护技术是洞室支护技术中常用的施工技术，锚喷支护不仅有较多的理论基础，还要有一定的施工技术要求。在面对不同的工程环境，只有充分了解锚喷支护原理和施工方式，参考相关文献分析，结合自身施工经验，因地制宜，不断对洞室支护技术进行研究，才能完成一项高工程质量和高经济效益的洞室支护工程。
参考文献
[1] 曾新平，付志鹏，严克伍，彭建成，陈阳.隧道围岩动态收敛变形数值模拟及监测分析[J].江苏建筑，2018，06：62-64+75.
[2] 徐冲，郭佳奇，赵秋林.隧道锚喷支护体系拉拔性能及破坏形态试验研究[J].铁道建筑，2019，59（11）：59-62.
关键词：锚喷支护;隧道;围岩
1 锚喷支护的优点
锚喷支护，即锚杆支护和喷射混凝土支护的结合。
1.1 锚杆支护
锚杆支护多用在隧道、矿道的支护。有如下几个特点，锚杆可以将隧道、矿道上部的软弱岩层与坚硬岩层固定，防止其脱落：
（1）锚杆可以将自身长度内的软弱岩层和坚硬岩层组合，形成一个整体，从而提高岩层的强度、刚度和稳定性。隧道、矿道深处岩层处于三轴受压状态，而贴近隧道、矿道的岩层处于而轴受力，其强度和稳定性一定小于前者。锚杆支护可以将贴近隧道、矿道的岩层恢复三轴受力状态[1]。
（2）由于贴近隧道、矿道的岩层只有两轴受力，未受力的一轴会延这个轴力的方向发生裂隙，锚杆可以提供一个预应力在这个轴力方向，防止产生裂隙和变形[2]。
1.2 喷射混凝土支护
喷射混凝土技术在工程上经常被使用，其原理是，利用压力喷枪喷涂灌注细石混凝土在一些软弱层上，形成一层保护层，从而防止结构出现脱落和坍塌。喷射混凝土有干伴法、湿拌法和潮式喷射三种。干拌法水灰比较小，在早期支护中有较好的粘结力，但因喷射过快，粉尘污染以及回弹情况较为严重，使用上受一定限制。湿拌法水灰比相对前者较大，虽没有前者的粘结力，但污染和回弹情况有所改善。喷射混凝土技术有如下几个特点：
（1）喷射的混凝土有较大的面积可以和隧道深处岩层紧密接触，形成一个整体，使贴近隧道、矿道的岩层恢复三轴应力的状态。喷射的混凝土可以有效覆盖岩石表面，防止贴近隧道、矿道的岩层风化，增加了岩层的稳定性。
（2）喷射混凝土有凝结快的特点，可以为早期开挖做支护，加强了软弱层的岩层。钢筋网常常与混凝土共同作用，形成钢筋混凝土体系。
2 锚喷支护的影响因素
2.1 锚杆支护的影响因素
根据锚杆支护的原理和作用效果，分析其影响因素：
（1）锚杆自身要有一定的承载能力和抵抗变形能力，具体来说就是可以将贴近道口的岩层牢牢锚固，锚杆不会脱落，而且锚杆自身不会因为强大的应力产生变形。
（2）锚杆的长度间距以及数量要有个合适配比，首先锚杆的长度要足够穿过软弱层与强硬層的岩石结合，并且有与强硬层岩石结合的长度足够长，这样才有足够的锚固力。锚杆的数量和距离确保在一段距离的每根锚杆所能承受的力的总和大于这段岩层固定所需要的应力。
（3）锚杆的角度。锚杆应该与岩层主要应力的方向相近或一致，一般与岩层垂直。平行于岩层的锚杆发挥不了太大作用。
（4）岩层也需要一定的强度，使得锚杆与岩层结合后岩层不会发生强度、刚度和稳定性方面的破坏。为了改变岩层的应力状态，常常设置预应力锚杆主动对岩层施加压力。
2.2 喷射混凝土支护的影响因素
根据喷射混凝土支护的原理和作用效果，分析其影响因素：
（1）制拌的混凝土要有较高粘结力，能使其充分与岩层相贴合，这样才能形成一个体系共同发挥支护作用。对混凝土的速凝剂有一定的要求，保证混凝土可以第一时间在隧道岩层上凝结，不发生脱落（混凝土的配合比以及施工操作都对粘结力有较大影响，施工之前要处理好这些问题）。
（2）喷射的混凝土的强度要够强，混凝土自身的抗压、抗弯和抗剪强度要够，以防喷射在岩层的混凝土强度不够发生断裂和脱落（钢筋网和配置混凝土时加入纤维钢都可以有效提高混凝土的强度）。
（3）喷射的混凝土的厚度要合理，混凝土在岩层的作用不只是增强其粘结力，还有形成保护层的作用，厚度若是太薄就不足以阻止岩石或锚杆的松动。厚度若太厚，混凝土层的刚性就会变小，不能与岩层 一起发生小幅度变形，从而引起脆性破坏，工程中是不支持脆性破坏的，而且浪费混凝土。根据不同的岩层一般厚度不小于5cm，不大于20cm。
（4）设置合理的钢筋网，钢筋网可以提高喷射的混凝土的抗剪能力和抗震能力，能有效的防止混凝土的开裂。钢筋网还有较强的抗拉弯能力，有效改变应力分布。钢筋网有一定的包裹能力，可以帮助混凝土与岩层附着，防止剥落。钢筋网和混凝土的用量也要相互适应，钢筋网强度过高，则混凝土破坏钢筋未破坏，对支护不利。
3 锚喷支护的工作原理
为了理解锚喷支护的工作原理，对锚杆和喷射混凝土共同作用的特点进行解释：
（1）对岩层的保护性：因为锚喷支护可以迅速施工且能在开工前提前支护，加上混凝土自身拥有全面贴合的性能，确保了支护的速度并且使支护有效。又因为支护建立的速度快，岩层暴露在空气中的时间短，就有效的避免了岩层风化而带来的强度降低。也能迅速补助岩层应力空缺的情况。
（2）锚杆、混凝土和岩体形成整体相互作用：混凝土不仅将散碎的岩块粘合在一起，还将锚杆与岩块粘合，加上自身有一定的强度，使得这三者紧密咬合共同作用，保证三者在径向和切向共同工作，有利于承载能力的发挥。
（3）锚喷支护有一定塑性：虽然混凝土是一种脆性材料，但由于混凝土在施工工艺中用量少，直喷一个薄层，且主要提供粘结作用，使得支护整体具有一定的柔性，这种柔性层可以通过分次喷层进一步提高。而且锚杆支护本身是一种柔性支护，因此被加固的岩层被允许有较大的变形而不被破坏，甚至可以与被加固的岩层做整体的运动，还能保持强大的支持力。根据弹性理论分析，地下洞室开挖后，在围岩不致松散的前提下，维护洞室稳定所需的支撑力随塑性区增大而减小。从支护特征曲线可知：如果支护太“刚”，则不能充分利用地层抗力而使支护承受相当大的径向荷载;反之，如果支护太柔则会导致围岩松动，形成松动压力，使得支护所承受荷载增大，有塌方风险。
（4）锚杆可以深入更深更坚固的岩层：按一定方式、一定数量和一定间距的锚杆群可以提高岩层的强度和整体性，改善周围的应力状态。
4 锚喷支护的不同工程环境的优势
4.1 煤矿
（1）由于煤矿井下有大量粉尘飞扬，随着中国对于矿并粉尘浓度要求逐渐提高，湿式喷射混凝土法和潮式喷射混凝土法是很好的阻止扬尘的方法。
（2）随着社会能源消耗的要求逐步提升，矿道的深度宽度不断加强，煤矿开采环境越来越复杂，矿道岩层的牢固度下降。不管是锚喷支护的强度还是锚喷支护的预先性，都是矿道支护的最好选择。
（3）煤矿等地下矿岩层易风化，锚喷支护可以快速保护岩层，减小风化导致的强度降低。
（4）锚喷支护可以改变岩层的力学性能，还能减小应力集中现象，最终保证矿道稳固程度。
4.2 公路隧道
（1）隧道岩层易风化，锚喷支护可以快速保护岩层，减小风化导致的强度降低。
（2）锚喷支护可以改变岩层的力学性能，还能减小应力集中现象，最终保证隧道稳固程度。
5 结语
锚喷支护技术是洞室支护技术中常用的施工技术，锚喷支护不仅有较多的理论基础，还要有一定的施工技术要求。在面对不同的工程环境，只有充分了解锚喷支护原理和施工方式，参考相关文献分析，结合自身施工经验，因地制宜，不断对洞室支护技术进行研究，才能完成一项高工程质量和高经济效益的洞室支护工程。
参考文献
[1] 曾新平，付志鹏，严克伍，彭建成，陈阳.隧道围岩动态收敛变形数值模拟及监测分析[J].江苏建筑，2018，06：62-64+75.
[2] 徐冲，郭佳奇，赵秋林.隧道锚喷支护体系拉拔性能及破坏形态试验研究[J].铁道建筑，2019，59（11）：59-62.