卿偉宸，朱 勇，章慧健

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031；2.西南交通大學(xué)，四川 成都 610031)

0 引言

錨桿是一種優(yōu)化的隧道圍巖支護(hù)形式[1]，自1872年首批錨桿在英國(guó)投入使用[2]，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，錨桿支護(hù)作為重要的支護(hù)方式，已廣泛應(yīng)用于公路、鐵路隧道施工[3-4]，在加固圍巖和提高圍巖的自承能力方面發(fā)揮著重要作用。

目前，關(guān)于錨桿支護(hù)理論及作用機(jī)制等研究[5-8]以及在大跨度隧道初期支護(hù)錨桿受力特性的研究方面已有不少成果，例如：王丙興[9]依托邢汾高速公路某隧道，采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的手段對(duì)錨桿的受力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析；周丁恒等[10]以廣州龍頭山雙洞8車(chē)道公路隧道為背景，對(duì)不同施工工序下隧道支護(hù)體系力學(xué)性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析；陳遠(yuǎn)志等[11]依托某3車(chē)道公路隧道，對(duì)非均質(zhì)圍巖地段錨桿應(yīng)力進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析；王應(yīng)富等[12]基于廣州東二環(huán)高速公路某4車(chē)道公路隧道，采用有限元法對(duì)大跨度隧道整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬研究，對(duì)錨桿軸力的動(dòng)態(tài)變化特性進(jìn)行了分析；陳耕野等[13]依托沈大高速韓家?guī)X4車(chē)道隧道，對(duì)大跨度隧道錨桿內(nèi)力隨時(shí)間的變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)及分析。

以往的研究主要是針對(duì)系統(tǒng)錨桿沿隧道拱墻范圍均衡支護(hù)(等間距、等長(zhǎng)度設(shè)置)的情況，對(duì)于大跨大斷面隧道，初期支護(hù)系統(tǒng)錨桿用量相對(duì)較多，若還是按最不利部位采用等參數(shù)設(shè)置，勢(shì)必產(chǎn)生浪費(fèi)，增加施工成本。采用系統(tǒng)錨桿不等參支護(hù)可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全可靠、設(shè)計(jì)合理、節(jié)省投資的目的[14]。目前關(guān)于系統(tǒng)錨桿不均衡支護(hù)的研究較少，且主要集中在雙連拱隧道及傾斜層狀巖體隧道，例如：文獻(xiàn)[15-16]對(duì)雙連拱偏壓隧道受力特性進(jìn)行了研究，提出了支護(hù)結(jié)構(gòu)非對(duì)稱設(shè)計(jì)方法，即受力較不利的一側(cè)適當(dāng)加強(qiáng)支護(hù)，受力較好的一側(cè)適當(dāng)減弱支護(hù)；任耀文[17]研究認(rèn)為,陡傾小交角層狀巖體隧道順傾側(cè)和反傾側(cè)破壞模式呈現(xiàn)出明顯的非對(duì)稱性，采用不對(duì)稱支護(hù)是很有必要的。

隨著我國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)鐵路的快速發(fā)展，尤其在西部山區(qū)，受地形條件及曲線半徑等限制，大量車(chē)站需伸入隧道，傳統(tǒng)的大跨大斷面3線隧道已不能滿足山區(qū)選線及設(shè)站的需要，類似于六(盤(pán)水)沾(益)鐵路烏蒙山2號(hào)4線車(chē)站隧道的大跨大斷面4線隧道將越來(lái)越多。為深入了解大跨大斷面車(chē)站隧道錨桿受力變化特征及各部位最終受力狀態(tài)，為建立特大跨度隧道不等參支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考，本文依托烏蒙山2號(hào)4線車(chē)站隧道淺埋段工程實(shí)例，利用數(shù)值模擬方法，分析不同部位錨桿軸力特征，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)錨桿受力監(jiān)測(cè)情況，研究4線車(chē)站大跨大斷面淺埋隧道不同部位錨桿受力特性的差異，提出錨桿不等參支護(hù)建議參數(shù)。

1 工程概況

六盤(pán)水至沾益鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速160 km，開(kāi)行雙層集裝箱。烏蒙山2號(hào)隧道為該線第一長(zhǎng)隧，亦為該線的控制性工程，隧道全長(zhǎng)12 260 m，由觀音河右岸進(jìn)洞，止于扒挪塊車(chē)站，最大埋深400余m。

根據(jù)運(yùn)能要求，隧道出口段扒挪塊車(chē)站伸入隧道，DK287+740～DK288+350段形成4線車(chē)站隧道，長(zhǎng)610 m，最大開(kāi)挖寬度達(dá)28.42 m，最大開(kāi)挖面積為354.30 m2，是國(guó)內(nèi)首座4線鐵路車(chē)站隧道。

洞口DK288+240～+350段110 m為淺埋段，埋深不超過(guò)50 m。該段洞身通過(guò)以泥巖、頁(yè)巖夾砂巖為主的Ⅴ級(jí)軟巖地層，采用復(fù)合雙側(cè)壁“撐索轉(zhuǎn)換”工法施工，工法及支護(hù)示意如圖1所示。

①、②分別代表兩側(cè)下導(dǎo)洞的上、下臺(tái)階；④、⑤分別代表拱部左、右側(cè)導(dǎo)洞；⑥、⑦分別代表拱部核心土上、下臺(tái)階；⑨、⑩、分別代表下部核心土上、中、下臺(tái)階；Ⅲ代表左右側(cè)邊墻；Ⅷ代表拱部二次襯砌；Ⅻ代表仰拱；代表仰拱填充。圖1 洞口淺埋段工法及支護(hù)Fig.1 Construction method and support structure of shallow-buried portal section

2 等參支護(hù)錨桿受力特征

2.1 錨桿現(xiàn)場(chǎng)施工要求

本工程中，錨桿采用組合中空注漿錨桿。在初噴混凝土后，方可鉆設(shè)錨桿孔。鉆孔前先清理鉆頭，鉆孔完成后，將安裝好錨頭和止?jié){塞的組合中空注漿錨桿插入孔中，保持錨桿的外露長(zhǎng)度為10～15 cm。錨桿注漿材料采用水灰質(zhì)量比為1∶1的組合中空注漿錨桿，水膠質(zhì)量比為0.4～0.5，砂子粒徑不大于1.0 m。注漿按以下程序進(jìn)行：首先，迅速將錨桿、注漿管及注漿泵用快速接頭連接好；然后，開(kāi)動(dòng)注漿泵注漿，直至漿液從止?jié){塞上的排氣孔溢出或壓力表達(dá)到設(shè)計(jì)壓力值為止，且每根錨桿注漿必須“一氣呵成”。一根錨桿注漿完成后，應(yīng)迅速卸下注漿軟管和錨桿接頭，清洗后移至下一根錨桿使用。若停泵時(shí)間較長(zhǎng)，則在下一根錨桿注漿前要放掉注漿管內(nèi)殘留的灰漿；注漿過(guò)程中，每次移位前應(yīng)及時(shí)快速清洗接頭，以保證注漿連續(xù)進(jìn)行。錨桿施作完畢強(qiáng)度達(dá)到10 MPa后，即可安設(shè)錨桿墊板(墊板尺寸為150 mm×150 mm×6 mm)，并上螺帽。

組合中空注漿錨桿飽滿度質(zhì)量采用聲波檢測(cè)儀測(cè)定，檢測(cè)原理是：在錨桿體外端用聲波震源激發(fā)高能脈沖聲波，聲波沿桿體鋼筋以管道波形式傳播，到達(dá)鋼筋底部后反射回波被接收。若組合中空注漿錨桿填充密實(shí)，則超聲波在傳播過(guò)程中能量損失很大，在桿體外測(cè)得的反射波振幅??；反之亦然。最后以接收到反射波的反射時(shí)間、波幅、頻率、相位等參數(shù)，判斷錨桿的長(zhǎng)度及組合中空注漿錨桿的密實(shí)程度。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

監(jiān)控量測(cè)是隧道工程設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)，是反映隧道結(jié)構(gòu)安全性的最直接方式[18-19]，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)施工的基礎(chǔ)[20]。為監(jiān)測(cè)本工程中錨桿受力特征，并驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果，選取DK288+287斷面，分別在拱頂、拱肩、邊墻上部及下部選取典型錨桿，按規(guī)范[21]對(duì)錨桿內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。各部位監(jiān)測(cè)錨桿編號(hào)如圖2所示?！癕Z”表示錨桿軸力測(cè)點(diǎn)，共計(jì)7套錨桿計(jì)。監(jiān)測(cè)得到的各部位錨桿在施工過(guò)程中的軸力變化如圖3所示。各部位錨桿最終受力情況如圖4所示。由圖3可以看出，除拱頂錨桿軸力持續(xù)較小外，其余部位錨桿軸力總體上初期增長(zhǎng)較快，而后逐漸趨于穩(wěn)定并略有波動(dòng)。

圖2 各部位監(jiān)測(cè)錨桿編號(hào)Fig.2 Number of monitoring anchor bolts

(a)MZ1錨桿(拱頂)

圖4 錨桿實(shí)測(cè)軸力分布圖(單位：kN)Fig.4 Axial force distribution of systematic anchor bolt (unit:kN)

由圖3和圖4分析可知，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)錨桿受力具有以下特點(diǎn)。

1)錨桿終態(tài)受力基本為錨桿軸力最大值。

2)拱頂錨桿受力最小，最大軸力僅為3.9 kN；邊墻上部錨桿受力最大，最大軸力值為48.1 kN。各部位監(jiān)測(cè)錨桿受力大小關(guān)系表現(xiàn)為邊墻部位>拱肩部位>拱頂部位。

3)左右兩側(cè)對(duì)稱部位的錨桿最大軸力差異較小。邊墻下部左側(cè)錨桿最大軸力值為17.4 kN，右側(cè)錨桿最大軸力值為21.4 kN，偏差值約為18.7%；邊墻上部左側(cè)錨桿最大軸力值為44.1 kN，右側(cè)錨桿最大軸力值為48.1 kN，偏差值約為8.3%；拱肩部位左側(cè)錨桿最大軸力值為37.4 kN，右側(cè)錨桿最大軸力值為31.5 kN，偏差值約為15.8%。

2.3 數(shù)值模擬計(jì)算

2.3.1 計(jì)算模型及參數(shù)

由于淺埋段地應(yīng)力受地表坡度影響較大，計(jì)算中采用FLAC3D建立三維模型，地表坡度按1∶1建模，計(jì)算范圍左右各取100 m，仰拱下取為60 m。前、后、左、右邊界施加相應(yīng)方向的水平約束，下邊界為豎向約束，上邊界為自由面。初始應(yīng)力僅考慮自重應(yīng)力場(chǎng)的影響。地層采用服從Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則的彈塑性本構(gòu)模型，噴射混凝土采用殼單元模擬。鋼架的作用按等效方法予以考慮，即將鋼架彈性模量折算給噴射混凝土，其計(jì)算如下：

(1)

式中：E為折算后的混凝土彈性模量；E0為原混凝土彈性模量；Sg為鋼架截面積；Eg為鋼材彈性模量；Sc為混凝土截面積。

建立的計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分示意如圖5所示。支護(hù)參數(shù)如表1所示，圍巖物理力學(xué)參數(shù)如表2所示，錨桿物理力學(xué)參數(shù)如表3所示，支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)如表4所示。

(a) (b)圖5 計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分示意圖Fig.5 Diagram of calculation model and meshing

表1 支護(hù)參數(shù)Table 1 Support parameters

表2 圍巖物理力學(xué)參數(shù)Table 2 Physico-mechanical parameters of surrounding rock

表3 錨桿物理力學(xué)參數(shù)Table 3 Physico-mechanical parameters of anchor bolt

表4 支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)Table 4 Physico-mechanical parameters of support structure

2.3.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果

經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，選取如圖6所示的10根典型錨桿，提取每根錨桿在每一分部開(kāi)挖后的軸力，并繪制其變化曲線圖，結(jié)果如圖7所示。

圖6 錨桿編號(hào)Fig.6 Number of anchor bolts

圖7 錨桿軸力變化曲線Fig.7 Change curves of axial force of anchor bolt

從圖7中可以看出：1)各部錨桿施作后，軸力迅速增加，之后保持基本穩(wěn)定。2)錨桿終態(tài)受力基本為錨桿軸力最大值。

為分析不同部位錨桿受力特性的差異，提取并整理拱墻范圍內(nèi)所有錨桿的最終軸力，具體見(jiàn)表5。錨桿軸力沿拱墻范圍的分布示意如圖8所示。

結(jié)合表5及圖8可以得到如下結(jié)論：

1)不同部位錨桿軸力分布不一致且差異較大，大小分布表現(xiàn)為邊墻部位>拱肩部位>拱頂部位。

2)從隧道左右兩側(cè)對(duì)稱部位的錨桿軸力值對(duì)比來(lái)看，分部先后開(kāi)挖引起同部位左右不對(duì)稱的情況不明顯，差值較小，具體表現(xiàn)為邊墻部位錨桿軸力右側(cè)略大于左側(cè)，偏差值多數(shù)在5%以內(nèi)；拱肩部位除局部幾根錨桿外，左右側(cè)偏差值在10%以內(nèi)。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

根據(jù)圖4及圖8，整理得到MZ1—MZ7位置錨桿現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果及數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 錨桿軸力對(duì)比Table 5 Comparison of axial force of anchor bolt

圖8 錨桿軸力沿拱墻范圍的分布示意(單位：kN)Fig.8 Distribution of axial force of anchor bolt (unit:kN)

從表6可以看出，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)錨桿受力特點(diǎn)及規(guī)律與數(shù)值計(jì)算結(jié)果較為吻合。

表6 實(shí)測(cè)錨桿軸力及計(jì)算軸力對(duì)比Table 6 Comparison between measured and calculated axial force of anchor bolt kN

由表6可知：1)拱頂錨桿受力最小，邊墻錨桿受力最大，各部位錨桿受力大小關(guān)系表現(xiàn)為邊墻部位>拱肩部位>拱頂部位。2)左右兩側(cè)對(duì)稱部位的錨桿最大軸力差異較小。

結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果及計(jì)算結(jié)果分析可知，由于隧道開(kāi)挖跨度大，拱部松弛范圍大，拱部錨桿位于松弛區(qū)范圍，不能發(fā)揮“懸吊”作用。因此，拱部錨桿軸力較小。但拱部錨桿與邊墻錨桿一同發(fā)揮組合拱作用，使洞室周邊圍巖受徑向壓力作用而形成組合拱，從而提高巖體強(qiáng)度及圍巖整體穩(wěn)定性。因此，拱部錨桿不能取消，但在保證洞周錨桿形成組合拱效應(yīng)的前提下，可以適當(dāng)加大間距或減小長(zhǎng)度。

3 錨桿不等參支護(hù)研究

根據(jù)第2節(jié)的研究分析結(jié)果，并基于“按需配置，充分發(fā)揮錨桿支護(hù)能力”的原則，對(duì)錨桿支護(hù)擬采取“不同部位不等參支護(hù)，左右對(duì)稱部位等參支護(hù)”的方案，并進(jìn)行數(shù)值模擬分析計(jì)算。

3.1 拱墻范圍錨桿長(zhǎng)度不等參研究

為研究拱墻范圍不同部位對(duì)錨桿長(zhǎng)度的需求響應(yīng)情況，初步擬定如表7所示的5種錨桿不等長(zhǎng)度布置工況(錨桿間距均按0.8 m×0.8 m布置)。通過(guò)計(jì)算分析，不同工況下的圍巖位移(拱頂沉降、水平收斂)、塑性區(qū)面積及錨桿軸力對(duì)比如圖9所示。

表7 5種錨桿不等長(zhǎng)度布置工況Table 7 Five conditions of anchor bolts with different lengths

(a)不同工況下的拱頂沉降對(duì)比

1)從圖9(a)與(b)可以看出，拱頂沉降及水平收斂隨著錨桿長(zhǎng)度的增加而減小，但隨著錨桿長(zhǎng)度的減小，減小幅度越來(lái)越小。錨桿長(zhǎng)度超過(guò)工況3以后，繼續(xù)增大錨桿長(zhǎng)度對(duì)限制圍巖位移的效果不明顯，從節(jié)省投資角度來(lái)看是不經(jīng)濟(jì)的。

2)錨桿長(zhǎng)度對(duì)塑性區(qū)的發(fā)展影響較大，且轉(zhuǎn)折點(diǎn)較為明顯。錨桿長(zhǎng)度超過(guò)工況3以后，繼續(xù)增大錨桿長(zhǎng)度后，對(duì)塑性區(qū)的影響較小。

3)錨桿軸力與錨桿長(zhǎng)度有關(guān)。根據(jù)錨桿受力的剪滯理論模型可以推測(cè)，錨桿的軸力等于錨桿與黏結(jié)材料接觸面上的剪應(yīng)力沿桿身方向的積分，錨桿越長(zhǎng)，積分長(zhǎng)度越長(zhǎng)，軸力也越大。因此，對(duì)于錨桿軸力偏小的區(qū)域需謹(jǐn)慎換用短錨桿，錨桿越短，軸力越小，越不能充分發(fā)揮材料的支護(hù)強(qiáng)度，相應(yīng)地圍巖變形可能出現(xiàn)失控。從圖9(d)可以看出，當(dāng)錨桿長(zhǎng)度超過(guò)一定值后，盡管軸力會(huì)繼續(xù)增加，但增加的幅度已經(jīng)開(kāi)始減小，這是因?yàn)樵诜e分長(zhǎng)度增加的同時(shí)，積分變量(剪應(yīng)力)在減小?？傮w上來(lái)看，5種工況中最大錨桿軸力為93.7 kN，約為設(shè)計(jì)值(150 kN)的62.5%，因此，錨桿軸力可以不作為控制因素。

綜上，工況3是相對(duì)較為合理的錨桿長(zhǎng)度布置工況，即邊墻部位(①②部)取5 m，拱肩部位(④⑤部)取4 m，拱頂部位(⑥部)取3 m。施工圖原設(shè)計(jì)拱墻范圍錨桿長(zhǎng)均為5 m，與之相比，采用工況3的布置形式每延米隧道可減少錨桿57.5 m。

3.2 拱墻范圍錨桿間距不等參研究

改變錨桿剛度除了改變錨桿長(zhǎng)度以外，還可以改變錨桿間距。為便于計(jì)算分析，在不改變錨桿長(zhǎng)度及縱向間距的基礎(chǔ)上，初步擬定如表8所示的5種不同錨桿環(huán)向間距布置工況(錨桿長(zhǎng)度均采用5 m，縱向間距均為0.8 m)。

表8 5種錨桿不等間距布置工況Table 8 Five conditions of anchor bolts with different spacings

錨桿間距太大，各個(gè)錨桿的壓縮區(qū)不能交疊，形成不了連續(xù)的壓縮帶；反之，間距太小會(huì)影響支護(hù)效果，易出現(xiàn)整體拔出破壞。即使未破壞，支護(hù)效果的增加與錨桿用量也是不匹配的，是不經(jīng)濟(jì)的。5種工況下的圍巖位移(拱頂沉降、水平收斂)、塑性區(qū)面積及錨桿軸力對(duì)比如圖10所示。

(a)不同工況下的拱頂沉降對(duì)比

由圖10可以看出：

1)錨桿間距對(duì)圍巖位移絕對(duì)值的影響很小。從工況1—5，隨著錨桿間距的增大，拱頂沉降逐漸增加，并趨于平緩；水平收斂呈現(xiàn)先略有減小再增大的趨勢(shì)，即工況1反而比工況2略大，這主要是因?yàn)殄^桿間距始終在錨桿長(zhǎng)度的1/2以內(nèi)，可以形成連續(xù)壓力拱；同時(shí)，間距變化引起錨桿的著力點(diǎn)不同，因此出現(xiàn)了在一定間距范圍內(nèi)錨桿間距大者變形反而小的情況。

2)錨桿間距對(duì)塑性區(qū)的影響較為明顯，錨桿間距直接影響改善后的圍巖強(qiáng)度。隨著錨桿間距的減小，塑性區(qū)逐漸減小，但減小幅度越來(lái)越小。

3)錨桿軸力與錨桿間距的關(guān)系不明顯，錨桿的位置(著力點(diǎn))可能比間距更能影響其軸力大小。由于錨桿間距對(duì)圍巖變形的影響是微弱的，從圖10(d)可以看出，這幾種工況的錨桿軸力分布基本是一致的，僅在邊墻部位有較大波動(dòng)，這與等參支護(hù)邊墻部位錨桿軸力變化較大是一致的。

綜上，工況2和工況3的錨桿間距布置是相對(duì)較為合理的布置形式。結(jié)合圍巖位移、塑性區(qū)面積及錨桿軸力綜合考慮，工況3最優(yōu)，且支護(hù)作業(yè)所需時(shí)間短。施工圖原設(shè)計(jì)拱墻范圍錨桿采用等間距0.8 m設(shè)置，與之相比，采用工況3的布置形式每延米隧道可減少錨桿約112.5 m，節(jié)省約31%。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化及監(jiān)測(cè)情況

結(jié)合以上計(jì)算分析，并根據(jù)DK288+287斷面錨桿受力監(jiān)測(cè)情況，在施工期間對(duì)后續(xù)施工段落進(jìn)行了錨桿支護(hù)參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化后各部位錨桿長(zhǎng)度及環(huán)向間距見(jiàn)表9，縱向間距均為0.8 m。選取DK288+251斷面對(duì)優(yōu)化后各部位典型錨桿進(jìn)行受力監(jiān)測(cè)，結(jié)果如圖11所示。

表9 優(yōu)化后系統(tǒng)錨桿支護(hù)參數(shù)Table 9 Support parameters of systematic anchor bolt after optimization

圖11 優(yōu)化后DK288+251斷面各部位典型錨桿實(shí)測(cè)軸力分布圖 (單位：kN)Fig.11 Axial force distribution of systematic anchor bolt after optimization (unit:kN)

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，初期支護(hù)內(nèi)的其他測(cè)試數(shù)據(jù)，如噴射混凝土應(yīng)變及鋼架應(yīng)力等數(shù)據(jù)均小于理論計(jì)算的數(shù)值；二次襯砌與初期支護(hù)的接觸壓力、二次襯砌混凝土及鋼筋受力其數(shù)值極小。結(jié)果表明，采用優(yōu)化后的錨桿參數(shù)，結(jié)構(gòu)是安全穩(wěn)定可靠的。

與施工圖原設(shè)計(jì)(拱墻范圍錨桿長(zhǎng)5 m，間距0.8 m)相比，系統(tǒng)錨桿布置采用優(yōu)化后的支護(hù)參數(shù)(見(jiàn)表9)，每延米隧道可節(jié)省錨桿約150 m，節(jié)省約41.4%，節(jié)省造價(jià)約4 900元。

4 結(jié)論與建議

1)結(jié)合烏蒙山2號(hào)4線車(chē)站隧道出口淺埋段實(shí)際工程，運(yùn)用數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法，對(duì)4線大跨度淺埋隧道錨桿受力特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明：左、右側(cè)對(duì)稱部位錨桿軸力差值較小，即由于分部先后開(kāi)挖引起對(duì)稱部位錨桿軸力左右不對(duì)稱的情況不明顯；不同部位錨桿軸力差異較大，分布規(guī)律表現(xiàn)為邊墻部位錨桿軸力>拱肩部位錨桿軸力>拱頂部位錨桿軸力。

2)結(jié)合烏蒙山2號(hào)4線大跨淺埋隧道錨桿受力特性，基于“按需配置，充分發(fā)揮錨桿支護(hù)能力”的原則，提出系統(tǒng)錨桿支護(hù)“部位不等參”設(shè)計(jì)理念，即對(duì)系統(tǒng)錨桿采取“不同部位不等參支護(hù)，左右對(duì)稱部位等參支護(hù)”的布置方式，相比傳統(tǒng)系統(tǒng)錨桿采用等長(zhǎng)度、等間距的設(shè)計(jì)方式，既經(jīng)濟(jì)又能節(jié)省施工時(shí)間。

3)依托本工程，通過(guò)分別改變錨桿長(zhǎng)度及間距進(jìn)行系統(tǒng)錨桿不等參支護(hù)計(jì)算分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)錨桿軸力監(jiān)控量測(cè)驗(yàn)證，對(duì)較優(yōu)的錨桿布置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后每延米隧道較施工圖原設(shè)計(jì)(錨桿長(zhǎng)5 m，間距0.8 m)節(jié)省造價(jià)約4 900元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

建議下一步研究各級(jí)圍巖不同埋深條件下按不同的開(kāi)挖方法和順序進(jìn)行初期支護(hù)后前期環(huán)節(jié)支護(hù)與后續(xù)環(huán)節(jié)支護(hù)的關(guān)系，以提出大跨大斷面隧道不等參支護(hù)的規(guī)律。