隧道全断面预加固方法及结构技术

本发明专利技术公开了一种隧道全断面预加固方法及结构，该方法包括以下步骤：S1、沿掌子面(4)的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置多根导管(1)，并通过所述导管(1)向所述待挖隧道的围岩注浆；S2、从掌子面(4)向待挖隧道内布置多根易切削锚杆(2)；S3、对掌子面(4)进行挖掘。本发明专利技术易于现场操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果优良，很好地解决了全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，隧道工作面因挤出变形过大而出现坍塌从而影响初期支护稳定性的问题。由于易切削锚杆在施工过程中不影响机械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保证了施工安全、质量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的现场施工价值。

【技术实现步骤摘要】
隧道全断面预加固方法及结构
本专利技术涉及隧道挖掘
，具体地，涉及一种隧道全断面预加固方法及结构。
技术介绍
随着铁路及公路的发展，在很多地方需要挖掘穿越黄土地层的隧道。对于穿越稳定性极差的砂质黄土地层，尤其是新近堆积的黄土，土壤的干密度较小，孔隙率比较大，压缩变形大且渗透性强。在浸水饱和后，土壤结构容易破坏，黏聚力迅速减小，而呈现较强的湿陷性。在水的作用下地面出现湿陷节理区，有时会形成漏斗和陷穴。而节理面与地面的陡坎平行，隧道开挖后应力释放，易产生卸载节理，对隧道稳定性不利，需及时支护衬砌。然而，现在的施工现场一般在进行隧道挖掘的同时对已挖掘隧道的围岩进行加固，施工成本高且支护效果并不理想，工作面发生坍塌影响初期支护稳定性，而存在极大的安全风险。 有鉴于现有技术的上述缺点，需要提供一种新的隧道全断面预加固方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种隧道全断面预加固方法，其能够解决全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，工作面发生坍塌影响初期支护稳定性的问题。 为了实现上述目的，本专利技术提供一种隧道全断面预加固方法，其包括以下步骤: S1、沿掌子面的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置多根导管，并通过所述导管向所述待挖隧道的围岩注浆； S2、从掌子面向待挖隧道内布置多根易切削锚杆； S3、对掌子面进行挖掘。 优选地，在步骤SI中，首先用混凝土将掌子面封闭后，再布置所述导管；并且/或者，在步骤S2中，首先用混凝土将掌子面封闭后，再布置所述易切削锚杆。 优选地，所述导管为管壁上开设有通孔的金属导管。 优选地，所述导管从掌子面的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，所述导管的起点所在的待挖隧道切面与所述导管的轴线之间的夹角为b，其中，10° Sb <20°。 优选地，所述导管的长度L为4m?6m，在掌子面向前推进距离为a时进行一次步骤SI，其中，2m彡a彡4m。 优选地，所述易切削锚杆为玻璃纤维锚杆。 优选地,步骤S2包括: S21、从掌子面向待挖隧道内钻孔； S22、将所述易切削锚杆插入所述孔中，并用水泥灰浆填充所述孔与所述易切削锚杆之间的间隙。 优选地，所述易切削锚杆与待挖隧道的中心线平行。 优选地，所述易切削锚杆的长度M为5m?7m，相邻的所述易切削锚杆之间的间距为0.Sm?lm，在掌子面向前推进距离为c米时进行一次步骤S2，其中，c彡M-1。 本专利技术还提供一种隧道全断面预加固结构，其包括待挖隧道及其围岩、多根导管和多根易切削锚杆；所述导管沿掌子面的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置，并通过所述导管向所述待挖隧道的围岩注浆而形成围岩加固圈；从掌子面向待挖隧道内布置多根易切削锚杆。 优选地，所述导管为管壁上开设有通孔的金属导管。 优选地，所述导管从掌子面的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，所述导管的起点所在的待挖隧道切面与所述导管的轴线之间的夹角为b，其中，10° SbS 20°。 优选地，所述导管的长度L为4m?6m。 优选地，导管的外径为40mm?45mm,管壁厚度为2mm?5mm。 优选地，所述易切削锚杆为玻璃纤维锚杆。 优选地，所述易切削锚杆与待挖隧道的中心线平行。 优选地，所述易切削锚杆的长度M为5m?7m，相邻的所述易切削锚杆之间的间距为 0.8m ?Im0 上述技术方案中的导管和易切削锚杆的布置，易于现场操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果优良，很好地解决了全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，隧道工作面因挤出变形过大而出现坍塌从而影响初期支护稳定性的问题，有很好的实用性。由于易切削锚杆在施工过程中不影响机械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保证了施工安全、质量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的现场施工价值。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。 【附图说明】 附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中: 图1是本专利技术的隧道全断面预加固结构的结构示意图； 图2是本专利技术的隧道全断面预加固结构的横截面示意图 附图标记说明 I导管2易切削锚杆 3钢拱架4掌子面 F掌子面推进方向 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 首先，本实施方式提供一种隧道全断面预加固方法，该隧道全断面预加固方法包括以下步骤: S1、沿掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置导管1，并通过导管I向所述待挖隧道的围岩注浆(如图1和图2所示)； S2、从掌子面4向待挖隧道内布置多根易切削锚杆2 (如图1和图2所示)； S3、对掌子面4进行挖掘。 其中，围岩是指洞室四周围绕的岩石或土壤，而本实施方式中的围岩是指隧道四周的岩石或土壤。并且，上述的步骤SI与步骤S2均根据待挖隧道内具有导管I和易切削锚杆2的情况下进行，且可以分别单独进行也可以同时进行，但需保证在对掌子面4进行挖掘时，靠近掌子面4的待挖隧道内布置有易切削锚杆2，且对应的围岩内布置有导管I。 本实施方式中的导管I和易切削锚杆2的布置，易于现场操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果优良，很好地解决了全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，隧道工作面因挤出变形过大而出现坍塌从而影响初期支护(例如钢拱架3)的稳定性问题，有很好的实用性。由于易切削锚杆2在施工过程中不影响机械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保证施工的安全、质量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的现场施工价值。 具体施工操作时，首先根据黄土地层的特点，制定预加固的施工参数，如长度、间距、类型、是否注浆。作为一种优选的实施方式，在步骤SI中，首先用混凝土将掌子面4封闭后，再布置导管I ;并且/或者，在步骤S2中，首先用混凝土将掌子面4封闭后，再布置易切削锚杆2。通过先喷射混凝土将掌子面4封闭，以便于导管I和/或易切削锚杆2的布置，并能够防止布置过程中出现塌陷等事故。 其中，导管I优选为管壁上开设有通孔的金属导管。在沿掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩施作导管1，并通过导管I向围岩注浆，在待挖隧道的周围形成一定厚度的围岩加固圈，然后在围岩加固圈的保护下进行开挖作业，以保证施工安全。 具体地，导管I从掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，导管I的起点所在的待挖隧道切面与导管I的轴线之间的夹角为b，其中，10° Sb <20°，在本实施方式中优选为b = 15°。并且，导管I优选为外径42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管，导管I的长度L为4m?6m，在掌子面4沿掌子面推进方向F向前推进距离为a时进行一次步骤SI，其中，2m ^ a ^ 4m。在本实施方式中导管I的长度L优选为4.5m,优选推进距离a = 3m,此时，沿隧道中心线方向上相邻的导管I之间的间距为0.4m左右。 进一步地,易切削锚杆2优选为玻璃纤维锚杆。玻璃纤维锚杆是具有较闻强度特性与较大脆性的杆状结构，开挖机械能够很容易地挖断玻璃纤维锚杆，而不能使用金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
隧道全断面预加固方法，其特征在于，所述隧道全断面预加固方法包括以下步骤：S1、沿掌子面(4)的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置多根导管(1)，并通过所述导管(1)向所述待挖隧道的围岩注浆；S2、从掌子面(4)向待挖隧道内布置多根易切削锚杆(2)；S3、对掌子面(4)进行挖掘。

【技术特征摘要】
1.隧道全断面预加固方法，其特征在于，所述隧道全断面预加固方法包括以下步骤: 51、沿掌子面(4)的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置多根导管(I)，并通过所述导管(I)向所述待挖隧道的围岩注浆； 52、从掌子面(4)向待挖隧道内布置多根易切削锚杆(2); 53、对掌子面(4)进行挖掘。2.根据权利要求1所述的隧道全断面预加固方法，其特征在于，在步骤SI中，首先用混凝土将掌子面(4)封闭后，再布置所述导管(I);并且/或者，在步骤S2中，首先用混凝土将掌子面(4)封闭后，再布置所述易切削锚杆(2)。3.根据权利要求1所述的隧道全断面预加固方法，其特征在于，所述导管(I)为管壁上开设有通孔的金属导管。4.根据权利要求3所述的隧道全断面预加固方法，其特征在于，所述导管(I)从掌子面(4)的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，所述导管(I)的起点所在的待挖隧道切面与所述导管(I)的轴线之间的夹角为b，其中，10°彡b彡20°。5.根据权利要求4所述的隧道全断面预加固方法，其特征在于，所述导管(I)的长度L为4m?6m，在所述掌子面(4)向前推进距离为a时进行一次步骤SI，其中，2m彡a彡4m。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的隧道全断面预加固方法，其特征在于，所述易切削锚杆(2)为玻璃纤维锚杆。7.根据权利要求6所述的隧道全断面预加固方法，其特征在于，步骤S2包括: 521、从所述掌子面(4)向待挖隧道内钻孔； 522、将所述易切削锚杆(2)插入所述孔中，并用水泥灰浆填充所述孔与所述易切削锚杆(2)之间的间隙。8.根据权利要求6所述的隧道全断面预加固方法，其特征在于，所述易切削锚杆(2)与待挖隧道的中心线平行。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：何知思，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华包神铁路有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11