隧道掌子面加固方法及结构技术

本发明专利技术提供了一种隧道掌子面加固方法及结构，涉及岩土工程技术领域。该隧道掌子面加固方法包括：利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待挖掘隧道的掌子面内钻取多个锚杆孔；利用锚杆插入设备向所述多个锚杆孔分别插入多个预设长度的锚杆；利用注浆设备向所述多个锚杆孔注入填充材料。该隧道掌子面加固方法可以较好地实现隧道施工过程中的掌子面的稳定。

The tunnel face reinforcement method and structure

The invention provides a tunnel face reinforcement method and structure, relates to the field of geotechnical engineering. The tunnel face reinforcement method comprises the following steps: using jumbolter face according to the preset parameters of bolt hole to be drilled in the tunnel excavation multiple anchor hole; the bolt is inserted into the device to the plurality of bolt holes are respectively inserted into a plurality of preset length bolt; injection to the plurality of anchor hole filling material by grouting equipment. You can achieve better stability of tunnel face in tunnel construction reinforcement method of the tunnel face.

【技术实现步骤摘要】
隧道掌子面加固方法及结构
本专利技术涉及岩土工程
，具体而言，涉及一种隧道掌子面加固方法及结构。
技术介绍
由于客运专线以及高速公路整个技术标准的提高，隧道挖方高度受到限制，因此出现了大量的浅埋隧道。浅埋隧道围岩破碎，工程施工难度大、风险大，极易发生变形，甚至是塌方，会耗费大量人物力，延误工期，给工程建设造成极大的困难。因此，浅埋软弱围岩隧道的修建一直是隧道设计和施工的技术难点。针对隧道施工开挖的特点和地层围岩变形规律特性可知，确保掌子面的稳定性是至关重要的。尤其是在软弱围岩地质条件下，掌子面稳定问题成为隧道开挖技术中的重要问题，有时即使采用分部开挖或缩短进尺，也不能确保掌子面的稳定，在这种情况下，必须借助辅助工法确保掌子面稳定，以达到施工安全目的。常用的手段是在开挖之前，对隧道岩体进行预先加固，防止围岩过度变形、塌方等灾害的发生。在实际工程中，管棚、小导管、注浆等预加固技术在软弱不良围岩及地质条件差的地质情况下应用非常广泛；预加固工法能提高围岩物性参数，增强软弱围岩抗干扰的能力，提高掌子面的稳定性，保证隧道开挖的顺利进行，但是一般与其配套的后续隧道施工的方法具有工序复杂，施工进度慢，造价高等缺点，即现有的预加固方法会导致后续隧道施工工序复杂、速度慢、造价高等。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种隧道掌子面加固方法及结构，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种隧道掌子面加固方法，所述方法包括：利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待挖掘隧道的掌子面内钻取多个锚杆孔；利用锚杆插入设备向所述多个锚杆孔分别插入多个预设长度的锚杆；利用注浆设备向所述多个锚杆孔注入填充材料。在本专利技术较佳的实施例中，所述预设锚杆孔参数包括预设锚杆孔深度，所述利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待加固掌子面内钻取多个锚杆孔之前，所述方法还包括：根据预设掌子面失稳模型确定所述预设锚杆孔深度。在本专利技术较佳的实施例中，所述预设锚杆孔参数包括预设锚杆孔分布密度以及预设锚杆孔分布范围，所述利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待加固掌子面内钻取多个锚杆孔之前，所述方法还包括：利用预设分析软件根据数值模拟方法确定所述预设锚杆孔分布密度以及所述预设锚杆孔分布范围。在本专利技术较佳的实施例中，所述锚杆为易切削玻璃纤维筋锚杆。在本专利技术较佳的实施例中，所述锚杆孔往所述待挖掘隧道的内部延伸的方向为朝向所述待挖掘隧道底部，所述锚杆孔往所述待挖掘隧道的内部延伸的方向与水平面成10°～20°。在本专利技术较佳的实施例中，所述利用锚杆插入设备向所述多个锚杆孔分别插入多个预设长度的锚杆之后，所述方法还包括：利用挖掘设备对所述掌子面进行全断面施工挖掘，以形成隧道。在本专利技术较佳的实施例中，所述利用挖掘设备对所述掌子面进行全断面施工挖掘，以形成隧道之后，所述方法还包括：对所述隧道的内表面进行初期支护施作；利用衬砌设备对所述隧道进行二次衬砌施作。一种隧道掌子面加固结构，所述隧道掌子面加固结构包括待挖掘隧道的掌子面的前方的围岩以及多个锚杆，所述掌子面内包括按预设锚杆孔参数分布的多个锚杆孔，所述多个锚杆孔内分别设置有多个锚杆，所述锚杆孔与对应的所述锚杆之间的间隙填充有填充材料。在本专利技术较佳的实施例中，所述多个锚杆孔按照预设锚杆孔直径、预设锚杆孔深度、预设锚杆孔分布密度以及预设锚杆孔分布范围分布于所述掌子面内。在本专利技术较佳的实施例中，所述锚杆为易切削玻璃纤维筋锚杆，所述锚杆孔往所述待挖掘隧道的内部延伸的方向为朝向所述待挖掘隧道底部，所述锚杆孔往所述待挖掘隧道的内部延伸的方向与水平面成10°～20°。本专利技术实施例提供的隧道掌子面加固方法及结构，通过利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待挖掘隧道的掌子面内钻取多个锚杆孔，再利用锚杆插入设备向多个锚杆孔分别插入多个预设长度的锚杆，最后利用注浆设备向多个锚杆孔注入填充材料。从而可以实现对掌子面的加固，且使后续的隧道施工采用简单实用的全断面施工挖掘方法，从而降低工序复杂度及造价，提升施工速度，解决现有技术中的预加固方法会导致后续隧道施工工序复杂、速度慢、造价高等问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了本专利技术实施例提供的隧道掌子面加固方法的流程图；图2示出了本专利技术实施例提供的预设掌子面失稳模型的示意图；图3示出了本专利技术实施例提供的数值模拟的不同锚杆根数掌子面挤出量的结果示意图；图4示出了本专利技术实施例提供的数值模拟的不同锚杆加固范围掌子面挤出量的结果示意图；图5示出了本专利技术实施例提供的隧道掌子面加固结构的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。第一实施例如图1示出了本专利技术实施例提供的隧道掌子面加固方法的流程图。请参见图2，该方法包括：步骤S110：利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待挖掘隧道的掌子面内钻取多个锚杆孔。在利用锚杆对掌子面进行加固时，需要向掌子面内钻取多个用于插入锚杆的锚杆孔。具体的，锚杆孔的钻取可以采用锚杆钻机。在本专利技术实施例中，锚杆孔需要按照预设锚杆孔参数分布于掌子面。因此，可以利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待挖掘隧道的掌子面内钻取多个锚杆孔，钻取的多个锚杆孔应当与预设锚杆孔参数对应的分布于待挖掘隧道的掌子面内。在本专利技术实施例中，预设锚杆孔参数包括预设锚杆孔深度。在利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待加固掌子面内钻取多个锚杆孔之前，该隧道掌子面加固方法还可以包括：根据预设隧道破坏模型以及预设掌子面失稳模型确定所述预设锚杆孔深度。在本专利技术实施例中，基于数值仿真模拟和资料归纳获得，一般隧道掌子面前方潜在的滑动面呈对数螺旋型分布。因此，预设掌子面失稳模型的示意图如图2所示，其中，线段Lab表示掌子面前方滑动体最长边，D表示隧道直径。隧道掌子面锚杆加固与基坑侧壁锚杆支护原理相同，锚杆长度分析采用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)相关规定，其中锚杆要穿过滑动面进入稳定岩土层至少1.5m。一般锚杆都是等长布置，因此，锚杆的长度L应当满足：L>Lab+1.5，预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道掌子面加固方法，其特征在于，所述方法包括：利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待挖掘隧道的掌子面内钻取多个锚杆孔；利用锚杆插入设备向所述多个锚杆孔分别插入多个预设长度的锚杆；利用注浆设备向所述多个锚杆孔注入填充材料。

【技术特征摘要】
1.一种隧道掌子面加固方法，其特征在于，所述方法包括：利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待挖掘隧道的掌子面内钻取多个锚杆孔；利用锚杆插入设备向所述多个锚杆孔分别插入多个预设长度的锚杆；利用注浆设备向所述多个锚杆孔注入填充材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设锚杆孔参数包括预设锚杆孔深度，所述利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待加固掌子面内钻取多个锚杆孔之前，所述方法还包括：根据预设掌子面失稳模型确定所述预设锚杆孔深度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设锚杆孔参数包括预设锚杆孔分布密度以及预设锚杆孔分布范围，所述利用锚杆钻机根据预设锚杆孔参数向待加固掌子面内钻取多个锚杆孔之前，所述方法还包括：利用预设分析软件根据数值模拟方法确定所述预设锚杆孔分布密度以及所述预设锚杆孔分布范围。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锚杆为易切削玻璃纤维筋锚杆。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锚杆孔往所述待挖掘隧道的内部延伸的方向为朝向所述待挖掘隧道底部，所述锚杆孔往所述待挖掘隧道的内部延伸的方向与水平面成10°～20°。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化云，刘保县，舒志乐，黄敬林，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51