基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法及定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，包括：步骤一、根据掌子面揭露的地层岩性、节理裂隙发育程度、岩体破碎程度、地下水发育状况，选择合适的锚杆间距，并根据围岩潜在发育的滑动面调整锚杆的布设位置，绘制锚杆钻孔设计图；步骤二、掌子面封闭喷射混凝土：为防止掌子面出现塌方，立即对掌子面进行封闭处理，采用混凝土封闭掌子面及围岩；步骤三、三臂凿岩台车就位：三臂凿岩台车根据自带的隧道断面激光扫描仪扫描数据自动生成x、y、z三维定位参数自动定位；步骤四、自动钻孔：1台三臂凿岩台车采用2只机械臂同时进行自动钻孔作业，钻孔顺序按照提前布置好的锚杆钻孔设计图施作；步骤五、注浆。

【技术实现步骤摘要】
基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法及定位装置
本专利技术涉及隧道加固
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法及定位装置。
技术介绍
随着地下工程的大量建设，机械化施工程度不断提高，新技术、新工艺陆续被国内众多工程所采用；由于预加固大断面隧道施工围岩软弱、掌子面容易失稳等施工难题，近年来在一些工程地质条件非常复杂的隧道工程中应用较为广泛；但是预加固措施通常采用钢筋及喷射混凝土对软弱围岩地质条件下掌子面前方的超前核心土进行预加固；但是核心土体加固后还要进行开挖，而且钢筋的切割不仅会增加工程建设的投入，二期制作工艺复杂、造成材料浪费，大大降低了隧道掘进的效率，不利于快速施工，难以推广应用。因此，有必要提出一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法及定位装置，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，包括：步骤一、根据掌子面揭露的地层岩性、节理裂隙发育程度、岩体破碎程度、地下水发育状况，选择合适的锚杆间距，并根据围岩潜在发育的滑动面调整锚杆的布设位置，绘制锚杆钻孔设计图；步骤二、掌子面封闭喷射混凝土：为防止掌子面出现塌方，立即对掌子面进行封闭处理，采用混凝土封闭掌子面及围岩；步骤三、三臂凿岩台车就位：三臂凿岩台车根据自带的隧道断面激光扫描仪扫描数据自动生成x、y、z三维定位参数自动定位；步骤四、自动钻孔：1台三臂凿岩台车采用2只机械臂同时进行自动钻孔作业，钻孔顺序按照提前布置好的锚杆钻孔设计图施作，位置、孔位、角度、深度等自动控制；步骤五、注浆：采用水泥单液浆，将注浆接头和锚杆连接，并接通注浆泵，向孔内注浆，注浆压力控制在0.6～1.2MPa，注浆过程中，浆液沿孔口向孔底径流，孔内被挤压的空气沿排气管向外排出。优选的是，其中，步骤一中还包括导入锚杆钻孔设计图：将绘制的锚杆钻孔设计图导入至三臂凿岩台车车载电脑。优选的是，其中，步骤二中采用喷射C20钢纤维混凝土封闭掌子面及围岩，厚度为3-5cm。优选的是，其中，步骤三中，在三臂凿岩台车定位前，提前埋设三臂凿岩台车的定位标靶P1、P2，通过测量放样测出P1及P2坐标；在定位过程中，根据导航分析器固定点P1和P2，随机检测点P3，进行三臂凿岩台车定位。优选的是，其中，步骤四中钻孔前，对每个孔进行编号，先施工单号孔，待单号孔施工完后在施工双号孔，以防止相邻孔互相干扰，发生窜孔。优选的是，其中，步骤五中注浆之前还包括如下流程：S11、钻孔：启动三臂凿岩台车车载电脑，自动找点、钻孔；S12、护臂处理：钻孔过程中采用清水作为钻井液进行护臂，保证孔壁不出现坍塌；S13、清孔处理：通过高压风管对孔进行清孔处理防止孔壁出现堵塞；S14、清孔验孔：钻孔成孔后，利用三臂凿岩台车钻杆反复抽插注水洗孔2～3次，将孔壁及孔内岩屑冲洗干净；S15、锚杆安装：利用三臂凿岩台车自带吊篮作为锚杆安装平台，锚杆为玻璃纤维锚杆，并且玻璃纤维锚杆节段间通过连接套连接，锚杆底部安装排气管。本专利技术还提供了一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固定位装置，包括：三臂凿岩台车，所述三臂凿岩台车上设置有车载电脑、导航分析器、吊篮、三个钻岩组件，所述钻岩组件中包括机械臂、设置在所述机械臂上的滑道梁、设置在所述滑道梁上的锚杆和凿岩机，所述凿岩机用于驱动所述锚杆。优选的是，其中，所述锚杆包括纤维玻璃杆和设置在所述纤维玻璃杆前端的钻头，所述纤维玻璃杆的后端与所述凿岩机连接。优选的是，其中，所述钻头上均设多个凸起部，所述凸起部上设置有多个钻牙，并且位于所述凸起部的一侧设置有水槽，所述水槽通过分流道与所述钻头内的内流道连通；所述纤维玻璃杆内具有通道，所述通道内设置有第一管体和第二管体，所述第二管体位于所述第一管体内，并且所述第二管体的前端穿过所述第一管体的前端并延伸至所述内流道连通，所述第一管体上设置有多个第一安装孔，所述第一安装孔与所述第一管体连通并靠近所述钻头，所述纤维玻璃杆的内壁上设置有与所述第一安装孔对应的第二安装孔，所述第一安装孔与所述第二安装孔之间设置有中间管，所述中间管的内端设置有第一挡板，所述中间管的外端设置有第二挡板，所述第一挡板的中部设置有第一锥形孔，所述第二挡板的内表面中部设置有平置筒，所述平置筒上套有可动筒，所述可动筒设置有与所述第一锥形孔对应的半圆形筒帽，所述平置筒内设置有压簧，所述压簧的外端连接所述第二挡板，所述压簧的内端连接所述半圆形筒帽，使得所述半圆形筒帽接触所述第一锥形孔，所述第二挡板上设置有多个第二锥形孔，多个所述第二锥形孔均布在所述平置筒的周围。优选的是，其中，所述中间管内设置导流环，所述导流环连接在所述第一挡板的内表面，所述导流环上设置有导流孔。相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，操作步骤简单、可以降低材料浪费，大大提高隧道掘进的效率，利于快速施工，推广应用。本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法及定位装置，本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明附图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，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法的结构示意图。图2为本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固定位装置的结构示意图。图3为本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固定位装置的结构示意图。图4为本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固定位装置的结构示意图。图5为本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固定位装置的结构示意图。图6为本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固定位装置的结构示意图。图7为本专利技术所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固定位装置的结构示意图。图6中箭头表示注浆的浆液流动方向。具体实施方式下面结合附图以及实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1所示，本专利技术提供了一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，包括：步骤一、根据掌子面揭露的地层岩性、节理裂隙发育程度、岩体破碎程度、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，包括：/n步骤一、根据掌子面揭露的地层岩性、节理裂隙发育程度、岩体破碎程度、地下水发育状况，选择合适的锚杆间距，并根据围岩潜在发育的滑动面调整锚杆的布设位置，绘制锚杆钻孔设计图；/n步骤二、掌子面封闭喷射混凝土：为防止掌子面出现塌方，立即对掌子面进行封闭处理，采用混凝土封闭掌子面及围岩；/n步骤三、三臂凿岩台车就位：三臂凿岩台车根据自带的隧道断面激光扫描仪扫描数据自动生成x、y、z三维定位参数自动定位；/n步骤四、自动钻孔：1台三臂凿岩台车采用2只机械臂同时进行自动钻孔作业，钻孔顺序按照提前布置好的锚杆钻孔设计图施作，位置、孔位、角度、深度等自动控制；/n步骤五、注浆：采用水泥单液浆，将注浆接头和锚杆连接，并接通注浆泵，向孔内注浆，注浆压力控制在0.6～1.2MPa，注浆过程中，浆液沿孔口向孔底径流，孔内被挤压的空气沿排气管向外排出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，包括：
步骤一、根据掌子面揭露的地层岩性、节理裂隙发育程度、岩体破碎程度、地下水发育状况，选择合适的锚杆间距，并根据围岩潜在发育的滑动面调整锚杆的布设位置，绘制锚杆钻孔设计图；
步骤二、掌子面封闭喷射混凝土：为防止掌子面出现塌方，立即对掌子面进行封闭处理，采用混凝土封闭掌子面及围岩；
步骤三、三臂凿岩台车就位：三臂凿岩台车根据自带的隧道断面激光扫描仪扫描数据自动生成x、y、z三维定位参数自动定位；
步骤四、自动钻孔：1台三臂凿岩台车采用2只机械臂同时进行自动钻孔作业，钻孔顺序按照提前布置好的锚杆钻孔设计图施作，位置、孔位、角度、深度等自动控制；
步骤五、注浆：采用水泥单液浆，将注浆接头和锚杆连接，并接通注浆泵，向孔内注浆，注浆压力控制在0.6～1.2MPa，注浆过程中，浆液沿孔口向孔底径流，孔内被挤压的空气沿排气管向外排出。


2.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤一中还包括导入锚杆钻孔设计图：将绘制的锚杆钻孔设计图导入至三臂凿岩台车车载电脑。


3.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤二中采用喷射C20钢纤维混凝土封闭掌子面及围岩，厚度为3-5cm。


4.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤三中，在三臂凿岩台车定位前，提前埋设三臂凿岩台车的定位标靶P1、P2，通过测量放样测出P1及P2坐标；在定位过程中，根据导航分析器固定点P1和P2，随机检测点P3，进行三臂凿岩台车定位。


5.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤四中钻孔前，对每个孔进行编号，先施工单号孔，待单号孔施工完后在施工双号孔，以防止相邻孔互相干扰，发生窜孔。


6.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤五中注浆之前还包括如下流程：
S11、钻孔：启动三臂凿岩台车车载电脑，自动找点、钻孔；
S12、护臂处理：钻孔过程中采用清水作为钻井液进行护臂，保证孔壁不出现坍塌；
S13、清孔处理：通过高压风管对孔进行清孔处理防止孔壁出现堵塞；
S14、清孔验孔：钻孔成孔后，利用三臂凿岩台车钻杆反复抽插注水洗孔2～3次，将孔壁及孔内岩屑冲洗干净；
S15、锚杆安装：利用三臂凿岩台车自带吊篮作为锚杆安装平台，锚杆为玻璃纤维锚杆，并且玻璃纤维锚杆节段间通过连接套连接，锚杆底部安装排...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓，高军，项小珍，谭发刚，黎建华，徐凡献，曹振兴，马建忠，杨立云，贾超，蔡荣喜，王东旭，李波，汤宇，陈拥军，王伟，杨文龙，
申请(专利权)人：高军，
类型：发明
国别省市：北京;11