【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道施工，具体涉及一种用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法。
技术介绍
1、掌子面(又称为撑子面)是隧道施工过程中时常暴露的被扰动岩体，由于是开挖过程中的临时结构体，往往很难得到良好的支护。这导致了一些工程病害的产生，如软弱围岩中掌子面可能形成局部的坍塌，或在高地应力软岩中掌子面发生大变形，或在高地应力硬岩中掌子面发生岩爆。如果掌子面处岩体能够像隧道周边围岩一样一直得到支护，对于施工过程的安全性将有重要意义。
2、隧道施工时一般对于掌子面的支护常常采用开挖后临时喷射混凝土，是开挖后冒着风险进行施工作业，而且是临时支护，每一作业循环都需要重复。
3、现有技术中也有利用机械结构对掌子面进行支护的方式，例如申请号为20212175406592公开了一种软弱围岩掌子面的临时支护装置，包括四周围岩支护结构、掌子面支护结构、电动液压杆；其中四周围岩支护结构由四根钢拱架依次连接并沿隧道轮廓布置一圈，且位于掌子面一侧；钢拱架之间通过一个以上液压千斤顶连接，钢拱架上安装有4个以上的承压铰链座ⅰ，2个以上的变截面抗剪长锚杆穿过顶部或两侧的钢拱架安装在隧道围岩中且位于承压铰链座ⅰ后侧，2个以上的变截面抗剪短锚杆穿过底部钢拱架安装在隧道围岩中且位于承压铰链座ⅰ后侧，钢拱架背面设置有橡胶层ⅰ；掌子面支护结构包括刚性顶板、承压铰链座ⅱ，刚性顶板设置在掌子面上，4个以上的承压铰链座ⅱ固定在刚性顶板上且位置与承压铰链座ⅰ相对应，刚性顶板开有若干个贯穿孔；电动液压杆一端与旋转承压铰链座ⅰ活动连接，另一端与承压铰链座ⅱ活动连接
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有掌子面支护方式对掌子面支撑的稳定性差、需要重复操作而影响施工进度的问题，而提供一种用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，能够预先加固掌子面前部岩体，并且降低岩体应力水平；保障在隧道开挖过程，前部岩体的稳定性，从而避免变形病害的产生。
2、为解决技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，包括：
4、(1)工程勘测和支护设计确定利用全长粘结支护线束对掌子面支护时锚固点的位置、数量、锚固的深度、单孔内的支护线束的拔断力；
5、(2)制作全长粘结支护线束；
6、(3)依据步骤(1)计算出的锚固点的位置、数量和深度在掌子面上开设锚固孔。即是说锚固孔的位置、数量和深度与步骤(1)中的计算出来的锚固点的位置、数量、锚固的深度相互匹配；
7、(4)向锚固孔内植入制作的全长粘结支护线束。
8、(5)利用配设的膨胀器对全长粘结支护线束进行膨胀扩张，从而刺破全长粘结支护线束的胶囊中膜和胶囊外膜，全长粘结支护线束内的固化剂和锚固剂流向碳纤维绳和锚固孔的四周壁从而将各个碳纤维绳粘结紧固在锚固孔的四周。
9、在一些实施例中，完成步骤(5)之后，保持膨胀器膨胀一定时间直至锚固剂固化后再取出膨胀器。
10、在一些实施例中，所述全长粘结支护线束包括若干碳纤维绳，若干碳纤维绳通过若干根间隔布置的稳固带连接在一起形成中空的环形的碳纤维绳环，所述碳纤维环的内部由内向外依次设置有胶囊内膜、胶囊中膜和胶囊外膜，胶囊外膜与碳纤维绳环相互连接，胶囊内膜与胶囊中膜之间形成封闭的空间，胶囊中膜与胶囊外膜之间形成封闭的空间，所述胶囊内膜与胶囊中膜之间的封闭空间内填充有固化剂，胶囊中膜与胶囊外膜之间的封闭空间内填充有锚固剂，所述胶囊内膜的外圆周上设置有若干塑料刺针。
11、在一些实施例中，所述全长粘结支护线束配设有膨胀器，所述膨胀器包括导水管，所述导水管的外围包覆有橡胶套，所述橡胶套在导水管注水后在水压的作用下能够膨胀进而利用膨胀的橡胶套挤压橡胶内膜并带动塑料刺针穿破胶囊中膜和胶囊外膜。
12、在一些实施例中，所述导水管的一端延伸出橡胶套并与外部的出水管和进水管相互连通。
13、在一些实施例中，所述胶囊内膜的一端延伸出胶囊中膜并连接有导向帽，或者所述导水管穿过橡胶套并连接有导向帽。若将导向帽安装在膨胀器的导水管上的时候，导向管的右端穿出橡胶套并连接有导向帽。
14、在一些实施例中，所述膨胀器在自然状态下，膨胀器的橡胶套与胶囊内膜的内径相互匹配。从而使得膨胀器能够与全长粘结支护线束一起植入到锚固孔中，从而提高全长粘结支护线束的强度，提高全长粘结支护线束植入的便利性。
15、在一些实施例中，所述塑料刺针的外壁上均匀设置有沿着塑料刺针长度方向布置的引流槽。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，每次开挖后新暴露掌子面围岩体都已经在支护作用下。因此相比于现有技术采用喷射混凝土对掌子面进行支护的方式，具有安全度高、风险性小的优点，从而避免变形病害的产生。
18、相比于现有技术机械结构对掌子面进行支护的方式，不会占用已开挖隧道内部的空间，同时本专利技术施工完成后即对整个隧道的掌子面均进行支护，不需要重复作业，能够降低掌子面支护所花费的总时间，从而缩短施工周期，提高隧道施工效率。
19、隧道施工过程中的掌子面围岩体的稳定性通过全长粘结支护线束能够全程得到保护。对于掌子面变形病害的高危地质段，借助定向钻的超深钻孔和深孔锚固技术，能够一次性对整个高危段进行支护治理，保证隧道建设中安全经过整个高危区域。
20、本专利技术的全长粘结支护线束中轴向方向具有较大的刚度和极强的抗拉强度，但是沿着锚固孔的径向方向刚度和强度都较低，使得锚固孔能够发生颈缩，从而使得锚固孔周围的岩体的应力水平可以随着孔径的减小而降低，从而降低掌子面岩体发生岩爆的概率。
21、本专利技术的全长粘结支护线束中的碳纤维绳抗剪强度不高，在较高机械剪切力或爆轰剪切力作用下易于碎断，因此并不会影响隧道建设过程中的机械式开挖或爆破开挖工艺。而且全长粘结支护线束锚固后形成的孔洞可以作为爆破作业过程中的掏槽孔或预裂孔来使用，能够加快施工作业过程。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，完成步骤(5)之后，保持膨胀器膨胀一定时间直至锚固剂固化后再取出。
3.根据权利要求1所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述全长粘结支护线束包括若干碳纤维绳，若干碳纤维绳通过若干根间隔布置的稳固带连接在一起形成中空的环形的碳纤维绳环，所述碳纤维环的内部由内向外依次设置有胶囊内膜、胶囊中膜和胶囊外膜，胶囊外膜与碳纤维绳环相互连接，胶囊内膜与胶囊中膜之间形成封闭的空间，胶囊中膜与胶囊外膜之间形成封闭的空间，所述胶囊内膜与胶囊中膜之间的封闭空间内填充有固化剂，胶囊中膜与胶囊外膜之间的封闭空间内填充有锚固剂，所述胶囊内膜的外圆周上设置有若干塑料刺针。
4.根据权利要求3所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述全长粘结支护线束配设有膨胀器，所述膨胀器包括导水管，所述导水管的外围包覆有橡胶套，所述橡胶套在导水管注水后在水压的作用下能够膨胀进而利用膨胀的橡胶套挤压橡胶内膜并带动塑
5.根据权利要求4所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述导水管的一端延伸出橡胶套并与外部的出水管和进水管相互连通。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述胶囊内膜的一端延伸出胶囊中膜并连接有导向帽，或者所述导水管穿过橡胶套并连接有导向帽。
7.根据权利要求4所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述膨胀器在自然状态下，膨胀器的橡胶套与胶囊内膜的内径相互匹配。
8.根据权利要求3所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述塑料刺针的外壁上均匀设置有沿着塑料刺针长度方向布置的引流槽。
...【技术特征摘要】
1.一种用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，完成步骤(5)之后，保持膨胀器膨胀一定时间直至锚固剂固化后再取出。
3.根据权利要求1所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述全长粘结支护线束包括若干碳纤维绳，若干碳纤维绳通过若干根间隔布置的稳固带连接在一起形成中空的环形的碳纤维绳环，所述碳纤维环的内部由内向外依次设置有胶囊内膜、胶囊中膜和胶囊外膜，胶囊外膜与碳纤维绳环相互连接，胶囊内膜与胶囊中膜之间形成封闭的空间，胶囊中膜与胶囊外膜之间形成封闭的空间，所述胶囊内膜与胶囊中膜之间的封闭空间内填充有固化剂，胶囊中膜与胶囊外膜之间的封闭空间内填充有锚固剂，所述胶囊内膜的外圆周上设置有若干塑料刺针。
4.根据权利要求3所述的用于隧道施工过程中掌子面稳定支护方法，其特征在于，所述全长粘结...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭涛，任东兴，詹冰，李佳龙，高晓峰，邓安，何蕃民，李艳，李彬嘉，刘传正，黄今，
申请(专利权)人：中冶成都勘察研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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