[發(fā)明專(zhuān)利]多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿及其應(yīng)用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010845965.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111828068A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭路;吳學(xué)震;蔣宇靜;鄧濤;周元錦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21D21/00
• 分類(lèi)號(hào): E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳方淮;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿及其應(yīng)用方法，適用于隧道支護(hù)領(lǐng)域，包括用于設(shè)置在圍巖孔洞內(nèi)的機(jī)械式內(nèi)錨頭，所述機(jī)械式內(nèi)錨頭上安裝有由多個(gè)桿狀構(gòu)件和連接件組成的錨桿桿體，所述錨桿桿體穿出圍巖孔洞的端頭上套置有錨桿托盤(pán)并安裝有錨桿螺母。該錨桿可以克服難切削或易脆斷、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)差的缺點(diǎn)，應(yīng)用方法簡(jiǎn)便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿及其應(yīng)用方法，適用于隧道支護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

軟弱圍巖隧道具有變形速率快，量級(jí)大，收斂時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，圍巖通常難以自穩(wěn)，為滿足隧道開(kāi)挖的要求，通常需要對(duì)掌子面進(jìn)行支護(hù)以達(dá)到掌子面短期穩(wěn)定的目的。掌子面錨桿不僅可以提供垂直于掌子面方向的約束壓力，將掌子面由平面應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為更加穩(wěn)定的三向應(yīng)力狀態(tài)，改善掌子面圍巖的受力形式，而且可以通過(guò)增強(qiáng)掌子面表層圍巖與深部圍巖之間的聯(lián)結(jié)，提高掌子面圍巖的抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)掌子面穩(wěn)定性。

目前所采用的掌子面錨桿的材質(zhì)多為鋼材以及玻璃鋼纖維塑料，鋼材質(zhì)掌子面錨桿具有較高的剛度和抗拉強(qiáng)度，雖能很好的發(fā)揮支護(hù)作用效果，但是實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在難以挖斷的缺點(diǎn)，布設(shè)前往往需要經(jīng)過(guò)預(yù)留豁口等特殊處理以滿足掌子面開(kāi)挖的需求，造成施工工藝繁瑣，經(jīng)濟(jì)效益差。而玻璃鋼纖維錨桿雖然具備抗拉強(qiáng)度高，抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)能在保證支護(hù)效果的同時(shí)，適應(yīng)掌子面開(kāi)挖的需求，但是其抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)也使得其在節(jié)理裂隙發(fā)育的軟弱圍巖中應(yīng)用時(shí)十分容易發(fā)生斷裂，喪失支護(hù)效果。

隧道開(kāi)挖是一個(gè)不斷循環(huán)作業(yè)的過(guò)程，使得掌子面錨桿在支護(hù)過(guò)程中需要不斷的被切削以及重復(fù)布設(shè)，由于被切削下來(lái)的錨桿無(wú)法重復(fù)利用，當(dāng)布設(shè)的掌子面錨桿較多時(shí)，會(huì)使得該支護(hù)措施的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿及其應(yīng)用方法，該錨桿可以克服難切削或易脆斷、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)差的缺點(diǎn)，應(yīng)用方法簡(jiǎn)便。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于：一種多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿，包括用于設(shè)置在圍巖孔洞內(nèi)的機(jī)械式內(nèi)錨頭，所述機(jī)械式內(nèi)錨頭上安裝有由多個(gè)桿狀構(gòu)件和連接件組成的錨桿桿體，所述錨桿桿體穿出圍巖孔洞的端頭上套置有錨桿托盤(pán)并安裝有錨桿螺母。

進(jìn)一步地，所述桿狀構(gòu)件熱軋帶肋鋼筋，桿狀構(gòu)件的兩端設(shè)置有外螺紋，所述連接件為空心鋼管并設(shè)置有與外螺紋相配合的內(nèi)螺紋。

進(jìn)一步地，所述桿狀構(gòu)件為左旋或右旋精軋螺紋鋼筋，所述連接件為空心鋼管并設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述桿狀構(gòu)件上全長(zhǎng)帶有與連接件的內(nèi)螺紋相配合的外螺紋。

進(jìn)一步地，所述錨桿托盤(pán)為金屬蝶形托盤(pán)，錨桿托盤(pán)上預(yù)留有用于錨桿桿體穿過(guò)的孔洞。

進(jìn)一步地，所述錨桿螺母的內(nèi)螺紋與桿體構(gòu)件的外螺紋相對(duì)應(yīng)。

一種多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿的應(yīng)用方法，包括如下步驟：

（1）根據(jù)隧道掌子面每循環(huán)開(kāi)挖量確定每段桿狀構(gòu)件的長(zhǎng)度，并根據(jù)設(shè)計(jì)的掌子面超前支護(hù)長(zhǎng)度確定每根錨桿包含的桿狀構(gòu)件數(shù)量；

（2）將上述長(zhǎng)度和數(shù)量的桿狀構(gòu)件通過(guò)連接件連接組成錨桿桿體，并安裝機(jī)械式內(nèi)錨頭；

（3）在隧道掌子面擬加固位置鉆孔后，插入錨桿桿體和機(jī)械式內(nèi)錨頭組成的聯(lián)合體，并使機(jī)械式內(nèi)錨頭錨住鉆孔圍巖，然后安裝錨桿托盤(pán)及錨桿螺母，通過(guò)多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿開(kāi)始維護(hù)隧道掌子面穩(wěn)定；

（4）在隧道掌子面穩(wěn)定期間，進(jìn)行隧道圍巖初期支護(hù)，初期支護(hù)完成后，待掌子面繼續(xù)推進(jìn)開(kāi)挖時(shí)，拆除錨桿螺母與錨桿托盤(pán)，對(duì)隧道掌子面進(jìn)行爆破或機(jī)械開(kāi)挖；

（5）開(kāi)挖完成后，將伸出掌子面外的一段桿狀構(gòu)件以及連接件拆除回收，將托盤(pán)及緊固螺母重新安裝在剩余的錨桿桿體上，多段依次全回收式隧道掌子面超前錨桿再次開(kāi)始維護(hù)隧道掌子面穩(wěn)定；