[發明專利]循環利用式隧道掌子面超前錨管及其使用方法

在審

• 申請號: 202010846035.2
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111828070A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 吳學震;關振長;鄧濤;周元錦;陳黨輝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 黃詩錦;蔡學俊

本發明涉及一種循環利用式隧道掌子面超前錨管及其使用方法，包括由多段同軸分布的自由段管體拼裝而成的錨管本體，所述錨管本體的一端螺接有用于固定在錨孔中的內錨固段錨體，錨管本體的另一端螺接有外錨固段錨體，所述外錨固段錨體經由固定件固定在圍巖表面。本發明結構設計合理，通過錨管本體、內錨固段錨體，外錨固段錨體組合形成一種主體結構可循環利用的新型隧道掌子面支護結構，不僅有利于維護隧道掌子面穩定，降低施工難度，而且顯著降低了隧道掌子面的支護成本，提高了經濟效益。

技術領域：

本發明涉及一種循環利用式隧道掌子面超前錨管及其使用方法。

背景技術：

為滿足我國交通事業發展的需求，隧道工程不斷朝著長大、深埋方向發展，導致新建隧道中軟弱圍巖隧道的占比不斷增加。軟弱圍巖隧道開挖后，通常表現為變形量級大、變形速度快，由于變形控制不當而導致的隧道坍塌事故屢見不鮮。

基于新奧法理念，軟弱圍巖隧道采用臺階法、中隔壁法、交叉中隔壁法、單（雙）側壁導坑法等進行施工。以期通過將大斷面切割成若干個可臨時封閉的小斷面，控制開挖后圍巖應力釋放的過程，滿足支護結構施工時圍巖暫時穩定的條件以及達到控制圍巖變形的目的。然而由于此類開挖工法工序繁多，在施工期需實現多道工序之間的相互轉換，導致施工進度緩慢，圍巖受到多次擾動，掌子面愈發不穩定。

采用錨管對掌子面前方隧道開挖輪廓線內的核心土體進行超前加固，可提高核心土體的強度和剛度，維持掌子面穩定，是一種重要的掌子面支護措施。掌子面錨管管體為自由段管體，應用時雖能保證支護強度，但是存在難以挖斷的問題，嚴重影響了隧道開挖效率。因此，如何使得掌子面錨管的材質及結構形式能在各種圍巖條件下既保持較高的支護強度，又易于開挖施工，是掌子面支護技術應用亟需解決的問題。

發明內容：

本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明所要解決的技術問題是提供一種循環利用式隧道掌子面超前錨管及其使用方法，設計合理，使用方便。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種循環利用式隧道掌子面超前錨管，包括由多段同軸分布的自由段管體拼裝而成的錨管本體，所述錨管本體的一端螺接有用于固定在錨孔中的內錨固段錨體，錨管本體的另一端螺接有外錨固段錨體，所述外錨固段錨體經由固定件固定在圍巖表面。

進一步的，所述自由段管體的兩端內壁均設有內螺紋；相鄰兩根自由段管體之間設有連接螺栓，所述連接螺栓的兩端分別與兩根自由段管體的內螺紋相螺接。

進一步的，所述內錨固段錨體與外錨固段錨體的外表面設有外螺紋；靠近內錨固段錨體的自由段管體通過內螺紋與內錨固段錨體的外螺紋相螺接；靠近外錨固段錨體的自由段管體通過內螺紋與外錨固段錨體的外螺紋相螺接。

進一步的，所述內錨固段錨體經由錨固劑固定在錨孔中。

進一步的，所述錨固劑為采用聚酯薄膜分割呈雙組分包裝藥卷狀的樹脂錨固劑。

進一步的，所述固定件包括螺接在外錨固段錨體上的螺母，所述螺母與圍巖的表面之間設有托盤，所述托盤的中部設有以利于外錨固段錨體貫穿的通孔。

進一步的，所述自由段管體為空心鋼管

本發明采用的另一種技術方案是：一種循環利用式隧道掌子面超前錨管及其使用方法，包含如下步驟：

（1）根據隧道單次開挖長度確定每一段自由段管體的長度，并根據掌子面超前支護長度確定循環利用式隧道掌子面超前錨管的總長度；

（2）將錨管本體、內錨固段錨體以及外錨固段錨體進行組裝，形成循環利用式隧道掌子面超前錨管；

（3）在掌子面擬支護位置鉆設錨孔，用循環利用式隧道掌子面超前錨管前端將樹脂錨固劑送入孔底，啟動鉆機帶動循環利用式隧道掌子面超前錨管旋轉，勻速推進到孔底；