破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法技术

本发明专利技术涉及破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法，包括以下步骤：在钢拱架上安装固定导向套筒；安装钢拱架施作隧道开挖段的一次衬砌；使用螺纹连接头连接跟管，并将一次注浆管与螺纹连接头连接；沿着导向套筒限定的路径钻进，进行跟管钻进作业；通过一次注浆管向跟管外侧的破碎体内注入低流动性的泡沫水泥浆，在跟管外侧形成破碎加固体，对破碎体内的裂缝进行封堵；撤出钻头、钻杆，植入超前锚杆、劈裂注浆管，拔出套管；向钻孔内注入水泥浆施作超前锚杆的锚固体；通过劈裂注浆管注入高压水泥浆施作劈裂注浆体。导向套筒为超前锚杆的植入提供导向支撑；采用多次注浆的方式，提高超前锚杆的施作质量，提高承载能力。提高承载能力。提高承载能力。

【技术实现步骤摘要】
破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法


[0001]本专利技术涉及拱顶围岩破碎隧道超前锚杆支护施工，尤其涉及一种破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法。

技术介绍

[0002]隧道施工过程中，当开挖至软弱破碎围岩段时，常采取超前支护措施进行预支护，常采用的超前注浆锚杆对待开挖的围岩进行加固。在掌子面顶部一定范围内，斜向上植入一排纵向锚杆，再进行开挖作业，并保留一定长度的锚杆在未开挖的围岩中，为锚杆的前端提供支撑，锚杆的后端支撑在一次衬砌的钢拱架上，在当前开挖节段的顶部形成一道支护棚。但是这种超前注浆锚杆在施工过程中存在一些问题：为保证开挖后围岩的稳定性，通常立即施作当前节段的一次衬砌，再施作超前注浆锚杆；在超前锚杆施作过程中，容易出现钻穿钢筋网或钢筒架的情况，从而影响一次衬砌的承载能力，也影响超前锚杆的钻进角度，降低超前锚杆的支护能力。
[0003]另外，在土体破碎地层中，锚孔施作过程中容易出现塌陷，导致钻进设备无法拔出、锚杆无法植入土体内。为解决这一问题，发展出了跟管钻进施工技术，即钻进过程中跟随钻杆向土体内带入一根套管，由套管对破碎土体进行支撑，待钻进至设计深度后，回撤钻杆、钻头，再向套管内植入锚杆，最后抽出套管。这种施工方法虽然解决了破碎地层的钻进及锚杆植入难题，但是在进行锚杆注浆施作锚固体时，注入的浆液会通过土体内破碎的裂隙大量流失，导致钻孔内的浆液无法注满，不但增加注浆量，同时无法保证锚固体的施作质量。
[0004]使用钢拱架进行一次衬砌施作时，钢拱架虽然具有承载能力大、架设后能够立即承载等优点，但是喷射混凝土无法进入钢拱架与围岩之间的空隙，从而导致钢拱架附近喷射混凝土层出现裂缝。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有拱顶围岩破碎隧道开挖支护施工过程中存在的问题，提出了一种破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法。
[0006]为了达到目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术涉及的破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法，包括以下步骤：步骤1、在钢拱架的腹板上钻孔，并将导向套筒插入钢拱架腹板上，调整导向套筒的水平仰角，使用加劲翼板焊接固定。
[0007]步骤2、进行隧道开挖段一次衬砌的施作，首先安装钢拱架及钢筋网，钢拱架分为两类，一种是常规的钢拱架，一种是安装有导向套筒的钢拱架；在钢拱架与围岩之间设置界面注浆导管，界面注浆导管与钢拱架垂直；然后施作喷射混凝土层，将钢拱架、钢筋网、界面注浆导管包裹在喷射混凝土层内，从界面注浆导管向钢拱架与围岩之间补充注入水泥浆。
[0008]步骤3、组装跟管及一次注浆管，相邻节段的跟管之间使用螺纹连接头连接，首先
在螺纹连接头前端的卡扣限位槽内放置一个环形卡扣，一次注浆管从环形卡扣的边孔穿出，将螺纹连接头的前端拧入前一节段的跟管上；然后使用三通接头将相邻节段的一次注浆管接长，将连接软管的一端与三通接头连接，连接软管的另一端与螺纹连接头上的螺纹接口连接；接着在螺纹连接头后端的卡扣限位槽内放置一个环形卡扣，一次注浆管从环形卡扣的边孔穿出，将后一节段的跟管拧入螺纹连接头的后端。
[0009]步骤4、将钻头与钻杆连接，并将钻头从跟管的前端穿出，待喷射混凝土层达到设计强度后，沿着导向套筒限定的路径钻进，将跟管一并带入钻孔内，钻进过程中按照步骤3所述的方法对跟管及一次注浆管接长。
[0010]步骤5、钻进就位后，通过一次注浆管向跟管外侧的破碎体内注入低流动性的泡沫水泥浆，在跟管外侧形成破碎加固体，对破碎体内的裂缝进行封堵。
[0011]步骤6、将劈裂注浆管与超前锚杆绑扎固定，劈裂注浆管的长度为超前锚杆的两倍，劈裂注浆管的两端与超前锚杆的尾端对齐；将钻头及钻杆从跟管内拔出，将超前锚杆及劈裂注浆管置入跟管内，然后将跟管拔出，超前锚杆及劈裂注浆管留在钻孔内。
[0012]步骤7、在导向套筒的底部安装注浆塞，将超前锚杆、劈裂注浆管与导向套筒之间的缝隙封堵，从注浆塞上的二次注浆孔向钻孔内注入水泥浆施作超前锚杆的锚固体，待水泥浆液从超前锚杆上的锚杆溢浆孔流出后，停止注浆作业，使用密封塞将二次注浆孔及超前锚杆的尾端封堵。
[0013]步骤8、待锚固体达到设计强度后，将劈裂注浆管的一端与注浆机连接并注入水泥浆，待水泥浆从劈裂注浆管的另一端流出后，将劈裂注浆管的另一端也与注浆机连接，提高注浆压力，通过劈裂注浆管的两端同时注入高压水泥浆施作劈裂注浆体。
[0014]优选地，所述步骤1中，所述导向套筒的水平仰角依据超前锚杆的植入角度确定，所述加劲翼板沿导向套筒圆周均匀设置4片，所述加劲翼板分别与导向套筒及钢拱架的腹板焊接连接，所述加劲翼板用于固定导向套筒，同时避免导向套筒穿过钢拱架的腹板，导致钢拱架局部出现薄弱点，从而降低钢拱架的承载能力；所述步骤2中，所述不同钢拱架上导向套筒的水平仰角不同，从而保证植入的超前锚杆互相交错搭接，共同受力。
[0015]优选地，所述步骤2中，所述界面注浆导管的一端从喷射混凝土层内穿出，所述界面注浆导管上有导管溢浆孔，通过界面注浆导管向钢拱架与围岩之间补充注入水泥浆，可以提高钢拱架与围岩的接触面积，从而提高钢拱架的支护效果；所述步骤7中，锚杆溢浆孔位于超前锚杆的前端，从而保证钻孔内注满后浆液再从锚杆溢浆孔内流出；所述导管溢浆孔和锚杆溢浆孔均为长条形，所述长条形的溢浆孔能够减少超前锚杆或界面注浆导管被堵塞的情况。
[0016]优选地，所述步骤2中，所述导向套筒使用泡沫塞封堵，避免施作喷射混凝土层时导向套筒被堵塞；所述步骤4中，所述导向套筒内的泡沫塞取出，进行钻进作业。
[0017]优选地，所述步骤3中，所述螺纹连接头内有环形管路，所述环形管路分别与出浆口及螺纹接口连通，所述出浆口朝向螺纹连接头的外侧，所述螺纹接口朝向螺纹连接头的内侧，所述出浆口及螺纹接口沿圆周均匀设置4个，所述出浆口与螺纹接口互相错开，这样可以避免若出浆口与螺纹接口对齐，浆液经某一螺纹接口流入后，直接从与之对齐的出浆口流出，不经过环形管路流至其他出浆口，导致向破碎体内注入的浆液分布不均匀；所述连接软管的一端仅与一个螺纹接口连接，其他的螺纹接口用螺纹堵头封堵，从而避免浆液从
其他的螺纹接口内再流入跟管内，之所以设置多个螺纹接口，是为了方便连接软管与螺纹接口连接。
[0018]优选地，所述步骤3中，所述一次注浆管的前端与连接软管之间设置直角接头，所述直角接头的一端与一次注浆管前端连接，直角接头的另一端与连接软管连接，无需使用三通接头进行连接；所述连接软管内设有单向止逆阀，单向止逆阀可以避免注入的浆液经连接软管回流。
[0019]优选地，所述步骤3中，所述卡扣限位槽位于螺纹连接头的两端，所述环形卡扣为圆环形，圆环上设有若干个边孔，圆环的中心为中孔，所述中孔的直径大于等于钻头及钻杆的外径，所述边孔的直径等于一次注浆管的外径，所述环形卡扣的外径等于卡扣限位槽的直径，所述环形卡扣的厚度等于卡扣限位槽的深度；所述一次注浆管从边孔穿出；所述步骤4中，所述钻头及钻杆穿过中孔；通过环形卡扣，约束并固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在钢拱架（6）的腹板上钻孔，并将导向套筒（61）插入钢拱架（6）腹板上，调整导向套筒（61）的水平仰角，使用加劲翼板（62）焊接固定；步骤2、进行隧道开挖段一次衬砌的施作，首先安装钢拱架（6）及钢筋网（72），钢拱架（72）分为两类，一种是常规的钢拱架（6），一种是安装有导向套筒（61）的钢拱架（6）；在钢拱架（6）与围岩之间设置界面注浆导管（73），界面注浆导管（73）与钢拱架（6）垂直；然后施作喷射混凝土层（71），将钢拱架（6）、钢筋网（72）、界面注浆导管（73）包裹在喷射混凝土层（71）内，从界面注浆导管（73）向钢拱架（6）与围岩之间补充注入水泥浆；步骤3、组装跟管（2）及一次注浆管（35），相邻节段的跟管（2）之间使用螺纹连接头（3）连接，首先在螺纹连接头（3）前端的卡扣限位槽（34）内放置一个环形卡扣（341），一次注浆管（35）从环形卡扣（341）的边孔（343）穿出，将螺纹连接头（3）的前端拧入前一节段的跟管（2）上；然后使用三通接头（351）将相邻节段的一次注浆管（35）接长，将连接软管（353）的一端与三通接头（351）连接，连接软管（353）的另一端与螺纹连接头（3）上的螺纹接口（33）连接；接着在螺纹连接头（3）后端的卡扣限位槽（34）内放置一个环形卡扣（341），一次注浆管（35）从环形卡扣（341）的边孔（343）穿出，将后一节段的跟管（2）拧入螺纹连接头（3）的后端；步骤4、将钻头（26）与钻杆（25）连接，并将钻头（26）从跟管（2）的前端穿出，待喷射混凝土层（71）达到设计强度后，沿着导向套筒（61）限定的路径钻进，将跟管（2）一并带入钻孔内，钻进过程中按照步骤3所述的方法对跟管（2）及一次注浆管（35）接长；步骤5、钻进就位后，通过一次注浆管（35）向跟管（2）外侧的破碎体（11）内注入低流动性的泡沫水泥浆，在跟管（2）外侧形成破碎加固体（12），对破碎体（11）内的裂缝进行封堵；步骤6、将劈裂注浆管（5）与超前锚杆（41）绑扎固定，劈裂注浆管（5）的长度为超前锚杆（41）的两倍，劈裂注浆管（5）的两端与超前锚杆（41）的尾端对齐；将钻头（26）及钻杆（25）从跟管（2）内拔出，将超前锚杆（41）及劈裂注浆管（5）置入跟管（2）内，然后将跟管（2）拔出，超前锚杆（41）及劈裂注浆管（5）留在钻孔内；步骤7、在导向套筒（61）的底部安装注浆塞（42），将超前锚杆（41）、劈裂注浆管（5）与导向套筒（61）之间的缝隙封堵，从注浆塞（42）上的二次注浆孔（421）向钻孔内注入水泥浆施作超前锚杆（41）的锚固体（13），待水泥浆液从超前锚杆（41）上的锚杆溢浆孔（411）流出后，停止注浆作业，使用密封塞（422）将二次注浆孔（421）及超前锚杆（41）的尾端封堵；步骤8、待锚固体（13）达到设计强度后，将劈裂注浆管（5）的一端与注浆机连接并注入水泥浆，待水泥浆从劈裂注浆管（5）的另一端流出后，将劈裂注浆管（5）的另一端也与注浆机连接，提高注浆压力，通过劈裂注浆管（5）的两端同时注入高压水泥浆施作劈裂注浆体（14）。2.根据权利要求1所述破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法，其特征在于，所述步骤1中，所述导向套筒（61）的水平仰角依据超前锚杆（41）的植入角度确定，所述加劲翼板（62）沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClE二一D一一一八，
申请(专利权)人：杭州昂创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：