[发明专利]超前支护径向锚杆结构及其施工方法

说明书

技术领域：

本发明涉及隧道工程或岩土工程领域，具体涉及一种超前支护径向锚杆结构及其施工方法。

 

背景技术：

径向锚杆可以提高隧道围岩的稳定性能，可在隧道周边形成一定厚度的围岩加固圈，是隧道工程中非常重要也很常用的支护措施。但是，径向锚杆一般是在隧道永久开挖基面形成以后才开始实施并发挥支护作用的，对隧道永久开挖基面形成之前的围岩变形难以形成支护作用，很显然，现有径向锚杆技术不具备超前支护的功能，其支护能力并没有在工程中得到充分利用。在实际工程中，常采用预加固或预支护措施，以便对隧道开挖之前的围岩变形进行控制，然后进行洞内开挖和径向锚杆等支护措施的施工，因增加了预加固或预支护措施，其工程投资较大，工期也较长。如何实现径向锚杆对隧道永久开挖基面形成之前的围岩变形形成支护作用是本发明需要解决的技术问题。

 

发明内容：

本发明提供一种超前支护径向锚杆结构及其施工方法，该超前支护径向锚杆结构及其施工方法有利于实现对隧道永久开挖基面形成之前的围岩变形形成预支护作用。

本发明采用的技术方案是：

本发明超前支护径向锚杆结构，其特征在于，包括以下结构：所述径向锚杆的后端设有连接套管，所述连接套管前端连接锚杆体A，所述锚杆体A前端外围套设有锚头，所述锚头外围套设有定位件，所述连接套管后端连接锚杆体B，所述连接套管后端外围套设有锚尾A，所述锚尾A的后端设有封闭端，所述封闭端可采用机械方法拆除，以形成后端开口的锚尾B，从所述锚尾B的后端可通过所述连接套管安装锚杆体B，所述锚杆体B后端可加设垫板和螺母；所述锚头外壁设有限位键A和限位键B，所述锚头后端设有环形扣槽，所述定位件包含螺旋钢筋和弹簧片，所述弹簧片有四肢且沿所述螺旋钢筋呈圆周均匀分布，所述弹簧片与所述螺旋钢筋焊接成整体，所述弹簧片后端设有扣勾。

进一步的，上述定位件可通过所述螺旋钢筋采用旋进方法外套在所述锚头的限位键A和限位键B之间，所述定位件可在所述限位键A和限位键B之间的范围内前后自由滑动，但不能滑出该范围，其滑动距离须满足所述弹簧片的扣勾与所述锚头的环形扣槽能够互相扣连在一起或者互相脱开分离的要求。

进一步的，上述扣勾与环形扣槽互相扣连在一起时，可方便所述径向锚杆在锚杆孔中的插入就位作业，所述径向锚杆在锚杆孔中就位后，可通过顶杆向锚杆体A施加推力，使定位件弹簧片的前端抵紧锚杆孔孔底围岩，并使锚头向锚杆孔孔底滑动，以迫使所述扣勾与环形扣槽互相脱开分离，此时，所述弹簧片的后端会在自身弹力作用下向外张开并支撑在锚杆孔孔壁上，从而，将所述径向锚杆固定在锚杆孔内的设定位置，以防止径向锚杆从锚杆孔中滑出。

进一步的，上述锚杆孔内布设有排气管，所述排气管间隔固定在所述锚杆体A上，所述排气管前端延伸至所述锚头、后端延伸至位于临时基面的锚杆孔孔口以外，所述锚杆孔孔口处设有注浆管、排气管和止浆塞。

进一步的，上述连接套管分别与所述锚杆体A、锚杆体B和锚尾A之间的连接方式以及所述锚杆体A与锚头之间的连接方式均采用螺纹连接。

本发明采用径向锚杆结构进行超前支护的施工方法，其特征在于，在永久开挖基面开挖施工之前，在临时基面所在的作业空间内进行锚杆孔的钻孔和施工安装径向锚杆。

进一步的，其具体的施工步骤如下：

（1）    根据临时基面和永久开挖基面的相对关系，进行径向锚杆的总体布置设计，径向锚杆尽量与永久开挖基面呈垂直或正交布置，当作业空间有限时，采用接近正交的大角度布置形式；

（2）    根据径向锚杆的总体布置，确定每一根径向锚杆的位于临时基面处的临时孔口的空间位置、锚杆孔的倾斜角度和成孔深度；

（3）    将径向锚杆的锚头、定位件、锚杆体A、连接套管和锚尾A组装成整体，将所述定位件后端的扣勾与所述锚头后端的环形扣槽互相扣连在一起，并将排气管间隔固定在锚杆体A上；

（4）    在临时基面所在的作业空间内进行锚杆孔的钻孔和清孔作业完成后，将组装好的径向锚杆插入锚杆孔中，并利用顶杆将径向锚杆顶入预定位置，使径向锚杆的连接套管位于永久开挖基面靠围岩一侧附近、锚尾A后端的封闭端位于开挖范围以内、锚头位于锚杆孔孔底附近，通过顶杆向锚杆体A施加推力，使定位件的前端抵紧锚杆孔孔底围岩，并使锚头向锚杆孔孔底滑动，以迫使所述扣勾与环形扣槽互相脱开分离，此时，定位件的弹簧片后端会在自身弹力作用下向外张开并支撑在锚杆孔孔壁上，从而将径向锚杆固定在锚杆孔内，之后，再从锚杆孔中抽出顶杆；