[发明专利]长悬臂水平旋喷系统

说明书

本发明公开了一种长悬臂水平旋喷系统，包括：可移动机身、钻孔装置、旋喷装置、注浆装置、钻孔支撑架组以及旋喷支撑架组，钻孔支撑架组包括能够独立升降的第一钻孔支撑架及第二钻孔支撑架；旋喷支撑架组包括能够独立升降的第一旋喷支撑架及第二旋喷支撑架；钻孔装置承托于第一钻孔支撑架和第二钻孔支撑架的顶部，并能够相对于可移动机身前后移动，钻孔装置包括设置于钻孔装置前端的钻头以及连接于钻头后端的钻杆；旋喷装置承托于第一旋喷支撑架和第二旋喷支撑架的顶部，并且旋喷装置能够相对于可移动机身前后移动，旋喷装置包括设置于旋喷装置前端的喷头组件以及连接于喷头组件后端的输料管线，喷头组件通过输料管线与注浆装置相连通。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种隧道和地下工程软弱围岩超前预加固的施工系统。

背景技术

随着我国铁路尤其是山区铁路的迅速发展，山岭隧道越来越多，受曲线半径的限制，铁路隧道需穿越山岭，这些地区广泛分布各种地质构造带，特别是会遇到断层软弱带。这类断层具有深埋、富水、软弱带呈夹层状的特点，在软弱破碎地层中进行隧道和地下工程施工，容易出现围岩大变形、工作面坍塌等安全问题以及施工进度缓慢、工效极低的技术问题，更甚至会出现破坏地表环境和居民区、以及危及施工人员生命安全、留下运营安全隐患等严重后果。

对于浅埋地段的断层带，常规的处理方法是超前注浆加固围岩，采用环向间距一般为0.3～0.4m的大管棚作为超前支护结构，短进尺分部开挖，初期支护快速封闭成环，二次衬砌及时跟进，安全快速通过断层软弱带。但对于深埋富水断层软弱带，若仍采用常规的大管棚超前支护结构，其0.3～0.4m的环向间距，无法实现管棚之间的咬合，施工中极易发生管涌导致突水涌泥，对施工人员生命及机械设备安全造成重大危害的风险极大，此外，深埋富水软弱带地段围岩压力大，在地下水作用下，该超前支护结构难以保证围岩稳定和结构的安全，极易发生坍塌事故。

现有技术中常常采用传统水平旋喷法，但是此方法需要传统的钻孔机及注浆机交替施工，在施做一根18米的旋喷桩需要近24小时，桩径大多小于60cm，旋喷一个断面的时间长达1～2个月，且经常出现断桩、不咬合、桩缩径等问题，难以满足开挖施工要求。

如中国专利申请201210425650.1号公开的一种软岩隧道长悬臂水平旋喷变形控制施工方法，包括：(1)在开挖轮廓线周边钻孔，旋喷注浆同时钻杆后退，旋喷后下入第一型构件，形成第一型桩体；(2)重复步骤(1)构造出第一帷幕体系；(3)在隧道设计的掌子面钻孔，旋喷注浆同时钻杆后退，旋喷后下入第二型构件，形成第二型桩体；(4)重复步骤(3)构造出第二核心土加固体系；(5)进行大断面机械开挖、初支；(6)在中、下台阶拱脚处斜向隧道下方30～45度钻孔，下入第三型构件，形成第三型桩体；(7)重复步骤(6)构造出锁脚旋喷桩稳定体系。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、没有公开水平旋喷设施的具体结构；(2)、注浆过程为水平方式的注入，其存在需要克服浆液因自身重力产生注浆桩不连续或不均匀的缺陷。

又如中国专利申请201310671711.7号公开的一种软岩隧道水平旋喷施工方法，其包括：采用水平旋喷钻机钻出具有规定深度和直径的第一型钻孔；在完成第一型钻孔后采用注浆设备将预先制备好的水泥浆供给至第一型钻孔的末端，使得随着钻杆退出第一型钻孔而沿着第一型钻孔由内向外形成第一型桩体；采用推顶装置将预先制备的长度与第一型钻孔深度相同的第一型加强构件沿第一型钻孔插入第一型桩体直至第一型钻孔的末端；通过控制第一支撑架和第二支撑架同步绕可移动机身的纵向轴线转动以改变喷钻臂的施工位置，从而构造出整体式的帷幕体系；通过同步控制第一支撑架和第二支撑架的升降高度来缩小水平旋喷钻机的施工半径，从而在待形成的隧道的内部形成阵列状稳定体系。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：(1)需要传统的钻孔机及注浆机交替施工；(2)、注浆方式为水平方式的注入，其存在需要克服浆液因自身重力产生注浆桩不连续或不均匀的缺陷。

因此，提供一种可实现结钻孔和旋喷功能于一体，并可形成均匀密实的加固桩体的长悬臂水平旋喷系统成为业内急需解决的问题。

发明内容