[发明专利]循环利用式隧道掌子面超前锚管及其使用方法

说明书

本发明涉及一种循环利用式隧道掌子面超前锚管及其使用方法，包括由多段同轴分布的自由段管体拼装而成的锚管本体，所述锚管本体的一端螺接有用于固定在锚孔中的内锚固段锚体，锚管本体的另一端螺接有外锚固段锚体，所述外锚固段锚体经由固定件固定在围岩表面。本发明结构设计合理，通过锚管本体、内锚固段锚体，外锚固段锚体组合形成一种主体结构可循环利用的新型隧道掌子面支护结构，不仅有利于维护隧道掌子面稳定，降低施工难度，而且显著降低了隧道掌子面的支护成本，提高了经济效益。

技术领域：

本发明涉及一种循环利用式隧道掌子面超前锚管及其使用方法。

背景技术：

为满足我国交通事业发展的需求，隧道工程不断朝着长大、深埋方向发展，导致新建隧道中软弱围岩隧道的占比不断增加。软弱围岩隧道开挖后，通常表现为变形量级大、变形速度快，由于变形控制不当而导致的隧道坍塌事故屡见不鲜。

基于新奥法理念，软弱围岩隧道采用台阶法、中隔壁法、交叉中隔壁法、单（双）侧壁导坑法等进行施工。以期通过将大断面切割成若干个可临时封闭的小断面，控制开挖后围岩应力释放的过程，满足支护结构施工时围岩暂时稳定的条件以及达到控制围岩变形的目的。然而由于此类开挖工法工序繁多，在施工期需实现多道工序之间的相互转换，导致施工进度缓慢，围岩受到多次扰动，掌子面愈发不稳定。

采用锚管对掌子面前方隧道开挖轮廓线内的核心土体进行超前加固，可提高核心土体的强度和刚度，维持掌子面稳定，是一种重要的掌子面支护措施。掌子面锚管管体为自由段管体，应用时虽能保证支护强度，但是存在难以挖断的问题，严重影响了隧道开挖效率。因此，如何使得掌子面锚管的材质及结构形式能在各种围岩条件下既保持较高的支护强度，又易于开挖施工，是掌子面支护技术应用亟需解决的问题。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种循环利用式隧道掌子面超前锚管及其使用方法，设计合理，使用方便。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种循环利用式隧道掌子面超前锚管，包括由多段同轴分布的自由段管体拼装而成的锚管本体，所述锚管本体的一端螺接有用于固定在锚孔中的内锚固段锚体，锚管本体的另一端螺接有外锚固段锚体，所述外锚固段锚体经由固定件固定在围岩表面。

进一步的，所述自由段管体的两端内壁均设有内螺纹；相邻两根自由段管体之间设有连接螺栓，所述连接螺栓的两端分别与两根自由段管体的内螺纹相螺接。

进一步的，所述内锚固段锚体与外锚固段锚体的外表面设有外螺纹；靠近内锚固段锚体的自由段管体通过内螺纹与内锚固段锚体的外螺纹相螺接；靠近外锚固段锚体的自由段管体通过内螺纹与外锚固段锚体的外螺纹相螺接。

进一步的，所述内锚固段锚体经由锚固剂固定在锚孔中。

进一步的，所述锚固剂为采用聚酯薄膜分割呈双组分包装药卷状的树脂锚固剂。

进一步的，所述固定件包括螺接在外锚固段锚体上的螺母，所述螺母与围岩的表面之间设有托盘，所述托盘的中部设有以利于外锚固段锚体贯穿的通孔。

进一步的，所述自由段管体为空心钢管

本发明采用的另一种技术方案是：一种循环利用式隧道掌子面超前锚管及其使用方法，包含如下步骤：

（1）根据隧道单次开挖长度确定每一段自由段管体的长度，并根据掌子面超前支护长度确定循环利用式隧道掌子面超前锚管的总长度；

（2）将锚管本体、内锚固段锚体以及外锚固段锚体进行组装，形成循环利用式隧道掌子面超前锚管；

（3）在掌子面拟支护位置钻设锚孔，用循环利用式隧道掌子面超前锚管前端将树脂锚固剂送入孔底，启动钻机带动循环利用式隧道掌子面超前锚管旋转，匀速推进到孔底；