[发明专利]一种连续交替式隧道掌子面超前锚杆布设方法

说明书

本发明涉及一种连续交替式隧道掌子面超前锚杆布设方法，包括：（1）确定掌子面超前锚杆的支护长度、支护密度以及平面布设点位；（2）将掌子面超前锚杆平面布设点位均等划分成K个部分，得到每个部分的锚杆布设点位；（3）在K个部分的锚杆布设点位上分别施作以隧道单次开挖进尺为梯度，最长为支护长度的不等长锚杆，使掌子面在不等长锚杆的支护下趋于稳定；（4）继续开挖掌子面，其中一部分锚杆布设点位上的锚杆随掌子面开挖被一同挖除，而后在该部分上重新施作长度为支护长度的锚杆；（5）重复步骤（4），使掌子面始终处于不等长锚杆的支护下，直至结束隧道掌子面超前锚杆支护。该方法有利于提高掌子面锚杆支护效果的稳定性。

技术领域

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种连续交替式隧道掌子面超前锚杆布设方法。

背景技术

掌子面稳定是隧道安全施工的基本前提。然而在软弱围岩隧道中，掌子面不稳定现象频发，严重威胁着施工安全。掌子面超前锚杆是提升隧道掌子面稳定性的重要支护手段，其常规布设方案的主要参数包括支护长度、支护密度以及搭接长度。

按照常规方案的布设方法，掌子面超前锚杆会随着隧道开挖的进行而不断被截断，相应的对于掌子面的支护效果将逐渐减弱，直至锚杆的支护长度缩短至搭接长度才能进行新一轮的掌子面锚杆施工，重新补强掌子面。常规方案的布设方法属于间断式布设，其在应用过程中掌子面锚杆支护效果逐渐弱化的过程对于掌子面变形控制十分不利。

通常为避免该方案中掌子面锚杆支护效果过度弱化，需要保证锚杆具有一定的搭接长度。但搭接长度的增加将会导致支护成本的急剧增加，最终降低支护的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续交替式隧道掌子面超前锚杆布设方法，该方法有利于提高掌子面锚杆支护效果的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种连续交替式隧道掌子面超前锚杆布设方法，包括如下步骤：

（1）基于隧道单次开挖进尺，确定掌子面超前锚杆的支护长度以及支护密度，并进一步确定掌子面超前锚杆的平面布设点位；所述掌子面超前锚杆的支护长度为隧道单次开挖进尺的整数倍；

（2）将得到的掌子面超前锚杆平面布设点位均等划分成K个部分，进一步得到每个部分的锚杆布设点位；所述K的计算公式为：

K = n/m

式中，n为掌子面超前锚杆的支护长度，m为隧道单次开挖进尺；

（3）隧道施工至拟采用掌子面超前锚杆支护的首个掌子面时，在K个部分的锚杆布设点位上分别施作以隧道单次开挖进尺为梯度，最长为支护长度的不等长锚杆，使掌子面在不等长锚杆的支护下趋于稳定；

（4）继续开挖掌子面，其中一部分锚杆布设点位上的锚杆随掌子面开挖被一同挖除，而后在该部分上重新施作长度为支护长度的锚杆，掌子面继续在不等长锚杆的支护下趋于稳定；

（5）重复步骤（4），使掌子面始终处于不等长锚杆的支护下，直至结束隧道掌子面超前锚杆支护。

进一步地，所述步骤（2）中，掌子面超前锚杆平面布设点位的划分采用数字编号划分法，具体为：将掌子面上的所有锚杆布设点位，从左至右逐行依次进行编号，将编号为1、1+K、1+2K、……作为第1部分，将编号为2、2+K、2+2K、……作为第2部分，……，将编号为K、2K、3K、……作为第K部分，从而将所有锚杆布设点位均等划分为K个部分。