[发明专利]软岩隧道中预应力锚固系统的机械快速施工方法

说明书

本发明公开了一种软岩隧道中预应力锚固系统的机械快速施工方法，包括以下步骤：S1.自动钻孔；S2.杆体安装及搅拌；S3.附件安装；S4.张拉预紧；S5.有效预应力检测；S6.补偿张拉；S7.注浆。本发明整个施工过程中，均通过机械设备和系统进行施工操作和控制，可以把控施工时机和工期，减少人力消耗和人工成本，降低施工难度，保障施工安全，并且施工过程中全机械化施工，能简化流程和工序，缩短施工周期，减少软岩应力变化造成的岩层变形、收拢问题，提升围岩自承载能力，并通过机械施工可以更好的控制和提高施工要求，保证质量和安全，提高施工效率。

技术领域

本发明涉及软弱围岩施工技术领域，具体是一种软岩隧道中预应力锚固系统的机械快速施工方法。

背景技术

随着交通隧道修建重心逐渐向“长、大、深、险”方向发展，由高地应力环境造成的隧道修建问题愈加凸显，其中软岩大变形已经严重危及到地下洞室的施工与运营安全。在建如川藏铁路、木寨岭公路隧道和滇中引水隧洞等，均已出现软岩大变形，而目前此类问题还未得到完善解决。

对于软弱围岩而言，随洞室开挖，围岩体径向应力释放/消散，力学性能将出现下降并逐步呈现出恶化态势，继而导致其自承能力降低，引起松动圈逐步扩大，并且由于围岩处在高地应力状态下，会进一步诱发软岩大变形。基于此，为消除因洞壁周边约束解除而造成的高应力差及带来的岩体力学性状恶化问题，施作高强预应力锚索/杆可主动快速对洞壁施加径向支护力，从而提高围岩物理力学性状及其自承能力。

理论上，从单根预应力锚索/杆的角度分析，预应力锚索/杆锚固到围岩中，能使软弱破碎围岩中的部分裂隙闭合，岩体的密实度和强度均得到提高。而以预应力锚索/杆为核心的预应力锚固系统中，当锚索/杆支护密度足够大时，可将所有锚索/杆两端之间的整体围岩形成自承载拱，对锚索/杆锚固岩体以外的破碎围岩提供较强的支护反力，能够抵挡、并平衡深部破碎围岩的应力，最终使得围岩的运动和变形将趋于稳定。实践中，在修建的木寨岭公路隧道中已首次采用预应力锚索主动支护技术并取得成功。

对于大断面的交通隧道而言，为使预应力锚固系统发挥应有的效用，预应力锚索/杆之间的间距是比较小的，需控制在一米左右，进而会导致预应力锚索/杆数量较多。而预应力锚索 /杆施工又包括钻孔、锚固安装、张拉、检测、注浆，这对施工人员的负担是很大的，特别是在川藏或是环境比较恶劣的地区，人工施工预应力锚索/杆是不符合实际的。同时预应力锚固系统是由全数预应力锚索/杆通过钢带连接形成的一个整体，若其中某根预应力锚索/杆失效，其造成的不利影响可能会扩散到整个预应力锚固系统，进而引发一系列不良后果，故支护过程中对预应力锚索/杆的施工质量要求是较高的。对于人工施工预应力锚索/杆，在任一工序中由于人员因素造成的不利影响都会致使预应力锚索/杆施工质量下降。

因此，在软岩隧道施工中，针对预应力锚固系统施工难度大、工期严、周期长、要求高等诸多技术难题，我们需要提出更好的施工方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种软岩隧道中预应力锚固系统的机械快速施工方法，该施工方法利用机械手段全程智能化施工，可有效把控施工时机、进度及质量，弱化软岩应力影响及减少施工人员，具有施工时机易控制、效率高、质量好、成本低及风险小的特点。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：软岩隧道中预应力锚固系统的机械快速施工方法，包括以下步骤：

S1.自动钻孔

以智能自动凿岩机作为钻孔设备，并配置钻孔定位装置和钻孔智能操控系统；

钻孔定位装置隧道断面轮廓记录并保存，钻孔智能操控系统按照钻孔要求控制智能自动凿岩机上钻机至锚孔工作位；

钻机配置多根不同长度钻杆钻孔，钻孔时钻孔智能操控系统自动记录钻机动力参数和围岩性能参数，并基于钻机动力参数和围岩性能参数控制钻机更换钻杆、推进频率及钻进方式；

S2.杆体安装及搅拌