CN113047860A - 隧道大机作业开挖外插角控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于挖方边缘加固技术领域，具体涉及一种隧道大机作业开挖外插角控制方法，在初期支护与掌子面之间形成2.5m‑3.5m的暂缓支护段，大机钻孔的方向为由初期支护内侧顶线朝向暂缓支护段与掌子面的交界线的延长线方向，依靠初期支护的钢架定位、打设超前小导管孔、胀壳式锚杆孔和玻璃纤维锚杆孔，然后在超前小导管孔内安装超前小导管，胀壳式锚杆孔内安装胀壳式锚杆，在玻璃纤维锚杆孔安装玻璃纤维锚杆。本发明能够显著减小超挖量，从而减少超挖量，减少出渣工程量，减少喷射砼消耗，减小初支背后脱空率，节约时间成本及经济成本。
Description
技术领域
本发明属于挖方边缘加固技术领域，具体涉及一种隧道大机作业开挖外插角控制方法。
背景技术
目前，在高速铁路隧道的修建中，利用凿岩台车以钻爆的方式施工，比较常见。对于推进梁及钻杆较长的，通常大于3m，通常称为大机。隧道开挖过程中，对于初期支护中有钢架段落，一般是将钢架安装至掌子面喷锚支护后再进行钻爆施工，该施工方法的缺陷是：因初期支护钢架紧跟掌子面(通常间隔仅400mm)，凿岩台车自身推进梁的厚度影响，周边眼钻孔外插角大，如附图1，导致超挖大，加大出渣工程量，加大初喷混凝土厚度，延长工期并增加施工成本，由于超挖后控制不力，初支背后容易形成空洞，造成围岩不稳，影响安全质量。
发明内容
本发明意在提供一种隧道大机作业开挖外插角控制方法，以减小隧道施工中大机作业开挖外插角，减小超挖量。
为了达到上述目的，本发明的方案为：隧道大机作业开挖外插角控制方法，在初期支护与掌子面之间形成2.5m-3.5m的暂缓支护段，暂缓支护段通过胀壳式锚杆和玻璃纤维锚杆来稳固，大机钻孔的方向为由初期支护内侧顶线朝向暂缓支护段与掌子面的交界线的延长线方向。
本方案的工作原理及有益效果在于：1、通过加强超前支护措施和采用胀壳式锚杆与玻璃纤维锚杆代替传统中空锚杆及砂浆锚杆来保证掌子面预留的暂缓支护段，保障大机作业安全。
2、通过掌子面与初期支护之间预留暂缓支护段的方式来给予凿岩台车充足的空间实施钻孔，抵消因大机设备自身推进梁的厚度的缺陷导致的外插角增大的问题，减小超挖量，从而减少超挖量，减少出渣工程量，减少喷射砼消耗，减小初支背后脱空率，节约时间成本及经济成本。
可选地，暂缓支护段的施工方法为：依靠初期支护的钢架定位、打设超前小导管孔、胀壳式锚杆孔和玻璃纤维锚杆孔，然后在超前小导管孔内安装超前小导管，胀壳式锚杆孔内安装胀壳式锚杆，在玻璃纤维锚杆孔安装玻璃纤维锚杆。
可选地，超前小导管沿掌子面周向边缘均匀分布形成管棚。
可选地，还包括辅助定位装置：包括横架和固定机构，横架呈U形，固定机构安装在横架外侧的中点处，横架两端的间距大于凿岩台车的推进梁的宽度3倍以上。
辅助定位装置用于定位钻孔外插角的定位：大机在作业时可在隧道内的地面上自由移动，钻孔的方向就存在较大的误差(如附图2中的a、c向)，而不能保障钻孔方向一定在隧道截面边缘的法线所在的平面上(即附图2中的b向)；通过固定机构将辅助定位装置安装到凿岩台车的推进梁上，并且让横架垂直于钻杆，利用辅助定位装置的横架的两端与暂缓支护段相抵，即可保障钻孔的方向在隧道截面边缘的法线所在的平面上。
可选地，固定机构包括安装架和螺栓，安装架呈U形，安装架两端开有螺纹孔，螺栓螺纹连接在螺纹孔内，安装架的中点处与横架的中点处相背连接，安装架的宽度大于推进梁的宽度。
通过安装架将固定机构卡和在凿岩台车的推进梁上，然后通过旋拧螺栓让螺栓的端部与推进梁的侧面相抵，利用螺栓的摩擦力实现固定机构的固定。
可选地，螺栓的端部设有垫片。
可选地，固定机构还包括纵架，纵架垂直于横架，且纵架的中点处与横架的中点处固定，安装架的数量为两个，且分别安装在纵架的两端。
利用纵架进一步钻孔的方向在隧道截面边缘的法线所在的平面上。
可选地，安装架通过耳板与纵架铰接。
更利于整个辅助定位装置的安装和拆卸。
可选地，横架位于凿岩台车的钻杆和推进梁之间，横架的端部高于钻杆5-10cm。
避免横架占用过多的空间。
附图说明
图1为现有技术中的开挖纵断面图；
图2为钻孔误差示意图；
图3为本发明实施例一中开挖纵断面图；
图4为本发明实施例二中括辅助定位装置安装在凿岩台车推进梁上的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的标记包括：初期支护1、钻杆2、横架3、纵架4、耳板5、安装架6、螺栓7、暂缓支护段8。
实施例一
本实施例基本如图3所示：隧道大机作业开挖外插角控制方法，在初期支护1与掌子面之间形成3m的暂缓支护段8，大机钻孔的方向为由初期支护1内侧顶线朝向暂缓支护段8与掌子面的交界线的延长线方向，依靠初期支护1的钢架定位、打设超前小导管孔、胀壳式锚杆孔和玻璃纤维锚杆孔，然后在超前小导管孔内安装超前小导管，胀壳式锚杆孔内安装胀壳式锚杆，在玻璃纤维锚杆孔安装玻璃纤维锚杆；超前小导管沿掌子面周向边缘均匀分布形成管棚。
通过加强超前支护措施，即采用胀壳式锚杆与玻璃纤维锚杆代替统中空锚杆及砂浆锚杆，来保证掌子面的预留3m的暂缓支护段8作业安全，然后通过掌子面与初期支护1之间预留3m暂缓支护段8的方式来给予凿岩台车充足的空间实施钻孔，抵消因大机设备自身的缺陷导致的外插角增大的问题，减小超挖量，从而减少超挖量。
实施例二
本实施例与实施例一的区别之处在于：在凿岩台车的推进梁上安装了包括辅助定位装置，如附图4所示，包括横架3和纵架4，横架3呈U形，横架3两端的间距大于凿岩台车的推进梁的宽度4倍，横架3的宽度大于10cm，且横架3的端部呈直边；纵架4的中点处与横架3的中点处固定，纵架4的两端通过耳板5铰接有安装架6，安装架6呈U形，安装架6两端开有螺纹孔，螺栓7螺纹连接在螺纹孔内，螺栓7的端部设有垫片，横架3位于凿岩台车的钻杆2和推进梁之间，横架3的端部高于钻杆2 10cm。
通过旋拧螺栓7，将辅助定位装置安装到凿岩台车的推进梁上，纵架4与钻杆2平行，横架3垂直于钻杆2。在需要定位时，调整凿岩台车的推进梁，让横架3的两端的两个直边均与暂缓支护段8平贴相抵，则此时钻孔，钻孔的方向一定在隧道截面边缘的法线所在的平面上。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：在初期支护与掌子面之间形成2.5m-3.5m的暂缓支护段，暂缓支护段通过胀壳式锚杆和玻璃纤维锚杆来稳固，大机钻孔的方向为由初期支护内侧顶线朝向暂缓支护段与掌子面的交界线的延长线方向。
2.根据权利要求2所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：暂缓支护段的施工方法为：依靠初期支护的钢架定位、打设超前小导管孔、胀壳式锚杆孔和玻璃纤维锚杆孔，然后在超前小导管孔内安装超前小导管，胀壳式锚杆孔内安装胀壳式锚杆，在玻璃纤维锚杆孔安装玻璃纤维锚杆。
3.根据权利要求4所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：超前小导管沿掌子面周向边缘均匀分布形成管棚。
4.根据权利要求1所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：还包括辅助定位装置：包括横架和固定机构，横架呈U形，固定机构安装在横架外侧的中点处，横架两端的间距大于凿岩台车的推进梁的宽度3倍以上。
5.根据权利要求4所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：固定机构包括安装架和螺栓，安装架呈U形，安装架两端开有螺纹孔，螺栓螺纹连接在螺纹孔内，安装架的中点处与横架的中点处相背连接，安装架的宽度大于推进梁的宽度。
6.根据权利要求5所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：螺栓的端部设有垫片。
7.根据权利要求6所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：固定机构还包括纵架，纵架垂直于横架，且纵架的中点处与横架的中点处固定，安装架的数量为两个，且分别安装在纵架的两端。
8.根据权利要求7所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：安装架通过耳板与纵架铰接。
9.根据权利要求8所述的隧道大机作业开挖外插角控制方法，其特征在于：横架位于凿岩台车的钻杆和推进梁之间，横架的端部高于钻杆5-10cm。
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