CN113187500B - 一种松散围岩扩张网支护快速施工方法及扩张设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及隧道挖掘技术领域，提供一种松散围岩扩张网支护快速施工方法及扩张设备。该方法包括以下步骤：在松散围岩上钻超前导向孔；将扩张网插入至超前导向孔内；将扩张设备搭载于具有向前推进力的推进设备上；将扩张设备从扩张网的一端插入，并在推进设备的推进力作用下逐渐插入至超前导向孔内；启动扩张设备，对扩张网撑开的同时并对松散围岩进行挤压，使得超前导向孔的孔径扩大；扩张设备恢复至初始收缩状态，推进设备推动扩张设备向内移动一段距离后再启动扩张设备，以此循环，使得扩张设备逐渐将整个超前导向孔的孔径进行扩大；向扩大孔径后的超前导向孔内进行围岩支护得到救援通道。具有操作简单快捷、救援时间短和安全性高的优点。

Description

一种松散围岩扩张网支护快速施工方法及扩张设备
技术领域
本申请属于隧道挖掘技术领域，更具体地说，是涉及一种松散围岩扩张网支护快速施工方法及扩张设备。
背景技术
隧道塌方是软弱围岩隧道施工经常发生的事故，由于软弱围岩的围岩稳定性较差，使得隧道塌方事故很难避免。隧道塌方后，由于塌方围岩比较松散，容易扰动，强度低，无法形成稳定的挖掘通道，这样无法快速有效的形成救援通道，目前的做法都是从塌方外部直接将塌方的围岩进行挖掉，这样挖掘面积大，工程量大，会影响到救援效率。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种松散围岩扩张网支护快速施工方法，以解决现有技术中塌方后存在救援通道形成慢的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种松散围岩扩张网支护快速施工方法，包括以下步骤：
S1、在松散围岩上钻超前导向孔；
S2、将待扩张的扩张网插入至所述超前导向孔内；
S3、将处于初始收缩状态的扩张设备搭载于具有向前推进力的推进设备上；
S4、将所述扩张设备的导向头从所述扩张网的一端插入，并在所述推进设备的推进力作用下逐渐插入至所述超前导向孔内；
S5、启动所述扩张设备，对所述扩张网撑开的同时并对松散围岩进行挤压，使得所述超前导向孔的孔径扩大；
S6、所述扩张设备恢复至初始收缩状态，所述推进设备推动所述扩张设备向内移动一段距离后再启动所述扩张设备，以此循环，使得所述扩张设备逐渐将整个所述超前导向孔的孔径进行扩大；
S7、向扩大孔径后的所述超前导向孔内进行围岩支护得到救援通道。
在一个实施例中，在所述步骤S1中，所述超前导向孔的孔径为0.2m-0.5m。
在一个实施例中，所述扩张网为高强度纤维网或钢丝绳网。
在一个实施例中，所述超前导向孔进行扩孔后的直径为0.5m-0.8m。
在一个实施例中，在所述步骤S6中，所述扩张设备每扩张一段距离后，退出所述超前导向孔，待对扩张后的所述超前导向孔进行围岩支护后再将所述扩张设备重新插入至所述超前导向孔内。
在一个实施例中，在所述步骤S7中，所述围岩支护采用喷射速凝混凝土进行表层快速支护；或者，所述围岩支护采用环氧树脂管道进行表层快速支护；或者，所述围岩支护采用高强度轻型管道进行表层快速支护。
在一个实施例中，所述扩张设备包括所述导向头、中心杆、驱动件、安装接头和扩张铰接连杆组件，所述扩张铰接连杆组件一端固定在中心杆，另一端活动设置，所述驱动件设置在所述中心杆上并驱使所述扩张铰接连杆组件活动，以使其径向收缩或扩张，所述安装接头用于与推进设备连接。
在一个实施例中，所述扩张铰接连杆组件包括固定环、活动环、多组连杆组件以及多个抵压板，所述连杆组件包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端铰接在固定环，所述第二支撑杆的一端固定在活动环上，所述第一支撑杆的另一端和所述第二支撑杆的另一端相互铰接，所述抵压板设置在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆的铰接处。
本申请的另一个目的在于提供一种扩张设备，包括导向头、中心杆、驱动件、安装接头和扩张铰接连杆组件，所述导向头和所述安装接头分别设置在所述中心杆的两端，所述扩张铰接连杆组件一端固定在所述中心杆上，另一端活动套设在所述中心杆上，所述驱动件设置在所述中心杆上并驱使所述扩张铰接连杆组件进行收缩和扩张活动。
在一个实施例中，所述扩张铰接连杆组件包括固定环、活动环、多组连杆组件以及多个抵压板，所述连杆组件包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端铰接在固定环，所述第二支撑杆的一端固定在活动环上，所述第一支撑杆的另一端和所述第二支撑杆的另一端相互铰接，所述抵压板设置在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆的铰接处。
本申请提供的一种松散围岩扩张网支护快速施工方法及扩张设备的有益效果在于：通过在松散围岩上先钻孔径较小的超前导向孔，这样可以防止松散围岩松塌，然后利用扩张设备对超前导向孔进行扩大，扩大的同时使得扩张网与松软围岩挤压于一起，这样扩张孔可以有效防止松散围岩松塌；最后向扩大孔径后的超前导向孔内进行围岩支护形成逃生通道，保证逃生通道的安全性，因此，本申请提供的一种松散围岩扩张网支护快速施工方法及扩张设备能快速地形成安全的逃生通道，具有操作简单快捷、救援时间短和安全性高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的松散围岩扩张网支护快速施工方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的扩张设备用于撑开扩张网的第一种结构示意图；
图3为本申请实施例提供的扩张设备用于撑开扩张网的第二种结构示意图；
图4为本申请实施例提供的扩张设备中省略部分抵压板的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的扩张设备的立体结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1、扩张网；2、扩张设备；21、导向头；22、中心杆；23、驱动件；24、安装接头；25、扩张铰接连杆组件；251、固定环；252、活动环；253、第一支撑杆；254、第二支撑杆；255、抵压板。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1-图3所示，现对本申请实施例提供一种松散围岩扩张网支护快速施工方法进行详细说明。具体地，该松散围岩扩张网支护快速施工方法包括以下步骤：
S1、在松散围岩上钻超前导向孔；在钻超前导向孔前先根据现场实际情况确定钻孔的位置、钻孔直径和钻孔深度，超前导向孔通过钻孔机实现挖孔。
S2、将待扩张的扩张网1插入至超前导向孔内；扩张网1此时为收缩状态，从而可以插入到超前导向孔内。
S3、将处于初始收缩状态的扩张设备2搭载于具有向前推进力的推进设备上；推进设备可以是挖机、货车等可以开运至塌方处的动力车，在推进设备还可以设有丝杆组件或液压杆组件等结构用于推动或连接扩张设备2，或者，推进设备的动力源来源于工人。
S4、将扩张设备2的导向头21从扩张网1的一端插入，并在推进设备的推进力作用下逐渐插入至超前导向孔内；扩张设备2在初始收缩状态时，直径小于超前导向孔的直径，以便能将扩张设备2插入至超前导向孔内，导向头21为锥形头，这样具有导向作用，能将扩张网1初步撑开。
S5、启动扩张设备2，对扩张网1撑开的同时并对松散围岩进行挤压，使得超前导向孔的孔径扩大；扩张设备2沿超前导向孔的径向方向扩张以便对松软围岩进行挤压，挤压的同时将扩张网1挤压至松散围岩上，使得扩张网1对松散围岩的表面具有防松塌作用，使得超前导向孔初步具有一定的防塌能力。
S6、当扩张设备2对当前的位置进行扩张完成后，扩张设备2恢复至初始收缩状态，推进设备推动扩张设备2向内移动一段距离后再启动扩张设备2，以此循环，使得扩张设备2逐渐将整个超前导向孔的孔径进行扩大；扩张设备2对超前导向孔采用逐段扩大的方式，这样对扩张设备2的损伤较小，同时也不会造成超前导向孔塌方，这样相对应将塌方围岩全部挖掉来说，具有工程量小、效率高和成本低的优点。
S7、向扩大孔径后的超前导向孔内进行围岩支护得到救援通道；对超前导向孔内进行围岩支护，进一步保证超前导向孔不会塌方，从而可以形成安全的救援通道，以便供内部人员爬出。
本申请实施例提供的一种松散围岩扩张网支护快速施工方法，通过在松散围岩上先钻孔径较小的超前导向孔，这样可以防止松散围岩松塌，然后利用扩张设备2对超前导向孔进行扩大，扩大的同时使得扩张网1与松软围岩挤压于一起，这样扩张网1可以有效防止松散围岩松塌，扩张设备2还有另一目的就是将孔径较小的超前导向孔扩大，以便可以供人工爬出；最后向扩大孔径后的超前导向孔内进行围岩支护形成逃生通道，保证逃生通道的安全性，因此，本申请实施例提供一种松散围岩扩张网支护快速施工方法能快速地形成安全的逃生通道，具有操作简单快捷、救援时间短和安全性高的优点。
在本实施例中，在步骤S1中，超前导向孔的孔径为0.2m-0.5m，这样设置的目的是保证超前导向孔最够小，使得超前导向孔不会自动塌方。其中，超前导向孔的孔径具体大小可以根据实际的松软围岩进行选择，如松软围岩属于紧密度比较大的情况，那么超前导向孔的孔径可以设置的大一些，这样也方便后续工人爬出。
在本实施例中，扩张网1为高强度纤维网或钢丝绳网。高强度纤维网具有质量轻，结构强度大的优点，方便运输。钢丝绳网被撑开后具有一定的结构强度，对超前导向孔内的松散围岩表面具有一定的支撑能力，可有效保证松散围岩不会塌方。
在本实施例中，超前导向孔进行扩孔后的直径为0.5m-0.8m。正常情况下，0.5-0.8m的直径孔道可以供正常成年人爬动。如有特殊情况，比如有肥胖者，可以适当的将超前导向孔的孔径扩大。当然，超前导向孔的孔径扩孔越小，效率就越高，救援时间就会越短，工人的生命就越能得到保障。
在本实施例中，在步骤S6中，扩张设备2每扩张一段距离后，退出超前导向孔，待对扩张后的超前导向孔进行围岩支护后再将扩张设备2重新插入至超前导向孔内，这样设置的目的是保证扩张后的超前导向孔不会塌方。其中，随着扩张设备2进入到超前导向孔内的深度越深，扩张设备2和推进设备之间可以设置加长杆来实现连接。
在本实施例中，在步骤S7中，围岩支护采用喷射速凝混凝土进行表层快速支护，对超前导向孔的内壁表面喷速凝混凝土可以保证松散围岩不会塌方。或者，围岩支护采用环氧树脂管道进行表层快速支护，环氧树脂管为环氧树脂钢管，具有支撑能力强的优点，即使松散围岩出现塌方，也不会被压扁，这样保证工人能从环氧树脂管内爬出。或者，围岩支护采用高强度轻型管道进行表层快速支护，高强度轻型管道为塑料管，具有运输方便的优点，尤其是车辆无法开到的地方时，可以通过人工抬的方式运输到施救现场。围岩支护的具体选择可以根据施救现场实际情况进行选择，总的来说，选择环氧树脂管的安全性最高，但施工要求高。
在本实施例中，如图2-图5所示，扩张设备2包括导向头21、中心杆22、驱动件23、安装接头24和扩张铰接连杆组件25，导向头21和安装接头24分别设置在中心杆22的两端，扩张铰接连杆组件25一端固定在中心杆22，另一端活动套设在中心杆22上，驱动件23设置在中心杆22上并驱使扩张铰接连杆组件25活动，以使其径向收缩或扩张，安装接头24用于与推进设备连接。具体地，驱动件23为液压缸、气缸、电动推杆或油压千斤顶。中心杆22为实心钢杆。
具体地，扩张铰接连杆组件25包括固定环251、活动环252、多组连杆组件以及多个抵压板255，固定环251、活动环252、连杆组件及抵压板255均为钢材料制成，这样保证结构强度。
其中，固定环251固定在靠近导向头21的中心杆22上，活动环252套设在中心杆22上，连杆组件包括第一支撑杆253和第二支撑杆254，第一支撑杆253的一端铰接在固定环251，第二支撑杆254的一端铰接在活动环252上，第一支撑杆253的另一端和第二支撑杆254的另一端相互铰接，驱动件23与活动环252传动连接，这样驱动件23可以驱动活动环252沿中心杆22往复运动，从而可以使得第一支撑杆253和第二支撑杆254的铰接处径向收缩或扩张，以对松软围岩起到挤压作用。抵压板255设置在第一支撑杆253和所述第二支撑杆254的铰接处，抵压板255用于增加与松软围岩的接触面积，从而同时对多面积的松软围岩进行挤压。如图5所示，多块抵压板255在收缩状态时对接呈管状，扩张时等弧距分散，因此，在对超前导向孔进行扩张时，需要对扩张设备2进行旋转，以便对超前导向孔的内壁进行全方位挤压。
在本实施例中，安装接头24为螺纹接头，加长杆与安装接头24螺纹连接；或者，安装接头24和加长杆通过螺丝固定连接。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种松散围岩扩张网支护快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在松散围岩上钻超前导向孔；
S2、将待扩张的扩张网(1)插入至所述超前导向孔内；
S3、将处于初始收缩状态的扩张设备(2)搭载于具有向前推进力的推进设备上；
S4、将所述扩张设备(2)的导向头(21)从所述扩张网(1)的一端插入，并在所述推进设备的推进力作用下逐渐插入至所述超前导向孔内；
S5、启动所述扩张设备(2)，对所述扩张网(1)撑开的同时并对松散围岩进行挤压，使得所述超前导向孔的孔径扩大；
S6、所述扩张设备(2)恢复至初始收缩状态，所述推进设备推动所述扩张设备(2)向内移动一段距离后再启动所述扩张设备(2)，以此循环，使得所述扩张设备(2)逐渐将整个所述超前导向孔的孔径进行扩大；在步骤S6中，所述扩张设备(2)每扩张一段距离后，退出所述超前导向孔，待对扩张后的所述超前导向孔进行围岩支护后再将所述扩张设备(2)重新插入至所述超前导向孔内；
S7、向扩大孔径后的所述超前导向孔内进行围岩支护得到救援通道；
所述扩张设备(2)包括所述导向头(21)、中心杆(22)、驱动件(23)、安装接头(24)和扩张铰接连杆组件(25)，所述扩张铰接连杆组件(25)一端固定在中心杆(22)，另一端活动设置，所述驱动件(23)设置在所述中心杆(22)上并驱使所述扩张铰接连杆组件(25)活动，以使其径向收缩或扩张，所述安装接头(24)用于与推进设备连接；
所述扩张铰接连杆组件(25)包括固定环(251)、活动环(252)、多组连杆组件以及多个抵压板(255)，所述连杆组件包括第一支撑杆(253)和第二支撑杆(254)，所述第一支撑杆(253)的一端铰接在固定环(251)，所述第二支撑杆(254)的一端固定在活动环(252)上，所述第一支撑杆(253)的另一端和所述第二支撑杆(254)的另一端相互铰接，所述抵压板(255)设置在所述第一支撑杆(253)和所述第二支撑杆(254)的铰接处。
2.如权利要求1所述的松散围岩扩张网支护快速施工方法，其特征在于：在步骤S1中，所述超前导向孔的孔径为0.2m-0.5m。
3.如权利要求1所述的松散围岩扩张网支护快速施工方法，其特征在于：所述扩张网(1)为高强度纤维网或钢丝绳网。
4.如权利要求1所述的松散围岩扩张网支护快速施工方法，其特征在于：所述超前导向孔进行扩孔后的直径为0.5m-0.8m。
5.如权利要求1所述的松散围岩扩张网支护快速施工方法，其特征在于：在步骤S7中，所述围岩支护采用喷射速凝混凝土进行表层快速支护；或者，所述围岩支护采用环氧树脂管道进行表层快速支护；或者，所述围岩支护采用高强度轻型管道进行表层快速支护。
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