超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统

本发明属于地质工程、岩土工程、隧道与地下建筑工程领域，涉及对拉锚杆系统，尤其是涉及一种超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统及其使用方法与应用。

背景技术：

小净距隧道是指隧道间的中壁岩(中夹岩)柱厚度小于隧道规范建议值的特殊隧道结构形式，根据大量已建成的小净距隧道的经验和国内相关的科研成果，小净距隧道一般净距宜大于6.0～8.0m。而超小净距隧道(净距≤6.0m)是净距比普通小净距隧道通常采用的间距还要小的一种特殊隧道结构形式。

在地质条件复杂的山岭地区公路建设中，超小净距隧道因为具有施工简单、工期短、造价低等优点，得到了广泛的应用。但是，因为两洞室中心距较小，超小净距隧道双洞间在开挖过程中，应力场存在空间上的相互影响，这对于隧道工程施工安全极其不利。且隧道中夹岩层的稳定性和承载能力不稳定，对于中夹岩围岩强度弱的隧道，很难在不保护的情况下自稳。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了提供一种超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统及其使用方法与应用。较其他方法施工简单、造价低、且适用性强，不受地形条件以及总体线路线型的限制，对隧道工程有着重大意义。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统，用于超小净距隧道开挖，包括超前探测单元以及隔震与超前横向对拉锚杆单元；

所述的超前探测单元具有：

超前水平钻孔，在隧道先行洞开挖后，于隧道后行洞沿其侧壁轮廓纵向钻设，并用作隔震卸压孔，

孔内电视探头，用于通过超前水平钻孔识别围岩损伤情况；

所述的隔震与超前横向对拉锚杆单元具有：

横向锚杆钻孔，从隧道先行洞向隧道后行洞的超前水平钻孔钻设，并与超前水平钻孔形成交叉孔，

对拉锚杆，由锚杆和预张锚头组成，通过从隧道先行洞下入锚杆和预张锚头，在交叉孔处张开预张锚头，并施加预应力形成。

优选地，所述的超前水平钻孔在高度方向上设有多排。

进一步优选地，所述的超前水平钻孔在高度方向上设有三排。

优选地，所述的超前水平钻孔为大口径水平孔，内径范围为100-200mm。

优选地，所述的横向锚杆钻孔与锚杆尺寸相匹配。

优选地，预张锚头采用后张法施用预应力的对拉锚杆的锚头。

优选地，所述的超小净距隧道的净距≤6.0m。

本发明第二方面提供所述的超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统的使用方法，包括以下步骤：

s1：当隧道先行洞开挖完成后，在超小净距隧道中夹岩后行洞侧墙预先按照轮廓钻设超前水平钻孔；

s2：通过超前水平钻孔，钻入孔内电视探头，识别围岩损伤情况；

s3：从隧道先行洞向隧道后行洞的超前水平钻孔钻设横向锚杆钻孔，形成交叉孔；

s4：从隧道先行洞下入锚杆和预张锚头，在交叉孔处张开预张锚头，并施加预应力形成对拉锚杆，保护超小净距隧道中夹岩。

优选地，步骤s1中，利用钻机钻设超前水平钻孔。

本发明第三方面提供所述的超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统的应用，将其用于超小净距隧道开挖，保护超小净距隧道中夹岩。

本发明超前探测单元的孔内电视探头可以通过钻入超前水平钻孔识别围岩损伤情况，完成超前探测的目的；超前水平钻孔同时用作隔震卸压孔。隔震卸压孔(超前水平钻孔)可在围岩内部形成一个弱化区，释放应力的同时，将围岩周边应力向深部稳定围岩中转移，改善隧道应力环境，并为围岩膨胀变形提供有效的补偿空间，达到减小隧道变形的目的。侧壁对拉锚杆可以有效减少先行洞开挖时对后行洞的影响，改善土体的整体性，加强了侧向约束，使土体趋于稳定。

与现有技术相比，本发明用于隧道工程中超小净距隧道施工过程，较其他方法施工简单、工期短、造价低、且适用性强，对隧道工程有着重大意义。

附图说明

图1为本发明的对拉锚杆系统的示意图(仅显示一排超前水平钻孔)。

图2为本发明实施例1三排超前水平钻孔时隔震与超前横向对拉锚杆单元的连接示意图。

图3为本发明实施例1对拉锚杆的预张锚头在交叉孔的示意图。

图中，i为隧道先行洞，ii为隧道后行洞，1为孔内电视探头，2为超前水平钻孔，3为对拉锚杆，31为预张锚头，4为横向锚杆钻孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统，如图1～3所示，用于超小净距隧道开挖，包括超前探测单元以及隔震与超前横向对拉锚杆单元；

超前探测单元具有超前水平钻孔2和孔内电视探头，其中：超前水平钻孔2在隧道先行洞i开挖后，于隧道后行洞ii沿其侧壁轮廓纵向钻设，并用作隔震卸压孔，孔内电视探头1用于通过超前水平钻孔2识别围岩损伤情况；

隔震与超前横向对拉锚杆单元具有横向锚杆钻孔4和对拉锚杆3，其中：横向锚杆钻孔4从隧道先行洞i向隧道后行洞ii的超前水平钻孔2钻设，并与超前水平钻孔2形成交叉孔，对拉锚杆3由锚杆和预张锚头31组成，通过从隧道先行洞i下入锚杆和预张锚头31，在交叉孔处张开预张锚头31，并施加预应力形成。

本实施例中的超小净距隧道是指净距≤6.0m。

超前水平钻孔2可以在高度方向上设有多排。本实施例中优选超前水平钻孔2在高度方向上设有三排。本实施例中进一步超前水平钻孔(2)为大口径水平孔，内径为100-200mm。横向锚杆钻孔4优选与锚杆的尺寸相匹配。预张锚头31优选采用后张法施用预应力的对拉锚杆的锚头，也可以采用其他形式的预张锚头。

超前探测单元的孔内电视探头可以通过钻入超前水平钻孔识别围岩损伤情况，完成超前探测的目的；超前水平钻孔同时用作隔震卸压孔。隔震卸压孔(超前水平钻孔)可在围岩内部形成一个弱化区，释放应力的同时，将围岩周边应力向深部稳定围岩中转移，改善隧道应力环境，并为围岩膨胀变形提供有效的补偿空间，达到减小隧道变形的目的。侧壁对拉锚杆可以有效减少先行洞开挖时对后行洞的影响，改善土体的整体性，加强了侧向约束，使土体趋于稳定。

上述超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1：当隧道先行洞i开挖完成后，在超小净距隧道中夹岩的隧道后行洞ii侧墙预先按照轮廓利用钻机钻设超前水平钻孔2；

s2：通过超前水平钻孔2，钻入孔内电视探头1，识别围岩损伤情况；

s3：从隧道先行洞i向隧道后行洞ii的超前水平钻孔2钻设横向锚杆钻孔4，形成交叉孔；

s4：从隧道先行洞2下入锚杆和预张锚头31，在交叉孔处张开预张锚头31，并施加预应力形成对拉锚杆3，保护超小净距隧道中夹岩。

可将本实施例的对拉锚杆系统用于超小净距隧道开挖，保护超小净距隧道中夹岩。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。