循环利用式隧道掌子面超前锚管
[0001]
技术领域：
[0002]
本实用新型涉及一种循环利用式隧道掌子面超前锚管。
[0003]
背景技术：
：
[0004]
为满足我国交通事业发展的需求，隧道工程不断朝着长大、深埋方向发展，导致新建隧道中软弱围岩隧道的占比不断增加。软弱围岩隧道开挖后，通常表现为变形量级大、变形速度快，由于变形控制不当而导致的隧道坍塌事故屡见不鲜。
[0005]
基于新奥法理念，软弱围岩隧道采用台阶法、中隔壁法、交叉中隔壁法、单（双）侧壁导坑法等进行施工。以期通过将大断面切割成若干个可临时封闭的小断面，控制开挖后围岩应力释放的过程，满足支护结构施工时围岩暂时稳定的条件以及达到控制围岩变形的目的。然而由于此类开挖工法工序繁多，在施工期需实现多道工序之间的相互转换，导致施工进度缓慢，围岩受到多次扰动，掌子面愈发不稳定。
[0006]
采用锚管对掌子面前方隧道开挖轮廓线内的核心土体进行超前加固，可提高核心土体的强度和刚度，维持掌子面稳定，是一种重要的掌子面支护措施。掌子面锚管管体为自由段管体，应用时虽能保证支护强度，但是存在难以挖断的问题，严重影响了隧道开挖效率。因此，如何使得掌子面锚管的材质及结构形式能在各种围岩条件下既保持较高的支护强度，又易于开挖施工，是掌子面支护技术应用亟需解决的问题。
[0007]
技术实现要素：
：
[0008]
本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种循环利用式隧道掌子面超前锚管，设计合理，使用方便。
[0009]
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种循环利用式隧道掌子面超前锚管，包括由多段同轴分布的自由段管体拼装而成的锚管本体，所述锚管本体的一端螺接有用于固定在锚孔中的内锚固段锚体，锚管本体的另一端螺接有外锚固段锚体，所述外锚固段锚体经由固定件固定在围岩表面。
[0010]
进一步的，所述自由段管体的两端内壁均设有内螺纹；相邻两根自由段管体之间设有连接螺栓，所述连接螺栓的两端分别与两根自由段管体的内螺纹相螺接。
[0011]
进一步的，所述内锚固段锚体与外锚固段锚体的外表面设有外螺纹；靠近内锚固段锚体的自由段管体通过内螺纹与内锚固段锚体的外螺纹相螺接；靠近外锚固段锚体的自由段管体通过内螺纹与外锚固段锚体的外螺纹相螺接。
[0012]
进一步的，所述内锚固段锚体经由锚固剂固定在锚孔中。
[0013]
进一步的，所述锚固剂为采用聚酯薄膜分割呈双组分包装药卷状的树脂锚固剂。
[0014]
进一步的，所述固定件包括螺接在外锚固段锚体上的螺母，所述螺母与围岩的表面之间设有托盘，所述托盘的中部设有以利于外锚固段锚体贯穿的通孔。
[0015]
进一步的，所述自由段管体为空心钢管。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：本实用新型结构设计合理，通过锚管本体、内锚固段锚体，外锚固段锚体组合形成一种主体结构可循环利用的新型隧道掌子面支护结构，不仅有利于维护隧道掌子面稳定，降低施工难度，而且显著降低了隧道掌子面的
支护成本，提高了经济效益。
[0017]
附图说明：
[0018]
图1是本实用新型实施例的主视结构示意图；
[0019]
图2是本实用新型实施例中锚管本体和连接螺栓的连接示意图。
[0020]
图中：
[0021]
1-锚固剂；2-内锚固段锚体；3-锚管本体；4-托盘；5-外锚固段锚体；6-螺母；7-围岩；8-连接螺栓；9-自由段管体；10-锚孔。
[0022]
具体实施方式:
[0023]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
[0024]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
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实用新型，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实用新型的限制。
[0025]
如图1～2所示，本实用新型一种循环利用式隧道掌子面超前锚管，包括由多段同轴分布的自由段管体9可拆拼装而成的锚管本体3，所述锚管本体3的一端螺接有用于固定在锚孔10中的内锚固段锚体2，锚管本体3的另一端螺接有外锚固段锚体5，所述外锚固段锚体5经由固定件固定在围岩7表面。通过将锚管本体设计成多段可拆拼接而成的结构，即可实现将锚管本体、内锚固段锚体，外锚固段锚体组合形成一种主体结构可循环利用的新型隧道掌子面支护结构。
[0026]
本实施例中，所述自由段管体6为空心钢管，自由段管体的外表面光滑无螺纹，自由段管体6的两端内壁均设有内螺纹；相邻两根自由段管体9之间设有连接螺栓8，连接螺栓8为杆状结构，连接螺栓的两端插入到两根自由段管体内，所述连接螺栓8的两端分别与两根自由段管体9的内螺纹相螺接。利用连接螺栓与内螺纹相配合，不仅实现相邻两根自由段管体的牢固连接，而且装拆方便，降低施工难度。
[0027]
本实施例中，所述内锚固段锚体2与外锚固段锚体5的外表面设有外螺纹；靠近内锚固段锚体2的自由段管体9通过内螺纹与内锚固段锚体2的外螺纹相螺接；靠近外锚固段锚体5的自由段管体9通过内螺纹与外锚固段锚体5的外螺纹相螺接。优选的，所述内锚固段锚体2和外锚固段锚体5均为为一段实心螺纹钢筋。
[0028]
本实施例中，所述内锚固段锚体2经由锚固剂1固定在锚孔中。优选的，所述锚固剂1为采用聚酯薄膜分割呈双组分包装药卷状的树脂锚固剂。
[0029]
本实施例中，所述固定件包括螺接在外锚固段锚体5上的螺母6，所述螺母6与围岩7的表面之间抵接有托盘4，所述托盘4为平板状结构，托盘4的中部设有以利于外锚固段锚体5贯穿的通孔。具体安装时，先将托盘套设在外锚固段锚体上，之后再旋上螺母，螺母通过托盘压设在围岩表面，实现对外锚固段锚体的固定。
[0030]
本实施例中，具体的使用方法包含如下步骤：
[0031]
（1）根据隧道单次开挖长度确定每一段自由段管体9的长度，并根据掌子面超前支护长度确定循环利用式隧道掌子面超前锚管的总长度；
[0032]
（2）将锚管本体3、内锚固段锚体2以及外锚固段锚体5进行组装，形成循环利用式
隧道掌子面超前锚管；
[0033]
（3）在掌子面拟支护位置钻设锚孔10，用循环利用式隧道掌子面超前锚管前端将树脂锚固剂1送入孔底，启动钻机带动循环利用式隧道掌子面超前锚管旋转，匀速推进到孔底；
[0034]
（4）待锚固体强度达到设计要求后，在外锚固段锚体5上依次安装托盘4及螺母6，循环利用式隧道掌子面超前锚管开始维护隧道掌子面稳定；
[0035]
（5）在隧道掌子面稳定的情况下对隧道周围岩体进行加固，之后在掌子面继续推进开挖时，拆除螺母6、托盘4和外锚固段锚体5，进行爆破或机械开挖；
[0036]
（6）开挖完成后，将伸出掌子面外的一段自由段管体9以及连接螺栓8拆除回收，将外锚固段锚体5、托盘4和螺母6依次安装在剩余在围岩表面的自由段管体9上，循环利用式隧道掌子面超前锚管再次开始维护隧道掌子面稳定；
[0037]
（7）重复上述步骤（5）和（6）直至所有自由段管体9全部挖除，拆卸下来的自由段管体9、外锚固段锚体5、托盘4和螺母6可以进行循环利用。
[0038]
本实用新型通过自由段管体、内锚固段锚体，外锚固段锚体组合形成一种主体结构可循环利用新型隧道掌子面支护结构。相对于传统的掌子面锚杆，本实用新型的优点在于：（1）随着隧道掌子面不断向前开挖，循环利用式隧道掌子面超前锚管的主体结构，包括自由段管体、外锚固段锚体、托盘和螺母，均可循环利用，显著降低了隧道掌子面的支护成本，提高了经济效益；（2）传统掌子面锚杆每次开挖都需要将外露段截断，在工程现场施工难度大，本实用新型只需旋转连接螺栓即可拆卸外露段；（3）采用同样重量钢材的情况下，自由段管体直径较大，抗弯刚度大，更有利于维护隧道掌子面稳定。
[0039]
本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
[0040]
另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
[0041]
本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
[0042]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。