隧道锚杆施工坑槽预留装置及锚杆安装方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体是涉及一种隧道锚杆施工坑槽预留装置及锚杆安装方法。


背景技术：

2.在隧道工程施工中，在针对破碎围岩及软弱围岩施工阶段，为减少初支混凝土层后立即进行锚杆的施工，将会造成对松散围岩的多次扰动导致掉块的情况，同时也尽可能地缩短围岩封闭的工序时间等原因，现阶段隧道锚杆多数采取初期支护钢架以及初支混凝土层施工完毕后再施工锚杆的做法。
3.参见图1，现有施工技术均采用人工风钻或机械(凿岩台车、锚杆钻机)等直接在隧道初支混凝土层02表面直接钻孔，该孔03延伸至隧道周边围岩01上，在孔03内安装锚杆04，锚杆04将围岩01与初支混凝土层02连接，从围岩01至初支混凝土层02的外表面，锚杆04上依次安装止浆塞05、锚垫板06、螺栓07等，锚垫板06贴合在初支混凝土层02的外表面，螺栓07将锚垫板06锁紧，然后进行锚杆03内注浆操作，继续进行二次衬砌。
4.在二次衬砌之间，需要在初支混凝层进行进行防排水施工，但是由于在锚杆安装完成后，参见图2，初支混凝土层02表面的锚杆04外露部分的总长度超过10cm，为防止锚杆04外露部分刺穿防水层，采用的一种方式是：在进行防排水施工前，必须对外露的锚杆04尾端进行切割、砂浆包裹以及保护罩处理等，然后再进行防排水措施中的铺挂土工布、防水板08，但是以上施工步骤实施效果差且工序繁琐且操作费劲，并且初支混凝土层02表面上有多个由锚杆04尾部形成的鼓包041，增加防水板08铺挂松弛度控制的难度，对于后期二次衬砌的施工质量存在着较大的渗漏水隐患，并且使得二次衬砌09在鼓包处的厚度无法满足设计值，对后期运营安全也留下安全隐患；在整个拱形初支混凝土层02上采用多台阶工法进行锚杆的施工，处于高空作业范围，增加了锚杆04外露部位处理的难度。
5.防止锚杆外露部分刺穿防水层，采用的另一种方式是：采用喷射混凝土针对所有外露区域进行再次补喷混凝土将其遮盖，从而避免锚杆外露部分刺穿防水层，但是由于锚杆密集、外露长度等原因也必将导致再次补喷混凝土量大、厚度大、容易分层、成本消耗量大等等情况。


技术实现要素：

6.本发明的第一目的是提供一种避免锚杆尾端外露的隧道锚杆坑槽预留装置。
7.本发明的第二目的是提供一种避免锚杆尾端外露的隧道锚杆安装方法。
8.为了实现上述的第一目的，本发明提供的隧道锚杆施工坑槽预留装置包括预留管和预留盘组件，预留盘组件包括连接杆和预留盘，连接杆与预留盘沿连接杆的轴向连接，沿连接杆的径向，预留盘的径向宽度大于连接杆的径向宽度；预留管上设置有多个卡槽，多个卡槽沿预留管的周向排列，连接杆上设置有多个卡块，连接杆可可沿预留管的轴向插入预留管内，卡块与卡槽分别一一对应配合连接。
9.可见，在依次完成隧道的开挖、初喷混凝土和初期支护钢拱架的安装后，在初期支护钢拱架上安装预留装置，然后再进行初支混凝土喷射，在喷射过程中，预留盘基于初支混凝土层的表面凸起；在初支混凝土的喷射后，对预留盘组件进行拆除，在初支混凝土层内自然形成了预留坑槽，预留坑形成在预留管内，在预留管内进行锚杆的钻孔、安装及注浆等，而与锚杆连接至建设锚垫板、螺栓和锚杆的尾端等均位于由于预留盘形成的预留坑槽内，最后对预留坑槽进行混凝土进行回填，使初支混凝土表面平顺，解决由于先进行初支混凝土喷射后进行锚杆的安装而出现锚杆尾端外漏或初支混凝土表面出现鼓包的情况，更好地保证后期防排水的质量；预留装置的结构简单，预埋操作简单快速，安装后整体牢固，连接杆与预留管通过卡扣连接，确保在喷射混凝土高风压、高冲击力的恶劣环境下不松动、不脱落，保证预留坑槽施工的稳定性。
10.进一步的方案是，卡块为弹片，弹片基于连接杆的外侧壁凸起，弹片沿连接杆的周向弯曲，多个弹片弯曲方向相同。
11.可见，当多个具有弹力的弹片沿同一方向弯曲设置，当连接杆沿第一方向转动时，多个弹片进入卡槽内，在弹片的压力作用下，弹力与卡槽卡合，当连接杆沿第一方向的反方向转动时，预留管的内侧逐渐挤压弹片，弹片逐渐脱离卡槽，使连接杆与预留管断开连接，该种结构使得预留管与连接杆之间的连接更加稳固的同时，连接杆的拆卸更加省力快速。
12.进一步的方案是，卡槽设置在预留管远离预留盘的一端上，卡槽上设置有第一开口，第一开口的开口方向背离预留盘。
13.可见，弹片可从第一开口进入卡槽内，节省不断微调弹片与卡槽之间的位置，使连接杆与预留管之间的连接更加快速准确。
14.进一步的方案是，连接杆上设置有卡块安装段和连接段，卡块安装段与连接段一体成型，连接段设置在卡块安装段与预留盘之间，多个卡块设置在卡块安装段上，沿连接杆的径向，卡块安装段的径向宽度小于连接段的径向宽度。
15.可见，卡块设置在径向宽度更小的卡块安装段上，而卡块安装段与预留管的内壁之间存在更大的空间，使卡块更流畅地在给空间内移动，从而断开连接杆与预留管之间的连接。
16.进一步的方案是，预留盘远离连接杆的侧壁呈弧形；预留盘远离连接杆的侧壁上设置有螺孔和至少两个吊耳，螺孔位于预留盘的中心轴线上，至少两个吊耳分别设置在预留盘的中心轴线的外周。
17.可见，由于预留盘的侧壁朝外凸起形成弧形面，在完成预留装置在初支钢拱架上的安装后喷射初支混凝土时，更好地控制预留盘基于初支混凝土层的表面的凸起的同时，在拆卸预留盘组件时，可不受空间的局限使拆卸更方便更快快捷。
18.为实现上述的第二目的，本发明提供的隧道锚杆安装方法包括以下步骤：
19.初期支护钢拱架安装步骤：
20.在隧道开挖和在围岩上初喷混凝土后，在初喷混凝土的表面安装初期支护钢拱架；
21.预留管安装步骤:
22.在初期支护钢拱架上焊接预留管固定架，预留管固定架用于固定预留管；
23.预留盘组件安装步骤：
24.预留盘组件包括预留盘和连接杆，连接杆与预留盘沿连接杆的轴向连接，沿连接杆的径向，预留盘的径向宽度大于连接杆的径向宽度；
25.连接杆插入预留管中，连接杆与预留管卡扣连接，预留盘设置在预留管外，基于初期支护钢拱架的外表面，预留盘凸起的高度为6cm～9cm；
26.初期支护混凝土喷射步骤：
27.在完成预留管和预留盘组件在初期支护钢拱架上的安装后，进行初期支护混凝土的喷射施工，形成初支混凝土层；
28.预留盘组件拆卸步骤：
29.将预留管内的预留盘组件进行拆卸，在初支混凝土层内预留盘组件所在处形成有预留坑槽，预留坑槽形成在预留管内；
30.锚杆安装步骤：
31.在预留坑槽内钻孔后，安装锚杆以及对锚杆注浆；
32.补喷回填步骤：
33.对预留坑槽进行混凝土的补喷，对预留坑槽补平。
34.由此可见，先进行初期支护钢拱架的安装，然后在初期支护钢拱架上安装预留装置，随后再进行初支混凝土喷射，在喷射过程中，预留盘基于初支混凝土的表面凸起；在初支混凝土的喷射后，对预留盘组件进行拆除，在初支混凝土内自然形成了预留坑槽，在预留坑槽内进行锚杆的安装，而与锚杆连接锚垫板、螺栓和锚杆的尾端等均位于预留盘所在空间内，最后对预留坑槽进行混凝土进行回填，使初支混凝土表面平顺，解决由于先进行初支混凝土喷射后进行锚杆的安装而出现锚杆尾端外漏或初支混凝土表面出现鼓包的情况，通过预留装置进行预留坑槽的施工，使锚杆的施工更快速，并且预留盘组件可重复使用，整体施工成本大幅降低。
35.进一步的方案是，预留管固定架包括调节钢筋、连接钢筋和预留管固定钢筋圈，连接钢筋连接在调节钢筋与预留管固定钢筋圈之间，调节钢筋用于焊接在初期支护钢拱架上，预留管贯穿预留管固定钢筋圈。
36.可见，调节钢筋用于将预留管固定架焊接在初支钢拱架上，预留管固定钢筋圈用于固定预留管，通过连接钢筋将预留固定钢筋圈固定在调节钢筋上，从而实现将预留管固定在初支钢拱架上，这样的固定方法也是预留管的安装更加牢固可靠。
37.进一步的方案是，调节钢筋的数量为两个，预留管固定钢筋圈数量为两个，两个调节钢筋沿连接钢筋的长度方向平行设置，两个预留管固定钢筋圈沿连接钢筋的长度方向平行设置；一个调节钢筋和一个预留管固定钢筋沿连接杆的径向共线设置。
38.可见，两个调节钢筋和两个预留管固定钢筋圈一一对应地共线设置，使得预留管更好地保持平衡地稳定地固定在初支钢拱架上。
39.进一步的方案是，在预留盘组件安装步骤中，连接杆与预留管连接后，采用胶带将连接杆与预留管的连接处以及预留管远离预留盘的一端包裹封闭。
40.可见，通过透明胶将预留管进行包裹封闭，避免在后续的初支混凝土喷射中，混凝土进入预留管中，后续难以进行预留盘组件的拆卸工作。
41.进一步的方案是，在锚杆安装步骤中，锚杆上安装有止浆塞、锚垫板和螺栓，止浆塞安装在预留管内，螺栓与锚杆螺纹连接，锚垫板锁紧在止浆塞和螺栓之间，锚垫板、螺栓
和锚杆的尾端均位于预留坑槽内。
42.可见，锚垫板、螺栓和锚杆的尾端均位于预留坑槽内，在对预留坑槽回填时，将锚垫板、螺栓和锚杆的尾端填在预留坑槽内，从而避免出现锚杆外漏或鼓包。
附图说明
43.图1是背景技术中锚杆在初支混凝土上完成安装的示意图。
44.图2是背景技术中二次衬砌后锚杆的安装示意图。
45.图3是本发明隧道锚杆施工坑槽预留装置实施例的主视图。
46.图4是本发明隧道锚杆施工坑槽预留装置实施例中预留盘组件的主视图。
47.图5是本发明隧道锚杆施工坑槽预留装置实施例的侧视图。
48.图6是本发明隧道锚杆施工坑槽预留装置实施例中预留管的主视图。
49.图7是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中预留管安装步骤进行后的示意图。
50.图8是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中预留管固定架的结构图。
51.图9是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中预留管固定架焊接在初支钢拱架上的示意图。
52.图10是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中预留盘组件安装步骤进行后的示意图。
53.图11是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中初期支护混凝土喷射步骤进行后的示意图。
54.图12是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中预留盘组件拆卸步骤进行后的示意图。
55.图13是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中锚杆安装步骤中钻孔进行后的示意图。
56.图14是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中锚杆安装步骤进行后的示意图。
57.图15是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中补喷回填步骤进行后的示意图。
58.图16是本发明隧道锚杆锚杆安装方法中二次衬砌进行后的示意图。
59.以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
60.本发明的隧道锚杆施工坑槽预留装置应用于隧道锚杆安装工艺中，在完成初支钢拱架的安装后，在初支钢拱架上安装预留装置后进行初支混凝土的喷射，预留装置基于初支混凝土的表面凸起，拆卸预留装置后，初支混凝土内自然形成施工坑槽，在施工坑槽内进行锚杆的安装，最后将施工坑槽回填混凝土，使得初支混凝土表面平顺，解决由于先进行初支混凝土喷射后进行锚杆的安装而出现锚杆尾端外漏或初支混凝土表面出现鼓包的情况。
61.参见图3，隧道锚杆施工坑槽预留装置1包括预留管2和预留盘组件3，预留盘组件3包括连接杆4和预留盘5，连接杆4与预留盘5一体成型连接，连接杆4与预留盘5沿连接杆的轴向连接。沿连接杆4的径向，预留盘5的径向宽度大于连接杆4的径向宽度。连接杆4插入预留管2中，连接杆4与预留管2卡扣连接。预留管2的材质是pvc。
62.参见图4，连接杆4设置有卡块安装段41和连接段42，卡块安装段41与连接段42沿连接杆4的轴向一体成型，连接段42设置在卡块安装段41与预留盘5之间，沿连接杆4的径向，卡块安装段41的径向宽度小于连接段42的径向宽度。卡块安装段41上设置有三个卡块43，三个卡块43设置在卡块安装段41上，三个卡块43沿卡块安装段41的周向等距离排列。
63.参见图5，在本实施例中，卡块43为弹片，弹片43基于卡块安装段41的外侧壁凸起，弹片43沿连接杆4的周向弯曲，多个弹片43弯曲方向相同。通过使用多个螺钉44将弹片43固定在连接杆4上。
64.参见图6，预留管2上设置有三个卡槽21，三个卡槽21沿预留管2的周向等距离排列。在本实施例中，卡槽21设置在预留管2远离预留盘5的一端上，卡槽21沿连接杆4的轴向延伸。卡槽21上设置有第一开口211，第一开口211的开口方向背离预留盘5。在进行连接杆4与预留管2的连接时，将连接杆4插入预留管2中，在预留管2内，弹片43内挤压，通过宽度更大的预留盘5作为把手，驱动连接杆4沿第一方向x转动连接杆4，使得连接杆4上的弹片43经过卡槽21时，在弹力的作用下，三个弹片43一一对应地进入三个卡槽21内；弹片43在转动的过程，可经过第一开口211，弹片43进入卡槽21的空间更大，更加准确地进入卡槽21内，完成弹片43与卡槽21的卡扣连接。当需要从预留管2内拆卸预留盘组件3时，驱动连接杆4沿第一方向的反向转动，使得预留管2的内侧壁逐渐挤压弹片43，多个弹片43移动至预留管2内，弹片43断开与卡槽21之间的连接，将连接杆4从预留管2内拔出，完成预留盘组件3的拆卸。
65.预留盘5远离连接杆4的侧壁呈弧形，使得预留盘5远离连接杆4的侧壁朝外凸起，更好地控制预留盘5基于初支混凝土层的表面的凸起。预留盘5远离连接杆4的侧壁上设置有螺孔51和两个吊耳52，螺孔51位于预留盘5的中心轴线上，、两个吊耳52分别设置在预留盘5的中心轴线的外周。两个吊耳52的安装方向为反向，即两个吊耳52的勾部相对设置。螺孔51上可覆盖有橡胶保护塞53，避免其他杂物进入螺孔内，影响对预留盘组件3驱动转动，可通过螺钉将橡胶保护塞53固定在预留盘5远离连接杆4的侧壁上。
66.隧道锚杆安装方法依次进行以下步骤：
67.初期支护钢拱架安装步骤：
68.参见图7，在进行隧道开挖、连接筋021的安装和初喷混凝土后，在初喷混凝土层02的表面上安装初期支护钢拱架022；
69.预留管2安装步骤:
70.按照锚杆在沿隧道的内环向和纵向的间距布设要求，在初期支护钢拱架022上焊接多个预留管固定架6，预留管固定架6用于固定预留管2。参见图8和图9，预留管固定架6包括两个调节钢筋61、连接钢筋62和两个预留管固定钢筋圈63，沿连接钢筋62的径向，调节钢筋61与预留管固定钢筋圈63分别设置在连接钢筋62的相对设置的侧壁上，连接钢筋62焊接连接在调节钢筋61与预留管固定钢筋圈63之间。在本实施例中，两个调节钢筋61沿连接钢筋62的长度方向平行设置，两个预留管固定钢筋圈63沿连接钢筋62的长度方向平行设置，一个调节钢筋61和一个预留管固定钢筋圈63沿连接杆4的径向共线设置，两个调节钢筋61焊接在初期支护钢拱架022上；一个预留管2同时贯穿两个预留管固定钢筋圈63，从而使得预留管2稳固地固定在初支钢拱架022上。
71.预留盘组件3安装步骤：
72.参见图10，将预留盘组件3安装在预留管2内，完成连接杆4上的弹片43与预留管2上的卡槽21之间的卡扣连接；连接杆4与预留管2连接后，采用透明胶带44将连接杆4与预留管2的连接处以及预留管2远离预留盘5的一端包裹封闭；预留盘5设置在预留管2外，基于初期支护钢拱架022朝向隧道内侧的外表面，预留盘5凸起的高度为6cm～9cm。
73.初期支护混凝土喷射步骤：
74.参见图11，在完成预留管2和预留盘组件3在初期支护钢拱架022上的安装后，进行初期支护混凝土的喷射施工，预留管2与部分预留盘5掩埋在初支混凝土层02内，另一部分预留盘5则基于初支混凝土层02外表面外露，在初支混凝土喷射过程中，严格按照规范操作，需根据实际情况严格控制预留盘位置的喷砼厚度和喷射时间，避免过厚、长时间冲击等造成后期使用影响，无法实现预留盘组件的循环使用。
75.预留盘组件3拆卸步骤：
76.在初支混凝土喷射完成后，将预留管2内的预留盘组件3进行拆卸，具体的拆卸方法为：打开预留盘5上的螺孔51上的橡胶保护盖53，可使用专用六角旋转t型扳手54沿第一方向x的反方向驱动预留盘5转动，断开连接杆4和预留管2之间的卡扣连接后继续进行拆除；旋转后拆除依然存在困难，利用吊耳53进行辅助工作的拉拔拆除。参见图12，预留盘组件3的拆除完成后，在初支混凝土层02内，预留盘组件3原来的所在处形成预留坑槽7，预留坑槽7与预留管2连通。
77.锚杆安装步骤：
78.在预留坑槽7内安装锚杆04，参见图13，在预留管2内进行钻孔，钻孔可在预留管2内进行，该安装孔03延伸至隧道周边围岩01，参见图14，在钻好的安装孔03内安装锚杆04，然后在预留坑槽7内安装止浆塞05和锚垫板06，并且通过螺栓07将锚垫板06锁紧，止浆塞05设置在预留管2内，此时，锚垫板06、螺栓07和锚杆04的尾端均位于预留坑槽7内；然后对锚杆04注浆，浆液充满安装孔03。
79.补喷回填步骤：
80.参见图15，对预留坑槽7进行混凝土的补喷，对预留坑槽7补平，使初支混凝土层02的外表面平顺。
81.二次衬砌步骤：
82.参见图16，在初支混凝土层02上进行防水板的安装和二次衬砌09，完成后二次衬砌09各处宽度一致，宽度大小符合设计要求。
83.在一次完成隧道的开挖、初喷和初期支护钢拱架022的安装后，在初期支护钢拱架022上安装预留装置1，然后再进行初支混凝土喷射，在喷射过程中，预留盘5基于初支混凝土层02的表面凸起；在初支混凝土的喷射后，对预留盘组件3进行拆除，在初支混凝土层02内自然形成了预留坑槽7，预留管2留在预留坑槽7内，在预留管2内进行锚杆04的钻孔、安装及注浆等，而与锚杆04连接锚垫板06、螺栓07和锚杆04的尾端等均位于预留盘5所在空间内，最后对预留坑槽7进行混凝土进行回填，使初支混凝土层02表面平顺，解决由于先进行初支混凝土喷射后进行锚杆04的安装而出现锚杆04尾端外漏或初支混凝土表面出现鼓包041的情况，更好地保证后期防排水的质量；预留装置1的结构简单，预埋操作简单快速，安装后整体牢固，连接杆4与预留管2通过卡扣连接，确保在喷射混凝土高风压、高冲击力的恶劣环境下不松动、不脱落，保证预留坑槽施工的稳定性，并且预留盘组件可循环使用，降低施工成本。
84.最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。