用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构的制作方法

用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构
1.技术领域：
2.本实用新型涉及一种用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构，属于涉及隧道工程领域。
3.

背景技术：

4.由于目前交通量增加，很多道路需要在既有隧道的基础上进行扩建；由于扩建隧道多位于城市中，隧道扩建过程中，围岩稳定控制是一个重要课题，原位隧道的存在，使新建隧道围岩预先支护成为可能。
5.但是，传统扩建隧道预先支护方法在实际应用中存在较大问题，如专利“一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法，cn110397458a”，预设的锚杆会干扰开挖施工，降低开挖效率；另外，在新建隧道开挖的瞬间，锚杆的外锚固端会被破坏或失去持力点，基本丧失支护效果。
6.

技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种不干扰开挖施工，又可以有效预先支护扩建隧道围岩的方法，即一种用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构。
8.本实用新型用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构，其特征在于：包括钻设在原位隧道至扩建隧道轮廓线之间的扩径钻孔和钻设在扩建隧道轮廓线外部围岩深处的小孔径钻孔，所述小孔径钻孔内穿设有锚杆体，锚杆体的外锚固端伸出小孔径钻孔并设有锁固螺母，所述小孔径钻孔与锚杆体之间设有锚固剂；锚杆的外锚固端设置在围岩内部的新建隧道的开挖轮廓线位置。
9.进一步的，上述扩径钻孔内设有拉杆和套在拉杆上的旋转套筒，所述拉杆第一端与锚杆体的外端连接，拉杆第二端与设在扩径钻孔外的千斤顶的移动端连接，所述旋转套筒第一端套在锁固螺母上，旋转套筒第二端与千斤顶连接；所述拉杆的第一端具有内螺纹孔道，该内螺纹孔道与锚杆体外锚固端的外螺纹进行螺纹连接；所述拉杆的第二端与千斤顶的移动端螺纹连接。
10.进一步的，上述旋转套筒第一端具有与锁固螺母配合的内六角孔道，旋转套筒第二端与千斤顶外壳体相顶置。
11.进一步的，上述锁固螺母包括圆环形片和固定在圆环形片一侧面的螺母。
12.进一步的，上述拉杆、旋转套筒和千斤顶拆除后，在扩径钻孔内置入有注浆装置，所述注浆装置包括注浆管和固定设在注浆管上的封闭囊，所述封闭囊封堵扩径钻孔，注浆管位于扩径钻孔中封闭囊与锁固螺母之间的空间内设有出浆孔。
13.本实用新型用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构的支护方法，其特征在于：所述支护方法包括以下步骤：1）在原位隧道的衬砌上向外钻小孔径钻孔，小孔径钻孔从原隧道衬砌处延伸到扩建隧道的轮廓线外部围岩深处；2）在上述原位隧道的衬砌钻孔位置，施工扩径钻孔，扩径钻孔从原隧道衬砌处延伸到扩建隧道的轮廓线处，扩径钻孔的直径略大于锚杆外锚头直径；3）通过锚固剂将锚杆锚固在小孔径钻孔中，通过锁固螺母将锚杆的外端固定在扩径钻孔底端。
14.进一步的，上述锚固剂采用树脂锚固剂时，首先将树脂锚固剂的药卷放到小孔径钻孔中，然后通过钻机将锚杆旋转钻入，从而将锚杆一端锚固在小孔径钻孔中；需保证锚杆安装后锚固剂不会溢出到小孔径钻孔外。
15.进一步的，采用树脂锚固剂时，通过预应力施加装置对锚杆施加预应力；预应力施加装置包括所述扩径钻孔内设有拉杆和套在拉杆上的旋转套筒，所述拉杆第一端与锚杆体的外端连接，拉杆第二端与设在扩径钻孔外的千斤顶的移动端连接，所述旋转套筒第一端套在锁固螺母上，旋转套筒第二端与千斤顶连接；操作时，即在上述步骤（3）之后，通过预应力施加装置的千斤顶和拉杆对锚杆施加拉力，锚杆外锚固端产生一定向外侧的位移；与此同时，旋转套筒通过不断旋转，使锁固螺母逐渐向锚杆内侧移动，并实现紧固
16.进一步的，上述支护方法外还通过注浆装置进行注浆，所述注浆装置包括注浆管和固定设在注浆管上的封闭囊，所述封闭囊封堵扩径钻孔，注浆管位于扩径钻孔中封闭囊与锁固螺母之间的空间内设有出浆孔；工作时，通过向封闭囊加压使封闭囊与扩径钻孔紧密贴合；进而通过注浆管注入浆液，浆液通过扩径钻孔进入小孔径钻孔，并填充小孔径钻孔周围的岩体裂隙，并将锚杆锚固在小孔径钻孔中；最后卸掉封闭囊压力，取出注浆装置。
17.进一步的，上述支护方法外还为了防止爆破开挖时对内部的扩建隧道围岩损伤，进而影响锚杆的支护作用，在步骤（2）之后，将水射流装置探入扩径钻孔底部，水射流装置包括与水管端头连接的三通，三通一端口与水管端头连接，三通的另外两端出口垂直于扩径钻孔的轴心线，使用时，注入水管的水从两端出口射出，以在扩建隧道的开挖轮廓线位置制造预裂缝；预裂缝能够减轻爆破对锁固螺母内部的扩建隧道围岩损伤程度，从而保证锚杆的外锚固端有效锚固。
18.本实用新型的优点如下：
19.1. 突破以往隧道施工中“先开挖后支护”的模式，利用原位隧道的空间进行预先支护，可以最大限度控制围岩变形；
20.2. 本实用新型锚杆的外锚固端及锚固螺母直接设置在围岩内部的新建隧道的轮廓线位置，不会干扰新建隧道的开挖施工，同时保证外锚固端不被新建隧道开挖施工破坏，可以有效的预先支护扩建隧道围岩。
21.附图说明：
22.图1为本实用新型用于扩建隧道支护的总体示意图；
23.图2为本实用新型钻孔示意图；
24.图3为本实用新型锚杆具体钻孔安装示意图；
25.图4为本实用新型注浆装置示意图；
26.图5为本实用新型预裂缝施工示意图；
27.图6为本实用新型预应力施加示意图；
28.图7是拉杆与旋转套筒一种的连接构造示意图；
[0029]1‑
原位隧道的衬砌；2
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扩建隧道的开挖轮廓线；3
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预开挖岩体；4
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扩建隧道围岩；5
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小孔径钻孔；6
‑
扩径钻孔；7
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锚杆体；8
‑
锚固剂；9
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外锚固端；10
‑
注浆管；11
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出浆孔；12
‑
封闭囊；13
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加压管路；14
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水射流装置；15
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预裂缝；16
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千斤顶；17
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拉杆；18
‑
旋转套筒；19
‑
锁固螺母，1901
‑
圆环形片，1902
‑
螺母，20
‑
内螺纹孔道，21
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千斤顶移动端，22
‑
内六角孔道。
[0030]
具体实施方式:
[0031]
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。
[0032]
本实用新型用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构包括钻设在原位隧道至扩建隧道轮廓线之间的扩径钻孔6和钻设在扩建隧道轮廓线外部围岩深处的小孔径钻孔5，所述小孔径钻孔5内穿设有锚杆体7，锚杆体可采用中空锚杆或传统锚杆；锚杆体的外锚固端9伸出小孔径钻孔并设有锁固螺母19（上述锁固螺母19包括圆环形片1901和固定在圆环形片一侧面的螺母1902），所述扩径钻孔6内设有拉杆17和套在拉杆上的旋转套筒18，所述拉杆17第一端与锚杆体7的外端连接，拉杆17第二端与设在扩径钻孔外的千斤顶16的移动端连接，所述旋转套筒18第一端套在锁固螺母19上，锁固螺母19第二端与千斤顶16连接，以在旋转套筒旋转带动锁固螺母往锚杆体内端移动和千斤顶牵拉锚杆体往外牵引，使位于小孔径钻孔内的锚杆体产生预应力。
[0033]
在新建隧道开挖前，由原位隧道向围岩钻孔安装锚杆，以在新建隧道开挖的瞬间发挥支护作用，锚杆体被锚固剂固定在围岩深处，锚杆的外锚固端设置在围岩内部的新建隧道的开挖轮廓线位置；锚杆布局设计时，应根据新建隧道的开挖轮廓线布局，保证预支护锚杆在新建隧道的开挖轮廓线处均匀分布，并使锚杆基本垂直于新建隧道的开挖轮廓线。
[0034]
上述小孔径钻孔5与锚杆体7之间设有锚固剂8；锚固剂可以采用树脂锚固剂或砂浆锚固剂，其可以是直接涂抹在小孔径钻孔5，或者制成薄片状卷后塞入小孔径钻孔5中；所述拉杆17的第一端具有内螺纹孔道20，该内螺纹孔道20与锚杆体外锚固端的外螺纹进行螺纹连接；所述拉杆17的第二端与千斤顶的移动端21螺纹连接，该螺纹连接可以是拉杆17的第二端具有外螺纹与千斤顶移动端21的内螺纹孔实现螺纹连接，上述旋转套筒第一端具有与锁固螺母配合的内六角孔道22，旋转套筒第二端与千斤顶外壳体相顶置；在千斤顶移动端21相对千斤顶壳体收缩时，旋转套筒旋转带动锁固螺母往锚杆体内端移动和千斤顶移动端21牵拉锚杆体7往外牵引。
[0035]
上述拉杆、旋转套筒和千斤顶拆除后，在扩径钻孔内置入有注浆装置，所述注浆装置包括注浆管10和固定设在注浆管上的封闭囊12，封闭囊呈圆环状包裹在注浆管周围，所述封闭囊封堵扩径钻孔6，注浆管位于扩径钻孔中封闭囊与锁固螺母之间的空间内设有出浆孔11，该封闭囊12可以通过与空压机连接的加压管路13连接，以在空压机工作时驱动封闭囊12膨胀而堵住扩径钻孔6。由于本实用新型小孔径钻孔位于围岩深处且空间狭小，无法设置传统的孔内止浆装置，本装置通过孔外密封克服了该问题。
[0036]
本实用新型用于隧道原位扩建工程的预设内部锚杆结构的支护方法，所述支护方法包括以下步骤：1）在原位隧道的衬砌上向外钻小孔径钻孔，小孔径钻孔从原隧道衬砌处延伸到扩建隧道的轮廓线外部围岩深处；2）在上述原位隧道的衬砌钻孔位置，施工扩径钻孔，扩径钻孔从原隧道衬砌处延伸到扩建隧道的轮廓线处，扩径钻孔的直径略大于锚杆外锚头直径；3）通过锚固剂将锚杆锚固在小孔径钻孔中，通过锁固螺母将锚杆的外端固定在扩径钻孔底端。
[0037]
上述锚固剂采用树脂锚固剂时，首先将树脂锚固剂的药卷放到小孔径钻孔中，然后通过钻机将锚杆旋转钻入，从而将锚杆一端锚固在小孔径钻孔中；需保证锚杆安装后锚固剂不会溢出到小孔径钻孔外。
[0038]
采用树脂锚固剂时，通过预应力施加装置对锚杆施加预应力；预应力施加装置包括所述扩径钻孔内设有拉杆和套在拉杆上的旋转套筒，所述拉杆第一端与锚杆体的外端连
接，拉杆第二端与设在扩径钻孔外的千斤顶的移动端连接，所述旋转套筒第一端套在锁固螺母上，旋转套筒第二端与千斤顶连接；操作时，即在上述步骤（3）之后，通过预应力施加装置的千斤顶和拉杆对锚杆施加拉力，锚杆外锚固端产生一定向外侧的位移；与此同时，旋转套筒通过不断旋转，使锁固螺母逐渐向锚杆内侧移动，并实现紧固
[0039]
上述支护方法外还可以通过注浆装置进行注浆，所述注浆装置包括注浆管和固定设在注浆管上的封闭囊，所述封闭囊封堵扩径钻孔，注浆管位于扩径钻孔中封闭囊与锁固螺母之间的空间内设有出浆孔；工作时，通过向封闭囊加压使封闭囊与扩径钻孔紧密贴合；进而通过注浆管注入浆液，浆液通过扩径钻孔进入小孔径钻孔，并填充小孔径钻孔周围的岩体裂隙，并将锚杆锚固在小孔径钻孔中；最后卸掉封闭囊压力，取出注浆装置。
[0040]
进一步的，上述支护方法外还可以为了防止爆破开挖时对内部的扩建隧道围岩损伤，进而影响锚杆的支护作用，在步骤（2）之后，将水射流装置探入扩径钻孔底部，水射流装置包括与水管端头连接的三通，三通一端口与水管端头连接，三通的另外两端出口垂直于扩径钻孔的轴心线，使用时，注入水管的水从两端出口射出，以在扩建隧道的开挖轮廓线位置制造预裂缝；预裂缝能够减轻爆破对锁固螺母内部的扩建隧道围岩损伤程度，从而保证锚杆的外锚固端有效锚固。
[0041]
本实用新型的优点如下：
[0042]
1. 突破以往隧道施工中“先开挖后支护”的模式，利用原位隧道的空间进行预先支护，可以最大限度控制围岩变形；
[0043]
2. 本实用新型锚杆的外锚固端及锚固螺母直接设置在围岩内部的新建隧道的轮廓线位置，不会干扰新建隧道的开挖施工，同时保证外锚固端不被新建隧道开挖施工破坏，可以有效的预先支护扩建隧道围岩。
[0044]
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。