一种结合裂隙水预警式锚索的隧道挖掘保护罩的制作方法

1.本发明涉及隧道施工技术，尤其涉及了一种结合裂隙水预警式锚索的隧道挖掘保护罩。


背景技术：

2.当通过多种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。工程地质灾害所引发的事故也非常多，这是在不清楚前方不良地质情况下，仍沿用不变的施工手段，没有及时采取有针对性的处理措施造成的。掌子面前方围岩破碎、节理发育、岩石走向垂直、岩层间有泥夹层、前方出现断层带等，这些不良地质极易引发塌方事故。因此，开发可自由移动的隧道挖掘保护装置具有重要意义。
3.我国在1955 年开始使用锚索，但只是在近些年，我国锚固技术尤其是煤炭锚索支护技术才得到迅速发展。近些年来我国锚索应用领域和规模不断扩大。锚索支护技术除在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程中继续保持着良好的发展态势外，在重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗地震工程中也有了长足的进展。锚索支护的标准化建设也日趋完善。中国于1986 年颁发了国家标准gbj 86285 锚索喷射混凝土支护技术规范，1990 年颁发了cecs 22∶90 土层锚索设计施工规范，2001 年，修订后的gb 5008622001 锚索喷射混凝土支护技术规范已经出台。近十年来，用于加固重力坝的锚索的极限承载力、长度和锚固力的集中度均有稳步增长的趋势。国内石泉、李家峡等电站的混凝土重力坝相继采用承载力设计值为6 000 kn～10 000 kn 的预应力锚索加固。李家峡电站在大坝加固中应用了承载力设计值为10 000 kn 的预应力锚索。我国高承载力锚固体系的设计和施工开始进入世界先进行列。在煤炭行业中，当巷道位于含水层下方时，随着煤层的开挖，岩层裂隙开展，含水岩层中水会沿裂隙流动，导致两种现象发生，一是水进入锚索孔，对孔壁的渗透、侵蚀以及剥离作用，使孔壁破坏，锚索与围岩锚固失效，锚索脱落，围岩失去控制而塌落，造成安全事故；二是水经过锚索孔或杆体，越过隔水岩层而进入非含水岩层，使非含水岩层强度降低并出现膨胀、水解或者泥化等现象，导致围岩大量变形和移动，造成安全事故。目前裂隙发育岩层的锚固中常采用普通自进式锚索，不能对裂隙水的发展进行预警。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决隧道挖掘过程中的塌方事故，有效保护施工安全，简化初期支护，并且可以在岩层裂隙发育过程中，能够有效的解决自进式锚索对裂隙水的预警等问题，对岩层裂隙水发展进行有效预警，从而保障支护围岩安全性。
5.本发明采用的技术方案为：结合裂隙水预警式锚索的隧道挖掘保护罩，掘进端口、外侧端口、外防护板支撑板、易滑动底板、底角支撑加强保护板、环向加强肋，其特征在于：外防护板支撑板的竖直横断面为拱形、矩形、椭圆形（底部切掉部分）、圆形（底部切掉部分），底部无防护板，厚度为5~50mm；掘进端口、外侧端口均为竖直，掘进端口截面大于外侧端口截面200~400mm，掘进端
口、外侧端口之间的外防护板支撑板均匀连续过度；外防护板支撑板的内部设置若干环向加强肋，环向加强肋所在平面为竖直，并垂直外防护板支撑板，环向加强肋的间距为200~500mm；外防护板支撑板锚固有裂隙水预警自进式锚索；在两侧底部的外防护板支撑板的底部分别为易滑动底板，易滑动底板为水平，宽度为200~400mm；在外防护板支撑板的内侧，或外侧，或内侧和外侧设置底角支撑加强保护板，底角支撑加强保护板一端与易滑动底板连接，另一端与外防护板支撑板连接，底角支撑加强保护板的水平两端分别到达掘进端口和外侧端口，主要支撑整体稳定并保护易滑动底板。
6.易滑动底板主要由驱动轮、托链轮、导向轮、支重轮、平衡梁(4
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5)、钢板履带架和履带板等构成，在钢板履带架的上部有多个托链轮，托链轮均匀分布；在钢板履带架的下部有多组支重轮，每组支重轮为2~8个，支重轮的连接轴心与平衡梁相连接，平衡梁与钢板履带架连接，在一端为驱动轮，在另一端为导向轮，驱动轮、托链轮、导向轮、支重轮的外侧为履带板。
7.外防护板支撑板锚固有裂隙水预警式自进锚索。所述自进式锚索与裂隙水预警装置通过引流线连接，所述自进式锚索包括锚索主体、中空合金钻头、引流线、堵浆塞、螺母、垫板、止浆塞、连接套，所述锚索主体头部设有中空合金钻头，中空合金钻头外侧及顶部设有入水孔，所述锚索主体为中空钢柱，杆身外侧自带自进式螺纹，杆体均布注浆孔，杆身内侧设有引流线，引流线一端置于中空合金钻头内，另一端穿过止浆塞与裂隙水预警装置连接，所述自进式锚索采用连接套加长杆体，杆体尾部由垫板、螺母、止浆塞、堵浆塞组成，所述与自进式锚索连接的裂隙水预警装置包括预警溶液、防水保护套，所述预警溶液置于防水保护套内。
8.本发明的有益效果：本发明的有益效果是便于隧道挖掘施工，简化支护，最大程度保证人员和财产安全，且结构简单，便于加工与操作，挖掘不同隧道的可行性高。并且可以在岩层裂隙发育过程中，能够有效的解决自进式锚索对裂隙水的预警等问题，对岩层裂隙水发展进行有效预警，从而保障支护围岩安全性。
附图说明
9.图1为本发明结合裂隙水预警式锚索的隧道挖掘保护罩侧立面示意图。
10.图2为本发明结合裂隙水预警式锚索的隧道挖掘保护罩外侧端口立面示意图。
11.图3为易滑动底板示意图。
12.图4为裂隙水预警锚索结构主视图图5为裂隙水预警锚索结构剖面图。
13.图6为裂隙水预警装置结构图。
14.图中：1为掘进端口；2为外侧端口；3为外防护板支撑板；4为易滑动底板；5为底角支撑加强保护板；6为环向加强肋；7为裂隙水预警自进式锚索；4
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1为驱动轮；4
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2为托链轮；4
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3为导向轮；4
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4为支重轮；4
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5为平衡梁；4
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6为钢板履带架；4
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7为履带板。7
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1为锚索主体；7
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2为中空合金钻头；7
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3为引流线；7
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4为裂隙水预警装置；7
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5为堵浆塞；7
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6为螺母；7
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7为垫板；7
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8为止浆塞；7
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9为连接套；7
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10为防水保护套；7
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11为预警溶液。
具体实施方式
15.为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
16.一种结合裂隙水预警式锚索的隧道挖掘保护罩，如图1所示，主要包括掘进端口、外侧端口、外防护板支撑板、易滑动底板、底角支撑加强保护板、环向加强肋、裂隙水预警式自进锚索。
17.外防护板支撑板的竖直横断面为拱形、矩形、椭圆形（底部切掉部分）、圆形（底部切掉部分），底部无防护板，厚度为5~50mm；掘进端口、外侧端口均为竖直，掘进端口截面大于外侧端口截面200~400mm，掘进端口、外侧端口之间的外防护板支撑板均匀连续过度；外防护板支撑板的内部设置若干环向加强肋，环向加强肋所在平面为竖直，并垂直外防护板支撑板，环向加强肋的间距为200~500mm；在两侧底部的外防护板支撑板的底部分别为易滑动底板，易滑动底板为水平，宽度为200~400mm；在外防护板支撑板的内侧，或外侧，或内侧和外侧设置底角支撑加强保护板，底角支撑加强保护板一端与易滑动底板连接，另一端与外防护板支撑板连接，底角支撑加强保护板的水平两端分别到达掘进端口和外侧端口，主要支撑整体稳定并保护易滑动底板。
18.易滑动底板主要由驱动轮、托链轮、导向轮、支重轮、平衡梁、钢板履带架和履带板等构成，在钢板履带架的上部有多个托链轮，托链轮均匀分布；在钢板履带架的下部有多组支重轮，每组支重轮为2~8个，支重轮的连接轴心与平衡梁相连接，平衡梁与钢板履带架连接，在一端为驱动轮，在另一端为导向轮，驱动轮、托链轮、导向轮、支重轮的外侧为履带板。
19.外防护板支撑板锚固有裂隙水预警式自进锚索。所述自进式锚索与裂隙水预警装置通过引流线连接，所述自进式锚索包括锚索主体、中空合金钻头、引流线、堵浆塞、螺母、垫板、止浆塞、连接套，所述锚索主体头部设有中空合金钻头，中空合金钻头外侧及顶部设有入水孔，所述锚索主体为中空钢柱，杆身外侧自带自进式螺纹，杆体均布注浆孔，杆身内侧设有引流线，引流线一端置于中空合金钻头内，另一端穿过止浆塞与裂隙水预警装置连接，所述自进式锚索采用连接套加长杆体，杆体尾部由垫板、螺母、止浆塞、堵浆塞组成，所述与自进式锚索连接的裂隙水预警装置包括预警溶液、防水保护套，所述预警溶液置于防水保护套内。
20.使用时，通过杆身外侧自进螺纹及钻头，旋转拧入围岩后。经中空的锚索体灌注水泥砂浆，水泥砂浆通过注浆孔灌入，砂浆填充通孔与锚索体之间空隙，注浆完毕后将堵浆塞旋入锚索体尾部，完成支护加固。当裂隙水沿岩石裂隙经中空合金钻头进水孔接触引流线，经引流线流入预警装置，裂隙水预警装置中预警溶液变色，在巷道中预警溶液中的荧光成分使溶液变色效果明显，便于观察，从而对裂隙水发展进行预警。
21.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。