[0001]
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法。
背景技术：
[0002]
锁脚锚杆是指隧道开挖采用先拱后墙的方式开挖时，为确保安全，在进行下一步施工开挖(即下断面开挖)之前，在拱脚处垂直岩壁打入的锚杆，防止拱顶收缩、掉拱。隧道锁脚锚管钻孔及安装施工特点是钻机钻孔过程中阻力大，钻杆易摆动，钻孔位置及外插角偏差大；施工环境恶劣，钻孔过程中需要人员辅助固定钻机，作业人员劳动强度大，操作随意性强，锁脚锚管施工质量难以保证。因此改良常规工艺，选择合理的施工方法，才能高效、安全、优质地完成锁脚锚管钻孔施工。目前新奥法为隧道工程常规施工方法，以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，主要采用喷锚支护限制围岩变形，保证支护的及时性和有效性。ⅳ、
ⅴ
级围岩初期支护钢架采用锁脚锚管锚固在岩体中，锁脚锚管的施工质量影响初期支护的效果。钢架锁脚锚管钻孔时，外插角难以控制，位置有所偏差，与钢架连接质量较差，影响钢架稳定性，容易造成隧道收敛或沉降变形，引发掉拱等安全质量事故。
技术实现要素：
[0003]
本发明的目的在于提供一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，采用该方法可以满足隧道锁脚锚管钻孔及安装的需要。
[0004]
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，使用锁脚锚管钻孔定位装置引导钻机钻杆钻孔方向，包括以下步骤：
[0005]
步骤一：掌子面爆破开挖，掌子面钻孔完成后进行爆破作业，通风出渣后进行找顶清危，保证后续施工安全；
[0006]
步骤二：放样布点，测量组按设计里程及断面对钢架位置进行测量放样；
[0007]
步骤三：钢架安装；将加工成型的小节段钢架从拱墙一侧向另外一侧安装，并依次进行下一榀钢架安装，同步安装钢筋网片，焊接钢架连接筋固定钢架；
[0008]
步骤四：锁脚锚管钻孔，安装锁脚锚管定位装置，使用钻机进行锁脚锚管钻孔；
[0009]
步骤五：锁脚锚管安装，锁脚锚管按照设计要求提前加工成型，清孔后，采用钻机将锁脚锚管顶入孔内，焊接锁脚锚管连接筋，与钢架有效连接；
[0010]
步骤六：锁脚锚管注浆；拌制浆液并完成锁脚锚管注浆。
[0011]
进一步，步骤六中使用注浆机完成锁脚锚管注浆。
[0012]
进一步，锁脚锚管定位装置包括导向管、夹具和固定架，导向管与固定架固定连接，夹具与固定架连接。
[0013]
进一步，所述导向管包括内管和外管，所述内管位于外管内且与外管滑动配合。
[0014]
进一步，所述内管上设有刻度。
[0015]
进一步，所述内管远离外管的一端设有固定壳体。
[0016]
进一步，所述固定壳体呈圆台形。
[0017]
进一步，所述内管内设有定位环。
[0018]
进一步，定位环的数量为多个而且沿内管均匀分布。
[0019]
进一步，定位环的直径能够调节。
[0020]
采用本方案的原理和有益效果在于：本发明通过在钢架上安装钻孔定位装置，钻孔位置精确，钻孔间距均匀，外插角一致，有效保证了超前小导管、洞身中管棚及锁脚锚管的钻孔质量，且节省了钻机钻孔定位的时间，便于钢管安装或连接筋焊接。定位装置松开夹具即可取下，可循环使用，安装及拆卸快速简便。
[0021]
采用此技术施工在保证施工质量安全的基础上，提高了施工效率，节约了成本，取得了良好的社会效益。
附图说明
[0022]
图1为本发明一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法实施例一的主视图；
[0023]
图2为本发明一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法实施例一的侧视图；
[0024]
图3为本发明一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法实施例二中导向管的立体图；
[0025]
图4为本发明一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法实施例二中内管的立体图；
[0026]
图5为本发明一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法实施例二的内管的正视图；
[0027]
图6为本发明一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法实施例三的结构示意图。
具体实施方式
[0028]
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0029]
说明书附图中的附图标记包括：外管1、内管2、固定壳体3、连接杆4、定位环5、扣件6、夹具7、导向管8、连接筋9、固定架10、转动管11、连接板12、弧形槽13、凸起14、定位分环15。
[0030]
实施例基本如附图1和图2所示：一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，使用锁脚锚管钻孔定位装置引导钻机钻杆钻孔方向，包括以下步骤：
[0031]
步骤一：掌子面爆破开挖，掌子面钻孔完成后进行爆破作业，通风出渣后进行找顶清危，保证后续施工安全；
[0032]
步骤二：放样布点，测量组按设计里程及断面对钢架位置进行测量放样；
[0033]
步骤三：钢架安装；将加工成型的小节段钢架从拱墙一侧向另外一侧安装，并依次进行下一榀钢架安装，同步安装钢筋网片，焊接钢架连接筋固定钢架；
[0034]
步骤四：锁脚锚管钻孔，安装锁脚锚管定位装置，将带有导向管的组合扣件6对称安装在钢架两侧，调整建筑构件位置，使用夹具固定扣件，调整锁脚锚管导向管外插角，并使用夹具将导管固定在钢架连接筋处；将钻孔伸入导向管中，进行所脚锚管钻孔，钻孔完成后松开夹具拆除工装，重复以上步骤依次进行其他锁脚锚管钻孔；
[0035]
步骤五：锁脚锚管安装，锁脚锚管按照设计要求提前加工成型，清孔后，采用钻机将锁脚锚管顶入孔内，焊接锁脚锚管连接筋，与钢架有效连接；
[0036]
步骤六：锁脚锚管注浆。拌制浆液并完成锁脚锚管注浆。其中，步骤六中使用注浆
机完成锁脚锚管注浆。锁脚锚管定位装置包括导向管、夹具和固定架，导向管与固定架固定连接，夹具与固定架连接。
[0037]
本实施例中所述的掌子面即开挖隧道时不断向前推进的工作面。
[0038]
如图1和图2所示，锁脚锚管定位装置包括导向管8、夹具7和固定架10，导向管8与固定架10固定连接，夹具7与固定架10连接。
[0039]
本发明通过在钢架上安装锁脚锚管定位装置，钻孔位置精确，钻孔间距均匀，外插角一致，有效保证了超前小导管、洞身中管棚及锁脚锚管的钻孔质量，且节省了钻机钻孔定位的时间，便于钢管安装或连接筋9焊接。定位装置松开夹具即可取下，可循环使用，安装及拆卸快速简便。
[0040]
具体效益如下：
[0041]
(1)操作简便，降低劳动轻度，提高施工效率。以ⅳ级围岩为例，传统工艺工法施工时配置10人钻孔，每循环超前小导管、锁脚锚管钻孔及安装时间约6h，钻孔过程中需要人工手扶钻杆辅助定位；使用钻孔定位工装后，配置8人作业，其中1人重复安装拆卸定位工装即可，每循环耗时约5.2h。每月施工25个循环(75m)，可节约460个工时，节省人工费17250元，平均每延米节省人工费230元。
ⅴ
级围岩施工时平均每延米节省人工费325元。
[0042]
(2)控制超前小导管或管棚外插角，保证超前支护的有效性，对控制隧道超挖起至关重要的作用，节省喷射混凝土用量，节约施工成本。通过对开挖断面扫描及喷射混凝土用量统计分析，在ⅳ级围岩施工阶段，传统工艺工法施工时平均线性超挖约20cm；使用定位工装后，平均线性超挖控制在15cm左右，相比之下，每延米节约喷射混凝土1.58m3，节省费用1395.5元；在
ⅴ
级围岩施工阶段，传统工艺工法施工时平均线性超挖约30cm；使用定位工装后，平均线性超挖控制在22cm左右，相比之下，每延米节约喷射混凝土2.57m3，节省费用2269.8元；
[0043]
(3)保证超前支护的情况下，机械化大断面施工时可加大开挖进尺，从而充分发挥设备优势，提高施工效率。
[0044]
采用此技术施工在保证施工质量安全的基础上，提高了施工效率，节约了成本，取得了良好的社会效益。
[0045]
实施例二
[0046]
如图3、图4和图5所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中的锁脚锚管定位装置中的导向管8包括内管2和外管1，内管2位于外管1内且与外管1滑动配合，具体的，在外管1内壁沿轴向开有滑槽，内管2外侧沿轴向方向设有凸条，凸条位于滑槽内且与滑槽滑动配合。内管2上设有刻度。内管2远离外管1的一端设有固定壳体3，固定壳体3呈圆台形。内管2内设有定位环5，定位环5通过连接杆4与内管2内壁连接，定位环5的数量为多个而且沿内管2轴向均匀分布。
[0047]
在钻孔过程中，多个定位环5可以对钻杆进行支撑和定位，避免在钻孔过程中钻杆在内管2内发生角度偏移。
[0048]
实施例三
[0049]
如图6所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中定位环5的直径可调节。具体的，在内管2周向均匀开有多个通孔，本实施例中通孔的数量和连接杆4的数量相同，均为三个。定位环5由三个形状相同的定位分环15构成，三个定位分环15可围成圆形的定位环
5。三个连接杆4分别穿过通孔且连接杆4位于内管2内的端部与定位分环15连接，其连接方式可以采用螺纹连接、卡接或其他连接方式。在内管2的外端设有转动管11，转动管11与外管1滑动连接，其具体连接方式同实施例二。转动管11与内管2同轴，且在内管2和外管1间设有环形的连接板12，且沿连接板12周向均匀设有三个弧形槽13。每个连接杆4均设有凸起14，每个凸起14分别卡入弧形槽13内。
[0050]
当在施工过程中需要采用不同直径的锚管时，可以调节定位环5的直径，从而适用于不同直径的锚管的施工。具体实施过程如下：当需要调节定位环5的直径时，转动转动管11，使转动管11与内管2产生相对转动。因为转动管11与连接板12固接，所以转动板在转动时也会带动连接板12转动，即连接板12与内管2也产生相对转动，设置在连接板12上的弧形槽13也随连接板12一起转动。因为连接杆4的凸起14卡入凹槽内，所以当转动管11顺时针转动时，连接杆4会向转动管11方向移动，从而使几个定位分环15所围成的圆的直径变大，从而适用于直径较大的锚管的钻孔。反之，当锚管的直径较小时，逆时针转动转动管11时，使三个定位分环15所围成的圆的直径变小，从而可以减少定位环5与钻杆之间的间隙，避免间隙过大而导致钻孔过程中钻杆位置出现较大的偏移。
[0051]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。技术特征：
1.一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：使用锁脚锚管钻孔定位装置引导钻机钻杆钻孔方向，包括以下步骤：步骤一：掌子面爆破开挖，掌子面钻孔完成后进行爆破作业，通风出渣后进行找顶清危，保证后续施工安全；步骤二：放样布点，测量组按设计里程及断面对钢架位置进行测量放样；步骤三：钢架安装；将加工成型的小节段钢架从拱墙一侧向另外一侧安装，并依次进行下一榀钢架安装，同步安装钢筋网片，焊接钢架连接筋固定钢架；步骤四：锁脚锚管钻孔，安装锁脚锚管定位装置，使用钻机进行锁脚锚管钻孔；步骤五：锁脚锚管安装，锁脚锚管按照设计要求提前加工成型，清孔后，采用钻机将锁脚锚管顶入孔内，焊接锁脚锚管连接筋，与钢架有效连接；步骤六：锁脚锚管注浆；拌制浆液并完成锁脚锚管注浆。2.根据权利要求1所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：步骤六中使用注浆机完成锁脚锚管注浆。3.根据权利要求1所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：锁脚锚管定位装置包括导向管、夹具和固定架，导向管与固定架固定连接，夹具与固定架连接。4.根据权利要求3所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：所述导向管包括内管和外管，所述内管位于外管内且与外管滑动配合。5.根据权利要求4所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：所述内管上设有刻度。6.根据权利要求5所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：所述内管远离外管的一端设有固定壳体。7.根据权利要求6所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：所述固定壳体呈圆台形。8.根据权利要求7所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：所述内管内设有定位环。9.根据权利要求8所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：定位环的数量为多个而且沿内管均匀分布。10.根据权利要求9所述的一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，其特征在于：定位环的直径能够调节。
技术总结
本发明涉及建筑施工技术领域，公开了一种隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法，使用锁脚锚管钻孔定位装置引导钻机钻杆钻孔方向，包括以下步骤：步骤一：掌子面爆破开挖；步骤二：放样布点，测量组按设计里程及断面对钢架位置进行测量放样；步骤三：钢架安装；将加工成型的小节段钢架从拱墙一侧向另外一侧安装，并依次进行下一榀钢架安装，同步安装钢筋网片；步骤四：锁脚锚管钻孔，安装锁脚锚管定位装置，使用钻机进行锁脚锚管钻孔；步骤五：锁脚锚管安装，锁脚锚管按照设计要求提前加工成型，清孔后，采用钻机将锁脚锚管顶入孔内，焊接锁脚锚管连接筋；步骤六：锁脚锚管注浆。采用该方法可以满足隧道锁脚锚管钻孔及安装的需要。隧道锁脚锚管钻孔及安装的需要。隧道锁脚锚管钻孔及安装的需要。
技术研发人员：顾刘东 张恒 唐华 许清 谢远 严光路
受保护的技术使用者：中铁八局集团有限公司
技术研发日：2020.10.26
技术公布日：2021/1/26
声明：
“隧道锁脚锚杆精确定位及施工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中铁八局集团有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
