1.本实用新型涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构。
背景技术：
2.暗挖隧道设计一般采用复合式衬砌，外层支护为初期支护，由喷射砼、钢筋网、钢架、钢架锁脚和系统锚杆组成。系统锚杆为深入岩土内部并控制岩土变形的细长杆体，以及包括垫板、螺母等辅助构件，杆体周围填满填充材料，杆体可以是实心锚杆、中空锚杆和预应力锚杆(索)等，材料可分为热轧带肋钢筋、精轧螺纹钢筋、全螺纹钢管、全螺纹纤维增强
复合材料筋(管)等。施工中初期支护通过系统锚杆将围岩形成一个加固圈，并和初期支护喷射砼、钢筋网和钢架连接，从而初期支护与围岩加固圈形成统一的受力整体，与围岩共同承担因开挖所产生的围岩释放应力。当围岩较差时往往辅超前锚杆(小导管、管棚)，将开挖区域附近的围岩释放应力向掌子面前后传递，以控制围岩整体变形。
3.通常设计和施工中，系统锚杆设置方向为垂直岩面，同时垫板与岩面密贴接触，以便锚杆锁紧，来保证锚杆施工和实际支护效果。实际施工中拱部的系统锚杆往往打设困难，向上填充系统锚杆孔也操作困难、难以达到理想效果，从而影响支护体系整体支护效果和安全。同时，由于系统锚杆为隐蔽工程，往往成为偷工减料的重灾区。
4.当开挖进尺大和围岩整体稳定性较差时，由于系统锚杆为径向设置，往往需要设置更强的超前支护，比如加长超前支护长度，加大超前支护管径等，以保证围岩整体稳定性和施工安全，增加了施工工作量。
技术实现要素：
5.针对目前存在的技术问题，本实用新型提供一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，以解决现有技术中的问题。
6.为了实现上述发明目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，包括喷射砼层、钢架、钢筋网、径向系统锚杆、超前系统锚杆和超前锚杆/管，所述超前锚杆/管和超前系统锚杆均倾斜于围岩开挖面设置，且所述超前锚杆/管的倾斜角度小于所述超前系统锚杆的倾斜角度。
8.优选的，所述超前系统锚杆包括钢垫板和焊接在该钢垫板上的异型垫块，该钢垫板和异型垫块上设有穿孔，该穿孔与设于围岩上的钻孔的倾斜角度相同，锚杆杆体的一端伸入该钻孔内，另一端穿设在所述钢垫板和异型垫块上的穿孔内，并通过螺母紧固，所述锚杆杆体倾斜于围岩开挖面设置。
9.优选的，在所述钢垫板的两端设限位翼，限位翼伸入围岩内，防止所述钢垫板滑移。
10.优选的，所述超前锚杆/管的倾斜角度为10
°
～15
°
。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：超前系统锚杆与围岩面成倾斜角度打
设，使锚杆施作更容易，可提高劳动效率；超前系统锚杆既形成隧道周围加固圈，又将加固圈深入未开挖岩体，起到了系统支护和超前支护的双重作用。超前系统锚杆与超前锚杆/管形成双重超前支护作用，大幅延长围岩变形时间长度，保证施工安全。
附图说明：
12.图1为本实用新型的加强超前支护体系结构的正面示意图；
13.图2为图1中的纵向布置图；
14.图3为超前系统锚杆的示意图。
具体实施方式
15.下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现要素：
所实现的技术均属于本实用新型的范围。
16.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和简化描述，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。
17.如附图1-附图3所示的一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，包括喷射砼层9、钢架10、钢筋网8、径向系统锚杆100、超前系统锚杆200和超前锚杆/管300，径向系统锚杆100采用现有技术即可，超前锚杆/管300和超前系统锚杆200均倾斜于围岩开挖面7设置，超前锚杆/管300与围岩开挖面之间的夹角为β，超前系统锚杆200与围岩开挖面之间的夹角为α，超前锚杆/管300的倾斜角度β小于超前系统锚杆200的倾斜角度α，本实施例中超前锚杆/管300的倾斜角度β范围为10
°
～15
°
。
18.具体地，图3结合图2可看出，围岩上的超前系统锚杆的钻孔3倾斜于围岩开挖面7设置，超前系统锚杆200包括钢垫板1和焊接在该钢垫板1上的异型垫块2，该钢垫板1和异型垫块2上设有穿孔，该穿孔与设于围岩上的钻孔3的倾斜角度相同，使锚杆杆体4倾斜于围岩开挖面7设置，锚杆杆体4的一端伸入该钻孔3内，另一端穿设在钢垫板1和异型垫块2上的穿孔内，并通过螺母5紧固。
19.在钢垫板1的两端设限位翼6，限位翼6伸入围岩内，防止钢垫板1滑移。锚杆杆体4与围岩开挖面之间的倾斜角度α可选为15
°
～80
°
之间的任意角度。
20.本实施例中超前锚杆/管300直接将锚杆/管采用现有技术倾斜插入围岩体即可。
21.本实施例的隧道加强超前支护体系结构的施作方法如下：
22.步骤一，施作超前锚杆/管300，超前锚杆/管300倾斜于围岩开挖面，倾角为β；
23.步骤二，施工前将钢垫板1和异型垫块2的对应位置钻穿孔，将异型垫块2焊接到的钢垫板1上，在钢垫板1两端设限位翼6，做好施工准备；
24.步骤三、在隧道开挖后，初喷喷射砼9；
25.步骤四，进行超前系统锚杆钻孔3作业，钻孔3倾斜于围岩开挖面，倾角为α，安装超前系统锚杆200，超前系统锚杆200倾斜于围岩开挖面，倾角为α，安装时先将锚杆杆体4安装
到位，将螺母5旋紧在锚杆杆体4，锚杆杆体4锚固段灌注锚固材料；然后用带限位翼6和异型垫块2的钢垫板6将钢筋网8固定在围岩面上；同时施作径向系统锚杆100，径向系统锚杆100的施作及施加预应力均采用现有技术即可；
26.步骤五，不需施加预应力时，将螺母5旋紧后，检查锚杆杆体4安装效果；需要施加预应力时，将锚杆杆体4拉伸施加预应力，检查锚杆杆体4安装效果和预应力施加效果；
27.步骤六，用水泥砂浆等锚固材料将锚杆杆体4自由段灌满锚固材料；
28.步骤七，将钢架10安装到位；
29.步骤八，复喷喷射砼9至设计厚度；
30.步骤九，进行下一循环开挖和支护。
31.以上描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
技术特征：
1.一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，其特征在于：包括喷射砼层(9)、钢架(10)、钢筋网(8)、径向系统锚杆(100)、超前系统锚杆(200)和超前锚杆/管(300)，所述超前锚杆/管(300)和超前系统锚杆(200)均倾斜于围岩开挖面(7)设置，且所述超前锚杆/管(300)的倾斜角度小于所述超前系统锚杆(200)的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，其特征在于：所述超前系统锚杆(200)包括钢垫板(1)和焊接在该钢垫板(1)上的异型垫块(2)，该钢垫板(1)和异型垫块(2)上设有穿孔，该穿孔与设于围岩上的钻孔(3)的倾斜角度相同，锚杆杆体(4)的一端伸入该钻孔(3)内，另一端穿设在所述钢垫板(1)和异型垫块(2)上的穿孔内，并通过螺母(5)紧固，所述锚杆杆体(4)倾斜于围岩开挖面(7)设置。3.根据权利要求2所述的一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，其特征在于：在所述钢垫板(1)的两端设限位翼(6)，限位翼(6)伸入围岩内，防止所述钢垫板(1)滑移。4.根据权利要求1所述的一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，其特征在于：所述超前锚杆/管(300)的倾斜角度为10
°
～15
°
。
技术总结
本实用新型公开了一种系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构，包括喷射砼层、钢架、钢筋网、径向系统锚杆、超前系统锚杆和超前锚杆/管，所述超前锚杆/管和超前系统锚杆均倾斜于围岩开挖面设置，且所述超前锚杆/管的倾斜角度小于所述超前系统锚杆的倾斜角度。超前系统锚杆与围岩面成倾斜角度打设，使锚杆施作更容易，可提高劳动效率；超前系统锚杆既形成隧道周围加固圈，又将加固圈深入未开挖岩体，起到了系统支护和超前支护的双重作用。超前系统锚杆与超前锚杆/管形成双重超前支护作用，大幅延长围岩变形时间长度，保证施工安全。保证施工安全。保证施工安全。
技术研发人员：李海军 杨昌宇 李正川 张万斌 刘贵应 朱小兵 曹林卫 刘保林 杨宝 蔡直言 冉竣元 裴昌进 田攀
受保护的技术使用者：中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/5/8
声明：
“系统兼超前的隧道加强超前支护体系结构的制作方法” 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：中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司
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2024年11月29日 ~ 12月01日 
