一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法与流程

本发明涉及隧道施工，特别是一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法。

背景技术：

1、当前，为进一步减少山岭钻爆法隧道的作业人员，保证施工安全，系统性的机械化装备正逐步应用于隧道施工中。其中，最为重要的就是多臂凿岩台车，其在打设超前钻孔及爆破孔方面较传统人工具有显著的优势。但受隧道的施工环境、施工工序、凿岩台车性能等诸多因素的影响，凿岩台车的优势并不能够充分的发挥，导致隧道施工存在严重的喷射混凝土超耗现象，而初支超欠挖又是最为关键的因素。喷砼大量超耗导致喷砼作业时间增长，不利于围岩变形控制和喷砼质量控制，增加作业人员安全风险，同时还显著增加工程成本，造成资源的大量浪费，不利于环境保护。

2、此外，喷射混凝土与锚杆组合而成的喷锚支护是隧道工程中最为重要的支护结构之一，是唯一的主动支护结构，它既能快速施作以限制围岩变形保证施工人员的安全，又能协调围岩适度变形充分发挥围岩的自承载能力，是体现隧道新奥法核心要义的关键，而现场施工中并没有利用好锚喷的主动支护作用，更多的是采用初支钢架进行被动防护。

3、况且在当前机械化钻爆法施工中，超前支护钻孔与爆破孔一般是分期实施，导致凿岩钻孔设备反复进场、定位、作业，工序繁杂，浪费大量时间。

4、因此，如何调整隧道开挖与支护方法，以适应凿岩台车的作业空间需求，控制超欠挖现象，同时又能保证施工安全，已成为亟需解决的工程难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有隧道机械化钻爆法施工过程中，凿岩台车受初支钢架影响导致超前支护和周边炮孔的外插角的角度较大，初支超欠挖严重的问题，提供一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法，包括以下步骤：

4、s1、本次开挖进尺爆破出渣后，进行开挖面初喷混凝土，在隧道开挖轮廓上形成初喷层，在所述初喷层施作系统锚杆，靠近掌子面的一环所述系统锚杆为最近系统锚杆，所述最近系统锚杆底端连接有固定装置；

5、s2、利用凿岩台车进行下一次开挖进尺的超前支护和炮孔施工作业，所述超前支护的尾端与所述固定装置固结；

6、s3、施作本次开挖进尺的初支钢拱架并复喷混凝土，形成复喷层，完成本次开挖进尺的初期支护。

7、采用本发明所述的一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法，在爆破出渣之后，及时进行锚喷支护，随后即刻进行凿岩台车的所述超前支护和所述炮孔的施作，所述超前支护的尾端通过所述固定装置与所述最近系统锚杆固结，稳定持力支撑，由于没有所述初支钢拱架的干扰影响，显著适应凿岩台车的装备性能，所述超前支护和周边炮孔的外插角度可以得到有效地减小，因而避免了超欠挖现象，极大降低初支喷砼超耗，同时简化了施工工序，节约工程建设成本和时间，该方法步骤简单，操作方便，效果良好。

8、作为本发明优选地技术方案，步骤s1中，所述系统锚杆采用胶凝材质进行锚固。

9、采用这种方法，支护效率高，所述系统锚杆采用能够快速发挥作用的树脂类速凝锚杆，实现了快挖快支，有效抑制了围岩的变形，充分发挥了围岩的自承载能力。

10、作为本发明优选地技术方案，步骤s1中，所述系统锚杆的长度为3m-4m。

11、作为本发明优选地技术方案，步骤s2中，所述超前支护(8)的钻孔和所述炮孔钻取为一次性施作。

12、采用这种结构，本次开挖循环的所述超前支护(8)的钻孔和所述炮孔钻取为一次性施作，无需多次周转凿岩台车进行钻孔作业。

13、作为本发明优选地技术方案，步骤s2中，所述超前支护需要注浆时，先进行超前注浆，再钻取所述炮孔。

14、作为本发明优选地技术方案，步骤s2中，所述超前支护的长度为4m-6m。

15、作为本发明优选地技术方案，步骤s3中，本次开挖进尺的初支钢拱架和复喷混凝土在下一次开挖进尺的所述超前支护(含钻孔及杆体安装)和所述炮孔施作完成后进行施作。

16、作为本发明优选地技术方案，对于ⅳ、ⅴ级围岩，采用台阶法进行隧道施工时，ⅳ级围岩采用一次所述超前支护和一次爆破的方式开挖，ⅴ级围岩采用一次所述超前支护和两次爆破的方式开挖。

17、采用这种方法，开挖工法固定，采用台阶法施工时，无需预留核心土，避免工法频繁转换带来的工时浪费；施工效率高，在采用台阶法施工时，所述超前支护的长度无需太长，所述超前支护和炮孔同时施工，充分发挥了凿岩台车在钻浅孔方面的优势，且ⅳ、ⅴ级围岩开挖进尺大，显著提高了施工效率。

18、作为本发明进一步优选地技术方案，ⅳ级围岩的开挖进尺为三榀所述初支钢拱架宽度，ⅴ级围岩的开挖进尺为两榀所述初支钢拱架宽度。

19、作为本发明优选地技术方案，采用全断面法进行隧道施工。

20、第二方面，本发明还提供了一种隧道，采用如以上任一项所述的用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法施工成型。

21、采用本发明所述的一种隧道，节约工程建设成本和时间，施工效率高。

22、第三方面，本发明还提供了一种固定装置，所述固定装置被配置为连接于本次开挖进尺靠近掌子面的一环最近系统锚杆，所述固定装置用于下一次开挖进尺的超前支护的尾端的持力固定。

23、采用本发明所述的一种固定装置，结构简单，用法新颖，效果良好。

24、作为本发明优选地技术方案，所述固定装置包括垫板和钢筋环箍，所述垫板连接所述最近系统锚杆，所述钢筋环箍连接所述垫板，所述钢筋环箍用于所述超前支护的穿过与焊接固定。

25、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

26、1、本发明所述的一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法，在爆破出渣之后，及时进行锚喷支护，随后即刻进行凿岩台车的所述超前支护和所述炮孔的施作，所述超前支护的尾端通过所述固定装置与所述最近系统锚杆固结，稳定持力支撑，由于没有所述初支钢拱架的干扰影响，显著适应凿岩台车的装备性能，所述超前支护和周边炮孔的外插角度可以得到有效地减小，因而避免了超欠挖现象，极大降低初支喷砼超耗，同时简化了施工工序，节约工程建设成本和时间，该方法步骤简单，操作方便，效果良好；

27、2、本发明优选的一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法，支护效率高，所述系统锚杆采用能够快速发挥作用的树脂类速凝锚杆，实现了快挖快支，有效抑制了围岩的变形，充分发挥了围岩的自承载能力；

28、3、本发明优选的一种用于控制隧道机械化钻爆法超欠挖的开挖与支护方法，开挖工法固定，采用台阶法施工时，无需预留核心土，避免工法频繁转换带来的工时浪费；施工效率高，在采用台阶法施工时，所述超前支护的长度无需太长，所述超前支护和炮孔同时施工，充分发挥了凿岩台车在钻浅孔方面的优势，且ⅳ、ⅴ级围岩开挖进尺大，显著提高了施工效率。