[发明专利]破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法

说明书

本发明涉及破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法，包括以下步骤：在钢拱架上安装固定导向套筒；安装钢拱架施作隧道开挖段的一次衬砌；使用螺纹连接头连接跟管，并将一次注浆管与螺纹连接头连接；沿着导向套筒限定的路径钻进，进行跟管钻进作业；通过一次注浆管向跟管外侧的破碎体内注入低流动性的泡沫水泥浆，在跟管外侧形成破碎加固体，对破碎体内的裂缝进行封堵；撤出钻头、钻杆，植入超前锚杆、劈裂注浆管，拔出套管；向钻孔内注入水泥浆施作超前锚杆的锚固体；通过劈裂注浆管注入高压水泥浆施作劈裂注浆体。导向套筒为超前锚杆的植入提供导向支撑；采用多次注浆的方式，提高超前锚杆的施作质量，提高承载能力。

技术领域

本发明涉及拱顶围岩破碎隧道超前锚杆支护施工，尤其涉及一种破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法。

背景技术

隧道施工过程中，当开挖至软弱破碎围岩段时，常采取超前支护措施进行预支护，常采用的超前注浆锚杆对待开挖的围岩进行加固。在掌子面顶部一定范围内，斜向上植入一排纵向锚杆，再进行开挖作业，并保留一定长度的锚杆在未开挖的围岩中，为锚杆的前端提供支撑，锚杆的后端支撑在一次衬砌的钢拱架上，在当前开挖节段的顶部形成一道支护棚。但是这种超前注浆锚杆在施工过程中存在一些问题：为保证开挖后围岩的稳定性，通常立即施作当前节段的一次衬砌，再施作超前注浆锚杆；在超前锚杆施作过程中，容易出现钻穿钢筋网或钢筒架的情况，从而影响一次衬砌的承载能力，也影响超前锚杆的钻进角度，降低超前锚杆的支护能力。

另外，在土体破碎地层中，锚孔施作过程中容易出现塌陷，导致钻进设备无法拔出、锚杆无法植入土体内。为解决这一问题，发展出了跟管钻进施工技术，即钻进过程中跟随钻杆向土体内带入一根套管，由套管对破碎土体进行支撑，待钻进至设计深度后，回撤钻杆、钻头，再向套管内植入锚杆，最后抽出套管。这种施工方法虽然解决了破碎地层的钻进及锚杆植入难题，但是在进行锚杆注浆施作锚固体时，注入的浆液会通过土体内破碎的裂隙大量流失，导致钻孔内的浆液无法注满，不但增加注浆量，同时无法保证锚固体的施作质量。

使用钢拱架进行一次衬砌施作时，钢拱架虽然具有承载能力大、架设后能够立即承载等优点，但是喷射混凝土无法进入钢拱架与围岩之间的空隙，从而导致钢拱架附近喷射混凝土层出现裂缝。

发明内容

本发明的目的在于针对现有拱顶围岩破碎隧道开挖支护施工过程中存在的问题，提出了一种破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法。

为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及的破碎拱顶多层超前锚杆多级注浆支护施工方法，包括以下步骤：

步骤1、在钢拱架的腹板上钻孔，并将导向套筒插入钢拱架腹板上，调整导向套筒的水平仰角，使用加劲翼板焊接固定。

步骤2、进行隧道开挖段一次衬砌的施作，首先安装钢拱架及钢筋网，钢拱架分为两类，一种是常规的钢拱架，一种是安装有导向套筒的钢拱架；在钢拱架与围岩之间设置界面注浆导管，界面注浆导管与钢拱架垂直；然后施作喷射混凝土层，将钢拱架、钢筋网、界面注浆导管包裹在喷射混凝土层内，从界面注浆导管向钢拱架与围岩之间补充注入水泥浆。

步骤3、组装跟管及一次注浆管，相邻节段的跟管之间使用螺纹连接头连接，首先在螺纹连接头前端的卡扣限位槽内放置一个环形卡扣，一次注浆管从环形卡扣的边孔穿出，将螺纹连接头的前端拧入前一节段的跟管上；然后使用三通接头将相邻节段的一次注浆管接长，将连接软管的一端与三通接头连接，连接软管的另一端与螺纹连接头上的螺纹接口连接；接着在螺纹连接头后端的卡扣限位槽内放置一个环形卡扣，一次注浆管从环形卡扣的边孔穿出，将后一节段的跟管拧入螺纹连接头的后端。

步骤4、将钻头与钻杆连接，并将钻头从跟管的前端穿出，待喷射混凝土层达到设计强度后，沿着导向套筒限定的路径钻进，将跟管一并带入钻孔内，钻进过程中按照步骤3所述的方法对跟管及一次注浆管接长。