一种用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体及方法与流程

本发明涉及隧道施工，具体涉及一种用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体及注浆施工方法。

背景技术：

1、软硬互层岩体是隧道支护施工的难点，由于其存在大量不均匀、非连续和不规则分布的岩层裂隙，使得其强度、变形和稳定性均明显弱于单一围岩体，增加了支护施工困难。开展常规锚杆支护作业时，如果按照常规方法先钻孔，钻孔完成后锚杆沿孔插入。当遇到隧道软硬互层的围岩，钻孔后，容易塌孔，锚杆难以送到孔底。为克服普通锚杆在钻进过程中，孔壁发生大面积塌方而造成塌孔、无法插杆、注浆不饱满等难题，通常采用自进式中空锚杆施工的方法，将钻孔、锚杆安装、注浆、锚固合为一体。现阶段，这种方式存在的主要问题是：锚杆管壁薄，杆体整体强度低，如果采用自进式杆体钻孔作业方式时，易因杆体强度不足发生弯曲变形破坏等。

2、钻具(自进式杆体和钻头)在均质地层中，无论是软岩还是硬岩,都可以根据钻具选型和钻进参数优化调整等具有较好的适应能力，然而对于软硬交互地层，自进式杆体施工仍然具有较高风险，常规的自进式中空注浆锚杆采用厚壁无缝钢管和一次性钻头，但在软硬交互地层实际钻进施工过程中常出现卡钻和无缝钢管折损的情况，究其原因，主要是由于无缝钢管易因杆体强度不足发生折损破坏，同时发生钻头边齿、侧齿磨损严重，尤其是在软硬互层岩体裂隙发育地段，卡钻发生的频率更高。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，包括用于连接冲击钻并由冲击钻带动自进式杆体进入隧道软硬互层岩体过程中对自进式杆体整体起支撑作用的支撑杆体；

2、套设在支撑杆体上，在自进式杆体进入隧道软硬互层岩体并抽出支撑杆体后留在隧道软硬互层岩体孔内用于注浆的注浆管体；

3、以及固定在支撑杆体部的钻头。

4、在上述方案的基础上，所述注浆管体与支撑杆体之间设置有支撑注浆管体的粘合部。

5、在上述方案的基础上，所示粘合部为灌入注浆管体与支撑杆体之间并凝固的聚氨酯材料或者高强度孔道压浆料。

6、在上述方案的基础上，所述支撑杆体在远离钻头的一侧固定连接一个用于在自进式杆体往岩层内打入的过程中阻止注浆管体与支撑杆体之间发生相对滑动的止挡部。

7、在上述方案的基础上，所述止挡部与注浆管体之间设置用于在自进式杆体打入岩层的过程中为注浆管体与支撑杆体之间提供一定限度滑动空间的软垫体。

8、在上述方案的基础上，所述注浆管体靠近钻头的一侧为注浆段，在注浆管体注浆段的壁上设置有若干个用于注浆的注浆孔；所述注浆管体在远离钻头一侧的端部设置有用于在自进式杆体进入隧道软硬互层岩体过程中防止注浆管体的尾端部开裂的加强箍。

9、在上述方案的基础上，所述注浆管体在靠近钻头一侧的端部收缩，形成有锥头部；支撑杆体和钻头的外径小于注浆管体在锥头部处的最小内径。

10、本申请还提供一种用于隧道软硬互层岩体注浆施工的方法，包括如下步骤：

11、(1)将注浆管体套设在支撑杆体的外部，使注浆管体的尾端抵靠在软垫体上；

12、(2)在注浆管体和支撑杆体之间充注聚氨酯材料或者高强度孔道压浆料；

13、(3)在支撑杆体的前端部将钻头与支撑杆体进行固定连接；并在支撑杆体的尾部将支撑杆体与冲击钻连接；

14、(4)在隧道岩壁的设计位置使用冲击钻将连接好的自进式杆体打入软硬互层隧道岩层；

15、(5)当自进式杆体进入到设计位置后，将支撑杆体从注浆管体内抽出，并使用注浆管体注浆。

16、在上述方案的基础上，在将注浆管体套设在支撑杆体的外部之前，先在支撑杆体的外壁上涂抹黄油。

17、在上述方案的基础上，在注浆管体和支撑杆体之间充注聚氨酯材料或者高强度孔道压浆料之前，先使用塞子封堵注浆孔；凝固后，再取出塞子。

18、本申请的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，作为一个整体作为自进式杆体使用，具有较高的整体强度，在软硬互层的隧道岩层中，由气动式冲击钻将所述整体结构顶推至指定深度的岩层后，支撑杆体可以抽芯回收再次使用。本发明的自进式杆体结构中，钻头与支撑杆体进行连接，抽出支撑杆体时，可以同时回收钻头。本申请的自进式杆体及注浆方法有效解决了软硬互层的隧道自进式注浆小导管施工易塌孔及采用自进式作业整体强度不足的难题，同时钻头再次回收利用，有效降低了施工成本。

技术特征：

1.一种用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，其特征在于，包括用于连接冲击钻并由冲击钻带动自进式杆体进入隧道软硬互层岩体过程中对自进式杆体整体起支撑作用的支撑杆体(1)；

2.根据权利要求1所述的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，其特征在于，所述注浆管体(2)与支撑杆体(1)之间设置有支撑注浆管体(2)的粘合部(4)。

3.根据权利要求2所述的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，其特征在于，所示粘合部(4)为灌入注浆管体(2)与支撑杆体(1)之间并凝固的聚氨酯材料或者高强度孔道压浆料。

4.根据权利要求2所述的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，其特征在于，所述支撑杆体(1)在远离钻头(3)的一侧固定连接一个用于在自进式杆体往岩层内打入的过程中阻止注浆管体(2)与支撑杆体(1)之间发生相对滑动的止挡部(5)。

5.根据权利要求4所述的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，其特征在于，所述止挡部(5)与注浆管体(2)之间设置用于在自进式杆体打入岩层的过程中为注浆管体(2)与支撑杆体(1)之间提供一定限度滑动空间的软垫体(6)。

6.根据权利要求1所述的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，其特征在于，所述注浆管体(2)靠近钻头(3)的一侧为注浆段，在注浆管体(2)注浆段的壁上设置有若干个用于注浆的注浆孔(2-1)；所述注浆管体(2)在远离钻头(3)一侧的端部设置有用于在自进式杆体进入隧道软硬互层岩体过程中防止注浆管体(2)的尾端部开裂的加强箍(2-3)。

7.根据权利要求1所述的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，其特征在于，所述注浆管体(2)在靠近钻头(3)一侧的端部收缩，形成有锥头部(2-2)；支撑杆体(1)和钻头(3)的外径小于注浆管体(2)在锥头部(2-2)处的最小内径。

8.一种用于隧道软硬互层岩体注浆施工的方法，其特征在于，使用权利要求1-7任一项所述的自进式杆体，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的用于软硬互层隧道注浆施工的方法，其特征在于，步骤(1)中，在将注浆管体(2)套设在支撑杆体(1)的外部之前，先在支撑杆体(1)的外壁上涂抹黄油。

10.根据权利要求8所述的用于软硬互层隧道注浆施工的方法，其特征在于，步骤(2)中，在注浆管体(2)和支撑杆体(1)之间充注聚氨酯材料或者高强度孔道压浆料之前，先使用塞子(7)封堵注浆孔(2-1)；凝固后，再取出塞子(7)。

技术总结
本发明涉及一种用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体及方法。所述的自进式杆体包括用于连接冲击钻并由冲击钻带动自进式杆体进入隧道软硬互层岩体过程中对自进式杆体整体起支撑作用的支撑杆体；套设在支撑杆体上，在自进式杆体进入隧道软硬互层岩体并抽出支撑杆体后留在隧道软硬互层岩体孔内用于注浆的注浆管体；以及固定在支撑杆体部的钻头。本申请的用于隧道软硬互层岩体注浆施工的自进式杆体，作为一个整体作为自进式杆体使用，具有较高的整体强度，在软硬互层的隧道岩层中，由气动式冲击钻将所述整体结构顶推至指定深度的岩层后，支撑杆体可以抽芯回收再次使用。

技术研发人员：林超,姜蓉,肖树聪,谭贤君,饶力,安斌,耿大新,高嵩,于洋,赵宝锋,陈杰华
受保护的技术使用者：江西丰强科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12