本公開一般涉及隧道工程支護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隧道拱架精確定位及固定的施工方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國隧道工程建設(shè)的不斷發(fā)展，隧道的跨度及長度越來越大，施工過程中經(jīng)常遇到高地應(yīng)力、軟巖、斷層破碎帶、偏壓、淋水等一系列復(fù)雜條件，這就對隧道施工過程中的質(zhì)量與進(jìn)度提出了更高的要求。目前常用的隧道支護(hù)形式有型鋼支護(hù)、錨噴支護(hù)以及砌碹支護(hù)等，而作為目前隧道工程中常用的型鋼支護(hù)在傳統(tǒng)的施工工藝下，存在定位不準(zhǔn)確、間距大小不一等問題，上述問題使得拱架容易在圍巖荷載作用下產(chǎn)生失穩(wěn)傾覆以及受力不均的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致拱架的整體承載能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，不能很好的控制圍巖變形，嚴(yán)重時甚至引起掌子面失穩(wěn)、隧道塌方等一系列重大災(zāi)害，造成重大人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種隧道拱架精確定位及固定的施工方法及裝置。

第一方面，本申請實(shí)施例提供了一種隧道拱架精確定位及固定的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

量測隧道中線，根據(jù)所述中線位置布設(shè)拱架作業(yè)臺車和激光測距儀；

利用所述激光測距儀確定預(yù)設(shè)的拱架位置和圍巖關(guān)鍵點(diǎn)，所述圍巖關(guān)鍵點(diǎn)包括位于拱腳和拱頂?shù)脑O(shè)定位置，并在所述關(guān)鍵點(diǎn)處打設(shè)鉆孔；

安裝拱架至所述拱架位置處，所述拱架上設(shè)有帶過孔的鋼板，所述過孔與所述鉆孔相對應(yīng)；

向鉆孔內(nèi)裝入錨固材料，將螺紋鋼筋通過所述過孔插入所述鉆孔內(nèi)，使用錨固材料將所述螺紋鋼筋錨固。

本申請實(shí)施例中，在量測隧道中線前，對隧道施工現(xiàn)場進(jìn)行清理，使用測量儀器對隧道進(jìn)行測量放樣，通過所述測量放樣兩側(cè)所述隧道中線。

本申請實(shí)施例中，所述拱架作業(yè)臺車的中心線與所述隧道中線位置重合。

本申請實(shí)施例中，所述激光測距儀為全站儀，其中心位置與所述隧道中線位置重合。

本申請實(shí)施例中，確定所述關(guān)鍵點(diǎn)后，在所述關(guān)鍵點(diǎn)處做出標(biāo)記，在所述標(biāo)記處快速打設(shè)鉆孔。

本申請實(shí)施例中，使用快速鉆孔機(jī)打設(shè)所述鉆孔，所述鉆孔與所述鋼板垂直。其中快速鉆孔機(jī)為現(xiàn)場施工鉆孔標(biāo)準(zhǔn)配置。

第二方面，本申請實(shí)施例還提供了一種隧道拱架精確定位及固定的裝置，其特征在于，在拱架上設(shè)有用以固定拱腳和拱頂部位的鋼板，所述鋼板上設(shè)有用以穿過螺紋鋼筋的過孔，所述螺紋鋼筋用以插入與所述過孔對應(yīng)的鉆孔內(nèi)，所述螺紋鋼筋的端部設(shè)有用以連接鋼板的螺紋及螺帽，所述螺紋鋼筋用以伸入鉆孔的錨固部分設(shè)有錨固螺紋，所述錨固部分通過錨固材料將螺紋鋼筋與鉆孔內(nèi)壁結(jié)合。

本申請實(shí)施例中，所述錨固螺紋的螺距沿鉆孔從外至內(nèi)的方向遞增。

本申請實(shí)施例中，所述螺紋鋼筋的端部及螺帽經(jīng)過二次淬火。

本申請實(shí)施例中，所述鋼板以與圍巖側(cè)壁平行的方向焊接在所述拱架的拱腳和拱頂位置，所述過孔為設(shè)于所述鋼板中心位置處的圓孔。

本申請實(shí)施例中，用于固定拱腳的所述鋼板距離拱腳垂直距離為1-1.5m。

本申請實(shí)施例中，所述鋼板為高強(qiáng)鋼板，其截面尺寸至少為所述過孔直徑的三倍，所述鋼板的厚度為1cm-2cm，能足夠承載拱架橫向受力。

本申請實(shí)施例中，所述圓孔尺寸與所述螺紋鋼筋的截面尺寸相同。

本申請實(shí)施例提供的隧道拱架精確定位及固定的施工方案，在拱架上設(shè)置帶過孔的鋼板，利用激光測距儀對過孔進(jìn)行精確定位，將對拱架整體的某個部位進(jìn)行定位，縮小成對一個點(diǎn)的定位，大大提高了定位的精準(zhǔn)度。利用鋼板與螺紋鋼筋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的同時，可以進(jìn)一步加強(qiáng)拱架的固定，起到同時達(dá)到精準(zhǔn)定位和加強(qiáng)固定的效果，從而解決型鋼支護(hù)存在的定位不準(zhǔn)確、間距大小不一的問題，避免拱架容易在圍巖荷載作用下產(chǎn)生失穩(wěn)傾覆、以及受力不均的風(fēng)險(xiǎn)而導(dǎo)致拱架的整體承載能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可以很好的控制圍巖變形，避免掌子面失穩(wěn)、隧道塌方等一系列重大災(zāi)害，避免造成重大人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1示出了根據(jù)本申請一個實(shí)施例的實(shí)施流程圖；

圖2示出了根據(jù)本申請一個實(shí)施例的拱架結(jié)構(gòu)正視圖；

圖3示出了根據(jù)本申請一個實(shí)施例的拱架結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

其中，1、拱架，2、鋼板，3、圓孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分而不是全部的實(shí)施例。為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，通常在此附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，屬于“設(shè)置”、“連接”應(yīng)作廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體的連接；可以是機(jī)械連接；可以是直接連接，也可以通過中間媒介間接連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

從背景技術(shù)中可以看出，型鋼支護(hù)在傳統(tǒng)的施工工藝下，存在定位不準(zhǔn)確、間距大小不一、調(diào)整位置困難等問題。

為了解決上述問題，本申請實(shí)施例提供一種隧道拱架精確定位及固定的裝置，在拱架1上設(shè)有用以固定拱腳和拱頂部位的鋼板2，鋼板上設(shè)有用以穿過螺紋鋼筋的過孔，螺紋鋼筋用以插入與過孔對應(yīng)的鉆孔內(nèi)，螺紋鋼筋的端部設(shè)有用以連接鋼板的螺紋及螺帽，螺紋鋼筋用以伸入鉆孔的錨固部分設(shè)有錨固螺紋，錨固部分通過錨固材料與鉆孔內(nèi)壁錨固。

錨固螺紋的螺距沿鉆孔從外至內(nèi)的方向遞增。

螺紋鋼筋的端部及螺帽經(jīng)過二次淬火。

鋼板以與圍巖側(cè)壁平行的方向焊接在拱架的拱腳和拱頂位置，過孔為設(shè)于鋼板中心位置處的圓孔3，如圖2和圖3所示。

用于固定拱腳的鋼板距離拱腳垂直距離為1-1.5m。

鋼板為高強(qiáng)鋼板，其截面尺寸至少為過孔直徑的三倍，鋼板的厚度為1cm-2cm，能足夠承載拱架橫向受力。

圓孔尺寸與螺紋鋼筋的截面尺寸相同。

請參考圖1，其示出了隧道拱架拱腳部位精確定位及固定的施工方法，如下：

步驟一：工人對隧道掌子面施工現(xiàn)場進(jìn)行清理作業(yè)，清除由掌子面開挖后產(chǎn)生的石塊及影響拱架安裝的其他物品。隨后測量員將高精度測量儀器架設(shè)于隧道內(nèi)，在對測量儀器進(jìn)行找平后，對隧道掌子面進(jìn)行測量，量測出隧道中線位置，隨后在該位置處進(jìn)行標(biāo)記。工人將拱架作業(yè)臺車在隧道中線位置處進(jìn)行拼裝作業(yè)，在位于作業(yè)臺車的中心下方位置放置高精度全站儀。

步驟二：利用全站儀按照拱架拱腳及拱頂?shù)念A(yù)設(shè)位置在圍巖上作出標(biāo)記，隨后工人利用快速鉆孔機(jī)在圍巖激光標(biāo)記位置處，沿與巖壁垂直方向打上深孔。

步驟三：利用挖掘機(jī)將焊接有中心圓孔鋼板的拱架運(yùn)至拱架作業(yè)臺車上，隨后利用拱架安裝機(jī)將拱架展開并將拱架拱腳移動至圍巖標(biāo)記位置處。

步驟四：將備好的裝有zw錨固劑的藥卷逐個用炮棍裝入孔內(nèi)搗實(shí)，其中裝錨固劑的總長度不少于鉆孔長的1/3，將拱架上焊接的中心圓孔鋼板的圓孔位置與圍巖鉆孔位置對齊，將高強(qiáng)度螺紋鋼筋通過鋼板中心圓孔插入鉆孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)該螺紋鋼筋，直至錨固漿液流出，使錨固材料將螺紋鋼筋錨固，高強(qiáng)度螺紋鋼筋的端部設(shè)有螺紋，通過螺帽將螺紋鋼筋和鋼板進(jìn)行螺紋固定。

其中：上述測量儀器為一臺精準(zhǔn)度極高的全站儀，可在拱架安裝前對隧道進(jìn)行精準(zhǔn)測量放樣并作出標(biāo)記。

上述全站儀在對隧道進(jìn)行激光放樣前，應(yīng)首先對全站儀進(jìn)行找平，隨后將激光打到隧道的兩拱腳及拱頂位置，并在激光打到位置的圍巖上做出標(biāo)記，在標(biāo)記位置處垂直于圍巖方向利用快速鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔。

上述快速鉆孔機(jī)具有轉(zhuǎn)速快效率高，操作簡單易挪動的特點(diǎn)，工人能在短時間內(nèi)將定位孔成型。

上述拱架在進(jìn)行安裝前的分布擺放時，使用挖掘機(jī)將焊接有中心圓孔鋼板拱架托放在作業(yè)臺車上，隨后利用拱架安裝機(jī)將拱架展開并將拱架拱腳移動至步驟二中圍巖標(biāo)記位置處。

拱架上焊接的中心圓孔鋼板，是用高強(qiáng)度鋼板加工而成，能足夠承載拱架橫向受力，并在鋼板中心位置打上與螺紋鋼筋尺寸相同的圓孔，將其焊接于拱架的拱腳與拱頂位置處，焊接方位與圍巖鉆孔位置垂直，可以與圍巖鉆孔對接安裝，可提高效率，能更快更有效更精準(zhǔn)的固定拱架。

拱架安裝機(jī)具有可抓舉拱架并可在隧道內(nèi)自由移動的特點(diǎn)，工人可在短時間內(nèi)通過操作該拱架安裝機(jī)將拱架移動至標(biāo)記位置處。

上述在將拱架移動至標(biāo)記位置處之后，將焊接的鋼板中心孔位置與圍巖鉆孔位置對齊，并通過鋼板中心圓孔將一根高強(qiáng)度螺紋鋼筋插入圍巖鉆孔內(nèi)，隨后利用錨固材料將鋼筋在鉆孔內(nèi)錨固。

高強(qiáng)度螺紋鋼筋為前端帶螺紋螺帽的高強(qiáng)度螺紋鋼筋，后端為間距較大凹凸不平無規(guī)則螺紋，以增強(qiáng)在錨固過程中的阻力，更快更有效的固定在定位孔中；優(yōu)選的，該鋼筋是由高強(qiáng)度螺紋鋼筋加工而成，螺紋鋼端頭及螺帽再次經(jīng)過淬火提高強(qiáng)度，增強(qiáng)安全質(zhì)量系數(shù)，能提高拱架安裝定位及固定效率。

錨固材料采用zw錨固劑，其為市售產(chǎn)品，方便獲取。

本實(shí)施例包括前期隧道測量，拱架臺車的搭建位置，全站儀精確定位，鉆孔快速施打，高強(qiáng)度螺紋鋼筋的選擇與應(yīng)用，拱架帶孔鋼板的焊制，拱架擺放位置以及螺紋鋼筋的錨固。使用本本實(shí)施例的工藝流程具有設(shè)備操作簡易，實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，可滿足隧道工程拱架作業(yè)過程中的精確定位及固定問題，降低作業(yè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效率，提高工程質(zhì)量。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。

本實(shí)施例具有設(shè)備操作簡易，實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，可滿足隧道工程拱架作業(yè)過程中的精確定位及固定問題；

本實(shí)施例的設(shè)備可對拱架兩側(cè)的拱腳和拱頂三個位置進(jìn)行調(diào)整，由三點(diǎn)確定一個平面可知，調(diào)整位置點(diǎn)選取合理；

本實(shí)施例的設(shè)備對拱架的定位可解決安裝間距誤差及固定不穩(wěn)定等問題，作業(yè)過程中降低作業(yè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效率，提高工程質(zhì)量。

以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。