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申请/专利权人：杭州图强工程材料有限公司;杭州丰强工程设计咨询研究院有限公司;西南交通大学

摘要：本发明涉及地下硐室施工支护领域，具体涉及一种锚固体系及地下工程施工方法。该地下施工方法采用一种锚固体系，该锚固体系包括用于即时支护的第一锚固体系，和用于后期加强支护的第二锚固体系，第一锚固体系包括第一锚具和多孔垫板，第二锚固体系包括在第一锚固体系的基础上增设的第二锚具；相邻的多孔垫板局部交叠，第一锚具和第二锚具分别对应多孔垫板上的开孔且交错设置，第一锚具伸入岩体的长度小于第二锚具。本发明的锚固体系适用于分部开挖过程中第一分部施做空间受限的情况，其不容易失效，锚固体系衔接性好，支护力渐次递增；施工方法的开挖工作面、初期支护面和后期支护面循序推进，能够保证场地安全，缩短开挖时间，加快施工进度。

主权项：1.一种锚固体系，其特征在于：包括用于即时支护的第一锚固体系，和用于后期加强支护的第二锚固体系，所述第一锚固体系包括第一锚具和多孔垫板，所述第二锚固体系包括在第一锚固体系的基础上增设的第二锚具；相邻的所述多孔垫板局部交叠，所述第一锚具和所述第二锚具分别对应所述多孔垫板上的开孔且交错设置，所述第一锚具伸入岩体的长度小于所述第二锚具；所述多孔垫板贴近岩体的一面设置有凹槽、背离岩体的一面对应设置有凸条，相邻的所述多孔垫板的交叠部位的凸条与所述凹槽配合，从而限制相邻的所述多孔垫板相对滑移；所述多孔垫板呈条形，所述开孔包括间隔设置的第一开孔和第二开孔，所述第一锚具对应设置于所述第一开孔，所述第二锚具对应设置于所述第二开孔，所述第一开孔和所述第二开孔沿所述多孔垫板的长向呈一字间隔排列；所述第一锚具包括让压锚杆，所述第二锚具包括锚索。

全文数据：一种锚固体系及地下工程施工方法技术领域本发明涉及地下硐室施工支护领域，具体而言，涉及一种锚固体系及地下工程施工方法。背景技术在高地应力及软弱破碎围岩条件下，地下硐室开挖后，围岩变形快且变形量大，若立即采用锚杆或锚索支护，极易受大变形影响导致锚固体系的失效，而且锚杆或锚索支护施工所需时间长，难以即时支护围岩，影响继续开挖，施工进度慢。发明内容本发明旨在提供一种锚固体系，用于解决现有技术中高地应力及软弱围岩条件下，锚固体系容易失效，支护所需时间长，开挖间隙时间长，施工进度慢的问题。本发明的另一目的在于提供一种地下工程施工方法，采用上述的锚固体系，保证高地应力及软弱围岩条件下，保证施工场地安全，缩短开挖断面的间隙时间，加快施工进度。本发明的实施例是这样实现的：本发明实施例提供一种锚固体系，其包括用于即时支护的第一锚固体系，和用于后期加强支护的第二锚固体系，所述第一锚固体系包括第一锚具和多孔垫板，所述第二锚固体系包括在第一锚固体系的基础上增设的第二锚具；相邻的所述多孔垫板局部交叠，所述第一锚具和所述第二锚具分别对应所述多孔垫板上的开孔且交错设置，所述第一锚具伸入岩体的长度小于所述第二锚具。本锚固体系包括第一锚固体系和第二锚固体系，在断面开挖后立即在断面围岩打入第一锚具，并使用多孔垫板设置于第一锚具与岩体之间，利用交叠的多孔垫板将多个第一锚具整合为一体，打入少量的锚具就形成锚固能力更强的体系，并且在设置第一锚固体系时可以对第一锚具施加一定预应力，以提升围岩的承载能力，加快即时支护的速度和支护强度，从而保护施工场地安全，缩短开挖的间隙时间，方便继续进行断面开挖，加快施工进度；待岩体内压释放、岩体变形稳定后，再对围岩进行加强支护，将第二锚具从对应的第二开孔打入岩体，第二锚具的长度大于第一锚具的长度，第二锚具进一步深入岩层，与第一锚固体系整合为一体形成兼顾深层锚固和浅层锚固的第二锚固体系，对已经释放了内压趋于稳定的围岩加强支护，起到稳固岩体、防治后期变形的作用。本发明通过设置第一锚固体系和第二锚固体系，使单根锚具通过垫板结合形成联动锚固系统，解决现有技术中高地应力及软弱围岩条件下，锚固体系容易失效，支护所需时间长，开挖间隙时间长，施工进度慢的问题。在本发明的一种实施例中，为了适当提高第一锚固体系的锚固力，进一步地，所述多孔垫板交叠部位的开孔对齐。在本发明的一种实施例中，进一步地，所述多孔垫板贴近岩体的一面设置有凹槽、背离岩体的一面对应设置有凸条，相邻的所述多孔垫板的交叠部位的凸条与所述凹槽配合，从而限制相邻的所述多孔垫板相对滑移。在本发明的一种实施例中，进一步地，所述多孔垫板呈条形，所述开孔包括间隔设置的第一开孔和第二开孔，所述第一锚具对应设置于所述第一开孔，所述第二锚具对应设置于所述第二开孔，所述第一开孔和所述第二开孔沿所述多孔垫板的长向呈一字间隔排列。在本发明的一种实施例中，进一步地，所述第一开孔比所述第二开孔的数量多一个，所述第一开孔位于条形的所述多孔垫板的两端，相邻的所述多孔垫板的端头交叠且所述第一开孔对齐。在本发明的一种实施例中，进一步地，所述第一锚具包括让压锚杆，所述第二锚具包括锚索。在本发明的一种实施例中，进一步地，所述第一锚具、所述第二锚具与所述多孔垫板之间分别设置有用于防止滑移的垫箍，所述第一锚具和所述第二锚具上设有用于容纳所述垫箍的环形槽，所述垫箍为开口环，开口部位两边沿圆周分别设置双耳和单耳，所述单耳能够沿所述双耳滑动从而改变所述垫箍的直径。在本发明的一种实施例中，进一步地，所述多孔垫板包括L形，L形的所述多孔垫板与断面的岩壁、岩顶贴合，L形的所述垫板的转折处两边分别设置开孔。在本发明的一种实施例中，进一步地，所述第一锚固体系还包括设置于岩体与所述多孔垫板之间的第一混凝土层，所述第二锚固体系还包括固定于所述第一锚具和所述第二锚具之间的钢筋网，所述钢筋网表面设置有第二混凝土层，所述第二混凝土层为纤维混凝土。一种地下工程施工方法，其包括沿开挖方向依次循序推进的开挖工作面、初期支护面和后期支护面，所述开挖工作面开挖出的断面采用上述的第一锚固体系即时支护，待断面围岩稳定后采用上述的第二锚固体系加强支护。本发明提供的地下工程施工方法通过设置沿开挖方向依次循序推进的开挖工作面、初期支护面和后期支护面来保证施工场地安全、缩短开挖间隙时间。通过设置具有第一锚固体系的初期支护面、及具有第二锚固体系的后期支护面，第一锚固体系在开挖后进行即时支护，保证施工场地安全情况下，缩短开挖间隙时间，继续开挖断面，第二锚固体系在围岩稳定后起到加固、防治效果，开挖工作面、初期支护面和后期支护面，这三个工作面沿开挖方向循序推进，能够在高地应力及软弱围岩条件下保证施工场地安全，缩短开挖断面的间隙时间，加快施工进度。本发明的有益效果包括：本发明提供的锚固体系适用于分部开挖过程中第一分部施做空间受限的情况，使单根锚具通过垫板结合形成联动锚固系统，解决现有技术中高地应力及软弱围岩条件下，锚固体系容易失效，支护所需时间长，开挖间隙时间长，施工进度慢的问题。本发明提供的地下工程施工方法，通过设置具有第一锚固体系的初期支护面、及具有第二锚固体系的后期支护面，第一锚固体系在开挖后进行即时支护，保证施工场地安全情况下，缩短开挖间隙时间，继续开挖断面，第二锚固体系在围岩稳定后起到加固、防治效果，开挖工作面、初期支护面和后期支护面，这三个工作面沿开挖方向循序推进，渐次增加支护力，锚固体系衔接性好，能够在高地应力及软弱围岩条件下保证施工场地安全，缩短开挖断面的间隙时间，加快施工进度。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例提供的施工工作面的结构示意图。图2为本发明实施例提供的锚固体系的结构示意图；图3为本发明实施例提供的多孔垫板的布置图；图4为图3中多孔垫板的A-A剖面图；图5为本发明实施例提供的多孔垫板的一种安装方式示意图；图6为本发明实施例提供的多孔垫板的另一种安装方式示意图；图7为本发明实施例提供的多孔垫板的又一安装方式示意图；图8为本发明实施例提供的垫箍的结构示意图；图9为图8中垫箍的B-B剖面图；图标：1-开挖工作面；2-第一混凝土层；3-多孔垫板；4-第一锚具；5-第二锚具；6-第二混凝土层；7-垫箍；71-双耳；72-单耳；8-初期支护面；9-后期支护面。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例一种地下工程施工方法，保证高地应力及软弱围岩条件下，保证施工场地安全，缩短开挖断面的间隙时间，加快施工进度。上述的地下工程施工方法包括开挖、初期支护、后期支护三道工序，三道工序序贯进行，请参照附图1所示，开挖工作面1、初期支护面8和后期支护面9同时在施工过程中同时存在，且沿开挖方向循序推进。断面开挖出后，立即在围岩岩体设置第一锚固体系进行即时锚固，形成初期支护面8；待围岩应力释放后，加固第一锚固体系，形成后期支护面9。三个工作面可以同时进行施工作业，其第一锚固体系留有容许围岩变形的余量，从而锚固体系不容易破坏失效，第二锚固体系加强锚固力，有利于使围岩岩体维持长期稳定。请参照附图2，第一锚固体系包括第一锚具4和多孔垫板3。请参照附图2，第二锚固体系包括在第一锚固体系的基础上增设的第二锚具5。请参照附图2所示，第二锚具5长度小于第一锚具4，第一锚具4安装速度更快。请参照附图1和附图5所示，多孔垫板3上设置有第一开孔和第二开孔，其中第一开孔与第一锚具4对应，第二开孔与第二锚具5对应，第一开孔和第二开孔间隔设置。需要说明的是，本发明中第一开孔和第二开孔的区别仅在于其对应的锚具的区别，可以根据所需的初期锚固力来调整。请参照附图5所示，多孔垫板3具有三个开孔，若需要的初期锚固力较大，则多孔垫板3两端的开孔作为第一开孔；若需要的初期锚固力较小，则两端具有第一开孔的多孔垫板3和中部具有第一开孔的垫板交叉间隔设置；若需要进一步减小初期锚固力，则每个多孔垫板3的第一开孔均位于中部。请参附图1和附图2所示，断面开挖后，先在围岩岩体表面喷射第一混凝土层2，暂且稳固岩体。接着，在岩体上钻取锚孔，使用高压风机将锚孔中的浮灰清理干净，然后设置第一锚固体系进行即时支护。参照附图5所示，在岩体表面安装多孔垫板3，相邻的多孔垫板3局部交叠。为了便于安装，架构有序的支护体系，进一步地，所述多孔垫板3呈条形，所述第一开孔和所述第二开孔沿所述多孔垫板3的长向呈一字间隔排列。进一步地，为了使第一锚固体系更为稳固，所述第一开孔比所述第二开孔的数量多一个，所述第一开孔位于条形的所述多孔垫板3的两端。参照附图1、附图2和附图5所示，将第一锚具4打入第一开孔对应的锚孔固定，本实施例中第一锚具4采用锚杆，为了进一步起到防止第一锚固体系失效的作用，所述的第一锚具4采用让压锚杆。上述的第一锚固体系在断面开挖后立即设置，使用多孔垫板3设置于第一锚具4与岩体之间，利用交叠的多孔垫板3将多个第一锚具4整合为一体，打入少量的锚具就形成锚固能力更强的体系，并且在设置第一锚固体系时可以对第一锚具4施加一定预应力，以提升围岩的承载能力，加快即时支护的速度和支护强度，从而保护施工场地安全，缩短开挖的间隙时间，方便继续进行断面开挖，加快施工进度。接着，待岩体内压释放、岩体变形稳定后，再在第一锚固体系的基础上增设第二锚具5。请参照附图5所示，本实施例中多孔垫板3具有三个开孔，其中第一开孔位于两端、第二开孔位于中间，多孔垫板3将第一锚具4、第二锚具5集成为一体，以对围岩进行加强支护。将第二锚具5打入第二开孔对应的锚孔固定。请参照附图2，第二锚具5的长度大于第一锚具4，第二锚具5进一步深入岩体，与第一锚固体系整合为一体形成兼顾深层锚固和浅层锚固的第二锚固体系，对已经释放了内压趋于稳定的围岩加强支护，起到稳固岩体、防治后期变形的作用。本实施例中的第二锚具5采用锚索。为了进一步保护岩体，起到长期稳固、防治变形的效果，请参照附图2所示，在第一锚具4和第二锚具5之间固定设置钢筋网，钢筋网可以焊接于第一锚具4和第二锚具5上，通过钢筋网连接，第二锚固体系的整体性加强，锚固、支护力提升。为了更好的保护岩体和支护体系，在钢筋网表面喷射第二混凝土层6。为了加强支护体系抗拉、抗弯强度，第二混凝土层6采用纤维混凝土，纤维混凝土体的韧性强，能够有效抑制岩体表面裂隙开展，在混凝土层带裂隙工作的情况下，其耐久性更好。为了增强支护体系第一混凝土层2和第二混凝土层6的抗拉、抗弯强度，在固定钢筋网前，先在第一混凝土层2上粘贴碳纤维条，然后再设置钢筋网、喷射第二混凝土层6。请参照附图1、附图2、附图3所示，多个所述的多孔垫板3首尾相接布置成条形组，沿断面开挖方向依次布置多个条形组，形成支撑岩壁和岩顶的骨架。进一步地，上述的碳纤维条与多孔垫板3条形组形成网状结构，从而进一步增强第二锚固体系的整体性，提高支护能力。为了适当增强第一锚固体系的锚固力，多孔垫板3的交叠部位的开孔对齐，即如附图6中所示，多孔垫板3交叠长度增加，两个多孔垫板3的第一开孔对齐，打入第一锚具4，在满足让压变形余量的同时，加强初期锚固力。在岩体薄弱部位，多孔垫板3的交叠长度可以增加以加强初期锚固力，或者多孔垫板3还可以采用多个同时交叠的形式加强初期锚固力。请参照附图7，本实施例中，在岩体薄弱部位采用三个多孔垫板3交叠，三个多孔垫板3的第一开孔对齐，将第一锚具4打入第一开孔对应的锚孔固定。对于岩顶和岩壁交接位置，多孔垫板3设置为L形，L形的所述多孔垫板3与断面的岩壁、岩顶贴合，L形的所述垫板的转折处两边分别设置第一开孔，从而对岩壁和岩顶两个面分别进行初期锚固。为了进一步提高多孔垫板3的连接力，防止多孔垫板3滑移，增强多孔垫板3的抗弯折效果，请参照附图4所示，所述多孔垫板3贴近岩体的一面设置有凹槽、背离岩体的一面对应设置有凸条，相邻的所述多孔垫板3的交叠部位的凸条与所述凹槽配合，从而限制相邻的所述多孔垫板3相对滑移导致错开。为了进一步提高多孔垫板3防滑移能力，更好地锚固，所述凹槽和所述凸条分隔相邻的开孔，且环绕所述开孔。进一步地，为了使锚具安装更为牢固，所述第一锚具4、所述第二锚具5与所述多孔垫板3之间分别设置有用于防止滑移的垫箍7，所述第一锚具4和所述第二锚具5上设有用于容纳所述垫箍7的环形槽。请参照附图8和附图9，所述垫箍7为开口环，开口部位两边沿圆周分别设置双耳71和单耳72，所述单耳72能够沿所述双耳71滑动从而改变所述垫箍7的直径。本发明提供的地下工程施工方法和锚固体系，通过设置具有第一锚固体系的初期支护面8、及具有第二锚固体系的后期支护面9，第一锚固体系在开挖后进行即时支护，保证施工场地安全情况下，缩短开挖间隙时间，继续开挖断面，第二锚固体系在围岩稳定后起到加固、防治效果，开挖工作面1、初期支护面8和后期支护面9，这三个工作面沿开挖方向循序推进，解决现有技术中高地应力及软弱围岩条件下，锚固体系容易失效，场地不安全，支护所需时间长，开挖间隙时间长，施工进度慢的问题。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种锚固体系，其特征在于：包括用于即时支护的第一锚固体系，和用于后期加强支护的第二锚固体系，所述第一锚固体系包括第一锚具和多孔垫板，所述第二锚固体系包括在第一锚固体系的基础上增设的第二锚具；相邻的所述多孔垫板局部交叠，所述第一锚具和所述第二锚具分别对应所述多孔垫板上的开孔且交错设置，所述第一锚具伸入岩体的长度小于所述第二锚具。2.根据权利要求1所述的一种锚固体系，其特征在于：所述多孔垫板交叠部位的开孔对齐。3.根据权利要求1所述的一种锚固体系，其特征在于：所述多孔垫板贴近岩体的一面设置有凹槽、背离岩体的一面对应设置有凸条，相邻的所述多孔垫板的交叠部位的凸条与所述凹槽配合，从而限制相邻的所述多孔垫板相对滑移。4.根据权利要求1所述的一种锚固体系，其特征在于：所述多孔垫板呈条形，所述开孔包括间隔设置的第一开孔和第二开孔，所述第一锚具对应设置于所述第一开孔，所述第二锚具对应设置于所述第二开孔，所述第一开孔和所述第二开孔沿所述多孔垫板的长向呈一字间隔排列。5.根据权利要求4所述的一种锚固体系，其特征在于：所述第一开孔比所述第二开孔的数量多一个，所述第一开孔位于条形的所述多孔垫板的两端，相邻的所述多孔垫板的端头交叠且所述第一开孔对齐。6.根据权利要求1所述的一种锚固体系，其特征在于：所述第一锚具包括让压锚杆，所述第二锚具包括锚索。7.根据权利要求1所述的一种锚固体系，其特征在于：所述第一锚具、所述第二锚具与所述多孔垫板之间分别设置有用于防止滑移的垫箍，所述第一锚具和所述第二锚具上设有用于容纳所述垫箍的环形槽，所述垫箍为开口环，开口部位两边沿圆周分别设置双耳和单耳，所述单耳能够沿所述双耳滑动从而改变所述垫箍的直径。8.根据权利要求1所述的一种锚固体系，其特征在于：所述多孔垫板包括L形，L形的所述多孔垫板与断面的岩壁、岩顶贴合，L形的所述垫板的转折处两边分别设置开孔。9.根据权利要求1所述的一种锚固体系，其特征在于：所述第一锚固体系还包括设置于岩体与所述多孔垫板之间的第一混凝土层，所述第二锚固体系还包括固定于所述第一锚具和所述第二锚具之间的钢筋网，所述钢筋网表面设置有第二混凝土层，所述第二混凝土层为纤维混凝土。10.一种地下工程施工方法，其特征在于：包括沿开挖方向依次循序推进的开挖工作面、初期支护面和后期支护面，所述开挖工作面开挖出的断面采用权利要求1-9任意一项所述的第一锚固体系即时支护，待断面围岩稳定后采用权利要求1-9任意一项所述的第二锚固体系加强支护。

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