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1、10申请公布号CN102678142A43申请公布日20120919CN102678142ACN102678142A21申请号201110445488522申请日20111228E21D20/00200601E21D21/0020060171申请人张千管地址101121北京市通州区武夷花园牡丹园292402A101100申请人翁其能72发明人张千管翁其能54发明名称隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系及其安设方法57摘要本发明公开了一种隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系及其安设方法，包括包括隧道拱顶锚杆组和隧道拱腰锚杆组；其中隧道拱顶锚杆组按梅花形布置锚杆，锚固点沿掌子面方向以30倾。
2、角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆；隧道拱腰锚杆组按梅花形布置锚杆，沿向隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再以同样方式安设剩余的锚杆。此锚固系统有效地达到传统锚固系统加固水平薄层状围岩的效果。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图4页1/1页21一种隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系，其特征在于，包括隧道拱顶锚杆组和隧道拱腰锚杆组；其中隧道拱顶锚杆组按梅花形布置锚杆，锚固点沿掌子面方向以30倾角斜向。
3、上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆；隧道拱腰锚杆组按梅花形布置锚杆，沿向隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再以同样方式安设剩余的锚杆。2根据权利要求1所述的锚固体系，其特征在于，所述锚杆采用全长粘结型锚杆中的普通水泥砂浆锚杆，锚杆杆体宜选用HRB335钢，杆体直径取25MM，杆体屈服抗拉力大于或等于150KN，强屈比FU/FY12；锚杆垫板材料采用Q235钢；锚杆外露端应加工120150MM的标准螺纹，并采用配套标准螺母；锚杆露头应设托板，托板长宽厚150MM150MM6MM。3根据权利要求1。
4、所述的锚固体系，其特征在于，所述锚杆的长度L取3M5M，且满足下式L5B1；L2B1B2；其中B1、B2分别为水平薄层状围岩岩层B1和B2的厚度。4根据权利要求1所述的隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系的安设方法，其特征在于，隧道拱顶锚杆组的安设方法按梅花形布置锚杆，将距离已支护好的隧道段最近的一排锚杆定义为第一排锚杆，沿隧道掘进方向依次为第二排、第三排，以此类推，自第三排开始重复前两排的锚固结构；对于第一排的锚杆安设方法如下先对两侧的锚固点沿掌子面方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再将中间的锚固点以同样方式锚入两根锚杆；第二排的锚。
5、杆安设先在隧道两侧沿隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再将中间的锚固点以第一排的锚固方式安设锚杆；隧道拱腰锚杆组的安设方法按梅花形布置锚杆，按梅花形布置锚杆，将距离已支护好的隧道段最近的一排锚杆定义为第一排锚杆，沿隧道掘进方向分别为第二排、第三排，以此类推，自第三排开始重复前两排的锚固结构。先对更靠近隧道侧壁的锚固点进行锚固，沿向隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再以同样方式安设剩余的锚杆。5根据权利要求4所述的安设方法，其特征在于，所述锚杆采用全长粘结型锚杆中的。
6、普通水泥砂浆锚杆，锚杆杆体宜选用HRB335钢，杆体直径取25MM，杆体屈服抗拉力大于或等于150KN，强屈比FU/FY12；锚杆垫板材料采用Q235钢；锚杆外露端应加工120150MM的标准螺纹，并采用配套标准螺母；锚杆露头应设托板，托板长宽厚150MM150MM6MM。6根据权利要求4所述的安设方法，其特征在于，所述锚杆的长度L取3M5M，且满足下式L5B1；L2B1B2；其中B1、B2分别为水平薄层状围岩岩层B1和B2的厚度。7根据权利要求4所述的安设方法，其特征在于，采用钻锚杆机或孔台车钻锚杆孔，钻孔直径取40MM，按梅花形布置锚杆，间距取12M。权利要求书CN102678142A1/。
7、4页3隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系及其安设方法技术领域0001本发明涉及地隧道工程施工围岩处治领域，主要是涉及通过多向倾斜组合式锚固体系对水平薄层状围岩进行锚固及体系的安设方法。背景技术0002近年来我国公路建设的快速发展，而我国人口较多，有关部门正在规划和完善国家高速公路网络，以满足人们出行和经济发展的需求。由于高速公路线形的技术指标高，当其进入山区或重丘区时，就不可避免的采用隧道来穿越山岭。因此在我国中西部山区修建高速公路，通常隧道所占的比例较高，而且建设难度较大。随着我国公路交通建设的不断发展和西部大开发基础建设的实施，穿越层状结构的岩区的长大隧道工程将不断涌现。水平薄层状结。
8、构的岩层大多为构造较为简单的正常沉积岩，多为倾斜的，岩性有的单一，有的是互层状或夹层状变化的。在这类岩体中，主要结构面是层面，构造结构面相对不太发育，但沿层面常有层间错动带，单层较为完整，层间连接力较弱，具有明显的层状组合特征。由于水平薄层状围岩的这些特征，使得隧道在遇到水平薄层状围岩时的施工时发生塌方的概率大大增加，施工队伍的生命和财产安全将受到威胁。所以，本着“合理施工，安全第一”的原则，选择更加安全可靠的施工方法，尽最大的努力为施工队伍提供安全保障。0003水平薄层状围岩中层面的存在不仅使围岩的各向异性十分显著，同时造成了围岩的不连续性，使围岩的变形破坏和坍塌有特殊的形态。水平薄层状围岩。
9、的变形、破坏很大程度上受层面控制，易于发生沿层面的坍塌。塌方常常都会给工程带来严重的安全隐患，危及施工作业人员的安全，增加施工费用，延误工期。而目前对水平薄层状围岩的治理思路常规思路是通过布置锚杆锚固，而且是按照垂直层面的方向设置锚杆，同时由于水平薄层状围岩的不稳定，在钻孔或者锚定时，这无疑将增加在正下方施工人员的安全风险，危及施工人员的生命财产安全。发明内容0004本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系及其安设方法。0005本发明的技术方案如下0006一种隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系，包括隧道拱顶锚杆组和隧道拱腰锚杆组；其中隧。
10、道拱顶锚杆组按梅花形布置锚杆，锚固点沿掌子面方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆；隧道拱腰锚杆组按梅花形布置锚杆，沿向隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再以同样方式安设剩余的锚杆。0007所述的锚固体系，所述锚杆采用全长粘结型锚杆中的普通水泥砂浆锚杆，锚杆说明书CN102678142A2/4页4杆体宜选用HRB335钢，杆体直径取25MM，杆体屈服抗拉力大于或等于150KN，强屈比FU/FY12；锚杆垫板材料采用Q235钢；锚杆外露端应加工120150MM的标准螺纹，并采用配套。
11、标准螺母；锚杆露头应设托板，托板长宽厚150MM150MM6MM。0008所述的锚固体系，所述锚杆的长度L取3M5M，且满足下式L5B1；L2B1B2；其中B1、B2分别为水平薄层状围岩岩层B1和B2的厚度。0009所述的隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系的安设方法，隧道拱顶锚杆组的安设方法按梅花形布置锚杆，将距离已支护好的隧道段最近的一排锚杆定义为第一排锚杆，沿隧道掘进方向依次为第二排、第三排，以此类推，自第三排开始重复前两排的锚固结构；对于第一排的锚杆安设方法如下先对两侧的锚固点沿掌子面方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再将中间。
12、的锚固点以同样方式锚入两根锚杆；第二排的锚杆安设先在隧道俩侧沿隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再将中间的锚固点以第一排的锚固方式安设锚杆；0010隧道拱腰锚杆组的安设方法按梅花形布置锚杆，将距离已支护好的隧道段最近的一排锚杆定义为第一排锚杆，沿隧道掘进方向分别为第二排、第三排，以此类推，自第三排开始重复前两排的锚固结构。先对更靠近隧道侧壁的锚固点进行锚固，沿向隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再以同样方式安设剩余的锚杆。0011所述的安设方法，所述锚杆采用全长粘。
13、结型锚杆中的普通水泥砂浆锚杆，锚杆杆体宜选用HRB335钢，杆体直径取25MM，杆体屈服抗拉力大于或等于150KN，强屈比FU/FY12；锚杆垫板材料采用Q235钢；锚杆外露端应加工120150MM的标准螺纹，并采用配套标准螺母；锚杆露头应设托板，托板长宽厚150MM150MM6MM。0012所述的安设方法，所述锚杆的长度L取3M5M，且满足下式L5B1；L2B1B2；其中B1、B2分别为水平薄层状围岩岩层B1和B2的厚度。0013所述的安设方法，采用钻锚杆机或孔台车钻锚杆孔，钻孔直径取40MM，按梅花形布置锚杆，间距取12M。0014本发明专利是以“以人为本”为第一要义，通过斜向布置锚杆系统。
14、，使施工人员远离钻孔正下方及围岩坍塌落石区域，降低隧道施工水平薄层状围岩坍塌造成的人员伤亡风险，保证施工安全，从另一方面减少经济损失，同时理论分析和现场实证也证明此锚固系统也能同样有效地达到传统锚固系统加固水平薄层状围岩的效果。附图说明0015图1为倾向打入的锚杆示意图；0016图2为水平层状围岩岩层厚度图；0017图3为隧道拱顶锚杆布置横剖图；0018图4为隧道拱顶锚杆布置平面图；0019图5为图4的11剖面图；0020图6为图4的22剖面图；0021图7为图4的33剖面图；说明书CN102678142A3/4页50022图8为隧道拱腰锚杆布置横剖图；0023图9为隧道拱腰锚杆布置平面图；0。
15、024图10为图9的11剖面图。具体实施方式0025以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。0026一，隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系0027隧道水平薄层状围岩多向倾斜组合式锚固体系，以多向倾斜组合打入锚杆，将斜向岩层打入锚杆与垂直层面方向打入锚杆相结合，斜向岩层打入锚杆时以与水平层面呈30角打入，包括隧道拱顶锚杆组和隧道拱腰锚杆组。如图1所示，施工人员站立点Q距离拱顶085M，施工人员站立点Q距离锚固点X的水平距离1M是安全的，根据正余弦定理计算出以30倾角打入锚杆A。0028其中隧道拱顶锚杆组按梅花形布置锚杆，将距离已支护好的隧道段最近的一排锚杆定义为第一排锚杆，沿隧道掘。
16、进方向依次为第二排、第三排，以此类推，自第三排开始重复前两排的锚固结构。对于第一排的锚杆安设方法如下先对两侧的锚固点沿掌子面方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再将中间的锚固点以同样方式锚入两根锚杆；第二排的锚杆安设先在隧道俩侧沿隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直层面的方向锚入第二根锚杆，再将中间的锚固点以第一排的锚固方式安设锚杆。作为一个举例，如图3所示，隧道拱顶锚杆组包括C1至C8八组锚杆，八组锚杆按梅花形布置锚杆，如图4所示，C1、C3、C4、C2为第一排，C5、C7、C8、C6为第二排，施工工。
17、序是按数字顺序顺次从C1到C8布置，如图5、图6、图7所示，其中C1、C3、C4、C2、C7、C8是先在面向掌子面方向以30倾角斜向上打入锚杆，每次锚固完第一根锚杆后再垂直层面方向打入一根锚杆；C5、C6先是在隧道洞壁处斜向隧道中心线以30倾角打入第一根锚杆，每次锚固完第一根锚杆后再垂直层面方向打入第二根锚杆。0029隧道拱腰锚杆组按梅花形布置锚杆，将距离已支护好的隧道段最近的一排锚杆定义为第一排锚杆，沿隧道掘进方向分别为第二排、第三排，以此类推，自第三排开始重复前两排的锚固结构。先对更靠近隧道侧壁的锚固点进行锚固，沿向隧道中心线方向以30倾角斜向上锚入第一根锚杆，同时每锚固完一根锚杆后以垂直。
18、层面的方向锚入第二根锚杆，再以同样方式安设剩余的锚杆。作为一个举例，如图8所示，隧道拱腰锚杆组包括Y1到Y4四组锚杆，Y1到Y4四组锚杆成梅花形布置，Y1、Y3为第一排，Y2、Y4为第二排，施工工序为按数字顺序顺次从Y1到Y4布置，先锚固Y1、Y2点，再锚固Y3、Y4点，先在隧道洞壁处斜向隧道中心线以30倾角打入第一根锚杆，每次锚固完第一根锚杆后再垂直层面方向打入第二根锚杆。0030二、实施步骤00311合理的选取锚杆，采用施工中常见的锚杆，锚杆的详细参数如下采用全长粘结型锚杆中的普通水泥砂浆锚杆，锚杆杆体宜选用HRB335钢，杆体直径取25MM，杆体屈服抗拉力大于或等于150KN，强屈比FU。
19、/FY12。锚杆垫板材料采用Q235钢。锚杆外露端应加工120150MM的标准螺纹，并采用配套标准螺母。锚杆露头应设托板，托板长宽厚说明书CN102678142A4/4页6150MM150MM6MM。锚杆的长度L取3M5M，且满足下式0032L5B1；0033L2B1B2；0034其中B1、B2分别为水平薄层状围岩岩层B1和B2的厚度，如图2。00352在开挖后，按常规方法安置好钢筋拱架和钢筋网；00363采用钻锚杆机或孔台车钻锚杆孔，钻孔直径取40MM，按梅花形布置锚杆，间距取12M，分别对拱顶和拱腰打入锚杆，保证孔内无积水，岩粉应吹干净，锚杆杆体应调直除锈清除油污。0037三、工作原理00。
20、38水平薄层状围岩中锚杆的锚固机理主要有以下作用原理00391锚杆的联接作用悬吊作用00402锚杆的减跨作用00413锚杆的组合梁作用00424锚杆整体加固作用0043经过合理的理论公式计算证明，多向倾斜组合式锚固体系不仅和垂直层面方向布置锚杆能达到相同的支护水平薄层状围岩的效果，充分发挥普通锚杆的优点，还能使施工人员远离钻孔正下方及围岩坍塌落石区域，提高隧道施工的安全性，保证施工作业人员的生命财产安全，从另一面减少施工损失，节约施工费用，做到了“以人为本”的原则。0044应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。说明书CN102678142A1/4页7图1图2图3说明书附图CN102678142A2/4页8图4图5说明书附图CN102678142A3/4页9图6图7图8说明书附图CN102678142A4/4页10图9图10说明书附图CN102678142A10。