[发明专利]基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法及定位装置

权利要求书

1.一种基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，包括：

步骤一、根据掌子面揭露的地层岩性、节理裂隙发育程度、岩体破碎程度、地下水发育状况，选择合适的锚杆间距，并根据围岩潜在发育的滑动面调整锚杆的布设位置，绘制锚杆钻孔设计图；

步骤二、掌子面封闭喷射混凝土：为防止掌子面出现塌方，立即对掌子面进行封闭处理，采用混凝土封闭掌子面及围岩；

步骤三、三臂凿岩台车就位：三臂凿岩台车根据自带的隧道断面激光扫描仪扫描数据自动生成x、y、z三维定位参数自动定位；

步骤四、自动钻孔：1台三臂凿岩台车采用2只机械臂同时进行自动钻孔作业，钻孔顺序按照提前布置好的锚杆钻孔设计图施作，位置、孔位、角度、深度自动控制；

步骤五、注浆：采用水泥单液浆，将注浆接头和锚杆连接，并接通注浆泵，向孔内注浆，注浆压力控制在0.6～1.2MPa，注浆过程中，浆液沿孔口向孔底径流，孔内被挤压的空气沿排气管向外排出；

三臂凿岩台车（100），所述三臂凿岩台车（100）上设置有车载电脑、导航分析器、吊篮、三个钻岩组件，所述钻岩组件中包括机械臂（1）、设置在所述机械臂（1）上的滑道梁（2）、设置在所述滑道梁（2）上的锚杆（3）和凿岩机（6），所述凿岩机（6）用于驱动所述锚杆（3）；

所述锚杆（3）包括纤维玻璃杆（4）和设置在所述纤维玻璃杆（4）前端的钻头（5），所述纤维玻璃杆（4）的后端与所述凿岩机（6）连接；

所述钻头（5）上均设多个凸起部（51），所述凸起部（51）上设置有多个钻牙（52），并且位于所述凸起部（51）的一侧设置有水槽（53），所述水槽（53）通过分流道（54）与所述钻头（5）内的内流道（55）连通；

所述纤维玻璃杆（4）内具有通道（41），所述通道（41）内设置有第一管体（42）和第二管体（43），所述第二管体（43）位于所述第一管体（42）内，并且所述第二管体（43）的前端穿过所述第一管体（42）的前端并延伸至与所述内流道（55）连通，所述第一管体（42）上设置有多个第一安装孔（44），所述第一安装孔（44）与所述第一管体（42）连通并靠近所述钻头（5），所述纤维玻璃杆（4）的内壁上设置有与所述第一安装孔（44）对应的第二安装孔（45），所述第一安装孔（44）与所述第二安装孔（45）之间设置有中间管，所述中间管的内端设置有第一挡板（61），所述中间管的外端设置有第二挡板（62），所述第一挡板（61）的中部设置有第一锥形孔（63），所述第二挡板（62）的内表面中部设置有平置筒（64），所述平置筒（64）上套有可动筒（65），所述可动筒（65）设置有与所述第一锥形孔（63）对应的半圆形筒帽（66），所述平置筒（64）内设置有压簧（67），所述压簧（67）的外端连接所述第二挡板（62），所述压簧（67）的内端连接所述半圆形筒帽（66），使得所述半圆形筒帽（66）接触所述第一锥形孔（63），所述第二挡板（62）上设置有多个第二锥形孔（68），多个所述第二锥形孔（68）均布在所述平置筒（64）的周围。

2.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤一中还包括导入锚杆钻孔设计图：将绘制的锚杆钻孔设计图导入至三臂凿岩台车车载电脑。

3.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤二中采用喷射C20钢纤维混凝土封闭掌子面及围岩，厚度为3-5cm。

4.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤三中，在三臂凿岩台车定位前，提前埋设三臂凿岩台车的定位标靶P1、P2，通过测量放样测出P1及P2坐标；在定位过程中，根据导航分析器固定点P1和P2，随机检测点P3，进行三臂凿岩台车定位。

5.根据权利要求1所述的基于软弱破碎围岩的掌子面机械化预加固方法，其特征在于，步骤四中钻孔前，对每个孔进行编号，先施工单号孔，待单号孔施工完后再施工双号孔，以防止相邻孔互相干扰，发生窜孔。