[发明专利]用于隧道开挖的导向自钻式管棚钢管装置及施工方法

说明书

本发明管棚支护技术领域，提供了一种用于隧道开挖的导向自钻式管棚钢管装置及施工方法，导向自钻式管棚钢管装置包括主钻头和管棚钢管；管棚钢管外周沿垂直轴线方向设置若干个加强环，相邻加强环之间沿管棚钢管轴线方向设置有楔形筋；管棚钢管内部形成注浆腔，管棚钢管的表面设置多个出浆口；主钻头与钻杆连接，主钻头通过连接件与管棚钢管的一端连接。导向自钻式管棚包括导向墙、定位点及导向自钻式管棚钢管装置。本发明的管棚钢管既能利用加强环、楔形筋与周边土层有效粘结，又能加固钢管，大大提高管棚结构与周边土层的整体性与稳定性，减小施工安全隐患；同时，本发明钻头和管棚钢管连接，减少扩孔、清孔相关工序，提高施工效率，缩短工期。

技术领域

本发明涉及管棚支护技术领域，特别涉及一种用于隧道开挖的导向自钻式管棚钢管装置、管棚及施工方法。

背景技术

在隧道工程的施工过程中，经常需要对隧道围岩进行支护，一般的步骤为先钻孔再清空，然后将钢管压入孔中。而对于软岩隧道来说，在清孔过程中容易出现塌孔的现象，这样就会降低施工的效率，提高工程的造价。并且，目前常规使用的钢管为圆柱形，在将钢管压入孔中时，钢管与土层的结合牢固性较差，容易出现滑动现象。如何做到快速的保质保量的完成管棚的搭建需要设计一种新的管棚搭建用具。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，针对目前管棚钢管与土层之间的粘接牢固性较差，以及在清孔过程中塌孔的问题，本发明提供了一种用于隧道开挖的导向自钻式管棚钢管装置、管棚及施工方法。

一方面，本发明提供了一种用于隧道开挖的导向自钻式管棚钢管装置，包括主钻头和管棚钢管；

所述管棚钢管外周沿垂直轴线方向设置若干个加强环，相邻所述加强环之间沿管棚钢管轴线方向设置有楔形筋；所述管棚钢管内部形成注浆腔，所述管棚钢管的表面设置多个出浆口；

所述主钻头与钻杆连接，所述主钻头通过连接件与所述管棚钢管的一端连接。

如上所述的方面及任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述楔形筋沿主钻头方向为倒刺型结构，所述加强环为圆环形结构或多边环形结构。

如上所述的方面及任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主钻头为球齿钻，球齿钻的前端安装有钻头齿，后端与钻杆连接。

如上所述的方面及任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接件内部具有旋转轴承，当所述主钻头旋转时，所述连接件及管棚钢管均不旋转，当所述主钻头钻进时，所述连接件及管棚钢管均随所述主钻头做直线钻进运动。

如上所述的方面及任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，若干个所述加强环沿管棚钢管轴线均匀布置或非均匀布置。

如上所述的方面及任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，相邻所述加强环之间的所述楔形筋为多个，沿管棚钢管周向均匀或非均匀布置。

如上所述的方面及任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，相邻所述加强环之间的所述楔形筋为4个，沿管棚钢管周向均匀布置。

另一方面，本发明还提供了一种用于隧道开挖的导向自钻式管棚，包括导向墙、定位点及如上述的导向自钻式管棚钢管装置；

所述导向墙上均匀设置所述定位点，每个所述定位点处均钻设所述导向自钻式管棚钢管装置；砂浆注入所述管棚钢管的注浆腔，并通过出浆口向外溢流，溢流处的砂浆与管棚钢管周边土层结合为一体。

如上所述的方面及任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述导向墙整体为弧状或半圆状，由钢筋和混凝土浇筑而成。

本发明还提供了一种用于隧道开挖的导向自钻式管棚的施工方法，使用上述的导向自钻式管棚钢管装置；所述方法包括：

S1、浇筑导向墙，在所述导向墙设定位置找准定位点；