一種三階段錨固組合式中空注漿錨桿的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中空注漿錨桿支護裝置，針對公路、鐵路隧道及礦山等建筑結構的圍巖加固支護。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，對交通運輸、能源開發(fā)等基礎設施的建設需求不斷加大，隧道及地下洞室作為公路、鐵路隧道及礦山工程的主要結構組成形式，其施工質量安全對整體工程的安全、質量、進度與經濟效益具有決定性影響。
[0003]我國對于隧道及地下洞室的設計與施工一般采用新奧法理論。該方法是以既有隧道工程經驗和巖體力學理論為基礎，噴射混凝土、錨桿支護和現(xiàn)場測量是新奧法的三大工序，其中錨桿支護為其核心工序。在工程支護領域中，與傳統(tǒng)支護工藝相比，錨桿支護能充分實現(xiàn)巖體自穩(wěn)加固能力，有著廣闊的發(fā)展應用前景。
[0004]經過多年的應用發(fā)展，各類支護錨桿形式層出不窮，盡管各種錨桿具有獨特的優(yōu)點，但仍然存在一些缺陷。在這種情況下，需要給出一種更加安全可靠的改進錨桿形式，避免因錨桿缺陷而造成塌方冒頂等工程事故，確保錨桿支護長期的穩(wěn)定性和經濟性。現(xiàn)國內外在中空錨桿支護方面存在的不足之處主要有:
[0005]1.錨固劑錨固錨桿時，由于錨固劑初始期仍有流動性，容易造成錨桿因重力等因素下沉，不能居中錨固，砂漿保護層厚度不滿足規(guī)范要求。
[0006]2.由于錨固劑形成強度需要一定時間，對于軟弱破碎巖層，錨桿不能立即與錨固劑一起共同作用形成初期錨固力，不能第一時間實現(xiàn)阻止巖體變形，加固支護的目的。
[0007]3.中空錨桿外端未注漿段為錨桿體防腐盲區(qū)，不能保證后期錨桿體穩(wěn)定有效工作。
[0008]4.錨固劑被錨桿攪碎后很難充分攪拌擠密壓實，不能與周邊巖體充分粘結，影響中期錨固劑段有效錨固長度。
[0009]5.中空錨桿外端墊板與墻體接觸面過于有限直接，不利于墊板與墻體均勻受力和緩沖巖層振動等影響。
[0010]6.錨桿注漿時止?jié){塞不能保證良好氣密性，會漏氣甚至漏砂漿，不能保證有壓飽滿注漿效果。
[0011 ]基于上述現(xiàn)有中空錨桿支護方面的缺陷，影響中空錨桿對圍巖的長期穩(wěn)定有效支護效果，需要對其進行改進，實現(xiàn)更高的技術經濟效益。
【發(fā)明內容】
[0012]本發(fā)明的目的在于克服國內外現(xiàn)有中空錨桿支護技術上的缺陷，提供一種適用于軟弱破碎及含水等不利地質條件下的巖層支護工程的錨固組合式中空注漿錨桿。本發(fā)明可以實現(xiàn)新型錨頭、錨固劑、錨桿與砂漿共同作用的三階段錨固效果，固結改良巖體、隔斷巖層水及錨桿防腐，以達到導向居中，立即承載，功能全面，適用性強的圍巖支護效果。本發(fā)明的技術效果如下:
[0013]一種三階段錨固組合式中空注漿錨桿，包括:錨頭、金屬壓力環(huán)4、前部連接器5、實體螺紋鋼筋桿體6、后部連接器8、中空注漿錨桿體9，帶有排氣孔道的止?jié){塞10和排氣軟管7，其中，
[0014]所述的錨頭包括主錨頭I和次錨頭2，主錨頭I帶有直徑逐漸增大螺旋葉片，次錨頭2的后端帶有螺紋；
[0015]金屬壓力環(huán)4的內側和前部連接器5前端內側均設置有與次錨頭2的螺紋相匹配的螺紋，前部連接器5的后端內側設置有實體螺紋鋼筋桿體6的前端相匹配的螺紋，新型錨頭旋轉穿過金屬壓力環(huán)4后通過螺紋固定連接在前部連接器5的前端，前部連接器5的后端與實體螺紋鋼筋桿體6的前端通過螺紋固定連接；
[0016]所述的后部連接器8的前端內側和后端內側均設置有螺紋，前端內側的螺紋用于與實體螺紋鋼筋桿體6的固定連接，后端內側的螺紋用于與中空注漿錨桿體9前端的固定連接，其側面設置有出漿口，出漿口與中空注漿錨桿體9內部連通；
[0017]中空注漿錨桿體9的后端外表面設置有密封層14，止?jié){塞10中間設置有與中空注漿錨桿體9的后端外表面相匹配的通孔，止?jié){塞10連接在覆蓋有密封層14的中空注漿錨桿體9后端;排氣軟管7與止?jié){塞10的排氣通道相連。
[0018]作為優(yōu)選實施方式，在止?jié){塞10的外部覆蓋有遇水膨脹止水條13。所述的密封層14為硅膠保護層。
[0019]本發(fā)明針對公路、鐵路隧道及礦山等建筑結構的圍巖加固支護，提供了一種三階段錨固組合式中空注漿錨桿裝置，與國內外現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0020](I)本發(fā)明新型錨頭、金屬壓力環(huán)、實體螺紋鋼筋桿體與中空注漿錨桿體共同作用可實現(xiàn)三階段錨固支護效果:主錨頭帶有直徑逐漸增大的螺旋葉片，導向鉆入巖層前，可以充分攪碎錨固劑，鉆入巖層后起到初期錨固作用，同時定位固定錨桿位置;次錨頭結合金屬壓力環(huán)擠密壓實錨固劑，保證中期有效錨固長度；中空注漿錨桿體和實體螺紋鋼筋桿體飽滿注漿后，可實現(xiàn)后期可靠穩(wěn)定錨固強度。
[0021](2)中空注漿錨桿體與止?jié){塞、墊板接觸段外層涂有密封層(硅膠保護層)，可以起到有效的防腐蝕和氣密性作用，保證錨桿使用壽命內的支護作用。
[0022](3)添加金屬壓力環(huán)可有效擠密壓實錨固劑，使其充分與巖體和次錨頭粘結;也可有效阻滯錨固劑因錨頭沖擊力而向外端非均勻溢出，影響中期有效錨固長度；另外金屬壓力環(huán)介于錨固劑和砂漿體之間，可提升錨桿抗拔強度。
[0023](4)止?jié){塞與遇水膨脹止水條共同作用，可保證止?jié){塞與鉆孔壁緊密相接，防止砂漿外溢，保證氣密性，實現(xiàn)有壓注漿;作為墻體與墊板間的傳遞緩沖裝置，可均勻受力和緩沖巖層振動等影響；止?jié){塞內設有排氣孔道，可與排氣軟管配合實現(xiàn)上仰角和下傾角兩種情況的錨桿支護。
【附圖說明】
[0024]圖1本發(fā)明的三階段錨固組合式中空注漿錨桿的整體布置圖。
[0025]圖中標號說明:I一主錨頭；2—次錨頭;3—錨固劑;4一金屬壓力環(huán);5—前部連接器;6—實體螺紋鋼筋桿體;7—排氣軟管；8—后部連接器;9一中空注漿錨桿體；10—止?jié){塞;11一墊板;12—螺母;13—遇水膨脹止水條;14一密封層(硅膠保護層)；
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步描述:
[0027]如圖1所示，新型三階段錨固中空錨桿主要包括:新型錨頭(帶有直徑逐漸增大螺旋葉片的主錨頭1、后端帶等距螺紋的次錨頭2)，內側帶等距螺紋的金屬壓力環(huán)4，前后端內側帶螺紋的前部連接器5，實體螺紋鋼筋桿體6，前后端內側帶螺紋的后部連接器8，中空注漿錨桿體9(底端涂有硅膠保護層)，帶有排氣孔道的止?jié){塞10，中間內側帶有螺紋的墊板11，用于固定的螺母12，可與止?jié){塞排氣孔相接的排氣軟管7。
[0028]前部連接器5上下端內側設有等距螺紋，新型錨頭底端和實體螺紋鋼筋桿體外側具有相對應的螺紋，新型錨頭旋轉穿過金屬壓力環(huán)安裝至前部連接器5頂端，實體螺紋鋼筋桿體一端旋轉安裝至前部連接器5底端。
[0029]后部連接器8頂端內側設有等距螺紋，實體螺紋金屬桿體旋轉安裝至其頂端，底端內側設有和中空注漿錨桿體相對應的螺紋，中空注漿錨桿體旋轉安裝至底端，后部連接器8側面設有出漿口，砂漿可通過中空注漿錨桿體內部經后部連接器8出漿口注入鉆孔孔道內以達到飽滿注漿目的。
[0030]整體布置圖1中，為便于清楚說明各部分零件具體形狀、位置關系和工作流程，故部分零件及鉆孔尺寸未按原始尺寸標出，現(xiàn)具體給出尺寸大小。鉆孔直徑42mm，中空注漿錨桿體直徑25mm，實體螺紋金屬錨桿直徑18mm，金屬壓力環(huán)直徑40mm，新型錨頭細段直徑18mm、中間寬段直徑24mm，方形連接器邊長30mm、出楽口內徑為16mm，排氣軟管內徑6mm，止楽塞上層圓柱體直徑30mm、下層圓柱體直徑58mm。
[0031]結合圖1所示，本發(fā)明具體施工流程如下:
[0032](I)按照設計要求定出孔位，采用鉆孔機具根據錨桿規(guī)格進行鉆孔，鉆孔圓而直，直徑為42mm;
[0033](2)用高壓風對鉆孔內積水、積粉及巖肩進行清理；
[0034](3)按照上述方式組合安裝新型錨頭、連接器、金屬壓力環(huán)、實體螺紋鋼筋桿體、中空注漿錨桿體；
[0035](4)將錨固劑內置于鉆孔里端，采用鉆機將組裝好錨桿裝置旋轉鉆入孔內，直至主錨頭鉆入巖層，保證錨桿裝置居中固定；
[0036](5)將排氣軟管插入止?jié){塞頂端排氣孔，與塞內排氣孔道共同形成注漿排氣孔道，中空注漿錨桿體外端事先涂有密封層(硅膠保護層)，套入止?jié){塞(外包遇水膨脹止水條)堵住鉆孔外端；
[0037](6)通過中空注漿錨桿體向鉆孔內進行有壓注漿，孔內空氣從排氣軟管和塞內排氣孔排出，注漿完成后立即安裝堵頭；
[0038](7)中空注漿錨桿體孔口回漿后，待砂漿產生一定強度后，安裝墊板，末端用螺母擰緊固定，使止?jié){塞嚴密與墻體和墊板貼合。
【主權項】
1.一種三階段錨固組合式中空注漿錨桿，包括:錨頭、金屬壓力環(huán)(4)、前部連接器(5)、實體螺紋鋼筋桿體(6)、后部連接器(8)、中空注漿錨桿體(9)，帶有排氣孔道的止?jié){塞(10)和排氣軟管(7)。其中， 所述的錨頭包括主錨頭(I)和次錨頭(2)，主錨頭(I)帶有直徑逐漸增大螺旋葉片，次錨頭(2)的后端帶有螺紋； 金屬壓力環(huán)(4)的內側和前部連接器(5)前端內側均設置有與次錨頭(2)的螺紋相匹配的螺紋，前部連接器(5)的后端內側設置有實體螺紋鋼筋桿體(6)的前端相匹配的螺紋，新型錨頭旋轉穿過金屬壓力環(huán)(4)后通過螺紋固定連接在前部連接器(5)的前端，前部連接器(5)的后端與實體螺紋鋼筋桿體(6)的前端通過螺紋固定連接； 所述的后部連接器(8)的前端內側和后端內側均設置有螺紋，前端內側的螺紋用于與實體螺紋鋼筋桿體(6)的固定連接，后端內側的螺紋用于與中空注漿錨桿體(9)前端的固定連接，其側面設置有出漿口，出漿口與中空注漿錨桿體(9)內部連通； 中空注漿錨桿體(9)的后端外表面設置有密封層(14)，止?jié){塞(10)中間設置有與中空注漿錨桿體(9)的后端外表面相匹配的通孔，止?jié){塞(10)連接在覆蓋有密封層(14)的中空注漿錨桿體(9)后端； 排氣軟管(7)與止?jié){塞(10)的排氣通道相連。2.根據權利要求1所述的中空注漿錨桿，其特征在于，在止?jié){塞(10)的外部覆蓋有遇水膨脹止水條(13)。3.根據權利要求1所述的中空注漿錨桿，其特征在于，所述的密封層(14)為硅膠保護層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三階段錨固組合式中空注漿錨桿，包括：錨頭、金屬壓力環(huán)(4)、前部連接器(5)、實體螺紋鋼筋桿體(6)、后部連接器(8)、中空注漿錨桿體(9)，帶有排氣孔道的止?jié){塞(10)和排氣軟管(7)。其中，錨頭包括主錨頭(1)和次錨頭(2)，主錨頭(1)帶有直徑逐漸增大螺旋葉片，次錨頭(2)的后端帶有螺紋；錨頭旋轉穿過金屬壓力環(huán)(4)后通過前部連接器(5)與實體螺紋鋼筋桿體(6)固定連接；后部連接器用于實體螺紋鋼筋桿體(6)和中空注漿錨桿體(9)的固定連接，其側面設置有出漿口，出漿口與中空注漿錨桿體(9)內部連通。本發(fā)明可以實現(xiàn)新型錨頭、錨固劑、錨桿與砂漿共同作用的三階段錨固效果。
【IPC分類】E21D21/00, E02D5/74
【公開號】CN105604593
【申請?zhí)枴緾N201610152410
【發(fā)明人】楊政龍, 余楊, 趙立財, 于濤, 吳蘊韜, 余建星, 劉寶瓏
【申請人】天津大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月17日