CN100422448C - 一种带有囊体的防腐锚杆 - Google Patents

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本发明公开了一种带有注浆及排气功能的囊体的防腐锚杆，适用于地下工程、采矿工程、基坑及边坡工程等方面的地层结构支护，包括锚杆体、套管、锚固头、紧固螺母、支承垫板，锚杆体沿纵向穿套有囊体，囊体一端与支承垫板接触，另一端与套管相连。本发明锚杆在使用时能迅速形成支护锚固力、控制岩体变形，还能在注浆固结后成为双层注浆粘结包裹的、带套管的多重防腐屏障的支护系统，结构简单、施工方便、耐久性强，成本低廉，为永久支护提供新的途经。

Description

一种带有囊体的防腐锚杆
技术领域
本发明涉及岩土工程锚固支护技术领域中的一种锚杆，特别是一种带有注浆及排气功能的囊体的防腐锚杆。适用于地下工程、采矿工程、基坑及边坡工程等方面的地层结构支护。
背景技术
在岩土工程涉及的地下工程、采矿工程、基坑与边坡工程过程中，为防止地层变形坍塌或失稳而危及安全，对地层进行加固的一种主要的支护技术是采用锚杆。通过设置在地层中的锚杆所具有的高强度抗拉能力及通过锚杆与锚杆周围的注浆体与地层之间密实结合等方式将地层加固起来，以提高地层的整体性，起着抗剪、抗拉、抗压等多种力学作用，以控制地层变形，使之达到稳定安全状态。这种技术的应用与发展已有上百年的历史，并提出多种锚杆支护类型及工艺以适应不同的地层与不同条件的需要。
根据地层环境和对锚杆的耐久性要求方面要求分为临时支护和永久支护。临时支护使用寿命要求保证施工期的支护安全，一般在24个月内；永久支护的锚杆使用寿命要求保证工程项目投产后营运期的安全；一般要求在几十年。一些国家要求在100～120年的寿命。因此锚杆在地层中的防腐问题是很重要的。锚杆防腐技术措施主要有隔离和绝缘。其方法有注浆固结保护、锚杆镀锌层、锚杆环氧树脂涂层、套管包裹等。采用上述一种方法时为单重防腐(Single Corrosion Protection，SCP)，采用两种为双重防腐(Double Corrosion Protection，DCP)，三种及以上为多重防腐(Multiple Corrosion Protection，MCP)。“注浆固结”为最主要的单重防腐方式；“注浆固结结合镀锌层”、“注浆固结结合环氧树脂涂层”“注浆固结结合套管”为双重防腐；“注浆固结结合镀锌层结合套管”、“注浆固结结合环氧树脂涂层结合套管”为多重防腐。对于永久支护锚杆，我国一些技术规范规定，隧道地下洞室系统锚杆应采用全粘结性锚杆，属单重防腐或双重防腐锚杆，公路、铁路的路堑边坡稳定永久支护要采用双重防腐锚杆或多重防腐锚杆。
现有技术中涉及的大部分粗钢筋锚杆，仅适合于临时支护或单重防腐锚杆。
中国专利申请200510050697.4公开了一种锚杆，带有防腐套管、前端为空心(中空)、后端为实心的杆体通过一端内孔有侧向槽的孔口连接套筒连接成的锚杆体，注浆固结后在后段锚杆与套管内壁的空腔和套管外壁与锚杆安装孔间的空腔形成双层注浆粘结包裹的支护系统，属双重或多层防腐(如锚杆体镀锌或环氧树脂涂层)。该技术解决了粗钢筋锚杆的双重或多层防护问题，但该发明了采用中空锚杆体和实心锚杆体的组合，需要有孔口连接套筒的连接配合，增加了材料，成本相对较高、且中空锚杆体和孔口连接套筒需防腐保护处理，其防腐成本也提高。
发明内容
本发明提供一种带有囊体的防腐锚杆，对现有防腐锚杆进行了改进，降低了材料、防腐成本。
一种带有囊体的防腐锚杆，包括锚杆体、套管、锚固头、紧固螺母、支承垫板，锚杆体沿纵向穿套有囊体，囊体一端与支承垫板接触，另一端与套管相连。
所述的囊体为一端大、一端小的空心体，囊体的厚度可以根据囊体材料性质的和强度要求确定。囊体上设有囊体注浆孔，囊体注浆孔与支承垫板上的垫板注浆孔位置相对应，在囊体的外壁上纵向设置有排气孔槽或圆缺结构作为排气的通道。
囊体的大头端表面为圆弧面，圆弧曲率与支承垫板的形状相应，使囊体和支承垫板在锚杆钻孔与地层岩面不垂直的情况下也能较好地接触。囊体的小头端带有卡紧结构并通过囊体小头端卡紧结构与套管相配合相连。囊体上带有与锚杆体相配合的囊体中孔，通过囊体中孔使囊体穿套在锚杆体上。囊体中孔与锚杆体的接触部分是光面或是与锚杆体相配合的螺纹结构。囊体由具有防腐、可塑性能的材料制成，并带有可发生弯曲形变的囊体波纹结构，囊体波纹结构也可以由其他形式的软连接代替。
所述的套管两端均带有卡紧结构，通过卡紧结构可以将多个套管相连接到需要的工作长度。卡紧结构可以为环状沟槽、螺纹或可插接的变口等多种通用形式。
由囊体空腔、套管空腔、和套管外壁与孔壁间的空腔形成注浆排气通道。注浆时可向囊体注浆孔插入注浆管进行注浆，浆液首先流入锚杆体与囊体之间形成的囊体空腔，再流入锚杆体与套管之间形成的套管空腔，到达钻孔的最里端后，从套管外壁与钻孔内壁间的空腔返回，通过排气孔槽由支承垫板上的垫板排气孔排出完成注浆和排气。
本发明有益效果为：
(1)囊体有类似手风琴状的波纹结构、囊体的圆弧头圆弧曲率与垫板圆弧相吻合，在锚杆钻孔与地层岩面不垂直的情况下，通过囊体波纹结构适当的形变使支承垫板能将锚杆荷载有效的传递到地层岩面上，故安装锚杆后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形。
(2)能通过预应力使锚杆注浆固结体处于零应力或不出现拉应力，从而使固结体不出现开裂。
(3)囊体、套管、注浆固结体为锚杆提供了两重及多重防腐(如锚杆体镀锌或环氧树脂涂层)，保护锚杆体在长期的工作下不受地层介质的侵蚀，使锚杆的耐久性和使用寿命与现有技术相比大大延长。因此为支护性能要求高或腐蚀环境严重的地层支护提供了可靠的方法，如海底隧道支护、高腐蚀矿区支护、山体边坡永久支护等。
(4)锚杆能360°任意方向安装及注浆，且注浆与防腐处理一次完成，施工工艺简单、注浆可靠。
本发明锚杆的结构简单、制造工艺性好、现场施工方便、耐久性强、成本较低，为永久支护提供新的途经。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图
图2为本发明装置安装在地层中的示意图
附图标记为：
1-锚杆体    2-囊体      3-套管  4-锚固头
5-紧固螺母  6-支承垫板  7-注浆管
21-囊体中孔             22-囊体小头端卡紧结构
23-囊体注浆孔           24-排气孔槽
31-套管大头端           32-套管小头端
33-囊体波纹结构         60-垫板注浆孔
61-垫板排气孔           80-钻孔
90-地层(岩层)           201-囊体空腔
301-套管空腔            801-套管外壁与钻孔内壁间的空腔
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明带有囊体的防腐锚杆，包括锚杆体1、套管3、锚固头4、紧固螺母5、支承垫板6，锚杆体1沿纵向穿套有囊体2，囊体2一端与支承垫板6接触，另一端与套管3相连。
锚杆体1与锚固头4通过螺纹配合连接，锚杆体1在靠近囊体2的一端从端头方向内依次配有紧固螺母5和支承垫板6。
囊体2为一端大、一端小的空心体，囊体2上设有与支承垫板6上的垫板注浆孔60位置相对应的囊体注浆孔23。在囊体2外壁上纵向设置有排气孔槽作为排气的通道，排气的通道也可以设计成纵向圆缺结构或是直接摆放排气管进行排气。
囊体2的大头端表面为圆弧面，圆弧曲率与支承垫板6的形状相应，囊体2大头端有囊体中孔21，通过囊体中孔21使囊体2穿套在锚杆体1上，囊体中孔21与锚杆体1的接触部分是光面或是与锚杆1相配合的螺纹结构。
囊体2的小头端带有囊体小头端卡紧结构22，通过囊体小头端卡紧结构22与套管3相连。
囊体2由具有防腐、可塑性能的材料制成，并带有可伸缩的囊体波纹结构33，囊体波纹结构33为手风琴状的折叠表面构造。通过囊体波纹结构33的变形，使囊体2的大头端可以相对于囊体2的小头端摆动。在锚杆钻孔80与地层岩面不垂直的情况下，通过囊体波纹结构33适当的形变使支承垫板6能将锚杆荷载有效的传递到地层岩面上。
所述的套管3沿锚杆体1纵轴方向布置，本实施例中套管3一端头略大、另一端头略小而中间段为等直径的圆管。套管3两端均带有环状沟槽的卡紧结构，套管大头端31套接在囊体的小头端卡紧结构上，套管小头端32延伸到锚固头4附近。通过卡紧结构可以将多个套管相连接到需要的工作长度，卡紧结构还可以是螺纹或可以插接的变口等形式。
套管3由具有防腐性能的材料制成的，其内外表面的全部或局部可以是光面、波纹、螺纹或颗粒状构造。
囊体2有囊体注浆孔23，囊体注浆孔23与支承垫板6上的垫板注浆孔60配合，注浆时可插入注浆管7进行注浆。注浆时浆液首先流入锚杆体1与囊体2之间形成的囊体空腔201，再流入锚杆体1与套管3之间形成的套管空腔301，到达钻孔80的最里端后，从套管外壁与钻孔80内壁间的空腔801返回，通过排气孔槽24由支承垫板6上的垫板排气孔61排出完成注浆和排气。
锚固头4可以是现有技术中任一种构造。本实施例为胀壳型锚固头，锚杆在安装后在锚杆的端头能迅速形成支护锚固力。
锚杆体1在两端的局部具有螺纹表面，也可以是全长带有螺纹表面。
本发明的锚杆安装方法：
1.用钻机在地层90中钻孔，形成钻孔80并清扫钻孔；
2.将套管3接至所需长度，与囊体2的相套接，并穿套在锚杆体1上，在锚杆体的前端安装锚固头4；
3.将装配就绪位的锚杆装置插入钻孔80中并使锚固头4抵到孔底，往钻孔80中推挤囊体使堵紧孔口；
4.在锚杆体1上套入支承垫板6并注意使支承垫板注浆孔60对准囊体注浆孔23，旋入紧固螺母5；
5.用扭力搬手拧紧螺母对锚杆体进行预应力加载；
6.如需要可在支承垫板注浆孔60和囊体2注浆孔23内插入注浆管7；
7.完成上述步骤后，可对锚杆从注浆孔60或注浆管7进行注浆，直至从垫板排气孔61中流出浆液止。

Claims (7)

1. 一种带有囊体的防腐锚杆，包括锚杆体(1)、套管(3)、锚固头(4)、紧固螺母(5)、支承垫板(6)，其特征在于：锚杆体(1)沿纵向穿套有囊体(2)，所述的囊体(2)为一端大、一端小的空心体，囊体(2)的大头端表面为圆弧面，圆弧曲率与支承垫板(6)的形状相应，囊体(2)的小头端与套管(3)相连，囊体(2)带有可发生弯曲形变的囊体波纹结构(33)。
2. 根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于：所述的囊体(2)上设有囊体注浆孔(23)，囊体注浆孔(23)与支承垫板(6)上的垫板注浆孔(60)位置相对应。
3. 根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于：所述的囊体(2)的外壁上纵向设置有排气孔槽或圆缺结构作为排气的通道。
4. 根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于：所述的囊体(2)的小头端带有卡紧结构，并通过囊体小头端卡紧结构(22)与套管(3)相连。
5. 根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于：所述的囊体(2)通过囊体中孔(21)穿套在锚杆体(1)上，囊体中孔(21)与锚杆体(1)的接触部分是光面或是与锚杆(1)相配合的螺纹结构。
6. 根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于：所述的套管(3)两端均带有卡紧结构，通过卡紧结构可以将多个套管连接到需要的工作长度。
7. 根据权利要求4或6所述的锚杆，其特征在于：所述的卡紧结构为环状沟槽、螺纹或可插接的变口。
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