CN101994315A

CN101994315A - 全长粘结预应力锚杆及其施工方法

Info

Publication number: CN101994315A
Application number: CN 201010515664
Authority: CN
Inventors: 李廷春; 邢雪阳
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: TENGZHOU INSTITUTE OF PRODUCT QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION
Priority date: 2010-10-16
Filing date: 2010-10-16
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2030-10-16
Also published as: CN101994315B

Abstract

本发明公开了一种全长粘结预应力锚杆及其施工方法，它是在实心锚杆体前端头依次加工有与涨壳锚固头连接的外螺纹和不连续的凸起，凸起之间形成轴向凹槽；锚杆体的后端头和螺母上设有相通的销孔，销孔中插有临时销钉；锚杆体与钻孔壁之间设有缓凝树脂锚固剂形成的粘结层。本发明全长粘结预应力锚杆解决了高地应力巷道的支护问题，既可以作为永久支护，又可以用作临时支护。

Description

全长粘结预应力锚杆及其施工方法

技术领域

本发明涉及矿山、交通、水利、工程领域用的锚杆。

背景技术

在岩土工程涉及的地下工程、采矿工程、基坑与边坡工程中，为防止地层变形或失稳而危及安全，需要对地层进行加固，加固的主要方法是采用锚杆支护。锚杆支护能充分调动岩土体自身的承载能力，是一种对原岩扰动小、施工速度快、安全可靠、经济合理的加固技术，在矿山建设、高陡边坡、大型地下硐室、大型弧门闸墩、大坝及坝基、建筑加固、抗浮工程、抗倾覆工程、锚拉工程中起到广泛的应用。

目前大部分矿山及岩土工程中应用的锚杆为无预应力端头锚固类。端头锚固型锚杆对于改善围岩应力环境和提高围岩承载力虽具有比较明显的效果，但是在深部高地应力井巷工程中或其它特殊的情况下，单纯的端锚效果并不是十分理想，表现为其承载能力不足，容易出现脱锚或锚杆拉断失效等现象。为了克服此缺点，有些煤矿尝试使用全长锚固型锚杆。目前常见的全锚式锚杆有多种。

例如：中国发明专利ZL02112233.4公开了一种锚杆支护方法及其分段式中空注浆锚杆，提出的技术方案是一种早强锚固、可预应力的分段式中空注浆锚杆。该锚杆体由于是中空的，其抗拉强度有限，所以不能适应高应力岩石巷道支护。

中国实用新型专利ZL200320107953.5公开了一种涨壳式锚杆，该锚杆由涨壳锚固头、锚杆体、托盘、螺母、排气或进浆管等组成，采用中空管体作锚杆体或用实心钢筋绑一根管道代替中空管体作锚杆体，锚杆体前端头设有一圈凸起，垫板带孔可插连通管道，涨壳锚固头作锚杆端头锚固，在安装涨壳锚固头锚固后，再进行注浆锚固，由于锚杆体是中空的，或仅是一根细的钢筋，所以也不能适应高应力的岩层加固。另外，施工时，需先安装锚杆，然后再进行注浆，分步进行，中途需更换施工工具或设备。

综上所述，端部锚固型锚杆和中空式注浆锚杆，仅适用于特定场合，对于深部高地应力巷道支护的效果不甚理想，只有全长粘结预应力型锚杆才能较好解决深部高地应力巷道、硐室的支护问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有锚杆的不足提供一种全长粘结预应力锚杆。通过该锚杆解决高地应力巷道的支护问题，既可以作为永久支护，又可以用作临时支护。

本发明全长粘结预应力锚杆的构造为：由涨壳锚固头、锚杆体、托盘和螺母组成，其特征在于，所述的锚杆体为实心锚杆体，锚杆体前端头依次加工有与涨壳锚固头连接的外螺纹和不连续的凸起，凸起之间形成轴向凹槽；锚杆体的后端头和螺母上设有相通的销孔，销孔中插有临时销钉；锚杆体与钻孔壁之间设有缓凝树脂锚固剂形成的粘结层。

为了更好地实现全长粘结，所述的涨壳锚固头为顶端封闭的中空圆柱体，柱身上部的内表面设有与锚杆体前端连接的内螺纹，尾部设有与锚杆体凸起相配合的不连续涨壳瓣片，瓣片外表面有倒齿。

为保证施工时树脂锚固剂能够回流至锚杆孔，在涨壳锚固头周身设有两个或四个对称的圆孔。

本发明全长粘结预应力锚杆的施工方法为：安装时，依次将涨壳锚固端头、足量的缓凝树脂锚固药卷用锚杆送入孔中；然后套上托盘，拧上高强螺母，插上临时销钉，用MQS90J2型气动锚杆安装机(中科院研制的扭矩最大可达1200N·m)连接被销钉锁定的高强螺母，将锚杆推入孔底；同时，挤压药卷使其通过凹槽扩散至孔中，与孔壁全部粘结，直至临时销钉拧断，使托盘紧贴孔口岩壁；此时表明锚杆体插入涨壳端头并使之涨开固定在孔底上；在缓凝树脂锚固药卷凝固前，继续钻紧螺帽为锚杆体施加高强预应力。

本发明全长粘结预应力锚杆优点是：

1、由于采用实心的锚杆体，且钻孔内不用排气或进浆管，所以锚杆体的直径可以设计为与整个钻孔的直径相适应，相对于现有技术来说，锚杆体的直径增大许多，所以抗拉强度大，适宜在高地应力矿区使用。

2、由于采用树脂锚固剂锚固整个钻孔，锚固效果好，能够有效控制围岩变形。

3、用MQS90J2型气动锚杆安装机拧紧螺母，施加预应力，部分恢复原岩应力，提高锚杆的支护效果。

4、由于采用涨壳锚固头，能够在药卷凝固前提供一定的锚固力，可以实现施加高强预应力和锚杆的全长粘结，避免了锚杆支护端锚有预应力而全长粘结无预应力的缺陷，改善了锚杆的受力分布状态。

5、该方法施工方便、快捷，而且所施加的预应力值大，能够在全长粘结的同时施加预应力，一步完成，不用中途更换施工工具或设备。

附图说明

图1为本发明锚杆体实施例结构示意图；

图2为图1的A-A剖面放大图。

图例说明：1-涨壳锚固头；2-锚杆体；3-凸起；4-凹槽；5-临时销钉；6-螺母；7-锚杆孔；8-粘结层；9-托盘；10-圆孔；11-内螺纹；12-瓣片。

具体实施方式

如图1所示的一种全长粘结预应力锚杆由涨壳锚固头1、锚杆体2、托盘9和螺母6组成，所述的涨壳锚固头1为顶端封闭的中空圆柱体，柱身上部的内表面设有与锚杆体2前端连接的内螺纹11，尾部设有与锚杆体凸起3相配合的不连续涨壳瓣片12，瓣片12外表面有倒齿。锚杆体2为全长实心杆体，前端头有螺纹，螺纹长度20mm～50mm，主要用于与涨壳锚固头1内螺纹11配合，使锚杆体2与涨壳锚固头1紧密结合。在距前端螺纹5mm～10mm处，有四个沿轴线方向对称的凸起3(见图2)，长度为15mm～30mm，其作用是与涨壳锚固头1四个瓣片12相配合，使瓣片12涨开紧贴孔壁，为施加预紧力提供条件。同时，四个凸起3中间间隔形成凹槽4，主要作用是使锚固剂在受到大的挤压后沿锚杆体2向外流，以实现全长粘结。

上述锚杆体2尾部螺纹与螺母配合，并设有相通的销孔，销孔上安装有临时销钉5，主要作用是在安装锚杆前期使螺母6和锚杆体2无相对位移而使锚杆体2钻进，当扭力达到临时销钉5抗剪强度时临时销钉5剪断，此时说明孔底杆体与涨壳锚固头1紧密结合并已产生锚固力，继续旋转螺母6即可实现施加预应力。螺母6的槽口与MQS90J2型气动锚杆安装机的槽口相匹配，其作用是可实现安装锚杆的同时施加预应力，避免使用套筒反复拆卸。

施工时，首先依次将涨壳锚固头1、足量的缓凝树脂锚固药卷用锚杆体2沿锚杆孔7送入孔底。随后依次安装托盘9、垫圈和高强螺母6，将高强螺母6和锚杆体2用临时销钉5锁死。然后用MQS90J2型气动锚杆安装机连接高强螺母6，将锚杆体2推入孔内的同时，以强大压力挤压缓凝树脂锚固药卷，药卷破裂后在压力作用下从凹槽4中回流到整个孔壁中形成粘结层8。为保证施工时树脂锚固剂能够回流至锚杆孔7，在涨壳锚固头1周身设有四个对称的圆孔10。同时，随着锚杆前端头和涨壳锚固头1螺纹的旋紧，锚杆体2上的四个凸起3使涨壳锚固头1四个瓣片12张开逐步挤压孔壁，产生锚固力。当锚杆体2不能转动时，表明瓣片12已最大限度张开，涨壳锚固完成。继续钻进达到临时销钉5抗剪强度，临时销钉5剪断，托盘9紧贴孔壁，此时表明锚杆体2与锚固头1紧密结合并已产生锚固力，在缓凝树脂锚固药卷凝固前，继续拧紧螺母6即可实现预应力的施加。

Claims

1.一种全长粘结预应力锚杆，它是由涨壳锚固头、锚杆体、托盘和螺母组成，其特征在于，所述的锚杆体为实心锚杆体，锚杆体前端头依次加工有与涨壳锚固头连接的外螺纹和不连续的凸起，凸起之间形成轴向凹槽；锚杆体的后端头和螺母上设有相通的销孔，销孔中插有临时销钉；锚杆体与钻孔壁之间设有缓凝树脂锚固剂形成的粘结层。

2.如权利要求1所述的全长粘结预应力锚杆，其特征在于，所述的涨壳锚固头为顶端封闭的中空圆柱体，柱身上部的内表面设有与锚杆体前端连接的内螺纹，尾部设有与锚杆体凸起相配合的不连续涨壳瓣片，瓣片外表面有倒齿。

3.如权利要求1所述的全长粘结预应力锚杆，其特征在于，在涨壳锚固头周身设有两个或四个对称的圆孔。

4.一种如权利要求1-3任一所述的全长粘结预应力锚杆的施工方法，其特征在于，施工时，依次将涨壳锚固端头、足量的缓凝树脂锚固药卷用锚杆送入孔中；然后套上托盘，拧上高强螺母，插上临时销钉，用MQS90J2型气动锚杆安装机连接被销钉锁定的高强螺母，将锚杆推入孔底；同时，挤压药卷使其通过凹槽扩散至孔中，与孔壁全部粘结，直至临时销钉拧断，使托盘紧贴孔口岩壁；此时表明锚杆体插入涨壳端头并使之涨开固定在孔底上；在缓凝树脂锚固药卷凝固前，继续钻紧螺帽为锚杆体施加高强预应力。