CN103422873B - 一种高强可伸长锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工使用的材料，具体是一种高强可伸长锚杆，包括稳定岩体锚固端杆体、可伸长连接管、围岩内杆体、壳形垫板和螺母；稳定岩体锚固端杆体与可伸长连接管螺纹连接，稳定岩体锚固端杆体经高强弹簧与围岩内杆体连接，可伸长连接管设有滑槽，围岩内杆体、与滑槽相应的位置设有销钉，销钉与滑槽可滑动式连接，围岩内杆体另一端安装壳形垫板，围岩内杆体上、壳形垫板外端安装螺母。本发明提供了一种适用于膨胀围岩、软弱围岩等易发生较大变形隧道，在允许围岩发生更大变形的同时，能提供足够的抗力以使隧道结构体系达到稳定状态。能有效解决膨胀围岩、软弱围岩等特殊地质围岩发生过大变形破坏初期支护、隧道结构体系失稳、隧道坍塌等问题。

Description

一种高强可伸长锚杆

技术领域

本发明涉及隧道施工使用的材料，具体是一种高强可伸长锚杆。

背景技术

目前，我国山岭隧道广泛采用的隧道施工方法是新奥法。新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用光面爆破等技术进行开挖，洞身开挖之后立即进行以锚杆、钢筋网、钢架、喷混凝土等为支护形式的初期支护，隧道结构体系达到稳定后再施作二次衬砌。

初期支护的主要作用是为围岩提供抗力、约束围岩过度变形、使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，把一定厚度的围岩转变成自承拱，有效地稳定围岩。

锚喷支护是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中金属锚杆的联合作用加固岩层，使锚杆、喷射混凝土和围岩形成共同作用体系，防止岩体松动、分离，是初期支护中常用的形式。

对于一般围岩，采用普通材料进行隧道锚喷支护即可能使围岩释放部分应力又能让隧道结构体系达到稳定。但对于膨胀围岩、软弱围岩等存在较大变形的特殊地质隧道，往往因过大变形造成喷射混凝土开裂、锚杆被拉断或陷入围岩内部等初期支护破坏甚至完全丧失支护能力，不能为围岩提供足够的抗力而使隧道结构体系破坏、隧道坍塌。

发明内容

为了解决膨胀围岩、软弱围岩等特殊地质围岩发生过大变形破坏初期支护、隧道结构体系失稳、隧道坍塌的技术问题，本发明的目的是提供一种结构简单、可靠性好的高强可伸长锚杆；以形成一种适应膨胀围岩、软弱围岩等易发生较大变形隧道，允许隧道结构体系发生更大应力释放又不失稳定的有效支护。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高强可伸长锚杆，其特征在于：包括稳定岩体锚固端杆体、可伸长连接管、围岩内杆体、壳形垫板和螺母；稳定岩体锚固端杆体与可伸长连接管螺纹连接，稳定岩体锚固端杆体经高强弹簧与围岩内杆体连接，可伸长连接管设有滑槽，围岩内杆体、与滑槽相应的位置设有销钉，销钉与滑槽可滑动式连接，围岩内杆体另一端安装壳形垫板，围岩内杆体上、壳形垫板外端安装螺母。

高强可伸长锚杆的使用方法大致如下：

用风枪等机械按设计要求的孔径、深度沿隧道径向打钻锚杆孔；将锚杆孔灌注足够砂浆，再按要求安装好高强度可伸长锚杆。锚杆的安装：将锚杆插入灌注砂浆锚杆孔时要确保稳定岩体锚固端杆体置入稳定岩体内和砂浆包裹锚杆的饱和度，在砂浆达到一定强度后，用壳形垫板和螺母与围岩内杆体外端连接，将锚杆锚固在隧道初期支护喷混凝土内壁。

锚杆安装完成后，在砂浆的粘结作用下，经历如下过程：

1、稳定岩体锚固端杆体锚固在未受扰动的稳定岩体上，围岩内杆体与受扰动的围岩经砂浆粘结，使围岩得到加固；

2、随着围岩应力重分布的进行，围岩内杆体受力会逐渐增加，同时伸长连接件内高强弹簧受力拉伸，从而使锚杆伸长，使围岩应力得到了释放、缓解或减小了锚杆的受力，避免了喷射混凝土开裂、锚杆被拉断或陷入围岩内部等初期支护破坏甚至完全丧失支护能力；

3、当销钉沿可伸长连接管的滑槽滑到最大行程时，锚杆不再伸长，此时锚杆的刚度达到最大，能有效对围岩进行加固，为围岩提供足够的抗力而避免使隧道结构体系破坏、隧道坍塌。

本发明提供了一种隧道新型支护材料，是一种适用于膨胀围岩、软弱围岩等易发生较大变形隧道，并允许围岩-支护体系发生更大应力释放，又不失稳定的有效支护材料；在允许围岩发生更大变形的同时，能提供足够的抗力以使隧道结构体系达到稳定状态。本发明结构简单、可靠性好，能有效解决膨胀围岩、软弱围岩等特殊地质围岩发生过大变形破坏初期支护、隧道结构体系失稳、隧道坍塌等技术问题。

附图说明

图1是高强可伸长锚杆未伸长时结构示意图，

图2是高强可伸长锚杆伸长状态下结构示意图，

图3是可伸长连接管的结构示意图，

图4是图3的A-A截面示意图，

图5是围岩内杆体的左视图。

图中：1—稳定岩体锚固端杆体，2—可伸长连接管，21—滑槽, 3—围岩内杆体，31—销钉，4—壳形垫板，5—螺母，6—高强弹簧，L—滑槽长度。

具体实施方式

如图1所示：一种高强可伸长锚杆，包括稳定岩体锚固端杆体1、可伸长连接管2、围岩内杆体3、壳形垫板4和螺母5；稳定岩体锚固端杆体1与可伸长连接管2螺纹连接，稳定岩体锚固端杆体1经高强弹簧6与围岩内杆体3连接，参见图3与图4：可伸长连接管2设有滑槽21，参见图5：围岩内杆体3、与滑槽21相应的位置设有销钉31，销钉31与滑槽21可滑动式连接，销钉31在滑槽21内滑动，围岩内杆体3另一端安装壳形垫板4，围岩内杆体3上、壳形垫板4外端安装螺母5。

稳定岩体锚固端杆体1与可伸长连接管2的连接端位于可伸长连接管2内，围岩内杆体3与高强弹簧6的连接端位于可伸长连接管2内，围岩内杆体3与可伸长连接管2滑动配合，高强弹簧6一端与稳定岩体锚固端杆体1固定连接，高强弹簧6另一端与围岩内杆体3固定连接；由于高强弹簧6的作用，在力的作用下可使锚杆杆体伸长。可伸长连接管管体上的滑槽长度和围岩内杆体上的销钉限定锚杆的最大伸长量，滑槽长度L为5～20cm。

锚杆安装完成后，在砂浆的粘结作用下，经历过程大致如下：稳定岩体锚固端杆体锚固在未受扰动的稳定岩体上，围岩内杆体与受扰动的围岩经砂浆粘结，使围岩得到加固；随着围岩应力重分布的进行，围岩内杆体受力会逐渐增加，同时伸长连接件内高强弹簧受力拉伸，从而使锚杆伸长，图2表示的为高强可伸长锚杆伸长状态下的结构；当销钉沿可伸长连接管的滑槽滑到最大行程时，锚杆不再伸长，此时锚杆的刚度达到最大，能有效对围岩进行加固。

Claims (3)

1.一种高强可伸长锚杆，包括稳定岩体锚固端杆体、可伸长连接管、围岩内杆体、壳形垫板和螺母；其特征在于：稳定岩体锚固端杆体(1)与可伸长连接管（2）螺纹连接，稳定岩体锚固端杆体（1）经高强弹簧（6）与围岩内杆体（3）连接，可伸长连接管（2）设有滑槽（21），围岩内杆体（3）、与滑槽（21）相应的位置设有销钉(31)，销钉(31)与滑槽(21)可滑动式连接，围岩内杆体（3）另一端安装壳形垫板（4），围岩内杆体（3）上、壳形垫板（4）外端安装螺母（5）。

2.如权利要求1所述的一种高强可伸长锚杆，其特征在于：稳定岩体锚固端杆体（1）与可伸长连接管（2）的连接端位于可伸长连接管（2）内，围岩内杆体（3）与高强弹簧（6）的连接端位于可伸长连接管（2）内，围岩内杆体（3）与可伸长连接管（2）滑动配合。

3.如权利要求1或2所述的一种高强可伸长锚杆，其特征在于：滑槽长度（L）为5～20cm。