CN103774660B - 圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，它包括两端开口、中空的管式杆体及挡环和垫板。所述管式杆体的管壁不同位置和方向上分布着多个圆形口，其顶端填充炮泥并设有带所述垫板的所述挡环；所述管式杆体底端的管壁内设有装有雷管的起爆药包；设有所述圆形口的所述管壁内设有聚能装药。本发明结构简单、施工方面、成本低廉，可立即提供锚固力，取得即刻锚固的效果；同时，从根本上改变了传统的锚固荷载传递机制，构建了摩擦-栓塞新型复合锚固和注浆加固综合支护系统。

Description

圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆

技术领域

本发明涉及岩土加固支护技术领域，尤其涉及圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆。

背景技术

岩土锚固是通过埋设在地层中的锚杆，将地层紧紧地联锁在一起，依赖锚杆-注浆体-孔壁岩土体力的相互作用，调动和提高岩土体的自身强度和自稳能力，改善被锚固岩土体的应力状态以使之稳定，从而确保工程安全的技术。岩土锚固技术的工程应用源于19世纪末，随着其理论研究和技术的发展，现已广泛应用于矿山、水利、水电、公路、铁路、市政、城建、地质、军工等领域，作为一种较为理想的支护形式，在地下工程、边坡工程、深基坑工程等的稳定中发挥重要作用。注浆亦称为灌浆，它是将一定材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层或裂隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层的目的，注浆亦在岩土体加固中发挥重要作用，其应用日益广泛。

岩土锚固和注浆不仅受到地层岩性、岩土体结构、地质构造、水文地质等的影响，还可能受到强烈地震的作用，它们均对岩土锚固和注浆的安全构成威胁。

在岩土锚固的施工和运营期间，锚杆从注浆体中拔出、锚杆连同注浆体从锚孔中拔出是两种最基本的岩土锚固破坏形式，它们均会导致岩土锚固失效，给工程安全带来隐患。为了确保工程安全，必须限制锚杆的锚固力。当需要提供的锚固力较大时，普通锚杆锚固已不能满足工程的需要，这无疑制约岩土锚固技术的应用和发展，如何改善岩土锚固的荷载传递机制，克服普通锚杆锚固的弊端，提高锚杆锚固力，综合运用岩土加固措施，增强岩土体的稳定性，是推动岩土加固技术发展的根本途径。

此外，岩土锚固中的注浆体固结前几乎不能提供锚固力，故不能适应软弱岩土体开挖后要求立即提供锚固力的要求。虽然已有的管缝式锚杆对上述缺点有所克服，锚杆安装后能立即提供锚固力，有利于及时控制岩土体的变形，但所能提供的锚固力不大；同时，由于软弱岩土体会从管缝式锚杆的管缝中挤入管腔，还将造成锚固力的进一步下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能立即提供锚固力以控制岩土体变形，同时改善岩土锚固的荷载传递机制，并对岩土体进行注浆加固，以提高锚杆锚固力及锚固效果和岩土体强度及稳定性的圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆。

为解决上述问题，本发明所述的圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，其特征在于：它包括两端开口、中空的管式杆体及挡环和垫板；所述管式杆体的管壁不同位置和方向上分布着多个圆形口，其顶端填充炮泥并设有带所述垫板的所述挡环；所述管式杆体底端的管壁内设有装有雷管的起爆药包；设有所述圆形口的所述管壁内设有聚能装药。

所述雷管连有雷管脚线。

所述聚能装药之间通过导爆索连接在一起，并与所述起爆药包相接。

所述聚能装药中的聚能穴为圆锥形、半球形、半椭球形、抛物线形、双曲线形和喇叭形中的一种，该聚能穴正对所述圆形口。

所述聚能穴中镶嵌有与其相同形状的药型罩。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明中管式杆体的管壁内装有安装了雷管的起爆药包和聚能装药。首先，锚杆杆体内起爆药包和聚能装药的爆炸，对管壁产生强烈作用，使管式杆体发生塑性变形，导致管壁径向扩张挤压岩土体，能立即提供锚固力，阻止岩土体与锚杆的相对滑动，达到即刻锚固的效果；尤其重要的是，聚能装药爆炸所产生的聚能射流，压力可达数百万个大气压，具有极高能量密度，直接地对管式杆体管壁的圆形口所对的钻孔壁面的岩土体强烈地冲击压缩，将大大强化炸药爆炸对岩土体的作用，致使孔壁岩土体粉碎，在岩土体中形成圆形聚能爆破孔，借助形成的圆形聚能爆破孔，通过管式杆体管腔对岩土体注浆，不仅可以注浆加固岩土体，而且充填于管式杆体管腔和圆形聚能爆破孔中的注浆体通过管式杆体管壁上的圆形口连为一体形成锚固，使管式杆体与岩土体紧密结合，亦即借助圆形聚能爆破孔注浆，构成对岩土体注浆加固的同时圆形聚能爆破孔中的注浆体将管式杆体栓塞于钻孔之中将其锚固，从根本上改变了传统的锚固荷载传递机制，构建了摩擦-栓塞新型复合锚固和注浆加固综合支护系统，显著地改善了岩土加固效果，更好地调动了岩土体的自稳能力，从而提高了岩土体的稳定性，使岩土工程的安全性得到大大加强。

2、本发明结构简单、便于加工、施工方便、成本低廉，可显著地加快工程进度，改善岩土加固效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明爆破前装药轴截面图示意图。

图3为本发明爆破前管式杆体和圆形口示意图。

图4为本发明所述锥形药型罩示意图。

图中：1—岩土体2—注浆体3—钻孔4—管式杆体5—管式杆体底端6—注浆栓塞7—挡环8—垫板9—起爆药包10—雷管11—雷管脚线12—聚能装药13—炮泥14—管壁15—圆形口16—导爆索17—聚能穴18—药型罩。

具体实施方式

如图1~4所示，圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，它包括两端开口、中空的管式杆体4及挡环7和垫板8。管式杆体4的管壁14不同位置和方向上分布着多个圆形口15，其顶端填充炮泥13并设有带垫板8的挡环7；管式杆体底端5的管壁14内设有装有雷管10的起爆药包9；设有圆形口15的管壁14内设有聚能装药12。

其中：雷管10连有雷管脚线11。

聚能装药12之间通过导爆索16连接在一起，并与起爆药包9相接。

聚能装药12中的聚能穴17为圆锥形、半球形、半椭球形、抛物线形、双曲线形和喇叭形中的一种，该聚能穴17正对圆形口15。

为了增强聚能爆破效果还可在聚能穴17中镶嵌有与其相同形状的药型罩18。药型罩18由紫铜、铁或瓷等材料制成。

使用时，⑴按设计要求对软弱岩土体1设置钻孔3；⑵将外径比钻孔3孔径小1~2mm的管式杆体4顶入钻孔3中，在管式杆体4顶端填充炮泥13；⑶利用导爆索16连接起爆药包9和聚能装药12，实现起爆药包9起爆和聚能装药12的聚能爆破；⑷爆生气体驱使管式杆体4的管壁14发生塑性变形，径向扩张挤压岩土体1，能立即提供锚固力，阻止岩土体1与锚杆的相对滑动，达到即刻锚固的效果；同时，聚能装药12爆炸所产生的聚能射流，压力可达数百万个大气压，具有极高能量密度，直接地对管式杆体4管壁14上的圆形口15所对钻孔壁面的岩土体1强烈地冲击压缩，将大大强化炸药爆炸对岩土体1的作用，致使孔壁岩土体1粉碎，在岩土体1中形成圆形聚能爆破孔；⑸借助形成的圆形聚能爆破孔，通过管式杆体4管腔对岩土体1注浆，不仅可以加固岩土体1，而且充填于管式杆体4管腔和圆形聚能爆破孔中的注浆体2通过管式杆体4管壁14上分布着的圆形口15连为一体形成锚固，使管式杆体4与岩土体1紧密结合，亦即借助圆形聚能爆破孔注浆，构成对岩土体1注浆加固的同时，圆形聚能爆破孔中的注浆体2形成注浆栓塞6，该注浆栓塞6将管式杆体4栓塞于钻孔之中，将其锚固，从根本上改变了传统的锚固荷载传递机制，构建了摩擦-栓塞新型复合锚固和注浆加固综合支护系统，显著地改善了岩土加固效果，更好地调动了岩土体的自稳能力，从而提高了岩土体1的稳定性，使岩土工程的安全性得到大大加强。

Claims (5)

1.圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，其特征在于：它包括两端开口、中空的管式杆体（4）及挡环（7）和垫板（8）；所述管式杆体（4）的管壁（14）不同位置和方向上分布着多个圆形口（15），其顶端填充炮泥（13）并设有带所述垫板（8）的所述挡环（7）；所述管式杆体底端（5）的管壁（14）内设有装有雷管（10）的起爆药包（9）；设有所述圆形口（15）的所述管壁（14）内设有聚能装药（12）。

2.如权利要求1所述的圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，其特征在于：所述雷管（10）连有雷管脚线（11）。

3.如权利要求1所述的圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，其特征在于：所述聚能装药（12）之间通过导爆索（16）连接在一起，并与所述起爆药包（9）相接。

4.如权利要求1所述的圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，其特征在于：所述聚能装药（12）中的聚能穴（17）为圆锥形、半球形、半椭球形、抛物线形、双曲线形和喇叭形中的一种，该聚能穴（17）正对所述圆形口（15）。

5.如权利要求4所述的圆形聚能爆破孔注浆锚固管式锚杆，其特征在于：所述聚能穴（17）中镶嵌有与其相同形状的药型罩（18）。