CN104674808B - 装配式中空注浆锚杆的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了装配式中空注浆锚杆的施工方法，其步骤包括1)准备设备，2)测量布眼，3)钻孔，4)清孔及检查，5)组装并打入锚杆，6)固定锚杆，7)注浆，本发明所采用的锚杆与现有金属杆体相比，本发明锚杆结构合理、施工简单，同时强度高，柔韧性好，弹性好，使得整个锚杆在软岩巷道等大变形岩土层内不容易发生断裂和破坏，提高了锚杆的使用寿命，可广泛利用于各类支护作业。
Description
技术领域
本发明涉及岩土锚固及工程支护领域，特别涉及新型装配式中空注浆锚杆的施工方法。
背景技术
在隧道、水利、矿山巷道等领域工程建设过程中，锚杆成为应用最广泛的支护设备，中空注浆锚杆通过锚杆——注浆体——孔壁岩体力的相互作用，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。
锚索技术是20世纪60年代引入我国的一种围岩补强加固手段，它采用柔性可弯曲的钢绞线制成，具有安装方便、锚固深度大、承载能力高以及主动加固围岩等优点，广泛应用于煤矿和隧道井下支护。
将锚索与锚杆结合在一起可以发挥两者的优点，目前多采用钢绞线与螺纹钢焊接成一体的设计，但是这种设计不仅增加成本，而且由于高温焊接降低螺纹钢与钢绞线的强度，使钢绞线锚杆达不到预定的强度，同时与粘结剂的粘结程度比预想的要差些。因此需要提供一种装配式、组合式锚杆，以其结构合理、施工简单，拆卸方便，使用便捷等特点来广泛利用于各类支护作业上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型装配式中空注浆锚杆的施工方法，该方法采用的锚杆实现了锚索线锚杆组合体的可拆卸，方便了使用。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：新型装配式中空注浆 锚杆的施工方法，包括以下步骤：
1)准备设备，钻孔台车就位之后，接好凿岩台车的供水、供电管线；
2)测量布眼，根据锚杆设计间距以及岩体、土体的层理和节理的分布情况，用涂料标出眼位；对于层理、节理发育部位，应加密布设眼位；
3)钻孔，用钻孔台车在标出的眼位上钻出锚杆固定孔，钻孔时钻杆垂直于岩体或土体的层理面；钻孔直径的大小与岩土体的硬度有关，在保证钻孔直径大于管式注浆锚杆直径小于同一截面上倒枝所形成的最大直径的情况下，岩体上的钻孔直径取大些，土体上的钻孔直径取小一些，可通过实验来确定，以顺利打入锚杆为准；
4)清孔及检查，用弯头钢管通入高压风吹净锚杆固定孔中的石屑及细小石块；检查锚杆固定孔的孔深是否满足要求；
5)组装并打入锚杆，所述锚杆包括由若干根钢绞线紧密排列组合成的钢绞线杆体，所述钢绞线杆体的钢绞线采用预应力钢绞线，钢绞线杆体呈中空的圆柱形杆体，钢绞线杆体的一端通过第一连接套连接一根连接杆，另一端通过第二连接套连接锚固段，锚固段的末端设有两个排气孔，所述第一、二连接套以及连接杆、锚固段均为中空的圆柱形杆体，且第一、二连接套的内径与钢绞线杆体的外径一致，钢绞线杆体、连接杆以及锚固段的内径均一致，且钢绞线杆体通过液压挤压机挤压方式内插于第一、二连接套的孔内，排气孔与锚固段内腔连通；所述连接杆的表面设有外螺纹，第一连接套的孔与连接杆连接的一端设有内螺纹，连接杆与第一连接套螺纹连接；锚固段的表面设有外螺纹，第二连接套的孔与锚固段连接的一端设有内螺纹，锚固段与第二连接套螺纹连接，
锚固段从靠近末端到靠近第二连接套沿轴向依次设有大小一致的第一、二、三、四半圆锥形凸起，每相邻的两个半圆锥形凸起在锚固段端面所在平面的投影的夹角为180°，每个半圆锥形凸起均与锚固段连为一体，且每个半圆锥形凸起朝向钢绞线杆体一端的截面呈半圆形，该半圆的直径 大于锚固段的直径，每个半圆锥形凸起朝向锚固段尾部的截面呈圆形，该圆的直径大于锚固段的直径并小于半圆形的截面的直径，
排气孔位于锚固段处的锚杆体上，与第二半圆锥形凸起、第四半圆锥形凸起关于锚固段轴线对称，
所述每个半圆锥形凸起上分别沿锚固段的轴向均匀设置三个连接纵向钢筋的通孔，其中第一、三半圆锥形凸起的通孔之间连三根接纵向钢筋，三根纵向钢筋均与锚固段的轴线平行，并且该处的每个纵向钢筋的一端位于第一半圆锥形凸起的通孔内，另一端延伸到第四半圆锥形凸起处；第二、四半圆锥形凸起的通孔之间也连接三根纵向钢筋，每根纵向钢筋与锚固段的轴线平行，并且该纵向钢筋的一端位于第四半圆锥形凸起的通孔内，另一端延伸到第一半圆锥形凸起处；纵向钢筋与半圆锥形凸起的通孔采用点焊的方式固定；所述位于每相邻的两个半圆锥形凸起之间的纵向钢筋通过箍筋紧固，箍筋与纵向钢筋构成纵向钢筋笼，
每个箍筋与纵向钢筋接触处采用焊接方式固定，并且在每个接触处均焊接一根倒枝，该倒枝的底部与锚固段焊接，
在第一连接套上接上止浆塞，连接杆与钢绞线杆体通过第一连接套连接，钢绞线杆体与锚固段通过第二连接套连接，锚杆组装好后，将锚杆打入锚杆固定孔，直到达到设计深度为止；
6)固定锚杆，在锚杆的尾部安装垫板，然后安装锚杆垫板固定螺母；
7)注浆，通过注浆通道注入水泥砂浆；注浆完毕后，用锚固剂及时封堵连接杆端部的注浆孔。
本发明还可以将止浆塞替换成止浆套筒，并将止浆套筒安装在第二连接套的表面，止浆套筒呈圆筒状，且长度与第二连接套的长度一致，止浆套筒做内螺纹处理，并在完成步骤7)后，拆除可拆卸部分，等注浆体固结龄期达到后，拆除固定螺母、垫板和连接杆，第一连接套，钢绞线杆体，第二连接套，止浆套筒。
本发明施工方法所采用的锚杆与现有金属杆体相比，本发明新型装配式中空注浆锚杆结构合理、施工简单，拆卸方便，使用便捷，并且，强度大大提高，柔韧性好、弹性好，使得整个锚杆在软岩巷道等大变形岩土层内不容易发生断裂和破坏，大大提高了锚杆的使用寿命，可广泛利用于各类支护作业上。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明连接杆、连接套、钢绞线杆体之间位置示意图；
图3是本发明钢绞线杆体、连接套、锚固段之间位置示意图；
图4是图1的A-A剖视图；
图5是图1的B-B剖视图；
图6是图1的C-C剖视图；
其中，1.钢绞线杆体 2.第一连接套 3.连接杆 4.第二连接套 5.锚固段 6.排气孔 7.固定螺母 8.垫板 9.第一半圆锥形凸起 10.第二半圆锥形凸起 11.第三半圆锥形凸起 12.第四半圆锥形凸起 13.纵向钢筋 14.箍筋 15.倒枝 16.止浆塞 17.止浆套筒。
具体实施方式
下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明新型装配式中空注浆锚杆，包括由若干根钢绞线紧密排列组合成的钢绞线杆体1，钢绞线杆体1的钢绞线采用预应力钢绞线，钢绞线杆体1呈中空的圆形杆体，钢绞线杆体1的一端通过第一连接套2连接一根连接杆3，另一端通过第二连接套4连接锚固段5，第一、二连接套2、4以及连接杆3、锚固段5均为中空的圆柱形杆体，且第一、二连接套2、4的内径与钢绞线杆体1的外径一致，钢绞线杆体1、连接杆 3以及锚固段5的内径均一致，且钢绞线杆体1通过液压挤压机挤压方式内插于第一、二连接套2、4的孔内；连接杆3的表面设有外螺纹，第一连接套2的孔与连接杆3连接的一端设有内螺纹，连接杆3与第一连接套2螺纹连接；锚固段5的表面设有外螺纹，第二连接套4的孔与锚固段5连接的一端设有内螺纹，锚固段5与第二连接套4螺纹连接；连接杆3上螺纹连接一个固定螺母7，固定螺母7与第一连接套2之间设有垫板8，垫板8呈草帽状，且垫板8凸起部分的顶面为平面，锚固段5从靠近末端到靠近第二连接套4沿轴向依次设有大小一致的第一、二、三、四半圆锥形凸起9、10、11、12，每相邻的两个半圆锥形凸起在锚固段5端面所在平面的投影的夹角为180°，每个半圆锥形凸起9、10、11、12均与锚固段5连为一体，且每个半圆锥形凸起朝向钢绞线杆体1一端的截面呈半圆形，该半圆的直径大于锚固段5的直径，每个半圆锥形凸起朝向锚固段5尾部的截面呈圆形，该圆的直径大于锚固段5的直径并小于半圆形的截面的直径，每个半圆锥形凸起9、10、11、12上分别沿锚固段5的轴向均匀设置三个连接纵向钢筋13的通孔，其中第一、三半圆锥形凸起9、11的通孔之间连三根接纵向钢筋13，三根纵向钢筋13均与锚固段5的轴线平行，并且该处的每个纵向钢筋13的一端位于第一半圆锥形凸起9的通孔内，另一端延伸到第四半圆锥形凸起12处；第二、四半圆锥形凸起10、12的通孔之间也连接三根纵向钢筋13，每根纵向钢筋13与锚固段5的轴线平行，并且该纵向钢筋13的一端位于第四半圆锥形凸起12的通孔内，另一端延伸到第一半圆锥形凸起9处；纵向钢筋13与半圆锥形凸起的通孔采用点焊的方式固定；位于每相邻的两个半圆锥形凸起之间的纵向钢筋13通过箍筋14紧固，箍筋14与纵向钢筋13构成纵向钢筋笼，每个箍筋14与纵向钢筋13接触处采用焊接方式固定，并且在每个接触处均焊接一根倒枝15，该倒枝15的底部与锚固段5焊接，且倒枝15与锚杆之间的夹角为锐角，并且倒枝15自由端朝向钢绞线杆体1的一侧，锚固段5杆体 的其中两个半圆锥形凸起处分别设有一个排气孔6，排气孔6与锚固段5内腔连通，且排气孔6所在位置分别与第二半圆锥形凸起10、第四半圆锥形凸起12相对于锚固段5的轴线对称。
本发明的锚固段5以及连接杆3采用高强螺纹钢制成。
当本发明作为一个永久锚固锚杆使用时，可在第一连接套2的表面上螺纹套接一个橡胶材质的止浆塞16，而不使用止浆套筒17，止浆塞16呈圆台状，且长度与第一连接套2的长度一致，可避免浆体喷出钻孔；当本发明作为可拆卸锚杆使用时，可在第二连接套4的表面螺纹套接一个橡胶材质的止浆套筒17，而不使用止浆塞16，止浆套筒17呈圆筒状，且长度与第二连接套4的长度一致，可避免浆体流出包裹钢绞线杆体1上而导致钢绞线杆体1不便于拆卸。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)、钢绞线杆体1的两端分别通过第一、二连接套2、4连接锚固段5与连接杆3，使整个锚杆可拆装组合，以适应不同长度的需要。钢绞线杆体1由预应力钢绞线制造而成，与现有金属杆体相比，强度大大提高，同时柔韧性好、弹性好，使得锚杆在软岩巷道等大变形岩土层内不容易发生断裂和破坏，大大提高了锚杆的使用寿命；锚固段5由高强螺纹钢制成，其上面有半圆锥形凸起9、10、11、12和倒枝15，增加了锚杆与浆液的接触面积，提高了锚杆的抗拔力；纵向钢筋笼可以提高注浆体的结构强度，延长锚杆的使用寿命；由于倒枝15与锚杆之间的夹角为锐角，并且倒枝15自由端朝向钢绞线杆体1的一侧，锚杆在放入钻孔后，倒枝15与钻孔内壁紧紧相接触，使倒枝15钩住钻孔内壁，防止锚杆偏离固定位置，并起到对中的作用，使锚杆处于钻孔的正中央，从而保证注浆体与杆体接触的均匀性，另外在软岩支护时多级倒枝还能立即提供锚固力，可以防止竖直向上安装锚杆时防止锚杆掉出伤人。
(2)、本发明锚杆作为可拆卸锚杆使用时，锚固段5上的半圆锥形凸 起9、10、11、12，倒枝15，纵向钢筋笼的设置还可以保证锚固段5与注浆体的整体性，不至于使锚固段5由于拆卸掉可拆卸部分而使锚固力失效。
(3)、钢绞线杆体1通过液压挤压机挤压的方式内插于第一、二连接套2、4，去掉了复杂的焊接工艺，方便组装和拆卸，提高了生产效率，避免了焊接中出现的质量不稳的现象；而且由于钢绞线可切割成任意长度，与锚固段5连接在一起，满足不同锚固长度要求，在日益装配化的施工现场，不同锚杆之间可以随意进行组合，方便现场施工。
(4)、垫板8采用中间凸起的草帽形结构，与钢绞线杆体1一起工作起到一定的缓冲作用，避免锚杆被拉断而突然失效。
本发明新型装配式中空注浆锚杆作为永久锚固锚杆使用时的施工步骤如下：
1)准备设备，钻孔台车就位之后，接好凿岩台车的供水、供电管线；
2)测量布眼，根据锚杆设计间距以及岩体、土体的层理和节理的分布情况，用涂料标出眼位；对于层理、节理发育部位，应加密布设眼位；
3)钻孔，用钻孔台车在标出的眼位上钻出锚杆固定孔，钻孔时钻杆垂直于岩体或土体的层理面；钻孔直径的大小与岩土体的硬度有关，在保证钻孔直径大于管式注浆锚杆直径小于同一截面上倒枝所形成的最大直径的情况下，岩体上的钻孔直径取大些，土体上的钻孔直径取小一些，可通过实验来确定，以顺利打入锚杆为准；
4)清孔及检查，用弯头钢管通入高压风吹净锚杆固定孔中的石屑及细小石块；检查锚杆固定孔的孔深是否满足要求；
5)组装并打入锚杆，在第一连接套2上接上止浆塞16，连接杆3与钢绞线杆体1通过第一连接套2连接，钢绞线杆体1与锚固段5通过第二连接套4连接，锚杆组装好后，将锚杆打入锚杆固定孔，直到达到设计深度为止；
6)固定锚杆，在锚杆的尾部安装垫板8，然后安装锚杆垫板8的固定 螺母7；
7)注浆，通过注浆通道注入水泥砂浆；注浆完毕后，用锚固剂及时封堵连接杆3端部的注浆孔。
本发明新型装配式中空注浆锚杆作为可拆卸锚杆使用时的施工步骤如下：
1)准备设备，钻孔台车就位之后，接好凿岩台车的供水、供电管线；
2)测量布眼，根据锚杆设计间距以及岩体、土体的层理和节理的分布情况，用涂料标出眼位；层理、节理发育部位，进行加密布设眼位；
3)钻孔，用钻孔台车在标出的眼位上钻出锚杆固定孔，钻孔时钻杆垂直于岩体或土体的层理面；钻孔直径的大小与岩土体的硬度有关，在保证钻孔直径大于管式注浆锚杆直径小于同一截面上倒枝所形成的最大直径的情况下，岩体上的钻孔直径大于土体上的钻孔直径；
4)清孔及检查，用弯头钢管通入高压风吹净锚杆固定孔中的石屑及细小石块；检查锚杆固定孔的孔深；
5)组装并打入锚杆，在第二连接套4上接上止浆套筒17，连接杆3与钢绞线杆体1通过第一连接套2连接，钢绞线杆体1与锚固段5通过第二连接套4连接，锚杆组装好后，将锚杆打入锚杆固定孔，直到达到设计深度为止；
6)固定锚杆，在锚杆的尾部安装垫板8，然后安装锚杆垫板8的固定螺母7；
7)注浆，通过注浆通道注入水泥砂浆；注浆完毕后，用锚固剂及时封堵连接杆3端部的注浆孔；
8)拆除可拆卸部分，等注浆体固结龄期达到后，拆除固定螺母7、垫板8和连接杆3，第一连接套2，钢绞线杆体1，第二连接套4，止浆套筒17。
本发明的作为可拆卸锚杆时，最后一个步骤的可拆卸部分是指止浆套 筒17、固定螺母7、垫板8和连接杆3、钢绞线杆体1。由于注浆体已经固结，锚固段套与周边围岩已完全粘结，压应力传递至周边底层，因此可开挖外锚段的地层。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.装配式中空注浆锚杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)准备设备，钻孔台车就位之后，接好凿岩台车的供水、供电管线；
2)测量布眼，根据锚杆设计间距以及岩体、土体的层理和节理的分布情况，用涂料标出眼位；层理、节理发育部位，进行加密布设眼位；
3)钻孔，用钻孔台车在标出的眼位上钻出锚杆固定孔，钻孔时钻杆垂直于岩体或土体的层理面；钻孔直径的大小与岩土体的硬度有关，在保证钻孔直径大于管式注浆锚杆直径小于同一截面上倒枝所形成的最大直径的情况下，岩体上的钻孔直径大于土体上的钻孔直径；
4)清孔及检查，用弯头钢管通入高压风吹净锚杆固定孔中的石屑及细小石块；检查锚杆固定孔的孔深；
5)组装并打入锚杆，所述锚杆包括由若干根钢绞线紧密排列组合成的钢绞线杆体(1)，钢绞线杆体(1)呈中空的圆柱形杆体，钢绞线杆体(1)的钢绞线采用预应力钢绞线，钢绞线杆体(1)的一端通过第一连接套(2)连接一根连接杆(3)，另一端通过第二连接套(4)连接锚固段(5)，锚固段(5)的末端设有两个排气孔(6)，所述第一、二连接套(2、4)以及连接杆(3)、锚固段(5)均为中空的圆柱形杆体，且第一、二连接套(2、4)的内径与钢绞线杆体(1)的外径一致，钢绞线杆体(1)、连接杆(3)以及锚固段(5)的内径均一致，且钢绞线杆体(1)通过液压挤压机挤压方式内插于第一、二连接套(2、4)的孔内，排气孔(6)与锚固段(5)内腔连通；所述连接杆(3)的表面设有外螺纹，第一连接套(2)的孔与连接杆(3)连接的一端设有内螺纹，连接杆(3)与第一连接套(2)螺纹连接；锚固段(5)的表面设有外螺纹，第二连接套(4)的孔与锚固段(5)连接的一端设有内螺纹，锚固段(5)与第二连接套(4)螺纹连接，
锚固段(5)从靠近末端到靠近第二连接套(4)沿轴向依次设有大小一致的第一、二、三、四半圆锥形凸起(9、10、11、12)，每相邻的两个半圆锥形 凸起在锚固段(5)端面所在平面的投影的夹角为180°，每个半圆锥形凸起(9、10、11、12)均与锚固段(5)连为一体，且每个半圆锥形凸起(9、10、11、12)朝向钢绞线杆体(1)一端的截面呈半圆形，该半圆的直径大于锚固段(5)的直径，每个半圆锥形凸起(9、10、11、12)朝向锚固段(5)尾部的截面呈圆形，该圆的直径大于锚固段(5)的直径并小于半圆形的截面的直径，排气孔(6)位于锚固段(5)处的锚杆体上，与第二半圆锥形凸起(10)、第四半圆锥形凸起(12)关于锚固段(5)轴线对称，
每个半圆锥形凸起(9、10、11、12)上分别沿锚固段(5)的轴向均匀设置三个连接纵向钢筋(13)的通孔，其中第一、三半圆锥形凸起(9、11)的通孔之间连三根接纵向钢筋(13)，三根纵向钢筋(13)均与锚固段(5)的轴线平行，并且该处的每个纵向钢筋(13)的一端位于第一半圆锥形凸起(9)的通孔内，另一端延伸到第四半圆锥形凸起(12)处；第二、四半圆锥形凸起(10、12)的通孔之间也连接三根纵向钢筋(13)，每根纵向钢筋(13)与锚固段(5)的轴线平行，并且该纵向钢筋(13)的一端位于第四半圆锥形凸起(12)的通孔内，另一端延伸到第一半圆锥形凸起(9)处；纵向钢筋(13)与半圆锥形凸起(9、10、11、12)的通孔采用点焊的方式固定；所述位于每相邻的两个半圆锥形凸起之间的纵向钢筋(13)通过箍筋(14)紧固，箍筋(14)与纵向钢筋(13)构成纵向钢筋笼，
每个箍筋(14)与纵向钢筋(13)接触处采用焊接方式固定，并且在每个接触处均焊接一根倒枝(15)，该倒枝(15)的底部与锚固段(5)焊接，
在第一连接套(2)上接上止浆塞(16)，连接杆(3)与钢绞线杆体(1)通过第一连接套(2)连接，钢绞线杆体(1)与锚固段(5)通过第二连接套(4)连接，锚杆组装好后，将锚杆打入锚杆固定孔，直到达到设计深度为止；
6)固定锚杆，在锚杆的尾部安装垫板(8)，然后安装锚杆垫板(8)的固定螺母(7)；
7)注浆，通过注浆通道注入水泥砂浆；注浆完毕后，用锚固剂及时封堵 连接杆(3)端部的注浆孔。
2.根据权利要求1所述的装配式中空注浆锚杆的施工方法，其特征在于：将所述止浆塞(16)替换成止浆套筒(17)，并将止浆套筒(17)连接到第二连接套(4)的表面，止浆套筒(17)呈圆筒状，且长度与第二连接套(4)的长度一致，止浆套筒(17)做内螺纹处理，并在完成步骤7)后，拆除可拆卸部分，等注浆体固结龄期达到后，拆除固定螺母(7)、垫板(8)和连接杆(3)，第一连接套(2)，钢绞线杆体(1)，第二连接套(4)，止浆套筒(17)。
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