CN105672311A - 新型锚杆及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型锚杆，属于锚杆技术领域，用于解决现有锚杆锚固性能较差的问题。它包括上下两端开口呈中空管状的锚杆杆体，该锚杆杆体的底部均匀开设有至少两个开口槽，该开口槽将所述锚杆杆体底部分成若干锚固支撑片，所述锚杆杆体顶部设有与其连接的挡板，所述挡板与锚杆杆体之间设有垫板，该垫板套设在锚杆杆体顶部。该新型锚杆省去了在锚杆杆体底部安装使管壁炸裂变形的爆破炸药，避免了炸药爆炸扩张管壁时对锚杆结构造成的损害，使用时，先通过炸药扩孔，再灌浆使锚杆底部形变扩大，从而提高锚杆底部承载力。本发明还提供了该锚杆的施工方法，采用该方法，能够充分发挥锚杆结构上的锚固性能。

Description

新型锚杆及其施工方法

技术领域

本发明属于锚杆技术领域，涉及用于边坡施工的锚固构件，具体来说，是一种能够提高锚固稳定性的新型锚杆，本申请还提供了该新型锚杆的具体施工方法。

背景技术

锚杆作为一种固定件，现已被广泛应用隧道支护、岩土边坡支护、基坑支护及水坝支护等加固工程中，其主要通过锚杆杆体的纵向拉力作用来克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的不足。

现有的锚杆无论是中空、带螺纹或带定位板的结构都存在一个问题，那就是锚杆杆体整体呈细长状，其主要通过杆体灌浆凝固后与周侧岩土体之间的摩擦（阻）力来解决岩土抗拉能力低的问题，从而大大增强岩土体的承载能力。但是这种结构的锚杆的常规改进仅仅能够提高杆体周侧面与岩土体之间的摩擦力，而无法提高锚孔内杆体端部的抗拉阻力，也就是说，此类锚杆的端部结构较为简单，难以提供较高的承载能力。

专利文献CN103132520A公开了一种底端喇叭状管式锚杆，其通过在锚杆杆体的底端设置爆破炸药，将底端设置的轴线槽炸裂变形并推开成喇叭状，从而使锚孔底部得以扩孔、锚杆底端得以扩大，从而提高抗拔力。但是该锚杆存在的问题是：爆破炸药在爆炸过程中由于要对开有轴向槽的管壁产生较大的作用，虽然形成的喇叭状结构有利于提高锚固性能，但是这种变形方式容易损害锚杆杆体底部管壁结构的完整性，而且一旦底部管壁出现断裂，其预期的锚固性能也会大打折扣。

因此，专利文献CN103132516，CN103774656，CN103774661，CN103774658等公开的锚杆在其基础上增加了多个能够扩孔的位置，从而客服了单一扩孔存在的安全系数较低的问题，但是此类锚杆设计相对复杂，多点爆破扩孔成本较高，而且不同的土质在扩孔过程中所需的炸药量是不同的，比如岩质边坡较硬，而土质边坡较软，岩质边坡所需的炸药量就要明显少于土质边坡所需的炸药量，但是对于已经设计好的爆破式锚杆来说，其在针对不同土质的锚孔进行扩孔时，很难再控制炸药量，这使得此类锚杆在使用上具有一定局限性。

因此，锚孔扩孔和锚杆底部的形变过程不宜同时发生，这样可以在一定程度上解决上述缺陷，故本申请的锚杆可以将锚孔扩孔和锚杆底部变形的过程分开进行，无需在锚杆上安装爆破炸药。

发明内容

针对现有技术存在的常规锚杆端部承载能力较低的问题，本发明提供了一种可以大大提高锚固稳定性的新型锚杆。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明旨在针对常规锚杆端部承载能力不足的问题提供了一种可以提高锚杆锚固稳定性的新型锚杆，该锚杆在安装过程中是先通过炸药扩孔，再灌浆使锚杆底部形变扩大，从而提高锚杆底部承载力，两个操作分开进行，确保锚孔爆炸扩孔过程中不会损害到锚杆结构的稳定性，而且扩孔过程单独进行，实施过程中可以根据边坡土质情况、边坡倾斜度、锚杆深度等参数来确定炸药量，从而使锚杆的锚固性能得到最大的发挥。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型锚杆，包括上下两端开口呈中空管状的锚杆杆体，该锚杆杆体的底部均匀开设有至少两个开口槽，该开口槽将所述锚杆杆体底部分成若干锚固支撑片，所述锚杆杆体顶部设有与其连接的挡板，所述挡板与锚杆杆体之间设有垫板，该垫板套设在锚杆杆体顶部。

采用上述技术方案的新型锚杆，省去了在锚杆杆体底部安装使管壁炸裂变形的爆破炸药，避免了炸药爆炸扩张管壁时对锚杆结构造成的损害，使用时，先是在锚孔底部加入合适量的炸药进行扩孔，使锚孔底部形成空腔，然后在将锚杆杆体的底部置于锚孔底部的空腔内，接着向锚杆杆体内部进行注浆，通过浆液的挤压使得锚固支撑片向周侧扩张，确保锚固支撑片卡在空腔内，最后再向锚杆杆体四周的锚孔内进行再次注浆，完成锚杆的锚固。

进一步限定，所述锚杆杆体外表面设有螺纹。螺纹的设置可以增强锚杆杆体外表面的摩擦力，从而提高锚固效果。

进一步限定，所述开口槽在锚杆杆体上的开口高度为锚杆杆体长度的0.1~0.2倍。由于锚固支撑片的扩张是通过注浆压力产生的，因此考虑到其压力并没有爆炸产生的压力强，因此开口槽在锚杆杆体上的开口高度（即锚固支撑片的长度）不宜过长，不然注浆压力无法提供足够的形变压力。

进一步限定，所述锚固支撑片下端设有向外侧延伸的凸缘。上述限定使得即使锚固支撑片没有充分扩张，其也能够依靠设置在锚固支撑片下端的凸缘卡在空腔内。

进一步限定，所述开口槽的上端开口大于下端开口。开口槽形状上的限定使得锚固支撑片上端较窄，在同样的压力作用下，其更容易向外扩张。

进一步限定，所述开口槽的上端开口大小为下端开口的2-3倍。

进一步限定，所述开口槽相对于锚杆杆体轴向倾斜设置，该倾斜角度为50~70度。由于开口槽倾斜设置，因此开口槽之间形成的锚固支撑片不再是纵向开口槽下形成的竖直结构，而是具有一定向外扩张延展性的结构，因此在同样的压力作用下，此结构也容易向外扩张。

本发明还提供了适合该新型锚杆的施工方法，采用此施工方法，新型锚杆能够充分发挥其结构上的优势，不仅可以确保锚杆周侧与岩土体之间有着较强的摩擦力，还能够增强杆体端部与岩土体之间的抗拉阻力。

一种根据权利要求1所述新型锚杆的施工方法，包括如下步骤：

A、清理：清除边坡表面的淤积物、浮土、浮石以及突出岩石，使坡面、坡度符合设计要求；

B、钻孔：根据设计要求对锚固位置测量定位，利用钻孔机在坡面上钻出锚孔；

C、清孔：锚孔达到设计要求后，将孔内的岩粉、岩屑以及沉渣清除干净；

D、扩孔：根据边坡岩土质情况、边坡倾斜度、锚杆深度以及扩孔大小的需要计算炸药量，将起爆雷管与炸药固定在一起置于锚孔底部，然后引爆所述炸药，使得锚孔底部在爆炸作用下形成空腔，该空腔能够容纳所述锚固支撑片；

E、锚杆布置：将锚杆插入到锚孔中，确保锚杆杆体底部设置有开口槽的部分置于空腔内，且所述挡板将垫板压紧于边坡上；

F、灌浆：先向锚杆杆体中空内部灌注符合设计要求配比的浆液，灌注时，记录注浆时间、注浆量及漏浆深度，确保灌注浆液能够提供足够的压力将锚固支撑片扩张开来，并卡到所述空腔中，待浆液凝固后，再往锚杆杆体四周的锚孔内进行注浆，从而完成锚杆的锚固。

进一步限定，所述步骤F中，灌浆前先用稀水泥浆液润滑注浆泵和管，两次灌浆过程采用压力注浆泵进行灌注，注浆管插入锚孔底部，随注浆压力边灌注边缓慢拨出注浆管，直至孔口返浆为止，每次灌满后，待砂浆凝固收缩后补灌浆液。

采用上述施工方法，由于通过炸药在锚孔孔底炸出了空腔，因此锚杆杆体底部的锚固支撑片能够扩张的更开，其与空腔配合能够大大提高锚杆杆体端部与岩土体之间的抗拉阻力，而且空腔的扩孔过程与锚固支撑片的扩张过程是完全分开完成的，因此炸药爆炸扩孔时不会影响到锚固支撑片结构的稳定性。

附图说明

图1为新型锚杆实施例1的结构示意图；

图2为锚杆杆体的第一种改进结构示意图；

图3为锚杆杆体的第二种改进结构示意图；

图4为锚杆杆体的第三种改进结构示意图；

图5为新型锚杆的工作状态图。

图中：1-锚杆杆体，2-挡板，3-垫板，4-螺母，5-开口槽，6-锚固支撑片，7-凸缘，8-锚孔，9-空腔。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种新型锚杆，包括上下两端开口呈中空管状的锚杆杆体1，该锚杆杆体1的底部均匀开设有4个轴向开口槽5，该开口槽5将所述锚杆杆体1底部分成4个锚固支撑片6，其中开口槽5在锚杆杆体1上的开口高度优选为锚杆杆体1长度的0.1~0.2倍，所述锚杆杆体1顶部设有与其连接的挡板2，该挡板2通过螺母4固定，所述挡板2与锚杆杆体1之间设有垫板3，该垫板3套设在锚杆杆体1顶部。

为提高锚固效果，可以在锚杆杆体1外表面设置螺纹（图中未示出），从而增强锚杆杆体1外表面的摩擦力。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1的不同在于，锚固支撑片6下端设有向外侧延伸的凸缘7。凸缘7的设置使得即使锚固支撑片6没有充分扩张，其也能够依靠凸缘7卡在空腔9内。

实施例3：

如图3所示，本实施例对实施例2做了进一步改进，其将开口槽5设置为上端开口大于下端开口的形状，这样锚固支撑片6上端较窄，在同样的压力作用下，其更容易向外扩张，优选地，开口槽5的上端开口大小为下端开口的2-3倍。

实施例4：

如图4所示，对于实施例2来说，另外一种改进方法是将开口槽5相对于锚杆杆体1轴向倾斜设置，该倾斜角度α优选为为50°~70°，这时候开口槽5不再是轴向延伸，斜向设置的开口槽5使得锚固支撑片6具有一定向外扩张延展性的结构，在同样的压力作用下，此种改进的锚固支撑片6也容易向外扩张。

如图5所示，为充分发挥本发明新型锚杆在其结构上的优势，可以采用如下的施工方法，具体步骤为：

（1）、清理：从上往下施工，人工清除边坡表面的淤积物、浮土以及浮石，对于突出岩石，采用机械结合人工配合风镐进行剔除，使坡面尽可能平整、坡度满足设计要求。

对于较光滑的坡面，要通过开挖横向沟槽、凿毛坡面等措施进行坡面的加糙处理，横向沟槽应向坡内倾斜。清坡时要防止出现反坡，坡面内凹部份应使用多孔混凝土补填。

（2）、钻孔：根据设计要求对锚固位置测量定位，利用钻孔机在坡面上钻出锚孔8，锚孔8的深度跟锚杆需要锚入的深度有关，为了方便锚固支撑片6扩张，锚孔8深度最好大于锚杆深度30cm。

（3）、清孔：锚孔8达到设计要求的深度后，采用空气清孔，将孔内的岩粉、岩屑以及沉渣清除干净，吹干孔壁，以便安装时岩石与砂浆有良好粘结。

（4）、扩孔：根据边坡岩土质情况、边坡倾斜度、锚杆深度以及扩孔大小的需要计算炸药量，将起爆雷管与炸药固定在一起置于锚孔8底部，然后引爆所述炸药，使得锚孔8底部在爆炸作用下形成空腔9，该空腔9能够容纳所述锚固支撑片6，便于其扩张后卡在空腔9内。

一般来说，边坡土质越松软，边坡倾斜度越大，锚杆深度越浅，扩孔越大，所需炸药就越多。对于爆炸后的空腔9成形形状，考虑到锚固支撑片6扩张的程度，空腔9最好控制成形为椭圆体状，纵向为长轴方向。

（5）、锚杆布置：将锚杆插入到锚孔8中，确保锚杆杆体1底部设置有开口槽5的部分置于空腔9内，且所述挡板2将垫板3压紧于边坡上；

（6）、灌浆：根据设计要求配置灌浆浆液，浆液应搅拌均匀，随拌随用，而且浆液应在初凝前用完，灌浆前先用稀水泥浆液润滑注浆泵和管，然后采用压力注浆泵进行灌注，

灌浆时先向锚杆杆体1中空内部灌注符合设计要求配比的浆液，灌注时，记录注浆时间、注浆量及漏浆深度，确保灌注浆液能够提供足够的压力将锚固支撑片6扩张开来，并卡到所述空腔9中，待浆液凝固后，再往锚杆杆体1四周的锚孔8内进行注浆，从而完成锚杆的锚固。

两次灌浆过程采用压力注浆泵进行灌注，以防止石块、杂物混入，注浆管插入锚孔8底部，随注浆压力边灌注边缓慢拨出注浆管，直至孔口返浆为止，每次灌满后，待砂浆凝固收缩后补灌浆液。

对于岩体破碎、裂隙发育、漏浆特别大孔位，采用间断注浆，先插入锚杆或锚钉，再补浆直至满出为止，待砂浆凝固收缩后，按施工配合比调配水泥砂浆进行补注。

以上对本发明提供的新型锚杆及其施工方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型锚杆，其特征在于，包括上下两端开口呈中空管状的锚杆杆体（1），该锚杆杆体（1）的底部均匀开设有至少两个开口槽（5），该开口槽（5）将所述锚杆杆体（1）底部分成若干锚固支撑片（6），所述锚杆杆体（1）顶部设有与其连接的挡板（2），所述挡板（2）与锚杆杆体（1）之间设有垫板（3），该垫板（3）套设在锚杆杆体（1）顶部。

2.根据权利要求1所述的新型锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体（1）外表面设有螺纹。

3.根据权利要求1或2所述的新型锚杆，其特征在于，所述开口槽（5）在锚杆杆体（1）上的开口高度为锚杆杆体（1）长度的0.1~0.2倍。

4.根据权利要求3所述的新型锚杆，其特征在于，所述锚固支撑片（6）下端设有向外侧延伸的凸缘（7）。

5.根据权利要求4任一项所述的新型锚杆，其特征在于，所述开口槽（5）的上端开口大于下端开口。

6.根据权利要求5所述的新型锚杆，其特征在于，所述开口槽（5）的上端开口大小为下端开口的2-3倍。

7.根据权利要求4所述的新型锚杆，其特征在于，所述开口槽（5）相对于锚杆杆体（1）轴向倾斜设置，该倾斜角度为50~70度。

8.一种根据权利要求1所述新型锚杆的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、清理：清除边坡表面的淤积物、浮土、浮石以及突出岩石，使坡面、坡度符合设计要求；

B、钻孔：根据设计要求对锚固位置测量定位，利用钻孔机在坡面上钻出锚孔；

C、清孔：锚孔达到设计要求后，将孔内的岩粉、岩屑以及沉渣清除干净；

D、扩孔：根据边坡岩土质情况、边坡倾斜度、锚杆深度以及扩孔大小的需要计算炸药量，将起爆雷管与炸药固定在一起置于锚孔底部，然后引爆所述炸药，使得锚孔底部在爆炸作用下形成空腔，该空腔能够容纳所述锚固支撑片；

E、锚杆布置：将锚杆插入到锚孔中，确保锚杆杆体底部设置有开口槽的部分置于空腔内，且所述挡板将垫板压紧于边坡上；

F、灌浆：先向锚杆杆体中空内部灌注符合设计要求配比的浆液，灌注时，记录注浆时间、注浆量及漏浆深度，确保灌注浆液能够提供足够的压力将锚固支撑片扩张开来，并卡到所述空腔中，待浆液凝固后，再往锚杆杆体四周的锚孔内进行注浆，从而完成锚杆的锚固。

9.一种根据权利要求8所述新型锚杆的施工方法，其特征在于，所述步骤F中，灌浆前先用稀水泥浆液润滑注浆泵和管，两次灌浆过程采用压力注浆泵进行灌注，注浆管插入锚孔底部，随注浆压力边灌注边缓慢拨出注浆管，直至孔口返浆为止，每次灌满后，待砂浆凝固收缩后补灌浆液。