CN105840221A - 旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆 - Google Patents

旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆 Download PDF

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Abstract

旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，以可实现围岩快速主动或被动支护，提高锚杆施工效率和施工质量，有效控制支护工程成本。包括中空锚杆杆体和连接于其后端的由垫板、螺母组成的锚头。所述中空锚杆杆体的前端部安装有转接器，转接器具有供压推杆杆体进入中空锚杆杆体内的通孔，压推杆杆体前部插入该通孔内，转接器与压推杆之间设置有锁定其初始相对位置的剪力销。所述压推杆上安装袋装锚固剂，转接器的前端为具有若干锥齿的齿盘。

Description

旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆
技术领域
本发明专利涉及隧道及地下工程围岩支护，特别涉及一种应用于隧道及地下工程围岩支护的一种旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆。
背景技术
锚杆是结构锚固或岩土体加固的一种受拉杆系结构，分为预应力锚杆和非预应力锚杆。预应力锚杆是一种主动支护型式，可将张拉力传递到稳定的或适宜的岩土体中，从而将结构与岩土体锚固在一起或加固岩土体。非预应力锚杆是一种被动支护型式，通过与岩土体共同变形，从而起到加固岩土体的作用。锚杆支护已广泛应用于隧道及地下工程、边坡、基坑等工程。锚杆支护是锚喷支护的重要组成部分，提高了围岩的支护效率，优化了各种支护的承载比例，保障了工程施工安全，节省了工程造价。
全长粘结型锚杆广泛应用于隧道及地下工程。全长粘结型锚杆是锚杆孔内杆体绝大部分或全部被锚固剂包裹，锚固剂的主要作用有两点，其一是起胶结作用，将锚杆杆体与岩土体胶结在一起；其二是起防护作用，将锚杆杆体全长包裹可对锚杆防腐进行防护。根据锚固剂的不同，全长粘结型锚杆分为树脂锚杆和水泥砂浆锚杆，锚杆杆体有钢质杆体(实心、中空和锚索)和纤维增强塑料杆体(实心和中空)。
树脂锚杆主要应用于煤巷支护。树脂(卷)锚固剂由树脂胶泥与固化剂两部分分隔包装成卷形，混合后能使锚杆杆体与岩土体粘结在一起。超快速型树脂锚固剂有两种类型，即CKa型和CKb型。树脂胶泥和固化剂混合后，CKa型树脂锚固剂的凝胶时间为8～25秒，锚杆等待安装时间为10～30秒；CKb型树脂锚固剂的凝胶时间为26～40秒，锚杆等待安装时间为30～60秒。煤巷锚杆支护，树脂锚杆一般在60秒内完成垫板和螺母的安装，并且可以施加一定的预紧力。目前，树脂锚杆是煤巷锚杆支护的主导型式，主要由以下几方面因素：(1)煤炭及煤质地层岩石硬度较小，气动锚杆钻机钻孔比较容易；(2)树脂锚杆孔径比(锚孔内径与锚杆杆体外径之比值)较小，锚杆长度一般为1.6m～2.6m，树脂药卷使用量不多，有成本优势；(3)煤质矿粉本身就是很好的固体润滑物质，保障了树脂药卷及锚杆杆体顺利地插入小孔径比的锚孔；(4)树脂锚固剂中树脂胶泥与固化剂混合后凝固时间较短，适合快速安装工艺；(5)树脂凝胶体强度较高，树脂锚杆抗拔力较高。
虽然目前树脂锚杆是煤巷锚杆支护的主导型式，但是在公路/铁路隧道、水工隧洞及地下洞室中应用较少，尤其是铁路隧道，主要原因如下：(1)铁路隧道围岩地质条件复杂多变，软弱、破碎地层中难以形成小孔径比的锚孔；(2)铁路隧道系统锚杆一般长2.5m～5.0m，树脂药卷及锚杆可能不能顺利地插入小孔径比的锚孔中；(3)大孔径比的锚孔需要更多的树脂锚固剂，树脂锚杆成本较高。
水泥砂浆锚杆(杆体实心和中空)是公路/铁路隧道和水工隧洞及地下洞室锚杆支护的主导型式。铁路隧规规定砂浆锚杆用的水泥砂浆强度等级不应低于M20。全长粘结型锚杆的垫板和螺母安装应在水泥砂浆的强度达到10MPa后进行，因此，水泥砂浆浆体的终凝及初期强度的增长总体上决定了锚杆支护施作花费时间。M20水泥砂浆强度达到10Mpa，估计要1～2天，也就是锚杆螺母最终拧紧需要等待1～2天，因此，解决隧道工程缩短系统锚杆施作时间，提高锚杆施工质量，优化隧道施工工序的关键是锚杆快速锚固安装。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是提供一种旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，以可实现围岩快速主动或被动支护，提高锚杆施工效率和施工质量，有效控制支护工程成本。
本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，包括中空锚杆杆体和连接于其后端的由垫板、螺母组成的锚头，其特征是：所述中空锚杆杆体的前端部安装有转接器，转接器具有供压推杆杆体进入中空锚杆杆体内的通孔，压推杆杆体前部插入该通孔内，转接器与压推杆之间设置有锁定其初始相对位置的剪力销；所述压推杆上安装袋装锚固剂，转接器的前端为具有若干锥齿的齿盘。
本发明专利的有益效果是，袋装锚固剂安装在压推杆上，便于袋装锚固剂送达锚孔内顶端，配套机械或工具推旋转中空锚杆杆体的外露端，中空锚杆杆体和转接器旋转，在压扭作用力下剪力销被剪断，转接器前端齿盘沿着压推杆前行挤压搅碎袋装锚固剂的外包装，使锚固剂浆液混合，从而锚杆前锚固段快速锚固，在不超过60秒的锚杆等待安装时间后即可安装垫板及螺母，并可先行施加一定的预应力，随后通过中空锚杆杆体注浆，实现锚杆后锚固段全长粘结，快速地完成整根锚杆锚固安装，实现围岩快速主动或被动支护，提高锚杆施工效率和施工质量；可作为低预应力锚杆和非预应力锚杆的系统锚杆，适用地层广，可大大缩短系统锚杆施作时间，提高锚杆施工质量，充分发挥围岩的强度及自承能力，为隧道及地下工程施工提供安全保障，还可优化施工工序；锚杆前锚固段由锚固剂锚固，后锚固段采用注浆锚固，可有效控制支护工程成本。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本发明专利旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆的结构示意图；
图2是本发明专利旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆中锚固剂包装的安装方式示意图；
图3是本发明专利旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆中转接器的前端面视图；
图4是本发明专利旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆中转接器的结构示意图；
图5是本发明专利旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆的使用状态参考图。
图中示出构件名称及所对应的标记：中空锚杆杆体单元11、连接器13、垫板14、螺母15、压推杆21、锥头22、转接器30、齿盘31、套筒32、剪力销33、袋装锚固剂40、前锚固段L1、后锚固段L2。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明专利/发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，包括中空锚杆杆体和连接于其后端的由垫板14、螺母15组成的锚头。所述中空锚杆杆体的前端部安装有转接器30，转接器30具有供压推杆21杆体进入中空锚杆杆体内的通孔，压推杆21杆体前部插入该通孔内，转接器30与压推杆21之间设置有锁定其初始相对位置剪力销33；所述压推杆21上安装袋装锚固剂40，转接器30的前端为具有若干锥齿的齿盘31。所述压推杆21的前端具有锥头22，袋装锚固剂40安装在锥头22底面与齿盘31前端面之间。在锥头22的保护下，便于袋装锚固剂40送达锚孔内顶端。
参照图5，施工时，配套机械或工具推旋转中空锚杆杆体的外露端，中空锚杆杆体和转接器30旋转，在压扭作用力下剪力销33被剪断，转接器30前端齿盘31沿着压推杆21前行挤压搅碎袋装锚固剂40的外包装，使锚固剂浆液混合，从而使锚杆前锚固段L1快速锚固，在不超过60秒的锚杆等待安装时间后即可安装垫板14、螺母15，并可先行施加一定的预应力，随后通过中空锚杆杆体注浆形成后锚固段L2，实现锚杆后锚固段全长粘结，快速地完成整根锚杆锚固安装，实现围岩快速主动或被动支护，提高锚杆施工效率和施工质量。
参照图3和图4，所述转接器30由前部的齿盘31和后部的套筒32构成，套筒32通过其内螺纹安装固定在中空锚杆杆体的前端部上。所述齿盘31前端面上锥齿按径向、周向间隔设置。
参照图5，所述中空锚杆杆体全长具有连续外螺纹，其后锚固段L2杆体上有1对出浆孔。可以为整体式，也可以是拼装式。参照图5，所述中空锚杆杆体由至少两个中空锚杆杆体单元11通过带孔或不带孔的连接器13对接构成。
以上所述只是用图解说明本发明专利旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆的一些原理，并非是要将本发明专利局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明专利所申请的专利范围。

Claims (6)

1.推压式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，包括中空锚杆杆体和连接于其后端的由垫板(14)、螺母(15)组成的锚头，其特征是：所述中空锚杆杆体的前端安装有压推螺杆(21)、转换器(30)组件，袋装锚固剂(40)安装在压推螺杆(21)上；所述压推螺杆(21)具有非自锁外螺纹，与转换器(30)相配合形成丝杆螺母机构；所述转换器(30)的前端为具有若干锥齿的齿盘(31)。
2.如权利要求1所述的推压式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，其特征是：所述压推螺杆(21)的前端具有锥头(22)，袋装锚固剂(40)安装在锥头(22)底面与齿盘(31)前端面之间。
3.如权利要求2所述的推压式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，其特征是：所述转换器(30)由前部的齿盘(31)和后部的套筒(32)构成，套筒(32)空套于中空锚杆杆体的前端部上，齿盘(31)的中孔上设周向间隔设置传递销(33)，传递销(33)与压推螺杆(21)具有非自锁外螺纹相配合。
4.如权利要求3所述的推压式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，其特征是：所述齿盘(31)前端面上锥齿按径向、周向间隔设置。
5.如权利要求1所述的推压式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，其特征是：所述中空锚杆杆体为整体式，其外螺纹上套装有带孔连接器(13)。
6.如权利要求1所述的推压式可快速锚固安装粘结型中空锚杆，其特征是：所述中空锚杆杆体由至少两个中空锚杆杆体单元(11)通过带孔连接器(13)对接构成。
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