CN105926616A - 新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构及使用方法，包括锚杆，所述锚杆包括杆体，其特征是，所述杆体的两端分别设有外螺纹，在杆体的上端设有上高强度锚垫板、下端设有下高强度锚垫板，在杆体上端的上高强度锚垫板的外侧设有与外螺纹配合的上高强度螺母，在下高强度锚垫板的上侧设有与外螺纹配合的下高强度螺母一、在下高强度锚垫板的下侧设有与外螺纹配合的下高强度螺母二，下高强度锚垫板通过下高强度螺母一、下高强度螺母二固定，上高强度锚垫板通过上高强度螺母固定；锚杆置于非扩体自由段、扩体锚固段构成的孔道内。本发明耐腐蚀性能好，利用扩体锚固段增强锚杆受力作用，杆体材料的变形小、拉力高，解决了高塑土体锚杆蠕变的问题。

Description

新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构及使用方法

技术领域

本发明涉及岩土工程锚固技术领域，尤其涉及一种适用于腐蚀性高塑性地层条件下的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构及使用方法。

背景技术

现有技术中，锚杆在工程中应用极为广泛，但是随着锚固环境的变化，对锚杆提出了更高的要求。特别是强酸性、高塑性地层条件下，一是地层中出现下述一种或多种情况时的锚杆腐蚀性危害：①PH值小于4.5；②电阻率小于2000Ω·cm；③出现硫化物；④出现杂散电流，或出现对水泥浆体和混凝土的化学腐蚀；二是塑性指数大于17的土层锚杆、强风化～全风化泥质岩层中的锚杆的蠕变危害。在面对上述第一种情况时，金属材料锚杆很容易遭受腐蚀，导致锚杆难以达到设计服务年限；第二种情况下，传统摩擦型锚杆在长期荷载过程中易出现蠕变现象，影响锚杆作用效果。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构；本发明的锚杆结构的杆体、高强度螺母、高强度锚垫板均采用玻璃纤维增强聚合物材料制作；本发明解决了高塑性土层锚杆蠕变问题。

本发明还提供一种新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆使用方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，包括锚杆，所述锚杆包括杆体，所述杆体的两端分别设有外螺纹，在杆体的上端设有上锚垫板、下端设有下锚垫板，其中在杆体上端的上锚垫板的外侧设有与外螺纹配合的上螺母，在下锚垫板的上侧设有与外螺纹配合的下螺母一、在下锚垫板的下侧设有与外螺纹配合的下螺母二，下锚垫板通过下螺母一、下螺母二固定，上锚垫板通过上螺母固定；所述锚杆置于非扩体自由段、扩体锚固段构成的孔道内。

所述上锚垫板下部与下螺母一之间的杆体上套装有相配合的波纹管；所述波纹管的上、下端口均通过尼龙拉带与杆体相配合部位封闭。

所述上螺母、下螺母一、下螺母二采用高强度螺母，所述上锚垫板、下锚垫板采用高强度锚垫板，尼龙拉带采用高强度尼龙拉带；上螺母、下螺母一、下螺母二、上锚垫板、下锚垫板采用玻璃纤维增强聚合物制成，所述波纹管采用聚乙烯材料制成，高强度尼龙拉带采用高强度塑料材料制成。

所述上锚垫板下部与下螺母一之间的杆体的外侧环向设计有带肋螺纹，根据地层受力需要确定杆体的公称直径、选择合适的规格尺寸。

所述锚垫板直径比非扩体自由段直径小1cm，厚度为2～3cm；所述锚垫板的锚垫板孔的直径比杆体直径大1mm。

所述的扩体锚固段为圆柱体状，圆柱体状的高度为4～6m、直径为非扩体自由段的3～5倍；用注浆设备采用水泥浆对孔道进行注浆形成水泥浆体。

新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构的使用方法，包括如下步骤：

1)成孔：采用高压旋喷扩孔或机械扩孔方式，根据土层地质条件，合理控制钻头转速和提升速率、水压等要素，制作包括非扩体自由段2和扩体锚固段3的孔道；

2)安放和注浆：，锚杆下部组装，将下锚垫板132通过下螺母一122、下螺母二123固定连接在锚杆下端，然后套上波纹管4，利用尼龙拉带5对波纹管4的上下端口进行封闭；之后，将组装部分置于成孔内，然后采用水泥浆进行注浆，注满为止，过程中注意补浆；

3)收尾：待水泥浆上强度7天后，对上部注浆体整平，上部安装上锚垫板131，并通过上螺母121固定。

所述步骤2)中的水泥浆的水灰比为0.5:1。

本发明的有益效果：

1.本发明适用于强酸性、高塑性地层条件，通过将玻璃纤维增强材料应用于杆体、高强螺母、高强锚垫板部件中，能够有效解决地层中可能出现PH值小于4.5、电阻率小于2000Ω·cm、硫化物、杂散电流、水泥浆体和混凝土的化学腐蚀的危害，解决了金属材料锚杆很容易遭受腐蚀的问题；同时，通过扩体锚固段的结构，解决了塑性指数大于17的土层锚杆、强风化～全风化泥质岩层中的锚杆的蠕变危害，大大降低了长期荷载过程中由于蠕变现象、影响锚杆作用效果的现象。

2.通过利用玻璃纤维增强聚合物材料作为杆体、高强螺母、高强锚垫板的材料，起到了防腐蚀作用，比钢材锚杆耐腐蚀性能优势明显；利用扩体锚固段增强锚杆受力作用，杆体材料的变形小、拉力相对较高的特点，解决了高塑土体锚杆蠕变的问题。

附图说明

图1为本发明使用状态结果示意图；

图2为本发明的锚杆结构示意图；

图3为杆体结构示意图；

图4为高强度锚垫板结构示意图；

图5为高强度螺母俯视图；

图6为高强度螺母剖视图。

图中：1、锚杆；2、非扩体自由段；3、扩体锚固段；4、波纹管；5、尼龙拉带；6、水泥浆体；11、杆体；21、螺母孔；22、螺母内螺纹；31锚垫板孔；121、上螺母；122、下螺母一；123、下螺母二；131、上锚垫板；132、下锚垫板。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如图1至图6所示，一种新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，包括锚杆1，所述锚杆1包括杆体11，所述杆体11的两端分别设有外螺纹，在杆体11的上端设有上锚垫板131、下端设有下锚垫板132，其中在杆体上端的上锚垫板131的外侧设有与外螺纹配合的上螺母121，在下锚垫板132的上侧设有与外螺纹配合的下螺母一122、在下锚垫板132的下侧设有与外螺纹配合的下螺母二123，下锚垫板132通过下螺母一122、下螺母二123固定，上锚垫板131通过上螺母121固定。所述锚杆1置于非扩体自由段2、扩体锚固段3构成的孔道内。

所述上螺母、下螺母一、下螺母二采用高强度螺母，所述上锚垫板、下锚垫板采用高强度锚垫板，尼龙拉带采用高强度尼龙拉带；上螺母、下螺母一、下螺母二、上锚垫板、下锚垫板采用玻璃纤维增强聚合物制成，所述波纹管采用聚乙烯材料制成，高强度尼龙拉带采用高强度塑料材料制成。

所述的扩体锚固段3为圆柱体状，圆柱体状的高度为4～6m、直径为非扩体自由段2的3～5倍；用注浆设备采用水灰比0.5:1的水泥浆对孔道进行注浆形成水泥浆体6。

所述上锚垫板131下部与下螺母一之间的杆体11上套装有相配合的波纹管4。所述波纹管4的上、下端口均通过尼龙拉带5与杆体11相配合部位封闭。

所述上锚垫板131下部与下螺母一之间的杆体11的外侧环向设计有带肋螺纹，根据地层受力需要确定杆体11的公称直径，进而选择合适的规格尺寸。

所述上锚垫板131、下锚垫板132直径比非扩体自由段2直径小1cm，厚度为2～3cm。所述上锚垫板131、下锚垫板132设有高强度锚垫板孔31，其直径比杆体直径大1mm。

所述的上螺母、下螺母一、下螺母二设有螺母孔21，螺母孔21内壁设计有螺母内螺纹22，螺母内螺纹22与杆体11杆体外侧环向设计有带肋螺纹相匹配。所述的上螺母、下螺母一、下螺母二壁厚1cm，高度5cm。

本发明的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构的使用方法，使用时，首先确定本专利各部分结构的尺寸后，将锚杆1进行组装运用。首先，采用高压旋喷扩孔或机械扩孔方式，将锚杆1孔道预制成形；同时，进行锚杆组装工作，通过两个高强度下螺母一、下螺母二将高强度锚垫板13固定在锚杆1下端后，将波纹管4套在安装后的杆体1上，波纹管的上、下端均用高强度的尼龙拉带5封闭；然后将未组装完成的锚杆放入非扩体自由段2、扩体锚固段3构成的孔道内；之后，用注浆设备采用水灰比0.5:1的浆液对孔道进行注浆，注浆达到要求，并及时补浆；最后，待注浆工序完成7天后，注浆体达到规定强度后，对上部注浆体整平，将上部的上锚垫板13安装，由上螺母12进行固定。具体使用方法包括如下步骤：

1第一个部分为成孔部分，采用高压旋喷扩孔或机械扩孔方式，根据土层地质条件，合理控制钻头转速和提升速率、水压等要素，制作包括非扩体自由段2和扩体锚固段3的孔道；

2第二个部分为安放和注浆部分，锚杆下部组装，将下锚垫板132通过下螺母一122、下螺母二123固定连接在锚杆下端，然后套上波纹管4，利用尼龙拉带5对波纹管4的上下端口进行封闭；之后，将组装部分置于成孔内，然后采用水泥浆进行注浆，注满为止，过程中注意补浆；

3第三个部分为收尾部分，待水泥浆上强度7天后，对上部注浆体整平，上部安装上锚垫板131，并通过上螺母121固定。

所述水泥浆的水灰比为0.5:1。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，包括锚杆，所述锚杆包括杆体，其特征是，所述杆体的两端分别设有外螺纹，在杆体的上端设有上锚垫板、下端设有下锚垫板，其中在杆体上端的上锚垫板的外侧设有与外螺纹配合的上螺母，在下锚垫板的上侧设有与外螺纹配合的下螺母一、在下锚垫板的下侧设有与外螺纹配合的下螺母二，下锚垫板通过下螺母一、下螺母二固定，上锚垫板通过上螺母固定；所述锚杆置于非扩体自由段、扩体锚固段构成的孔道内。

2.如权利要求1所述的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，其特征是，所述上锚垫板下部与下螺母一之间的杆体上套装有相配合的波纹管；所述波纹管的上、下端口均通过尼龙拉带与杆体相配合部位封闭。

3.如权利要求2所述的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，其特征是，所述上螺母、下螺母一、下螺母二采用高强度螺母，所述上锚垫板、下锚垫板采用高强度锚垫板，尼龙拉带采用高强度尼龙拉带；上螺母、下螺母一、下螺母二、上锚垫板、下锚垫板采用玻璃纤维增强聚合物制成，所述波纹管采用聚乙烯材料制成，高强度尼龙拉带采用高强度塑料材料制成。

4.如权利要求3所述的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，其特征是，所述上锚垫板下部与下螺母一之间的杆体的外侧环向设计有带肋螺纹，根据地层受力需要确定杆体的公称直径、选择合适的规格尺寸。

5.如权利要求4所述的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，其特征是，所述锚垫板直径比非扩体自由段直径小1cm，厚度为2～3cm；所述锚垫板的锚垫板孔的直径比杆体直径大1mm。

6.如权利要求1所述的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构，其特征是，所述的扩体锚固段为圆柱体状，圆柱体状的高度为4～6m、直径为非扩体自由段的3～5倍；用注浆设备采用水泥浆对孔道进行注浆形成水泥浆体。

7.如权利要求1至6任意一项所述的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构的使用方法，其特征是，包括如下步骤：

1)成孔：采用高压旋喷扩孔或机械扩孔方式，根据土层地质条件，控制钻头转速和提升速率、水压要素，制作包括非扩体自由段和扩体锚固段的孔道；

2)安放和注浆：锚杆下部组装，将下锚垫板通过下螺母一、下螺母二固定连接在锚杆下端，然后套上波纹管，利用尼龙拉带对波纹管的上下端口进行封闭；之后，将组装部分置于成孔内，然后采用水泥浆进行注浆，注满为止，过程中注意补浆；

3)收尾：待水泥浆上强度7天后，对上部注浆体整平，上部安装上锚垫板，并通过上螺母固定。

8.如权利要求7所述的新型抗腐蚀抗蠕变的锚杆结构的使用方法，其特征是，所述步骤2)中的水泥浆的水灰比为0.5:1。