CN106285744B - 一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锚杆支护技术领域，公开一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构及其施工方法，包括外管与布置于外管中的内管；所述内管的管壁与外管的管壁均为薄膜材质制备而成的中空结构；所述内管中空结构内填充有胶泥状粘结材料；所述外管中空结构内填充若干组具有不同固化速度的固化剂；使用时，将锚固结构较快固化端朝向锚杆安装钻孔底部装入，待锚杆内端头达到孔底后，借助锚杆杆体旋转使胶泥状粘结材料和固化剂充分混合，待锚固结构固化后施加预应力，继而实现锚杆预应力全长锚固。本发明结构简单，安装方便，实现在不改变常规锚杆安装工艺的情况下进行锚杆预应力全长锚固。
Description
技术领域
本发明属于锚杆支护技术领域，涉及一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构及其施工方法。
背景技术
锚杆支护以其支护效果好、支护成本低、工人劳动强度小等诸多优点在煤矿、隧道等岩土工程中广泛应用。在锚杆的实际应用过程中需要对锚杆进行锚固，锚杆锚固方式按锚固长度的不同分为端部锚固、加长锚固与全长锚固。因受施工方法、锚固结构的结构等影响，目前工程中普遍采用的锚固方式为端部锚固和加长锚固，但相比两者，全长锚固方式可显著提高锚杆支护效能及可靠性，可更有效的控制围岩体变形，但全长锚固锚杆施工方法复杂，施加预应力难度大。
目前锚杆预应力全长锚固一般采用两种形式，一种是采用超快速固化与慢速固化锚固结构相搭配，具体为：锚杆端部采用超快速固化锚固结构，尾部采用慢速固化锚固结构，但其存在的问题是在超快速固化锚固结构凝固后，立即施加一定预拉应力，但锚固结构外皮在锚杆顶推旋转下容易形成球形结团，且锚固结构固化时间不同步，导致锚杆推入困难、安装不到位；另一种是采用端部锚固与注浆相配合，但施工速度慢、成本高。
同时，由于现有锚固结构的结构上存在不足，安装时借助锚杆推送过程中易将其外包装捅破，沿钻孔壁流出，造成不能充分填满预锚固区段锚杆杆体与钻孔之间空隙，形成不均匀局部锚固，致使锚杆杆体上应力、应变呈不均匀分布，引起锚杆失效。锚杆与钻孔之间的空隙也会使含水岩层中的强碱水腐蚀锚杆杆体，弱化杆体强度，加剧锚杆失效。因而现急需一种新型锚固结构以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有锚杆支护技术中全长锚固施工方法复杂、施加预应力难度大等不足，提出一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构及其施工方法，实现锚杆预应力全长锚固，可广泛应用于锚杆支护工程中。
为了解决上述技术问题，本发明采用的具体的技术方案为，一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构，包括外管与布置于外管中的内管；所述内管的管壁与外管的管壁均为薄膜材质制备而成的中空结构；所述内管中空结构内填充有胶泥状粘结材料；所述外管中空结构内填充若干组具有不同固化速度的固化剂，若干组固化剂依据对胶泥状粘结材料的固化速度快慢分段填充于外管的中空结构内。
作为本发明改进的技术方案，所述若干组固化剂按对胶泥状粘结材料的固化速度快慢进行分段填充时采用薄膜隔开。
作为本发明改进的技术方案，所述内管与外管为一体式设计。
作为本发明改进的技术方案，所述内管一端的端头内陷于外管中形成锚杆安装凹槽。
作为本发明改进的技术方案，所述锚杆安装凹槽设置于对胶泥状粘结材料固化较慢固化剂的一端。
作为本发明改进的技术方案，所述薄膜为双向拉伸聚酯薄膜。
作为本发明改进的技术方案，所述内管的内径小于所安装锚杆杆体直径，外管内径大于所安装锚杆杆体直径。
本发明的另一目的在于提供一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构的施工方法，包括如下步骤：
S1采用钻机按照设定的角度及深度进行锚杆安装钻孔施工，保证钻孔的净、直、圆；
S2将锚杆带有托盘和螺母的端头插入锚固结构中固化剂对胶泥状粘结材料固化较慢的一端，将锚固结构中固化剂对胶泥状粘结材料固化较快的一端朝向锚杆安装钻孔底部装入，升起锚杆钻机，借助锚杆将锚固结构送入孔底，继续升起锚杆钻机，直至锚杆端头到达孔底，由于薄膜的作用，此时内管中的胶泥状粘结材料与外管中的固化剂处于分隔状态；
S3借助钻机旋转锚杆杆体，锚杆的杆体搅拌锚固结构使得薄膜发生破裂，胶泥状粘结材料及固化剂得到混合，待胶泥状粘结材料与固化剂完全混合后静置固化；
S4锚杆内端头处锚固结构固化后立刻施加所需预应力，继而实现锚杆预应力全长锚固。
有益效果
（1）可方便实现锚杆预应力全长锚固，与传统的锚杆预应力全长锚固方式相比，其结构简单、安装方便、效率高，且不改变传统的锚杆安装工艺。
（2）可提高预应力全长锚固锚杆的安装效率和锚固质量，保证锚杆支护效能的发挥及其可控性；其中外管中置有内管，内管与外管共同呈现中空双圆环柱状结构，其有效解决锚杆推入困难、安装不到位等问题，同时内管与外管采用柔韧性极好的双向拉伸聚酯薄膜类材料做管壁，保证在安装过程中锚固结构外管中的固化剂不易捅破流出，即使内管中的胶泥状粘结材料被捅破也能确保固化剂与胶泥不混合，可确保充分填充锚杆杆体与钻孔壁之间的空间，确保锚固层的均匀性，提高锚杆锚固质量。
（3）适用性好，可满足不同锚固长度、不同直径的锚杆的预应力全长锚固安装。
附图说明
图1本发明一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构的整体结构剖面示意图；
图中：1、内管；2、外管；3、薄膜；4、段一；5、段二；6、段三；
图中：箭头方向代表固化速度由慢到快的方向。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1所示的一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构，用于锚杆支护过程中实现其预应力全长锚固，包括一体式设计的呈中空结构的内管1与布置于内管1外围的外管2，锚固结构的端面呈中空双圆环柱状结构；所述内管1的管壁与外管2的管壁均为薄膜3材质制成的中空结构；本实施例中为一体连通式圆环体，内管1中空结构内填充有胶泥状粘结材料；
所述外管2中空结构内填充有若干组由不同配比的具有不同固化速度的固化剂，并且不同固化速度的若干组固化剂依据对胶泥状粘结材料的固化速度快慢分段填充于外管2的中空结构内，所述若干组固化剂按对胶泥状粘结材料的固化速度快慢进行分段填充时，不同固化速度的若干组固化剂之间采用薄膜3隔开；本实施例中，外管2为三段式结构，三段式结构的外管2中装有不同配比控制固化时间的固化剂，其固化时间由慢至快逐段递进，本实施例中三段式结构分别称为段一4、段二5与段三6，其中，段一4中固化剂对粘结成分的固化速度最慢，段三6种固化剂对粘结成分的固化速度最快，并且段一4、段二5与段三6采用薄膜3材料分开。本实施例中的薄膜3材料为柔韧性极好的双向拉伸聚酯薄膜类材料。
作为本实施例优选的技术方案，所述内管1一端的端头内陷于外管2中形成锚杆安装凹槽，并且在锚杆安装凹槽处的固化剂对粘结成分的固化速度最慢，本实施例中在锚杆安装凹槽处的内管1长度比外管2短30~40mm，作用在于：一是区分所述锚固结构固化剂对胶泥状粘结材料固化快慢的不同端头，二是便于锚杆安装时杆体较准确插入其内管1；锚固结构长度同锚杆所需锚固长度一致，其内管1的内径要求略小于所安装锚杆杆体直径，外管2内径略大于所安装锚杆杆体直径，且胶泥状粘结材料与固化剂的混合体积大于锚杆杆体与钻孔之间的空隙。
本发明的另一目的在于提供一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构的施工方法，包括如下步骤：
S1采用钻机按照设定的角度及深度进行锚杆安装钻孔施工，保证钻孔的净、直、圆；
S2选用锚固结构，保证锚固结构的内管1内径略小于所安装锚杆杆体直径，外管2内径略大于所安装锚杆杆体直径，且胶泥状粘结材料与固化剂的混合体积大于锚杆杆体与钻孔之间的空隙；将锚杆带有托盘和螺母的端头插入锚杆安装凹槽（本实施例中锚杆安装凹槽所在的一端为固化剂对胶泥状粘结材料的固化速度最慢的一端），将锚固结构中固化剂对胶泥状粘结材料固化较快的一端朝向锚杆安装钻孔底部装入，升起锚杆钻机，借助锚杆将锚固结构送入孔底，继续升起锚杆钻机，直至锚杆端头到达孔底，由于双向拉伸聚酯薄膜类材料分隔的柔韧性极好，此时内管1中的胶泥状粘结材料与外管2中的固化剂处于分隔状态；
S3借助钻机旋转锚杆杆体，锚杆的杆体搅拌锚固结构使得薄膜3发生破裂，胶泥状粘结材料与固化剂得到混合，待胶泥状粘结材料与固化剂完全混合后静置固化；
S4锚杆内端头处锚固结构固化后立刻施加所需预应力，继而实现锚杆预应力全长锚固。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构，其特征在于，包括外管与布置于外管中的内管，所述内管与外管为一体式设计；所述内管的管壁与外管的管壁均为双向拉伸聚酯薄膜材质制备而成的中空结构；所述内管中空结构内填充有胶泥状粘结材料；所述外管中空结构内填充若干组具有不同固化速度的固化剂，若干组固化剂依据对胶泥状粘结材料的固化速度快慢分段填充于外管的中空结构内；所述内管的内径小于所安装锚杆杆体直径，外管内径大于所安装锚杆杆体直径；
外管为三段式结构，三段式结构的外管中装有不同配比控制固化时间的固化剂，三段式结构分别为段一、段二与段三，段一中固化剂对粘结成分的固化速度最慢，段三中固化剂对粘结成分的固化速度最快，并且段一、段二与段三采用薄膜材料分开；
内管一端的端头内陷于外管中形成锚杆安装凹槽，锚杆安装凹槽处的内管长度比外管短，并且在锚杆安装凹槽处的固化剂对粘结成分的固化速度最慢。
2.根据权利要求1所述的一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构，其特征在于，所述若干组固化剂按对胶泥状粘结材料的固化速度快慢进行分段填充时采用薄膜隔开。
3.根据权利要求1所述的一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构，其特征在于，所述内管一端的端头内陷于外管中形成锚杆安装凹槽。
4.根据权利要求3所述的一种适用于锚杆预应力全长锚固的锚固结构，其特征在于，所述锚杆安装凹槽设置于对胶泥状粘结材料固化较慢固化剂的一端。
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