CN108425696A - 一种局部涂蜡的让压锚杆及其支护方法 - Google Patents

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梁波
任兆丹
张双茁
赵宁雨
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马佳
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Abstract

本发明适用于隧道工程的围岩支护,具体涉及一种局部涂蜡的让压锚杆,包括杆体,所述杆体沿其长度方向划分为至少两节粘结段和至少一节让压段,且粘结段和让压段呈相间设置;杆体上对应让压段的外表面包覆有涂蜡层。本发明还提供一种上述让压锚杆的支护方法,包括如下步骤:1)判断掌子面围岩等级;2)确定所允许的围岩变形值,确定让压段的长度之和及各让压段的长度;3)在让压段的表面涂上涂蜡层;4)在需要支护处的围岩上钻锚孔;5)采用先插杆体后注浆的方式;6)将垫板安装好,拧紧螺母;7)锚杆在使用前进行取样试验,合格后投入使用。本发明提供的让压锚杆能够允许围岩产生较大的形变,有效避免锚杆被拉断,而且成本小,操作简便。

Description

一种局部涂蜡的让压锚杆及其支护方法
技术领域
本发明属于公路、铁路、市政隧道等土建领域,具体涉及一种局部涂蜡的让压锚杆及其支护方法,适用于隧道工程的围岩支护。
背景技术
锚杆支护广泛地利用于隧道、煤矿巷道等地下工程,锚杆支护是运用围岩内部的杆体来改变围岩本身的力学状态,从而提高围岩的强度,以此来达到在隧道或巷道围岩体内形成一个相对完整并且稳定的承载圈,这个承载圈与围岩共同作用来维护隧道安全。但现在隧道锚杆支护仍存在一定问题:1)支护刚度与所允许围岩适当变形不匹配;当锚杆刚度过大,围岩变形未充分释放,围岩承载环还未形成,围岩体强度过低,不能充分发挥围岩的自承能力;当锚杆刚度不足,易造成围岩变形过大,隧道失稳;2)软岩隧道中常用的全长黏结型锚杆,支护刚性大,允许围岩变形小,易被拉断;3)现有的让压锚杆大多数造价较高、施工复杂,部分让压锚杆让压量有限,不能适应于各种围岩等级的变形要求。
因此,针对现有刚性锚杆允许隧道围岩变形量小、容易被拉断、造价高及操作复杂的问题,有必要设计一种能够允许围岩产生较大的形变、有效避免杆体被拉断、成本小且操作简便的让压锚杆及其支护方法。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种局部涂蜡的让压锚杆及其支护方法,能够允许围岩产生较大的形变,有效避免锚杆被拉断,提高了隧道锚杆支护的质量,而且成本小,操作简便。
为实现上述目的,本发明的技术方案为一种局部涂蜡的让压锚杆,包括杆体,所述杆体沿其长度方向方向划分为至少两节粘结段和至少一节让压段,且所述粘结段和所述让压段呈相间设置;所述杆体上对应让压段的外表面包覆有涂蜡层。
进一步地,杆体的两端均设置有粘结段。
进一步地,还包括套设于所述杆体尾部上的螺母,所述杆体尾部的外表面具有与所述螺母配合的外螺纹。
进一步地,还包括可夹设于所述螺母与岩层外壁之间的垫板。
进一步地,所述垫板为碗形,碗形的垫板包括可与所述岩层外壁接触的大径段和与所述螺母接触的小径段。
进一步地,还包括可套设于所述杆体上且位于所述垫板下方的止浆塞。
进一步地,所述涂蜡层的厚度不小于3mm。
本发明还提供一种上述的局部涂蜡的让压锚杆的支护方法,包括如下步骤:
1)在施作锚杆之前,先判断掌子面围岩等级,观察隧道情况;
2)确定所允许的围岩变形值,估算相应杆体的让压变形量所对应的粘结段和让压段的长度,并确定让压段布置方案;
3)根据让压段布置方案,在杆体上分段并在让压段的表面均匀地涂上一定厚度的涂蜡层;
4)在需要支护处的围岩上钻锚孔,根据测量出控制点及图纸所示间距确定锚孔的具体孔位;
5)采用先插杆体后注浆的方式,将杆体插入锚孔内,再向锚孔内注入水泥砂浆;
6)将垫板安装好,拧紧螺母;
7)锚杆在使用前进行取样试验,合格后投入使用。
进一步地,所述锚孔孔位偏差不大于100㎜,锚孔方位偏差角度不大于50°。
进一步地,当锚孔呈下倾布置时,锚孔的孔径比杆体的直径大至少20㎜;当锚孔呈上仰布置时,锚孔的孔径比杆体的直径大至少25㎜。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的局部涂蜡的让压锚杆能够允许围岩产生较大的形变,有效避免锚杆被拉断,提高了隧道锚杆支护的质量,而且成本小,操作简便;
(2)本发明提供的局部涂蜡的让压锚杆可以基于围岩等级而灵活控制控制粘结段和让压段的长度和布置,实现让压控制最优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的局部涂蜡的让压锚杆的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的局部涂蜡的让压锚杆的支护方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的局部涂蜡的让压锚杆在圆形断面隧道的布置示意图;
图中:1、杆体,2、螺母,3、垫板,4、涂蜡层,5、岩层,6、注浆体,100、让压锚杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供一种局部涂蜡的让压锚杆,包括圆柱形的杆体1,所述杆体1沿其长度方向划分为至少两节粘结段和至少一节让压段,且所述粘结段和所述让压段呈相间设置;所述杆体1上对应让压段的外表面包覆有涂蜡层4。
进一步地,杆体1的两端均设置有粘结段。
本发明实施例提供的局部涂蜡的让压锚杆的作用原理:杆体1的头部伸入岩层5内,杆体1的尾部位于岩层5外;杆体1部分按作用划分为注浆粘结部分和涂致密润滑蜡部分,注浆粘结部分分为n个粘结段,涂致密润滑蜡部分分为n-1个让压段();粘结段从锚头开始,每两个粘结段之间夹设一个让压段,且杆体1伸入岩层5内的部分的两端均为粘结段;如图1所示,其中I为粘结段,II为让压段。粘结段起锚固作用,使锚杆前段可以与深层的稳定围岩紧密粘合;让压段起到让压作用,该段锚杆被一定厚度的致密润滑蜡包裹,由于蜡的润滑作用所以该段的砂浆黏结很弱,当该段锚杆受到较大轴力时(轴力大于涂蜡段的锚杆与注浆体的摩擦力),让压段的杆体1与注浆体的黏结脱落,该段杆体1开始进入弹性变形来满足围岩的适度变形。让压段的总长度和分段设计可以根据对掌子面围岩等级的判断来灵活控制,可以满足大让压量的需求,避免出现应力集中,以实现对围岩变形让压处理的最优化。与全长黏结型锚杆相比,本实施例提供的让压锚杆允许围岩变形量大,不易因支护刚度过大而被拉断;与套管式预应力锚杆相比,克服了受拉段的应力集中,锚杆受力均匀,且施工简便,造价低廉。
进一步地,还包括套设于所述杆体1尾部上的螺母2,所述杆体1尾部的外表面具有与所述螺母2配合的外螺纹。
进一步地,还包括可夹设于所述螺母2与岩层5外壁之间的垫板3。
进一步地,所述垫板3为碗形,碗形的垫板3包括可与所述岩层5外壁接触的大径段和与所述螺母2接触的小径段。
进一步地,还包括可套设于所述杆体1上且位于所述垫板3下方的止浆塞。垫板3位于止浆塞和螺母2之间。
进一步地,所述涂蜡层4的厚度不小于3mm。
进一步地,杆体1伸入岩层5内的部分的表面设有螺纹。
本发明还提供一种上述的局部涂蜡的让压锚杆的支护方法,如图2所示,包括如下步骤:
1)在施作锚杆之前,先判断掌子面围岩等级,观察隧道情况;
2)确定所允许的围岩变形值,估算相应杆体1的让压变形量所对应的粘结段和让压段的长度,并确定让压段布置方案;伸入岩层5内的杆体1部分可根据让压量设计不同长度和个数的让压段,伸入岩层5内的杆体1部分的两端均不设涂蜡段;
3)根据让压段布置方案,在杆体1上分段并在让压段的表面均匀地涂上一层3-10mm厚的致密润滑蜡,冷却后在杆体1表面具有多段不连续的涂蜡层4;
涂润滑蜡的具体步骤为:将各让压段表面用布擦拭干净,除去油污、灰尘;将固体润滑蜡在容器中加热至液体;③将蜡液摇匀,用刷子蘸蜡液涂刷于锚杆对应涂蜡段,也可以用机械等其他方法涂蜡;涂蜡层4厚度为3mm左右,并保证将涂蜡段致密包裹。此外,选用的润滑蜡必须具有一定的粘结力,在发挥让压作用时使杆体1与涂蜡层4脱落;
4)在需要支护处的围岩上打孔,锚孔孔位由测量测出控制点后,根据图纸所示间距确定锚孔具体孔位;锚孔孔位偏差不大于100㎜,锚孔方位偏差角度不大于50°;如为下倾的锚孔或深孔锚杆,钻孔孔径应大于锚杆直径20mm以上,如为上仰的锚孔,其钻孔直径应大于锚杆直径25mm以上;
5)采用先插杆体1后注浆的方式,将杆体1插入锚孔内,再向锚孔内注入水泥砂浆;水泥砂浆的强度不少于M30,这样可以保证注浆的饱满度;
6)将垫板3安装好,拧紧螺母2;碗形垫板3能够充分发挥锚杆抗拉能力,提高整个围岩承载环的刚度;垫板3为碗形,碗形的垫板3的大径段与岩层5外壁接触,小径段与所述螺母2接触,这种结构能够充分发挥锚杆抗拉能力,提高整个围岩承载环的刚度;
7)锚杆在使用前进行取样试验,合格后投入使用。其长度和规格必须符合图纸要求。如图3所示,让压锚杆100在圆形断面隧道是采用梅花型布置。
本发明实施例提供的局部涂蜡的让压锚杆的支护方法能够根据不同围岩的情况,来控制围岩产生相应的允许形变,防止应力集中,有效避免锚杆被拉断,实现对围岩变形让压处理的最优化。
本发明实施例提供的局部涂蜡的让压锚杆的支护方法克服了普通注浆锚杆支护刚度过大、允许围岩变形量小、受拉段应力集中等缺点;与现有的让压锚杆相比,具有施工简便、造价经济、灵活控制等优点;不仅适用于隧道工程的锚杆支护,还可应用于边坡支护、矿山巷道及其他地下工程的锚杆支护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种局部涂蜡的让压锚杆,包括杆体,其特征在于:所述杆体沿其长度方向划分为至少两节粘结段和至少一节让压段,且所述粘结段和所述让压段呈相间设置;所述杆体上对应让压段的外表面包覆有涂蜡层。
2.如权利要求1所述的一种局部涂蜡的让压锚杆,其特征在于:所述杆体的两端均设置有粘结段。
3.如权利要求1所述的一种局部涂蜡的让压锚杆,其特征在于:还包括套设于所述杆体尾部上的螺母,所述杆体尾部的外表面具有与所述螺母配合的外螺纹。
4.如权利要求3所述的一种局部涂蜡的让压锚杆,其特征在于:还包括可夹设于所述螺母与岩层外壁之间的垫板。
5.如权利要求4所述的一种局部涂蜡的让压锚杆,其特征在于:所述垫板为碗形,碗形的垫板包括可与所述岩层外壁接触的大径段和与所述螺母接触的小径段。
6.如权利要求4所述的一种局部涂蜡的让压锚杆,其特征在于:还包括可套设于所述杆体上且位于所述垫板下方的止浆塞。
7.如权利要求1所述的一种局部涂蜡的让压锚杆,其特征在于:所述涂蜡层的厚度不小于3mm。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的局部涂蜡的让压锚杆的支护方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)在施作锚杆之前,先判断掌子面围岩等级,观察隧道情况;
2)确定所允许的围岩变形值,估算相应杆体的让压变形量所对应的粘结段和让压段的长度,并确定所有让压段的长度之和及各让压段的长度;
3)在杆体上分段并在让压段的表面均匀地涂上一定厚度的涂蜡层;
4)在需要支护处的围岩上钻锚孔,根据测量出控制点及图纸所示间距确定锚孔的具体孔位;
5)采用先插杆体后注浆的方式,将杆体插入锚孔内,再向锚孔内注入水泥砂浆;
6)将垫板安装好,拧紧螺母;
7)锚杆在使用前进行取样试验,合格后投入使用。
9.如权利要求8所述的一种局部涂蜡的让压锚杆的支护方法,其特征在于:所述锚孔孔位偏差不大于100㎜,锚孔方位偏差角度不大于50°。
10.如权利要求8所述的一种局部涂蜡的让压锚杆的支护方法,其特征在于:当锚孔呈下倾布置时,锚孔的孔径比杆体的直径大至少20㎜;当锚孔呈上仰布置时,锚孔的孔径比杆体的直径大至少25㎜。
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