CN108518236A - 一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂构成,尼龙纤维原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂；改性聚氯乙烯树脂由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯树脂30‑35份、聚异丁烯16‑18份、顺丁烯二酸酐2.8‑3.5份、增塑剂9‑10份、轻质碳酸钙5‑6份、抗氧剂2‑4份；本发明的尼龙纤维注浆锚杆材料制作的尼龙纤维注浆锚杆具有抗拉强度高、抗剪强度低易破除、杆体全段锚固，锚注结合、重量轻、价格便宜等优点，可代替玻纤锚杆作为软弱围岩掌子面预加固用注浆锚杆材料；本发明中改性聚氯乙烯树脂在PVC基体树脂通过加入碳酸钙提高其硬度，同时降低材料成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，更具体地说，它涉及一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料。
背景技术
在软弱围岩大断面浅埋隧道施工过程中，往往采用台阶、CD、CRD、双侧壁导坑等工法施工，但是这些施工方法施工程序复杂、材料浪费严重、工期缓慢，难以满足当前隧道建设的需要。由于预加固大断面隧道施工工法能较好的解决隧道围岩软弱、掌子面容易失稳等难题，近年来在一些工程地质条件非常复杂的隧道中使用的效果十分明显。传统的正面预加固措施大多是通过钢锚杆以及喷射混凝土对软弱围岩地质条件下的掌子面前方的超前核心土预加固，但是核心土体加固后还要进行开挖，而钢材的切割不仅会增加隧道建设的投入，也大大降低了隧道全断面掘进的效率。
随着地下工程的大量建设，机械化施工程度不断提高，新技术、新工艺陆续被国内众多工程所采用，其中玻璃纤维注浆锚杆凭借其抗拉强度高、抗剪强度低易破除、杆体全段锚固，锚注结合等特点，对控制掌子面前方软弱围岩的变形效果显著，已经逐渐的取代了其它类型的产品，但是玻纤锚杆的单价相对较高，这使得施工成本增加，因此研制一种可替代玻纤锚杆，且价格低廉的注浆锚杆材料是十分有必要的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂构成,尼龙纤维原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂；
改性聚氯乙烯树脂由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯树脂30-35份、聚异丁烯16-18份、顺丁烯二酸酐2.8-3.5份、增塑剂9-10份、轻质碳酸钙5-6份、抗氧剂2-4份。
进一步，所述尼龙树脂为尼龙56树脂，尼龙纤维为长丝，尼龙纤维为熔融纺丝法制备得到尼龙纤维，然后强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束。
进一步，所述增塑剂为环氧类或柠檬酸酯类，抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯。
进一步，所述改性聚氯乙烯树脂的制备方法：
第一步：按组成原料的重量份将聚氯乙烯树脂、聚异丁烯、顺丁烯二酸酐在常温下低速搅拌5-10分钟，使得混合均匀，然后在90-120℃下搅拌反应2-3小时；
第二步：在步骤一中按重量份加入增塑剂、轻质碳酸钙和抗氧剂在110-135℃下搅拌反应1-2小时；得到改性聚氯乙烯树脂；
第三步：将采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束与得到的改性聚氯乙烯树脂加入双螺杆挤出机中挤塑成型，控制温度90-120℃，得到注浆锚杆成品。
进一步，该注浆锚杆材料改性聚氯乙烯树脂制作成聚氯乙烯注浆管，尼龙纤维通过强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束，并沿聚氯乙烯注浆管轴向均匀布置嵌入管内。
进一步，所述聚氯乙烯注浆管表面制成凹凸的螺纹状形成螺纹。
进一步，所述的聚氯乙烯注浆管侧壁等间距设有若干注浆孔。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的尼龙纤维注浆锚杆材料制作的尼龙纤维注浆锚杆具有抗拉强度高、抗剪强度低易破除、杆体全段锚固，锚注结合、重量轻、价格便宜等优点，可代替玻纤锚杆作为软弱围岩掌子面预加固用注浆锚杆材料。
本发明适用于软弱围岩隧道掌子面超前核心土预加固注浆锚杆的制作。
本发明中改性聚氯乙烯树脂在PVC基体树脂通过加入碳酸钙提高其硬度，同时降低材料成本。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明中尼龙纤维注浆锚杆的结构示意图。
图2为本发明的设有螺纹状的聚氯乙烯注浆管的结构示意图。
附图标记：1-尼龙纤维束、2-注浆孔、3-聚氯乙烯注浆管、4-螺纹。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
参见图1-2，一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，该注浆锚杆材料由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂构成,改性聚氯乙烯树脂制作成聚氯乙烯注浆管3，尼龙纤维采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1，并作为增强材料沿注浆管轴向均匀布置嵌入管内，以增强注浆管的抗拉强度。
该注浆锚杆材料由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂组成，其中，尼龙纤维原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂，尼龙树脂为尼龙56树脂，尼龙纤维为长丝，尼龙纤维为熔融纺丝法制备得到尼龙纤维，然后采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1。
改性聚氯乙烯树脂由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯树脂30份、聚异丁烯16份、顺丁烯二酸酐2.8份、增塑剂9份、轻质碳酸钙5份、抗氧剂2份。
所述增塑剂为环氧类或柠檬酸酯类，抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯，提高其硬度，同时降低材料成本。
改性聚氯乙烯树脂的制备方法为：
第一步：按组成原料的重量份将聚氯乙烯树脂、聚异丁烯、顺丁烯二酸酐在常温下低速搅拌5分钟，使得混合均匀，然后在90℃下搅拌反应3小时；
第二步：在步骤一中按重量份加入增塑剂、轻质碳酸钙和抗氧剂在110℃下搅拌反应2小时；得到改性聚氯乙烯树脂；
第三步：将采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1与得到的改性聚氯乙烯树脂加入双螺杆挤出机中挤塑成型，控制温度90℃，得到注浆锚杆成品。
实施例2
一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，该注浆锚杆材料由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂构成,改性聚氯乙烯树脂制作成聚氯乙烯注浆管3，尼龙纤维采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1，并作为增强材料沿注浆管轴向均匀布置嵌入管内，以增强注浆管的抗拉强度。
该注浆锚杆材料由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂组成，其中，尼龙纤维原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂，尼龙树脂为尼龙56树脂，尼龙纤维为长丝，尼龙纤维为熔融纺丝法制备得到尼龙纤维，然后采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1。
改性聚氯乙烯树脂由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯树脂33份、聚异丁烯17份、顺丁烯二酸酐3.2份、增塑剂9.5份、轻质碳酸钙5.5份、抗氧剂3份。
所述增塑剂为环氧类或柠檬酸酯类，抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯，提高其硬度，同时降低材料成本。
改性聚氯乙烯树脂的制备方法为：
第一步：按组成原料的重量份将聚氯乙烯树脂、聚异丁烯、顺丁烯二酸酐在常温下低速搅拌7.5分钟，使得混合均匀，然后在105℃下搅拌反应2.5小时；
第二步：在步骤一中按重量份加入增塑剂、轻质碳酸钙和抗氧剂在120℃下搅拌反应1.5小时；得到改性聚氯乙烯树脂；
第三步：将采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1与得到的改性聚氯乙烯树脂加入双螺杆挤出机中挤塑成型，控制温度105℃，得到注浆锚杆成品。
实施例3
一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，该注浆锚杆材料由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂构成,改性聚氯乙烯树脂制作成聚氯乙烯注浆管3，尼龙纤维采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1，并作为增强材料沿注浆管轴向均匀布置嵌入管内，以增强注浆管的抗拉强度。
该注浆锚杆材料由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂组成，其中，尼龙纤维原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂，尼龙树脂为尼龙56树脂，尼龙纤维为长丝，尼龙纤维为熔融纺丝法制备得到尼龙纤维，然后采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1。
改性聚氯乙烯树脂由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯树脂35份、聚异丁烯18份、顺丁烯二酸酐3.5份、增塑剂10份、轻质碳酸钙6份、抗氧剂4份。
所述增塑剂为环氧类或柠檬酸酯类，抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯，提高其硬度，同时降低材料成本。
改性聚氯乙烯树脂的制备方法为：
第一步：按组成原料的重量份将聚氯乙烯树脂、聚异丁烯、顺丁烯二酸酐在常温下低速搅拌10分钟，使得混合均匀，然后在120℃下搅拌反应2小时；
第二步：在步骤一中按重量份加入增塑剂、轻质碳酸钙和抗氧剂在135℃下搅拌反应1小时；得到改性聚氯乙烯树脂；
第三步：将采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束1与得到的改性聚氯乙烯树脂加入双螺杆挤出机中挤塑成型，控制温度120℃，得到注浆锚杆成品。
综上所述，该注浆锚杆材料制作的注浆锚杆对掌子面超前核心土的加固除了注浆提高土体本身的强度外，还依靠注浆后土体与锚杆表面的摩擦力来抑制掌子面围岩的变形，因此将用尼龙纤维增强后的改性聚氯乙烯注浆管3表面制成凹凸的螺纹状形成螺纹4，以提高锚杆与注浆土体的咬合力，达到更好控制掌子面围岩挤出变形的作用。
所述的尼龙纤维束1在聚氯乙烯注浆管3内嵌入的数量依据掌子面围岩的强弱程度而定。
所述的聚氯乙烯注浆管3侧壁等间距设有若干注浆孔2，注浆孔2用于将软弱围岩掌子面预加固用浆液注入注浆土体内。
本发明的尼龙纤维注浆锚杆材料制作的尼龙纤维注浆锚杆具有抗拉强度高、抗剪强度低易破除、杆体全段锚固，锚注结合、重量轻、价格便宜等优点，可代替玻纤锚杆作为软弱围岩掌子面预加固用注浆锚杆材料。
本发明适用于软弱围岩隧道掌子面超前核心土预加固注浆锚杆的制作。
需要特别说明的是，本申请中改性聚氯乙烯树脂在PVC基体树脂通过加入碳酸钙提高其硬度，同时降低材料成本。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，由尼龙纤维和改性聚氯乙烯树脂构成,其特征在于，尼龙纤维原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂；
改性聚氯乙烯树脂由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯树脂30-35份、聚异丁烯16-18份、顺丁烯二酸酐2.8-3.5份、增塑剂9-10份、轻质碳酸钙5-6份、抗氧剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，其特征在于，所述尼龙树脂为尼龙56树脂，尼龙纤维为长丝，尼龙纤维为熔融纺丝法制备得到尼龙纤维，然后强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束(1)。
3.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，其特征在于，所述增塑剂为环氧类或柠檬酸酯类，抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯。
4.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，其特征在于，所述改性聚氯乙烯树脂的制备方法：
第一步：按组成原料的重量份将聚氯乙烯树脂、聚异丁烯、顺丁烯二酸酐在常温下低速搅拌5-10分钟，使得混合均匀，然后在90-120℃下搅拌反应2-3小时；
第二步：在步骤一中按重量份加入增塑剂、轻质碳酸钙和抗氧剂在110-135℃下搅拌反应1-2小时；得到改性聚氯乙烯树脂；
第三步：将采用强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束(1)与得到的改性聚氯乙烯树脂加入双螺杆挤出机中挤塑成型，控制温度90-120℃，得到注浆锚杆成品。
5.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，其特征在于，该注浆锚杆材料改性聚氯乙烯树脂制作成聚氯乙烯注浆管(3)，尼龙纤维通过强力丝凝饶成束形成尼龙纤维束(1)，并沿聚氯乙烯注浆管(3)轴向均匀布置嵌入管内。
6.根据权利要求5所述的一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，其特征在于，所述聚氯乙烯注浆管(3)表面制成凹凸的螺纹状形成螺纹(4)。
7.根据权利要求6所述的一种软弱围岩隧道掌子面超前核心土加固注浆锚杆材料，其特征在于，所述的聚氯乙烯注浆管(3)侧壁等间距设有若干注浆孔(2)。
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