CN110670589A

CN110670589A - 一种锚杆及其施工方法

Info

Publication number: CN110670589A
Application number: CN201911038185.4A
Authority: CN
Inventors: 杨佳乐; 刘德仁; 徐硕昌; 王旭; 蒋代军
Original assignee: Lanzhou Jiaotong University
Current assignee: Lanzhou Jiaotong University
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-01-10

Abstract

本发明公开了一种锚杆，包括锚杆本体，所述锚杆本体沿轴向设有注浆通道，所述注浆通道侧壁设置有出浆口；套环，所述套环固定套接在所述锚杆本体上，且位于所述出浆口的下方；倒刺机构，包括第一倒刺杆、第二倒刺杆和承压片，所述承压片设置于所述注浆通道中，所述第一倒刺杆一端与所述承压片固定连接，另一端穿过所述出浆口与所述第二倒刺杆铰接，所述第二倒刺杆与所述套环铰接，其中，当往所述注浆通道中注浆时，所述承压片使所述第一倒刺杆在所述注浆口中移动。本发明还公开了一种锚杆的施工方法，本发明大幅提高了锚杆在岩土体中的抗拔承载力，且设备制造简单造价低，具有广阔的应用前景。

Description

一种锚杆及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程锚固支护技术领域，具体涉及一种锚杆及其施工方法。

背景技术

锚杆是当代地下开采的矿山当中巷道支护的最基本的组成部分，通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点，将巷道的周围形成一个整体而又稳定的岩石带，使围岩自身支护自身，从而限制了岩土体脱离原体。从力学观点上是改变围岩本身的力学状态，主要是提高了围岩体的粘聚力

和内摩擦角

，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。

自1912年,德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来,锚杆以其结构简单,支护效果好、施工方便和成本低等特点,在对边坡，隧道，坝体等进行主动加固的建设领域也得到了广泛应用。现有的锚杆结构在工作时，与周围土层粘结力较低，接触面积较小，从而导致锚杆的抗拔承载力弱等特点，因此现亟需一种新型的锚杆结构用以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述现有的锚杆结构在工作时，与周围土层粘结力较低，接触面积较小，从而导致锚杆的抗拔承载力弱问题，本发明提供了一种锚杆及施工方法，该新型锚杆结构利用锚杆本体中浆液压力作用，使连接在套环上的倒刺杆发生转动，插入土体形成倒刺机构，增大了锚杆与周围土体的接触面积，灌浆深度加大，从而大幅提高了锚杆在岩土体中的抗拔承载力，减少了锚杆病害的发生。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锚杆，包括：

锚杆本体，所述锚杆本体沿轴向设有注浆通道，所述注浆通道侧壁设置有出浆口；

套环，所述套环固定套接在所述锚杆本体上，且位于所述出浆口的下方；

倒刺机构，包括第一倒刺杆、第二倒刺杆和承压片，所述承压片设置于所述注浆通道中，所述第一倒刺杆一端与所述承压片固定连接，另一端穿过所述出浆口与所述第二倒刺杆铰接，所述第二倒刺杆与所述套环固定连接，其中，当往所述注浆通道中注浆时，所述承压片使所述第一倒刺杆在所述注浆口中移动。

在一些实施例中，所述第一倒刺杆的轴向为第一方向，所述锚杆本体的轴向为第二方向，其中，第一方向与第二方向不同。

在一些实施例中，所述出浆口的宽度与所述第一倒刺杆和第二倒刺杆的直径相等，所述出浆口的长度大于第一倒刺杆的长度与第二倒刺杆的长度之和。

在一些实施例中，所述锚杆还包括锚固段和锚杆尾端；

所述锚固段包括锚头，所述锚头与锚杆本体一端相连接，所述锚头上均匀设有底部出浆孔，所述锚头两侧设有居中构件；

所述锚杆尾端包括止浆塞、垫板、螺母和堵头，止浆塞、垫板、螺母和堵头依次与所述锚杆本体另一端连接，且所述堵头位于远锚固段一端，用于堵住所述注浆通道的开口。

在一些实施例中，所述套环有若干个，等距离设置在所述锚杆本体的外表面，相邻套环的距离为30cm。

在一些实施例中，所述套环与所述锚杆本体螺纹连接和/或所述套环与所述锚杆本体焊接。

在一些实施例中，所述第一倒刺杆和第二倒刺杆为圆柱形，直径为8mm，长度为7cm。

在一些实施例中，所述第一倒刺杆和第二倒刺杆均采用低合金钢。

在一些实施例中，所述出浆口是长为15cm，宽为8mm的矩形状。

本申请实施例的第二方面，提供一种锚杆的施工方法，包括以下步骤：

S1、钻孔，采用普通的凿岩机钻孔至设计的锚固深度并清洗钻孔；

S2、安装锚杆，按照设计安装好锚杆并居中插进钻孔中，保持锚杆的外露长度为10～15cm，按照要求在锚杆尾部安装止浆塞、垫板、螺母，将锚杆固定牢固；

S3、注浆，通过快速注浆接头将锚杆尾端、注浆管和所选注浆泵连接，开动注浆泵注浆，待注浆压力达到设计要求后即完成整个锚杆施工，注浆过程中应连续紧凑，中途不得中断，且要边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下50～80cm。

本发明的优点：

（1）本发明通过设置在锚杆本体四周的出浆口，利用浆液压力的作用将浆液从出浆口挤出，使四周连接在套环上的倒刺杆发生转动，插入土体形成倒刺机构，增大了锚杆与周围土体的接触面积，灌浆深度加大，从而大幅提高了锚杆在岩土体中的抗拔承载力。

（2）本发明根据治理区域病害的严重程度，倒刺杆的长度也可以进行选择，其形成的锚杆倒刺长度也会相应改变。

（3）本发明的锚杆结构，具有结构简单,成本低，杆件前期安装方便，施工过程简单易操作，后期支护效果好等特点,在对边坡，隧道，坝体等进行主动加固的建设领域具有广阔的应用前景。

（4）本发明的锚杆施工方法，采用中空注浆的形式，在压力注浆的作用下，使锚杆的倒刺机构发挥作用，且形成的倒刺机构使锚杆的注浆饱满度更高，大幅提高了工程锚固质量，具有相辅相成的益处。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种锚杆注浆前锚杆整体结构示意图；

图2为本发明一种锚杆的倒刺细节示意图；

图3为本发明一种锚杆的套环纵向剖视图；

图4为本发明一种锚杆注浆后锚杆整体结构示意图。

附图标记：

1为锚杆本体，2为注浆通道，3为出浆口，4为套环，5为倒刺机构，51为第一倒刺杆，52为第二倒刺杆，53为承压片，6为锚固段，61为锚头，62为底部出浆孔，63为居中构件，7为锚杆尾端，71为止浆塞、72为垫板、73为螺母、74为堵头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图4，如图1至图4所示，本发明的具体实施方案如下：

一种锚杆，包括：

锚杆本体1，所述锚杆本体1沿轴向设有注浆通道2，所述注浆通道2侧壁设置有出浆口3；

套环4，所述套环4固定套接在所述锚杆本体1上，且位于所述出浆口3的下方；

倒刺机构5，包括第一倒刺杆51、第二倒刺杆52和承压片53，所述承压片53设置于所述注浆通道2中，所述第一倒刺杆51一端与所述承压片53固定连接，另一端穿过所述出浆口3与所述第二倒刺杆52铰接，所述第二倒刺杆52与所述套环4固定连接，其中，当往所述注浆通道2中注浆时，所述承压片53使所述第一倒刺杆51在所述注浆口3中移动，其中，所述承压片53位于注浆通道2中，主要作用是承受注浆时注浆通道2中的空气压力和浆液压力，在两者联合作用下向下滑动，从而带动倒刺机构5的转动，其次是起到约束作用，使倒刺机构5只能按照规定的方向转动，形成规整的锚杆倒刺机构，其中，锚杆本体1可以采用外表面全长标准大螺距螺纹结构，螺纹结构便于锚杆的切割和接长，与光滑杆体相比增加了锚杆本体与注浆材料的粘接面积从而提高了锚固力，所述倒刺机构5可以有效增加锚杆与周围土层的接触面积，提高粘结力，其中第一倒刺杆和第二倒刺杆移动的动力来源包括：一为浆液作用在承压片53上的压力，二为注浆时浆液也会通过出浆口3挤出，对第一倒刺杆和第二倒刺杆形成冲击，在以上两者的联合作用下，使第一、二倒刺杆移动，从而形成尖刺插入土体中。

在一些实施例中，所述倒刺机构5内侧位置的锚杆本体1设置有四个注浆口3，注浆时浆液通过注浆口3涌出，使倒刺杆在压力作用下发生转动，插入土体形成倒刺机构。

在一些实施例中，所述第一倒刺杆51的轴向为第一方向，所述锚杆本体1的轴向为第二方向，其中，第一方向与第二方向不同，有利于使得倒刺机构相对于锚杆旋转，增大锚杆与周围土层的接触面积，提高粘结力。

在一些实施例中，所述出浆口3的宽度与所述第一倒刺杆51和第二倒刺杆52的直径相等，所述出浆口3的长度大于第一倒刺杆51的长度与第二倒刺杆52的长度之和，有利于倒刺机构伸出锚杆本体1一部分，增加锚杆本体1工作时，与周围土层的接触面积。

在一些实施例中，所述锚杆还包括锚固段6和锚杆尾端7；所述锚固段6包括锚头61，所述锚头61与锚杆本体1一端相连接，所述锚头61上均匀设有底部出浆孔62，所述锚头61两侧设有居中构件63；所述锚杆尾端7包括止浆塞71、垫板72、螺母73和堵头74，止浆塞71、垫板72、螺母73和堵头74依次与所述锚杆本体1另一端连接，且所述堵头10位于远锚固段一端，用于堵住所述注浆通道2的开口，其中，所述锚杆本体1为低合金钢Q345，锚杆本体1外表面应有与螺母73相配的连接螺纹，螺纹方向为左旋，螺距为8mm～13mm，螺纹高度为1.5mm～2mm，示例性的，所述底部出浆孔62为4个，使得整个装置的在工作过程中，出浆覆盖的面积足够宽，提高了锚杆本体1与周围土层的粘结力，锚固效果好。

在一些实施例中，所述套环4有若干个，等距离设置在所述锚杆本体1的外表面，相邻套环4的距离为30cm，示例性的，所述套环4优选为4个，选取4个可以有效地增大与周围土层的接触面积。

在一些实施例中，所述套环4与所述锚杆本体1螺纹连接和/或所述套

环4焊接在锚杆本体1上，所述套环4内侧设有与锚杆本体1相配的连接螺纹，外侧光滑，将其旋转至固定的位置后拧紧，并焊接在锚杆本体1上，防止其受力后滑动，影响锚杆的整体使用效果，采用螺纹连接后再焊接的方式，也可以有效防止锚杆的松动、脱落、损坏等现象，当然也并不仅仅局限与此，仅仅焊接或者螺纹连接也是可行的。

在一些实施例中，所述第一倒刺杆51和第二倒刺杆52为圆柱形，直径为8mm，长度为7cm。

在一些实施例中，所述第一倒刺杆51和第二倒刺杆52均采用低合金钢，

采用低合金钢Q345,形状为圆柱形，直径为8mm，长度为7cm，在浆液的压力作用下，能够顺时针转动一定角度，从而插入土体形成倒刺机构，一方面，选用低合金钢可以有效减少锚杆腐性破坏，断裂等现象。

在一些实施例中，所述出浆口3是长为15cm，宽为8mm的矩形状，出

浆口3的作用是给注浆通道2中的浆液提供从侧壁挤出的通道。

本发明的另一方面，提供一种锚杆的施工方法，包括以下步骤：

S2、安装锚杆，按照设计安装好锚杆并居中插进钻孔中，保持锚杆的外露长度为10～15cm，按照要求在锚杆尾部安装止浆塞71、垫板72、螺母73，将锚杆固定牢固；

S3、注浆，通过快速注浆接头将锚杆尾端7、注浆管和所选注浆泵连接，开动注浆泵注浆，待注浆压力达到设计要求后即完成整个锚杆施工，注浆过程中应连续紧凑，中途不得中断，且要边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下50～80cm。

本发明一种锚杆的工作原理：使用时，浆液注入注浆通道2内时，浆液作用于承压片53上，使得承压片53带动第一倒刺杆51往受力方向移动，即往锚头方向移动，由于第一倒刺杆51与第二倒刺杆52铰接，在第一倒刺杆51移动时，第一倒刺杆51与第二倒刺杆52的铰接点形成尖刺，当第一倒刺杆51继续移动时，该尖刺插入土体中，如此增大了锚杆本体1与周围土体的接触面积，进而大幅提高了锚杆本体1在土体中的抗拔力，注浆时浆液也会通过出浆口3挤出，对第一倒刺杆51和第二倒刺杆52形成冲击，在以上两者的联合作用下，使第一倒刺杆51和第二倒刺杆52移动，从而形成尖刺插入土体中。

本发明的有益效果：

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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

1.一种锚杆，其特征在于，包括：

锚杆本体（1），所述锚杆本体（1）沿轴向设有注浆通道（2），所述注浆通道（2）侧壁设置有出浆口（3）；

套环（4），所述套环（4）固定套接在所述锚杆本体（1）上，且位于所述出浆口（3）的下方；

倒刺机构（5），包括第一倒刺杆（51）、第二倒刺杆（52）和承压片（53），所述承压片（53）设置于所述注浆通道（2）中，所述第一倒刺杆（51）一端与所述承压片（53）固定连接，另一端穿过所述出浆口（3）与所述第二倒刺杆（52）铰接，所述第二倒刺杆（52）与所述套环（4）固定连接，其中，当往所述注浆通道（2）中注浆时，所述承压片（53）使所述第一倒刺杆（51）在所述注浆口（3）中移动。

2.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述第一倒刺杆（51）的轴向为第一方向，所述锚杆本体（1）的轴向为第二方向，其中，第一方向与第二方向不同。

3.根据权利要求1或2所述的锚杆，其特征在于，所述出浆口（3）的宽度与所述第一倒刺杆（51）和第二倒刺杆（52）的直径相等，所述出浆口（3）的长度大于第一倒刺杆（51）的长度与第二倒刺杆（52）的长度之和。

4.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述锚杆还包括锚固段（6）和锚杆尾端（7）；

所述锚固段（6）包括锚头（61），所述锚头（61）与锚杆本体（1）一端相连接，所述锚头（61）上均匀设有底部出浆孔（62），所述锚头（61）两侧设有居中构件（63）；

所述锚杆尾端（7）包括止浆塞（71）、垫板（72）、螺母（73）和堵头（74），止浆塞（71）、垫板（72）、螺母（73）和堵头（74）依次与所述锚杆本体（1）另一端连接，且所述堵头（10）位于远锚固段一端，用于堵住所述注浆通道（2）的开口。

5.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述套环（4）有若干个，等距离设置在所述锚杆本体（1）的外表面，相邻套环（4）的距离为30cm。

6.根据权利要求1或5所述的锚杆，其特征在于，所述套环（4）与所述锚杆本体（1）螺纹连接或所述套环（4）与所述锚杆本体（1）焊接。

7.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述第一倒刺杆（51）和第二倒刺杆（52）为圆柱形，直径为8mm，长度为7cm。

8.根据权利要求1或7所述的锚杆，其特征在于，所述第一倒刺杆（51）和第二倒刺杆（52）均采用低合金钢。

9.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述出浆口（3）是长为15cm，宽为8mm的矩形状。

10.一种权利要求1所述锚杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2、安装锚杆，按照设计安装好锚杆并居中插进钻孔中，保持锚杆的外露长度为10～15cm，按照要求在锚杆尾部安装止浆塞（71）、垫板（72）、螺母（73），将锚杆固定牢固；

S3、注浆，通过快速注浆接头将锚杆尾端（7）、注浆管和所选注浆泵连接，开动注浆泵注浆，待注浆压力达到设计要求后即完成整个锚杆施工，注浆过程中应连续紧凑，中途不得中断，且要边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下50～80cm。