CN110748368A - 一种及时主动支护锚固系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种及时主动支护锚固系统与方法，包括锚杆杆体；锚杆杆体包括用于树脂锚固段的实心杆体和后注浆锚固段的中空锚杆；实心杆体和中空锚杆之间通过阻浆器连接；远离实心杆体的中空锚杆的一端上依次套设垫板、球垫和螺母；位于中空锚杆和锚孔之间设置塑料排气管，塑料排气管穿过垫板上的开口与外界连通。本发明采用中空锚杆和实心杆体的有效配合，实现了锚固体系及时主动支护的目的，同时实现了临时+长久支护的功能，在解决无法及时快速提供锚固力和锚固力可能存在不足的问题的同时，弥补了化学粘结材料耐久性的不足，极大提升了锚固体系的耐久性、可靠性与安全性。
Description
技术领域
本发明属于地下工程施工支护的技术领域，具体涉及一种及时主动支护锚固系统与方法。
背景技术
目前，地下工程尤其是交通隧道工程中锚固体系基本以被动支护的砂浆锚固系统为主，但在软弱破碎岩体中，洞室开挖后，因围岩变形快且变形量大，此时，若仍采用传统的被动锚固体系，则围岩塑性区及位移场将会迅速增大，进而导致需采用更强、造价更高的被动支护体系去维护隧道稳定性。因此，采取主动预应力支护措施在软岩地下工程中成为必然之选，该锚固体系在洞室开挖初期可快速的施做预应力锚杆，实现主动支护功能，施加的预应力可有效提升围岩的承载能力，形成承载拱效应，进而可优化现有的被动支护体系，保持洞室稳定。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种及时主动支护锚固系统与方法，以解决传统被动式的支护体系造价高，耐久性、可靠性与安全性低的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种及时主动支护锚固系统与方法，其包括锚杆杆体；锚杆杆体包括用于树脂锚固段的实心杆体和后注浆锚固段的中空锚杆；实心杆体和中空锚杆之间通过阻浆器连接；
远离实心杆体的中空锚杆的一端上依次套设垫板、球垫和螺母，位于中空锚杆和锚孔之间设置塑料排气管，塑料排气管穿过垫板上的开口与外界连通。
优选地，阻浆器上开设有与中空锚杆一起形成注浆通道的开口。
优选地，远离实心杆体的中空锚杆的一端与钻机连接。
优选地，锚杆杆体的材质为低碳钢。
优选地，垫板尺寸为15cm×15cm×6mm。
一种及时主动支护锚固方法，包括：
S1、确定目标岩体，并在目标岩体上开设锚孔；
S2、采用PVC管将化学胶凝材料推入锚孔底部；
S3、锚杆杆体插入锚孔内，并搅拌化学胶凝材料；
S4、化学胶凝材料快速凝结后，锚杆杆体被固定于目标岩体上，然后对锚杆杆体施加预应力；
S5、待岩体变形稳定后进行后注浆。
优选地，步骤S1中开设的锚孔与水平方向的锐角不小于5°。
优选地，步骤S3中的搅拌方法为：中空锚杆的一端与钻机连接，钻机带动中空锚杆和实心杆体旋转，进而实现对化学胶凝材料的搅拌。
优选地，步骤S5注浆时浆液通过中空杆体的锚杆内圈进入，并通过阻浆器开口对后注浆锚杆段进行注浆粘结，直至塑料排气管冒浆。
本发明提供的及时主动支护锚固系统与方法，具有以下有益效果：
本发明采用中空锚杆和实心杆体的有效配合，实现了锚固体系及时主动支护的目的，同时实现了临时+长久支护的功能，在解决无法及时快速提供锚固力和锚固力可能存在不足的问题的同时，弥补了化学粘结材料耐久性的不足，极大提升了锚固体系的耐久性、可靠性与安全性。
附图说明
图1为及时主动支护锚固结构的结构图。
图2为及时主动支护锚固结构后注浆锚固段横截面。
图3为及时主动支护锚固结构树脂锚固段横截面。
图4为及时主动支护锚固方法流程结构图。
其中，1、锚孔；2、化学胶凝材料；3、孔底；4、中空锚杆；5、实心杆体；6、垫板；7、球垫；8、螺母；9、阻浆器；10、塑料排气管；11、水泥注浆体；12、地层；14、树脂锚固段；15、后注浆锚固段；41、锚杆内圈。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的具体实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本申请的一个实施例，参考图1-图3，本方案的及时主动支护锚固结构，包括锚杆杆体，锚杆杆体包括用于树脂锚固段14的实心杆体5和后注浆锚固段15的中空锚杆4，实心杆体5和中空锚杆4之间通过阻浆器9连接。
远离实心杆体5的中空锚杆4的一端上依次套设垫板6、球垫7和螺母8，垫板6、球垫7和螺母8的作用是使锚杆能更好的起到承载作用与加固围岩的作用。
位于中空锚杆4和锚孔1之间设置塑料排气管10，用于在注浆时将锚孔1内的空气排出以及反浆。
阻浆器9上开设开口，开口与中空锚杆4一起形成注浆通道的开口，用于在注浆时将浆液注入锚孔1内。
远离实心杆体5的中空锚杆4的一端与钻机连接，钻机可带动中空锚杆4和实心杆体5一起旋转运动，进而可实现对锚孔1内化学胶凝材料2的搅拌。
其中，锚杆杆体的材质为低碳钢，垫板6尺寸为15cm×15cm×6mm。
本实施例的工作原理为：
确定目标岩体，并在目标岩体上开设锚孔1，且开设的锚孔1与水平方向的锐角不小于5°；采用PVC管将化学胶凝材料2推入锚孔1底部；锚杆杆体插入锚孔1内，钻机带动中空锚杆4和实心杆体5旋转，进而实现对化学胶凝材料2的搅拌；化学胶凝材料2快速凝结后，采用张拉用设备对锚杆杆体施加预应力；待岩体变形稳定后进行后注浆，通过阻浆器9开口处对后注浆锚杆段进行注浆粘结，直至塑料排气管10冒浆。
根据本申请的另一个实施例，参考图4，一种及时主动支护锚固方法，包括：
S1、确定目标岩体，并在目标岩体上开设锚孔1，开设的锚孔1与水平方向的锐角不小于5°
S2、采用PVC管将化学胶凝材料推入锚孔底部；
S3、锚杆杆体插入锚孔1内，并搅拌化学胶凝材料2；
S4、化学胶凝材料2快速凝结后，锚杆杆体被固定于目标岩体上，然后对锚杆杆体施加预应力；
S5、待岩体变形稳定后进行后注浆。
其中，步骤S3中的搅拌方法为：中空锚杆4的一端与钻机连接，钻机带动中空锚杆4和实心杆体5旋转，进而实现对化学胶凝材料2的搅拌。
步骤S5注浆时浆液通过中空杆体的锚杆内圈41进入，并通过阻浆器9开口处对后注浆锚杆段进行注浆粘结，直至塑料排气管10冒浆。
本发明采用中空锚杆4和实心杆体5的有效配合，实现了锚固体系及时主动支护的目的，同时实现了临时+长久支护的功能，在解决无法及时快速提供锚固力和锚固力可能存在不足的问题的同时，弥补了化学粘结材料耐久性的不足，极大提升了锚固体系的耐久性、可靠性与安全性。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (9)
1.一种及时主动支护锚固系统，其特征在于：包括锚杆杆体；所述锚杆杆体包括用于树脂锚固段的实心杆体和后注浆锚固段的中空锚杆；所述实心杆体和中空锚杆之间通过阻浆器连接；
远离所述实心杆体的中空锚杆的一端上依次套设垫板、球垫和螺母，位于中空锚杆和锚孔之间设置塑料排气管，塑料排气管穿过垫板上的开口与外界连通。
2.根据权利要求1所述的及时主动支护锚固系统，其特征在于：所述阻浆器上开设有与中空锚杆一起形成注浆通道的开口。
3.根据权利要求1所述的及时主动支护锚固系统，其特征在于：远离实心杆体的中空锚杆的一端与钻机连接。
4.根据权利要求1所述的及时主动支护锚固系统，其特征在于：所述锚杆杆体的材质为低碳钢。
5.根据权利要求1所述的及时主动支护锚固系统，其特征在于：所述垫板尺寸为15cm×15cm×6mm。
6.一种根据权利要求1-5任一所述的及时主动支护锚固方法，其特征在于，包括：
S1、确定目标岩体，并在目标岩体上开设锚孔；
S2、采用PVC管将化学胶凝材料推入锚孔底部；
S3、锚杆杆体插入锚孔内，并搅拌化学胶凝材料；
S4、化学胶凝材料快速凝结后，锚杆杆体被固定于目标岩体上，然后对锚杆杆体施加预应力；
S5、待岩体变形稳定后进行后注浆。
7.一种根据权利要求6所述的及时主动支护锚固方法，其特征在于：所述步骤S1中开设的锚孔与水平方向的锐角不小于5°。
8.一种根据权利要求6所述的及时主动支护锚固方法，其特征在于：所述步骤S3中的搅拌方法为：中空锚杆的一端与钻机连接，钻机带动中空锚杆和实心杆体旋转，进而实现对化学胶凝材料的搅拌。
9.一种根据权利要求6所述的及时主动支护锚固方法，其特征在于：所述步骤S5注浆时浆液通过中空杆体的锚杆内圈进入，并通过阻浆器开口对后注浆锚杆段进行注浆粘结，直至塑料排气管冒浆。
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