CN111365050A - 一种锚索、锚索装置、锚索的制作方法及注浆施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程领域，具体涉及一种锚索、锚索装置、锚索的制作方法及注浆施工方法。锚索包括孔口封堵注浆管、一次注浆管、二次高压注浆管、排气管、隔离架、导向帽和至少两根绞线；一次注浆管的长度大于孔口封堵注浆管的长度；排气管的长度大于一次注浆管的长度；二次高压注浆管的长度大于排气管的长度；隔离架上设有供绞线穿过的绞线孔、供孔口封堵注浆管穿过的封堵注浆孔、供一次注浆管穿过的一次注浆孔、供二次高压注浆管穿过的二次高压注浆孔以及供排气管穿过的排气孔；导向帽设置于绞线的端部并与至少两根绞线相连。本发明提供的锚索的抗拉强度大，能够用于锚固巨型岩体，可用于加固大型洞室拱部或大型溶洞洞顶不稳定岩体。

Description

一种锚索、锚索装置、锚索的制作方法及注浆施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种隧道内或大型空溶洞内竖直向上锚索、锚索装置、锚索的制作方法及注浆施工方法。

背景技术

进入二十一世纪来，随着我国铁路建设的高速发展，时速200km以上高标准双线铁路修建越来越多，特别在中西部山区，线路选线受曲线半径大、地形地质条件复杂等多种因素的制约，隧道规模迅速增加，隧道穿越岩溶的情况越来越多。由于岩溶洞壁整体稳定，局部存在不稳定的掉块，因此，如何处理好岩溶地区顶板不稳定掉块风险对确保隧道安全施工及正常运营意义重大。

目前，铁路、公路隧道拱顶掉块处理的方法主要有：喷砼支护、锚索或锚杆加固等，喷砼支护对表层围岩的加固效果明显，传统的锚索或锚杆加固围岩的深度及提供的锚固力均有限。若采用上述支护方式加固拱顶存在高15m的不稳定岩块的围岩，则隧道在施工及运营期间存在很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有技术中的锚索或锚杆的加固围岩深度及锚固力较低的问题，提供一种锚索、锚索装置及其制作方法及注浆施工方法，以提供一种施工便捷、质量可控的长锚索施工方法，其对于加固溶洞巨型不稳定块体，提高岩层锚固效果和解决竖向长锚索注浆问题具有重要的工程意义和实用价值。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种锚索，包括孔口封堵注浆管、一次注浆管、二次高压注浆管、排气管、隔离架、导向帽和至少两根绞线；

所述一次注浆管的长度大于所述孔口封堵注浆管的长度；所述排气管的长度大于所述一次注浆管的长度；所述二次高压注浆管的长度大于所述排气管的长度；

所述隔离架上设有供所述绞线穿过的绞线孔、供所述孔口封堵注浆管穿过的封堵注浆孔、供所述一次注浆管穿过的一次注浆孔、供所述二次高压注浆管穿过的二次高压注浆孔以及供所述排气管穿过的排气孔；

所述导向帽设置于所述绞线的端部并与所述至少两根绞线相连。

本发明提供的上述锚索，使用时，首先在锚孔口安装止浆塞，然后通过孔口封堵注浆管注浆封堵孔口，再通过一次注浆管和二次高压注浆管分别进行两次注浆，有效解决了传统竖向锚索注浆施作困难、注浆效果差不饱满的问题，提高了浆液的密实度和与岩土体的粘结强度，大大的提高了锚固力。且设置了至少两根钢绞线，抗拉强度更大，可以对加固大型溶洞顶壁不稳定岩体具有较好的作用，克服了传统锚杆加固深度小、抗拉强度弱的缺陷。

术语“所述导向帽设置于所述绞线的端部并与所述至少两根绞线相连”是指：设置的所有绞线的一端均与导向帽相连。

作为本发明的优选方案，沿所述锚索的长度方向上呈间隔地设置有至少两个隔离架。

作为本发明的优选方案，还包括对中支架，所述对中支架套设于所述隔离架外侧并与所述隔离架相连。通过设置对中支架，便于使锚索在钻孔中能够对中。

作为本发明的优选方案，相邻两个所述隔离架之间设有紧箍环，所述紧箍环用于箍紧所述绞线。通过设置紧箍环，使得锚索整体呈现出枣核状，在注浆后，可以明显增加锚索能够提供的锚固拉力。

第二方面，本发明提供了一种锚索装置，包括止浆塞、锚墩、锚具以及上述的锚索；

所述锚墩设置锚孔口岩壁上，所述锚墩包括垫板组件，所述垫板组件中部设有用于供锚索穿过的中心孔；

所述止浆塞设置于锚孔口，与所述锚墩抵接；

所述锚具设置于所述锚墩外侧，与所述锚墩抵接。。

作为本发明的优选方案，所述垫板组件包括垫板一和垫板二，所述垫板一锚固于岩壁上，所述垫板一和所述垫板二重叠设置且固定相连，所述垫板一的尺寸大于所述垫板二的尺寸。

通过上述的结构，一方面，所述垫板一的尺寸比所述垫板二的尺寸大，以目的在于扩大受力面积，减小单位面积上对岩壁的作用力，避免造成局部岩体挤压破坏；另一方面，通过设置两块垫板，可增大垫板总体厚度，避免锚索施加预应力时，造成因垫板厚度不足发生剪切破坏。

作为本发明的优选方案，还包括找平层、保护网和钢纤维喷砼层；

所述保护网包覆在所述锚墩上，所述保护网外部采用所述钢纤维喷砼层覆盖封闭；所述找平层设于所述钢纤维喷砼层内，所述找平层表面与岩壁表面齐平。

通过上述的结构，一方面，由于原始溶洞岩壁不可能做到平顺，设置找平层，以确保所述垫板一与岩壁面能密贴，在施加锚索预应力时，保证垫板承受面荷载而不是点荷载；另一方面，设置钢纤维喷砼层封闭锚头，以加强锚头的安全防护。

第三方面，本发明提供了一种锚索的制作方法，包括以下步骤：

S1.准备好钢绞线，每隔预设距离设置一个隔离架，并使所述隔离架分别穿过入孔口封堵注浆管、一次注浆管、二次高压注浆管和排气管，对孔口封堵注浆管、一次注浆管、二次高压注浆管和排气管玻璃胶封孔；

S2.在锚索端头安装导向帽。

作为本发明的优选方案，在所述步骤S1结束后，还包括以下步骤：

S11.在部分隔离架外侧套设对中支架，使所述对中支架与所述隔离架固定相连；

S12.在相邻两个隔离架之间安装紧箍环。

第四方面，本发明提供了一种注浆施工方法，包括以下步骤：

A1.钻孔；

A2.将锚索放置入钻孔内，向上推送就位后临时固定；

A3.在锚孔口安装止浆塞；

A4.将锚孔口处一定范围岩壁凿除一定深度，施作找平层；

A5.安装并固定锚墩；

A6.孔口封堵注浆，通过孔口封堵注浆管对钻孔内进行注浆，注浆高度漫过孔口封堵注浆管，有浆液从封堵注浆管回流停止注浆，确保钻孔口密封；

A7.待孔口封堵注浆终凝后，通过一次注浆管对钻孔内进行注浆，直至排气管返浆为止；

A8.在浆液初凝前，通过二次高压注浆管对钻孔内进行二次高压注浆；

A9.待浆液终凝且强度达到设计强度后，安装锚具，进行张拉并锁定；

A10.在锚具外部设置保护网，再采用喷钢纤维砼覆盖封闭。

本发明通过上述的钻孔注浆施工方法，能够实现竖向长大锚索注浆施工

具有更大抗拉强度的锚固结构，从而可以加固大型空溶洞顶部不稳定岩体，克服了传统锚杆加固深度小、抗拉强度弱的缺陷。

传统锚索注浆，一般在锚孔口设置止浆塞，然后直接注浆填充。而本发明锚索竖直向上，且针对长大锚索，若采用传统方式，在注浆压力作用下，会导致止浆塞被冲出。因此，本发明先对孔口段注浆封堵，利用孔口注浆封堵段作为止浆段，再对锚索进行注浆。

传统锚索只设置一根注浆管，而本发明锚索竖直向上，若只设置一根注浆管，一次注浆后且浆液初凝后，就不能进行二次注浆了；加之本发明锚索主要针对长大锚索，注浆段长度长，一次注浆后，由于浆液凝固收缩，导致锚索顶部不密实或存在空洞，影响锚索受力。因此，本发明锚索设置两根注浆管，一次注浆管的长度大于孔口封堵注浆管的长度；排气管的长度大于一次注浆管的长度；二次高压注浆管的长度大于排气管的长度；在第一次注浆初凝后，再利用二次高压注浆管进行高压注浆，有效解决了长大竖向锚索注浆施作困难、注浆不密实、效果差的难题，提高了浆液与岩土体的粘结强度，从而提高了锚固力。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种抗拉强度更大的锚索，从而能够实现具有更大抗拉强度的锚固结构，可以加固巨型不稳定拱顶掉块岩体，克服了传统锚杆加固深度小、抗拉强度弱的缺陷。

基于上述的锚索可实施本发明所提供的注浆施工方法，其采用孔口封堵、二次注浆的施工方式，通过一次有压注浆、二次高压注浆和排气管排气回浆作用的方法，有效解决了传统竖向注浆施作困难、注浆效果差的问题，提高了浆液的密实度和与岩土体的粘结强度，大大的提高了锚固力。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的锚索装置的结构示意图。

图2是沿图1中A-A截面的剖视图。

图3是本发明具体实施方式中的隔离架的结构示意图。

图4是本发明具体实施方式中，锚索中各个注浆管的端部与孔底距离的示意图。

图5是图1中B部的局部放大图。

图6是图1中C部的局部放大图。

图7是本发明具体实施方式中垫板组件的结构示意图。

图标：1-锚索；2-锚孔；3-隔离架；4-对中支架；5-紧箍环；6-导向帽；7-排气管；7a-排气孔；8-孔口封堵注浆管；8a-孔口封堵注浆孔；9-一次注浆管；9a-一次注浆孔；10-二次高压注浆管；10a-二次高压注浆孔；11-垫板一；12-垫板二；13-锚具；14-螺栓杆；15-垫圈；16-螺母；17-保护网；18-保护网锚接孔；19-螺栓孔；20-钢纤维喷砼；21-角焊缝；22-绞线；22a-绞线孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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。

实施例1

请参阅图1-图7。本发明实施例提供了一种锚索1，其包括孔口封堵注浆管8、一次注浆管9、二次高压注浆管10、排气管7、隔离架3、导向帽6和至少两根绞线22。在本实施例中，绞线22的数量为九根。

所述二次高压注浆管10的长度大于所述排气管7的长度，所述排气管7的长度大于所述一次注浆管9的长度，所述一次注浆管9的长度大于所述孔口封堵注浆管8的长度。通过上述结构，使得在将锚索1放置在锚孔2中时，二次高压注浆管10与孔底的距离小于排气管7与孔底的距离，排气管7距离孔底的距离小于一次注浆管9与孔底的距离，孔口封堵注浆管8与孔底的距离大于一次注浆管9与孔底的距离。

所述隔离架3上设有供所述绞线22穿过的绞线孔22a、供所述孔口封堵注浆管8穿过的孔口封堵注浆孔8a、供所述一次注浆管9穿过的一次注浆孔9a、供所述二次高压注浆管10穿过的二次高压注浆孔10a以及供所述排气管7穿过的排气孔7a。

具体的，绞线孔22a的数量与绞线22的数量相等，在本实施例中，设置有九个绞线孔22a。其中八个绞线孔22a均布环设于隔离架3上，另外一个设置于隔离架3的中心处。

孔口封堵注浆孔8a、一次注浆孔9a、二次高压注浆孔10a、排气孔7a设置于八个绞线孔22a所围成的区域内。

所述导向帽6设置于所述绞线22的端部并与上述的九根绞线22相连，从而将九根绞线22的端部连接到一起。

沿锚索1的长度方向，呈间隔地设置有至少两个隔离架3。具体的，在本实施例中，每隔1米设置一个隔离架3。

在部分隔离架3上，还套设有对中支架4，对中支架4与隔离架3固定相连。具体的，在本实施例中，每个三个隔离架3设置一个对中支架4，即，每隔4米设置一个对中支架4。

相邻两个隔离架3之间的锚索1上还设有紧箍环5，紧箍环5用于将相邻两个隔离架3之间的绞线22箍紧，从而使锚索1呈现出枣核状结构。

本发明实施例提供的锚索1的工作原理在于：

使用时，将锚索1置于锚孔2中，首先在锚孔2口安装止浆塞，然后通过孔口封堵注浆孔8a注浆，封堵孔口，再通过一次注浆孔9a进行一次有压注浆，再在一次注浆液初凝前，通过二次高压注浆孔10a进行二次高压注浆，使得锚孔2内的浆液饱满、密实。

本发明实施例提供的锚索1的有益效果在于：

抗拉强度更大，对加固大型溶洞顶壁不稳定岩体具有较好的作用，克服了传统锚杆加固深度小、抗拉强度弱的缺陷。

实施例2

请参阅图1-图7。本发明实施例提供了一种锚索装置，其包括锚墩、锚具13以及实施例1中的锚索1。

锚墩用于置于锚孔2上，锚墩包括垫板组件，所述垫板组件与锚具13抵接，垫板组件中部设有用于供锚索1穿过的中心孔。所述垫板组件上还设有连接孔，所述锚索1上远离所述导向帽6的一端与所述锚具13相连。

所述垫板组件包括垫板一11和垫板二12，所述垫板一11和所述垫板二12重叠设置且固定相连，所述垫板一11的尺寸大于所述垫板二12的尺寸，所述连接孔设于所述垫板一11上。垫板一11通过螺栓锚固在岩壁上。

具体的，垫板一11与垫板二12通过角焊缝21连接。

锚索1装置还包括找平层、保护网17和钢纤维喷砼20层；所述保护网17包覆在所述锚墩上，所述保护网17外部采用所述钢纤维喷砼20层覆盖封闭；所述找平层设于所述钢纤维喷砼20层内，所述找平层表面与岩壁表面齐平，所述保护网17边缘用于锚入基岩。

进一步的，在基岩上设有螺栓孔19和保护网锚接孔18。螺栓孔19用于与连接孔配合，从而便于将垫板一11连接在基岩上。在将垫板一11连接到螺栓孔19中后，还可以在螺栓孔19中灌注水泥进行填充。保护网17的边缘锚入保护网锚接孔18中，锚入后，在保护网锚接孔18中灌注水泥浆进行填充。

本发明实施例提供的锚索1装置的有益效果在于：

这种锚索装置基于实施例1中提供的锚索1，其具有更大的抗拉强度，对加固大型溶洞顶壁不稳定岩体具有较好的作用，克服了传统锚杆加固深度小、抗拉强度弱的缺陷。

实施例3

本发明实施例提供了一种注浆施工方法，其包括以下步骤：

A1.钻孔，；

具体的，现场施工放样确定孔位，钻机精确定位、钻孔、清孔、检验。

A2.将锚索1放置入钻孔内，向上推送就位后临时固定

将制作好的锚索1放置入钻孔之内；

进一步的，排气管7距离孔底的距离大于一次注浆管9和二次高压注浆管10与孔底的距离，孔口封堵注浆管8与孔底的距离小于一次注浆管9和二次高压注浆管10的距离。

在本实施例中，使锚索1的排气管7距离孔底0.1米，使锚索1的一次注浆管9和二次高压注浆管10与孔底的距离为0.6米。孔口封堵注浆管8的长度为5米；

A3.在锚孔2口安装止浆塞；

A4.将锚孔2口处一定范围岩壁凿除一定深度，施作找平层；

A5.安装并固定锚墩；

A6.孔口封堵注浆，通过孔口封堵注浆管8对钻孔内进行注浆，注浆高度漫过孔口封堵注浆管8，有浆液从封堵注浆管回流停止注浆，确保钻孔口密封；

A7.一次有压注浆，待孔口封堵注浆初凝前，通过一次注浆管9对钻孔内进行注浆，通过排气管7排走空气，直至排气管7反浆为止；

具体的，在步骤A7进行的过程中，中途不得停浆，孔内注浆必须饱满密实，直至孔底排气管7返浆无气泡为止。本实施例中，步骤A3所采用的注浆压力可选择为0.6～0.8MPa。

A8.二次高压注浆，待一次注浆液初凝前，通过二次高压注浆管10对钻孔内进行二次高压注浆；

具体的，在步骤A8的过程中，使得孔内浆液充填饱满、密实，注浆压力根据现场注浆试验确定。

A9.待浆液终凝且强度达到设计强度后，安装锚具13，进行张拉并锁定；

A10.在锚具13外部设置保护网17，再采用钢纤维喷砼20覆盖封闭。

具体的，在步骤A9和步骤A10中，钻孔上端砂浆找平层、安装垫板一11、垫板二12和锚具13，进行锚索1孔口张拉锁定，钢纤维喷砼20封锚；优选的，通过螺栓杆14连接螺栓孔19和垫板组件上的连接孔，然后在垫板组件上添加垫圈15和螺母16，从而实现垫板组件与基岩的相连。将保护网17的边缘锚入到保护网锚接孔18中。

优选的，在螺栓孔19和保护网锚接孔18中均灌注水泥浆进行填充。

上述步骤完成后，即在施工现场形成实施例2所提供的锚索装置。

作为优选，在步骤A1进行之前，先进行锚索1的制作方法，锚索1的制作方法包括以下步骤：

S1.准备好钢绞线22，每隔预设距离设置一个隔离架3，并使所述隔离架3分别穿过入孔口封堵注浆管8、一次注浆管9、二次高压注浆管10和排气管7，对上述四管用玻璃胶封孔；

具体的，在本实施例中，预设距离为一米，即每隔一米设置一个隔离架3。钢绞线22的数量为九个，使九个钢绞线22分别穿过隔离架3上的九个绞线孔22a。孔口封堵注浆管8穿过隔离架3上的孔口封堵注浆孔8a。一次注浆管9穿过隔离架3上的一次注浆孔9a。二次高压注浆管10穿过隔离架3上的二次高压注浆孔10a。排气管7穿过隔离架3上的排气孔7a。将上述各管穿过隔离架3上后，通过玻璃胶封堵隔离架3上的孔。

在S1结束后，还包括以下步骤：

S11.在部分隔离架3外侧套设对中支架4，使所述对中支架4与所述隔离架3固定相连；

具体的，每间隔三个隔离架3设置一个对中支架4，即：每四米设置一个对中支架4。

S12.在相邻两个隔离架3之间安装紧箍环5。

S2.在锚索1端头安装导向帽6，使导向帽6与所有钢绞线22的端部相连。

步骤S11、步骤S12和步骤S2的顺序可调换。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚索(1)，其特征在于，包括孔口封堵注浆管(8)、一次注浆管(9)、二次高压注浆管(10)、排气管(7)、隔离架(3)、导向帽(6)和至少两根绞线(22)；

所述一次注浆管(9)的长度大于所述孔口封堵注浆管(8)的长度；所述排气管(7)的长度大于所述一次注浆管(9)的长度；所述二次高压注浆管(10)的长度大于所述排气管(7)的长度；所述隔离架(3)上设有供所述绞线(22)穿过的绞线孔(22a)、供所述孔口封堵注浆管(8)穿过的孔口封堵注浆孔(8a)、供所述一次注浆管(9)穿过的一次注浆孔(9a)、供所述二次高压注浆管(10)穿过的二次高压注浆孔(10a)以及供所述排气管(7)穿过的排气孔(7a)；

所述导向帽(6)设置于所述绞线(22)的端部并与所述至少两根绞线(22)相连。

2.根据权利要求1所述的锚索(1)，其特征在于，沿所述锚索(1)的长度方向上呈间隔地设置有至少两个隔离架(3)。

3.根据权利要求2所述的锚索(1)，其特征在于，还包括对中支架(4)，所述对中支架(4)套设于所述隔离架(3)外侧并与所述隔离架(3)相连。

4.根据权利要求2所述的锚索(1)，其特征在于，相邻两个所述隔离架(3)之间设有紧箍环(5)，所述紧箍环(5)用于箍紧所述绞线(22)。

5.一种锚索装置，其特征在于，包括止浆塞、锚墩、锚具(13)以及权利要求1-4中任意一项所述的锚索(1)；

所述锚墩设置锚孔(2)口岩壁上，所述锚墩包括垫板组件，所述垫板组件中部设有用于供锚索(1)穿过的中心孔；

所述止浆塞设置于锚孔(2)口，与所述锚墩抵接；

所述锚具(13)设置于所述锚墩外侧，与所述锚墩抵接。

6.根据权利要求5所述的锚索装置，其特征在于，所述垫板组件包括垫板一(11)和垫板二(12)，所述垫板一(11)锚固于岩壁上，所述垫板一(11)和所述垫板二(12)重叠设置且固定相连，所述垫板一(11)的尺寸大于所述垫板二(12)的尺寸。

7.根据权利要求5所述的锚索装置，其特征在于，还包括找平层、保护网(17)和钢纤维喷砼(20)层；

所述保护网(17)包覆在所述锚墩上，所述保护网(17)外部采用所述钢纤维喷砼(20)层覆盖封闭；所述找平层设于所述钢纤维喷砼(20)层内，所述找平层表面与岩壁表面齐平。

8.一种锚索(1)的制作方法，其特征在于，用于制作权利要求1-4中任意一项所述的锚索(1)，包括以下步骤：

S1.准备好钢绞线(22)，每隔预设距离设置一个隔离架(3)，并使所述隔离架(3)分别穿过入孔口封堵注浆管(8)、一次注浆管(9)、二次高压注浆管(10)和排气管(7)，对孔口封堵注浆管(8)、一次注浆管(9)、二次高压注浆管(10)和排气管(7)封孔；

S2.在锚索(1)端头安装导向帽(6)。

9.根据权利要求8所述的锚索(1)的制作方法，其特征在于，在步骤S1结束后，还包括以下步骤：

S11.在部分隔离架(3)外侧套设对中支架(4)，使所述对中支架(4)与所述隔离架(3)固定相连；

S12.在相邻两个隔离架(3)之间安装紧箍环(5)。

10.一种注浆施工方法，其特征在于，基于权利要求1-4中任意一项所述的锚索(1)，包括以下步骤：

A1.钻孔；

A2.将锚索(1)放置入钻孔内，向上推送就位后临时固定；

A3.在锚孔(2)口安装止浆塞；

A3.将锚孔(2)口处一定范围岩壁凿除一定深度，施作找平层；

A4.安装并固定锚墩；

A5.孔口封堵注浆，通过孔口封堵注浆管(8)对钻孔内进行注浆，注浆高度漫过孔口封堵注浆管(8)，有浆液从封堵注浆管回流停止注浆，确保钻孔口密封；

A6.待孔口封堵注浆终凝后，通过一次注浆管(9)对钻孔内进行注浆，直至排气管(7)返浆为止；

A7.在浆液初凝前，通过二次高压注浆管(10)对钻孔内进行二次高压注浆；

A8.待浆液终凝且强度达到设计强度后，安装锚具(13)，进行张拉并锁定；

A9.在锚具(13)外部设置保护网(17)，再采用喷钢纤维砼覆盖封闭。

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