CN111561336A - 一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆及注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆及注浆方法，属于隧道工程注浆技术领域，该注浆锚杆包括钻孔组件、加强杆与限位机构，所述钻孔组件包括钻杆与钻头，所述安装槽底部设置有插块，所述钻杆底部开设有插槽，所述插块与所述插槽间隙配合，所述钻杆与所述插槽间隙配合，所述套杆与所述钢丝绳底部均固定连接于所述插槽底部，所述固定座固定连接于所述套杆，所述限位杆铰接安装于所述固定座，所述扭簧固定安装于所述套杆与所述限位杆之间，所述扭簧被构造成用于使所述限位杆的顶端有远离套杆运动的趋势，该锚杆在轴向、横向都具有一定的支护效果，降低了隧道围岩的坍塌几率。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程注浆技术领域，具体而言，涉及一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆及注浆方法。
背景技术
在动态水压力、大松软破碎等强度较低的岩体中，隧道围岩变形量很大，导致在深部破碎软岩隧道中锚杆出现了大量的破断失效情况。通过地下隧道坍塌后发掘的失效锚杆发现，在岩溶软岩隧道中锚杆不仅承受单一轴向拉伸作用，还承受横向剪切和弯曲作用，现有的注浆锚杆支护效果较为单一，多种外力作用使得锚杆容易损坏，失去支护作用。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆及注浆方法，旨在改善现有的注浆锚杆支护效果较为单一，多种外力作用使得锚杆容易损坏，失去支护作用的问题。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，包括钻孔组件、加强杆与限位机构。
所述钻孔组件包括钻杆与钻头，所述钻杆为中空设置，所述钻头开设有安装槽，所述安装槽底部设置有插块，所述钻杆底部开设有插槽，所述插块与所述插槽间隙配合，所述钻杆与所述插槽间隙配合。
所述加强杆包括套杆与钢丝绳，所述钢丝绳设置在所述套杆内部，所述套杆设置在所述钻杆内部，所述套杆与所述钢丝绳底部均固定连接于所述插槽底部。
所述限位机构包括限位杆、固定座与扭簧，所述固定座固定连接于所述套杆，所述限位杆铰接安装于所述固定座，所述扭簧固定安装于所述套杆与所述限位杆之间，所述扭簧被构造成用于使所述限位杆的顶端有远离套杆运动的趋势。
在本发明的一种实施例中，所述插块在所述安装槽底部环形阵列设置，所述插槽在所述钻杆底部环形阵列设置。
在本发明的一种实施例中，所述钻头的外径大于所述钻杆的外径1.3-1.6倍。
在本发明的一种实施例中，所述钢丝绳包括单绳，所述钢丝绳由至少六个所述单绳捻制而成。
在本发明的一种实施例中，所述限位机构在所述套杆上环形阵列设置至少四个。
在本发明的一种实施例中，所述限位机构在所述套杆上下等距设置。
在本发明的一种实施例中，所述固定座的两侧侧板上开设有安装孔，所述限位杆的两侧固定连接有转轴，所述转轴转动安装于所述安装孔。
在本发明的一种实施例中，所述加强杆顶部设置有螺纹杆，所述螺纹杆与所述套杆、所述钢丝绳固定焊接，所述螺纹杆上螺纹安装有限位板。
在本发明的一种实施例中，所述钻杆顶部设置有注浆口。
第二方面，本发明另提供一种动水软弱破碎围岩高压注浆方法，其利用上述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，包括以下步骤：
步骤1：将所述钻杆套接于所述加强杆与所述限位机构外部，将所述钻杆底部通过所述插块与所述插槽的配合安装于所述安装槽内部；
步骤2：将所述钻孔组件通过钻孔设备带动进行钻孔，将所述钻孔组件钻入目标位置；
步骤3：通过所述注浆口向所述钻杆内部进行高压注浆，此时边将所述钻杆向上拉起边进行注浆，直至所述钻杆离开目标位置，停止注浆；
步骤4：将所述限位板螺纹安装于所述螺纹杆上。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，使用时，通过向钻杆内部进行注浆与套杆的共同作用加强该注浆锚杆的横向剪切和弯曲作用，钻杆脱离时，限位机构的限位杆在扭簧的作用下张开，插入隧道围岩内，与隧道围岩产生限位作用，降低注浆锚杆在隧道围岩中的滑动，增加注浆锚杆的支护效果，套杆内部设置有钢丝绳，一方面增加锚杆的轴向拉伸作用，另一方面，当锚杆受横向剪切和弯曲作用断裂时，钢丝绳与限位机构的配合使得锚杆对隧道围岩还具有一定的固定作用，降低隧道围岩的坍塌、滑坡几率，该锚杆在轴向、横向都具有一定的支护效果，降低了隧道围岩的坍塌几率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆的结构示意图；
图2为本发明实施方式提供的钻孔组件的结构示意图；
图3为本发明实施方式提供的加强杆的结构示意图；
图4为图3中B位置的放大图；
图5为本发明实施方式提供的钢丝绳的横截面结构示意图；
图6为图1中A位置的放大图；
图7为本发明实施方式提供的固定座的结构示意图；
图8为本发明实施方式提供的套杆的结构示意图。
图中：100-钻孔组件；110-钻杆；111-插槽；120-钻头；121-安装槽；122-插块；130-注浆口；200-加强杆；210-套杆；220-钢丝绳；221-单绳；230-螺纹杆；240-限位板；300-限位机构；310-限位杆；311-转轴；320-固定座；321-安装孔；330-扭簧。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式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方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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设备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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，包括钻孔组件100、加强杆200与限位机构300。
请参阅图2，钻孔组件100包括钻杆110与钻头120，钻杆110为中空设置，钻杆110顶部设置有注浆口130，钻头120开设有安装槽121，安装槽121底部设置有插块122，钻杆110底部开设有插槽111，插块122与插槽111间隙配合，钻杆110与插槽111间隙配合，钻杆110可拆卸的安装在钻头120内，钻杆110可带动钻头120转动进行钻孔。
在一些具体的实施方案中，钻头120的外径大于钻杆110的外径1.3-1.6倍，增加注浆的范围，增加支护强度，便于钻杆110的拔出。
在一些具体的实施方案中，插块122在安装槽121底部环形阵列设置，插槽111在钻杆110底部环形阵列设置，多个插块122与插槽111的设置，增加插块122与插槽111的安装强度。
请参阅图3、图4和图5，加强杆200包括套杆210与钢丝绳220，钢丝绳220包括单绳221，钢丝绳220由至少六个单绳221捻制而成，增加钢丝绳220的强度与韧性，钢丝绳220设置在套杆210内部，套杆210设置在钻杆110内部，套杆210与钢丝绳220底部均固定焊接于插槽111底部。
请参阅图6、图7和图8，限位机构300包括限位杆310、固定座320与扭簧330，固定座320固定焊接于套杆210，固定座320的两侧侧板上开设有安装孔321，限位杆310的两侧固定焊接有转轴311，转轴311转动安装于安装孔321，扭簧330固定安装于套杆210与限位杆310之间，扭簧330被构造成用于使限位杆310的顶端有远离套杆210运动的趋势。
在一些具体的实施方案中，限位机构300在套杆210上环形阵列设置至少四个，限位机构300在套杆210上下等距设置，多个限位机构300的设置，增加注浆锚杆在隧道围岩中的轴向固定效果，降低注浆锚杆在隧道围岩中的轴向滑动。
在一些具体的实施方案中，加强杆200顶部设置有螺纹杆230，螺纹杆230与套杆210、钢丝绳220固定焊接，螺纹杆230上螺纹安装有限位板240，限位板240的设置，对注浆锚杆进行固定，降低注浆锚杆在隧道围岩中的轴向移动。
本发明另提供一种动水软弱破碎围岩高压注浆方法，其利用上述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，包括以下步骤：
步骤1：将钻杆110套接于加强杆200与限位机构300外部，将钻杆110底部通过插块122与插槽111的配合安装于安装槽121内部；
步骤2：将钻孔组件100通过钻孔设备带动进行钻孔，将钻孔组件100钻入目标位置；
步骤3：通过注浆口130向钻杆110内部进行高压注浆，此时边将钻杆110向上拉起边进行注浆，直至钻杆110离开目标位置，停止注浆；
步骤4：将限位板240螺纹安装于螺纹杆230上。
工作原理：使用时，先将钻杆110套在加强杆200与限位机构300的外部，将钻杆110的底部与钻头120安装，向钻杆110内部进行注浆，通过注浆与套杆210的共同作用加强该注浆锚杆的横向剪切和弯曲作用，钻杆110脱离限位机构300时，限位机构300的限位杆310在扭簧330的作用下张开，插入隧道围岩内，与隧道围岩产生限位作用，降低注浆锚杆在隧道围岩中的滑动，增加注浆锚杆的支护效果，套杆210内部设置的钢丝绳220，一方面增加锚杆的轴向拉伸作用，另一方面，当锚杆受横向剪切和弯曲作用断裂时，钢丝绳220与限位机构300的配合使得锚杆对隧道围岩还具有一定的固定作用，降低隧道围岩的坍塌、滑坡几率。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，包括
钻孔组件(100)，所述钻孔组件(100)包括钻杆(110)与钻头(120)，所述钻杆(110)为中空设置，所述钻头(120)开设有安装槽(121)，所述安装槽(121)底部设置有插块(122)，所述钻杆(110)底部开设有插槽(111)，所述插块(122)与所述插槽(111)间隙配合，所述钻杆(110)与所述插槽(111)间隙配合；
加强杆(200)，所述加强杆(200)包括套杆(210)与钢丝绳(220)，所述钢丝绳(220)设置在所述套杆(210)内部，所述套杆(210)设置在所述钻杆(110)内部，所述套杆(210)与所述钢丝绳(220)底部均固定连接于所述插槽(111)底部；
限位机构(300)，所述限位机构(300)包括限位杆(310)、固定座(320)与扭簧(330)，所述固定座(320)固定连接于所述套杆(210)，所述限位杆(310)铰接安装于所述固定座(320)，所述扭簧(330)固定安装于所述套杆(210)与所述限位杆(310)之间，所述扭簧(330)被构造成用于使所述限位杆(310)的顶端有远离套杆(210)运动的趋势。
2.根据权利要求1所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述插块(122)在所述安装槽(121)底部环形阵列设置，所述插槽(111)在所述钻杆(110)底部环形阵列设置。
3.根据权利要求1所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述钻头(120)的外径大于所述钻杆(110)的外径1.3-1.6倍。
4.根据权利要求1所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述钢丝绳(220)包括单绳(221)，所述钢丝绳(220)由至少六个所述单绳(221)捻制而成。
5.根据权利要求1所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述限位机构(300)在所述套杆(210)上环形阵列设置至少四个。
6.根据权利要求1所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述限位机构(300)在所述套杆(210)上下等距设置。
7.根据权利要求1所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述固定座(320)的两侧侧板上开设有安装孔(321)，所述限位杆(310)的两侧固定连接有转轴(311)，所述转轴(311)转动安装于所述安装孔(321)。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述加强杆(200)顶部设置有螺纹杆(230)，所述螺纹杆(230)与所述套杆(210)、所述钢丝绳(220)固定焊接，所述螺纹杆(230)上螺纹安装有限位板(240)。
9.根据权利要求8所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，所述钻杆(110)顶部设置有注浆口(130)。
10.一种动水软弱破碎围岩高压注浆方法，其利用权利要求9所述的动水软弱破碎围岩高压注浆锚杆，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将所述钻杆(110)套接于所述加强杆(200)与所述限位机构(300)外部，将所述钻杆(110)底部通过所述插块(122)与所述插槽(111)的配合安装于所述安装槽(121)内部；
步骤2：将所述钻孔组件(100)通过钻孔设备带动进行钻孔，将所述钻孔组件(100)钻入目标位置；
步骤3：通过所述注浆口(130)向所述钻杆(110)内部进行高压注浆，此时边将所述钻杆(110)向上拉起边进行注浆，直至所述钻杆(110)离开目标位置，停止注浆；
步骤4：将所述限位板(240)螺纹安装于所述螺纹杆(230)上。
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