CN112177647A - 一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，包括稳压装置和具有回流逆止功能的注浆管；具有回流逆止功能的注浆管包括注浆管本体，其出浆端的第一端部切开锥体段由能够闭合形成锥体结构及张开形成中空结构的多个第一椎体片构成；第一端部切开锥体段表面套有第一弹力橡胶圈；其施工方法为：从注浆管注浆，多个第一椎体片张开形成中空结构使浆液进入锚杆孔；随着注浆量的增加，锚杆孔内空气从稳压装置排出；随着注浆量的进一步增加，浆液填充整个锚杆孔并回流至稳压装置，形成稳压；停止注浆，多个第一椎体片闭合形成锥体结构防止浆液回流。本发明能保证注浆过程中稳压及防止浆液从注浆管回流，提高锚固质量。

Description

一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法，由其适用于矿山法施工并采用锚杆支护的隧道工程。

背景技术

锚杆支护在交通隧道、水工洞室等地下洞室中广泛应用，是按“新奥法”原理设计的隧道的主要支护措施之一。国内常用的注浆锚杆一般由锚固头100（采用涨壳式金属锚固件或树脂锚固）、中空杆体200、止浆塞300、垫板400、螺母500、排气（注浆）管600组成，如图1所示。当锚杆用于隧道拱部支护时，此时锚杆往上倾斜，因此采用排气（注浆）管进浆、中空杆体排气（浆）的方式进行锚杆孔注浆；当锚杆用于隧道边墙支护时，此时锚杆往下倾斜，因此采用中空杆体进浆、排气（注浆）管排气（浆）的方式进行锚杆孔注浆。

而当锚杆用于隧道拱部支护时，存在如下问题：1）由于注浆管、中空杆体没有止浆塞，注浆过程中无法稳压，浆液无法渗入围岩，降低了锚固效果；2）注浆完成并拔除注浆连接管后，由于浆液尚处于流动状态，部分浆液会从注浆管回流，使锚杆周边形成局部空洞，造成注浆不饱满。因此，有必要设计一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法，以解决上述为问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法，能保证注浆过程中稳压及防止浆液从注浆管回流，提高锚杆锚固质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，包括稳压装置和具有回流逆止功能的注浆管，所述稳压装置安装于中空锚杆体的出气端的端部，所述具有回流逆止功能的注浆管安装于中空锚杆体的一侧，且所述具有回流逆止功能的注浆管的出浆端依次穿过安装于中空锚杆体上的垫板和止浆塞；所述具有回流逆止功能的注浆管包括注浆管本体，所述注浆管本体的出浆端设置有第一端部切开锥体段；所述第一端部切开锥体段由能够闭合形成锥体结构以及张开形成中空结构的多个第一椎体片构成；所述第一端部切开锥体段的表面套设有第一弹力橡胶圈。

进一步地，所述第一端部切开锥体段具有连接端和尖端，所述第一椎体片的尺寸由连接端至尖端依次减小；所述第一弹力橡胶圈套设于所述第一端部切开锥体段的连接端。

进一步地，所述多个第一椎体片的大小相同。

进一步地，所述锥体结构为圆锥体结构。

进一步地，所述稳压装置包括中空塑料管、砂包和第二弹力橡胶圈，所述中空塑料管的进气端与所述中空锚杆体连接，所述中空塑料管的出气端表面套设有第二弹力橡胶圈；所述中空塑料管内设置有砂包。

更进一步地，所述中空塑料管包括依次连接的螺帽段、无螺纹杆体段和第二端部切开锥体段；所述螺帽段与所述中空锚杆体通过螺纹连接，所述砂包设置于所述无螺纹杆体段内，所述第二弹力橡胶圈套设于所述第二端部切开锥体段表面；所述第二端部切开锥体段由能够张开形成中空结构的多个第二椎体片构成。

更进一步地，所述砂包采用土工布包裹粗砂制成。

本发明还提供一种采用上述的隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置的施工方法，包括如下步骤：

S1、将所述具有回流逆止功能的注浆管代替常规注浆管按正常施工要求安装于注浆锚杆上；

S2、施工锚杆钻孔，然后插入注浆锚杆，并实现端头锚固；

S3、将所述稳压装置安装于中空锚杆体的出气端的端部；

S4、从注浆管本体注浆，随着压力的升高，注浆管本体出浆端的第一端部切开锥体段的多个第一椎体片张开形成中空结构，浆液通过中空结构流出并进入锚杆孔；

S5、随着注浆量的增加，浆液沿锚杆孔从底部往顶部流动，锚杆孔内的空气进入中空锚杆体并从中空锚杆体出气端的稳压装置排出；

S6、随着注浆量的进一步增加，浆液填充整个锚杆孔，并从中空锚杆体回流直至稳压装置；

S7、稳压装置的中空塑料管内的砂包在注浆压力作用下往出气端移动，当移动到第二弹力橡胶圈的位置处时，受外包第二弹力橡胶圈收缩力的限制，砂包停止移动，形成稳压；

S8、注浆稳压达到设计规定时间后，停止注浆，第一端部切开锥体段的多个第一椎体片在其外包的第一弹力橡胶圈收缩力的作用下闭合形成锥体结构，防止浆液回流。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的具有回流逆止功能的注浆管在注浆管本体伸入至锚杆孔内的端部设置由第一椎体片构成的第一端部切开锥体段，并采用第一弹力橡胶圈压紧；注浆时，在注浆压力作用下，第一端部切开锥体段的多个第一椎体片张开形成中空结构，浆液通过中空结构进入锚杆孔；停止注浆后，第一端部切开锥体段的多个第一椎体片在其外包的第一弹力橡胶圈的压力作用下闭合形成密闭锥体结构，可有效防止浆液回流；

（2）本发明通过注浆管注浆，当浆液充满锚杆孔后通过中空锚杆体回流直至端部的稳压装置，稳压装置内的砂包透气但不漏浆，在注浆压力作用下往出气端移动，受外包第二弹力橡胶圈收缩力的限制，形成稳压，保证注浆过程中稳压，有效地提高锚杆孔的注浆密实度，提高锚杆锚固质量；

（3）本发明在既有锚杆总成的基础上将原有注浆管替换为本发明提供的具有回流逆止功能的注浆管，并在中空锚杆体的出气端的端部安装本发明提供的稳压装置，不仅对既有锚杆总成的改造少、改造费用低，且改造后不改变锚杆原有施工工艺，还能够保证注浆过程中稳压及防止浆液从注浆管回流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为背景技术中提供的现有注浆锚杆总成图；

图2为本发明实施例提供的具有回流逆止功能的注浆管在无注浆时的示意图；

图3为本发明实施例提供的具有回流逆止功能的注浆管在注浆时的示意图；

图4为本发明实施例提供的注浆锚杆的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的稳压装置的结构示意图；

图中：1、具有回流逆止功能的注浆管，11、注浆管本体，12、第一端部切开锥体段，13、第一弹力橡胶圈，14、注浆孔，2、中空锚杆体，3、止浆塞，4、垫板，5、螺母，6、涨壳式锚固件，7、稳压装置，71、中空塑料管，711、螺帽段，712、无螺纹杆体段，713、第二端部切开锥体段，72、砂包，73、第二弹力橡胶圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图2-3所示，本实施例提供一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，包括稳压装置7和具有回流逆止功能的注浆管1，所述稳压装置7安装于中空锚杆体2的出气端的端部，所述具有回流逆止功能的注浆管1安装于中空锚杆体2的一侧，且所述具有回流逆止功能的注浆管1的出浆端依次穿过安装于中空锚杆体2上的垫板4和止浆塞3；所述具有回流逆止功能的注浆管1包括注浆管本体11，所述注浆管本体11具有进浆端和出浆端，所述注浆管本体11的出浆端设置有第一端部切开锥体段12；所述第一端部切开锥体段12由能够闭合形成锥体结构以及张开形成中空结构的多个第一椎体片构成；所述第一端部切开锥体段12的表面套设有第一弹力橡胶圈13。本实施例的具有回流逆止功能的注浆管1在注浆管本体11伸入至锚杆孔内的端部设置由第一椎体片构成的第一端部切开锥体段12，并采用第一弹力橡胶圈13压紧；注浆时，在注浆压力作用下，第一端部切开锥体段12的多个第一椎体片张开形成中空结构，浆液通过中空结构进入锚杆孔；停止注浆后，第一端部切开锥体段12的多个第一椎体片在其外包的第一弹力橡胶圈13的压力作用下闭合形成密闭锥体结构，可有效防止浆液回流；同时在中空锚杆体2的出气端的端部安装稳压装置7，保证注浆过程中稳压，提高锚杆孔注浆密实以及锚杆锚固质量。

进一步地，所述第一端部切开锥体段12具有连接端和尖端，所述第一椎体片的尺寸由连接端至尖端依次减小；所述第一弹力橡胶圈13套设于所述第一端部切开锥体段12的连接端。本实施例中第一弹力橡胶圈13的弹性应根据注浆压力、第一端部切开锥体段12的弹性恢复力等因素计算确定和选择材料，确保第一端部切开锥体段12的多个第一椎体片在设计注浆压力下能张开，并在注浆结束后能闭合。

进一步地，所述多个第一椎体片的大小相同，也可以不同或者不完全相同。

优化地，所述锥体结构为圆锥体结构。

进一步地，所述稳压装置7包括中空塑料管71、砂包72和第二弹力橡胶圈73，所述中空塑料管71的进气端与所述中空锚杆体2连接，所述中空塑料管71的出气端表面套设有第二弹力橡胶圈73；所述中空塑料管71内设置有砂包72。如图5所示，本实施例中砂包72在中空塑料管71内位于所述中空锚杆体2和所述第二弹力橡胶圈73之间的位置，当浆液回流至稳压装置7时，砂包在注浆压力作用下往出气端移动，当移动至第二弹力橡胶圈73对应的位置时，受外包弹力橡胶圈收缩力的限制，砂包72停止移动，从而实现排气功能和稳压功能。

更进一步地，所述中空塑料管71包括依次连接的螺帽段711、无螺纹杆体段712和第二端部切开锥体段713；所述螺帽段711与所述中空锚杆体2通过螺纹连接，所述砂包72设置于所述无螺纹杆体段712内，所述第二弹力橡胶圈73套设于所述第二端部切开锥体段713表面；所述第二端部切开锥体段713由能够张开形成中空结构的多个第二椎体片构成。当锚杆孔内的空气进入中空塑料管71中，在空气压力作用下，第二端部切开锥体段713的多个第二椎体片张开形成中空结构，空气通过中空结构排出。本实施例中套设于第二端部切开锥体段713上的第二弹力橡胶圈73的弹性应根据注浆压力、塑料管第二端部切开锥体段713的弹性恢复力等因素计算确定和选择材料，确保第二弹力橡胶圈73的压紧力能够满足注浆压力的要求。

更进一步地，所述砂包72采用土工布包裹粗砂制成。本实施例的砂包72采用土工布包裹一定数量的粗砂制成，其可以透气但不漏浆，其中，砂包72的长度、土工布渗透系数、粗砂粒径等应根据透气性和注浆浆液渗透性确定。

如图2-5所示，本实施例还提供一种采用上述的隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置的施工方法，包括如下步骤：

S1、将所述具有回流逆止功能的注浆管1代替常规注浆管按正常施工要求安装于注浆锚杆上；如图4所示，中空锚杆体2的出浆端安装有涨壳式锚固件6，中空锚杆体2的进浆端依次安装有螺母5、垫板4和止浆塞3，注浆管本体11的出浆端依次穿过垫板4和和止浆塞3，注浆管本体11的进浆端位于垫板4背离止浆塞3的一侧；

S2、施工锚杆钻孔，然后插入注浆锚杆，并实现端头锚固；

S3、将所述稳压装置7安装于中空锚杆体2的出气端的端部，保证注浆过程中稳压；

S4、从注浆管本体11注浆，随着压力的升高，注浆管本体11出浆端的第一端部切开锥体段12的多个第一椎体片张开形成中空结构，浆液通过中空结构流出并进入锚杆孔；

S5、随着注浆量的增加，浆液沿锚杆孔从底部往顶部流动，锚杆孔内的空气进入中空锚杆体2并从中空锚杆体2出气端的稳压装置7排出；

S6、随着注浆量的进一步增加，浆液填充整个锚杆孔，并从中空锚杆体2回流直至稳压装置7；

S7、稳压装置7的中空塑料管71内的砂包72在注浆压力作用下往出气端移动，当移动到第二弹力橡胶圈73的位置处时，受外包第二弹力橡胶圈73收缩力的限制，砂包72停止移动，形成稳压；

S8、注浆稳压达到设计规定时间后，停止注浆，第一端部切开锥体段12的多个第一椎体片在其外包的第一弹力橡胶圈13收缩力的作用下闭合形成密闭锥体结构，防止浆液回流，拔除注浆管。

本实施例在既有锚杆总成的基础上将原有注浆管替换为本实施例提供的具有回流逆止功能的注浆管1，并在中空锚杆体2的出气端的端部安装本实施例提供的稳压装置7，不仅对既有锚杆总成的改造少、改造费用低，且改造后不改变锚杆原有施工工艺，还能够保证注浆过程中稳压及防止浆液从注浆管回流。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，其特征在于：包括稳压装置和具有回流逆止功能的注浆管，所述稳压装置安装于中空锚杆体的出气端的端部，所述具有回流逆止功能的注浆管安装于中空锚杆体的一侧，且所述具有回流逆止功能的注浆管的出浆端依次穿过安装于中空锚杆体上的垫板和止浆塞；所述具有回流逆止功能的注浆管包括注浆管本体，所述注浆管本体的出浆端设置有第一端部切开锥体段；所述第一端部切开锥体段由能够闭合形成锥体结构以及张开形成中空结构的多个第一椎体片构成；所述第一端部切开锥体段的表面套设有第一弹力橡胶圈。

2.如权利要求1所述的一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，其特征在于：所述第一端部切开锥体段具有连接端和尖端，所述第一椎体片的尺寸由连接端至尖端依次减小；所述第一弹力橡胶圈套设于所述第一端部切开锥体段的连接端。

3.如权利要求1所述的一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，其特征在于：所述多个第一椎体片的大小相同。

4.如权利要求1所述的一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，其特征在于：所述锥体结构为圆锥体结构。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，其特征在于：所述稳压装置包括中空塑料管、砂包和第二弹力橡胶圈，所述中空塑料管的进气端与所述中空锚杆体连接，所述中空塑料管的出气端表面套设有第二弹力橡胶圈；所述中空塑料管内设置有砂包。

6.如权利要求5所述的一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，其特征在于：所述中空塑料管包括依次连接的螺帽段、无螺纹杆体段和第二端部切开锥体段；所述螺帽段与所述中空锚杆体通过螺纹连接，所述砂包设置于所述无螺纹杆体段内，所述第二弹力橡胶圈套设于所述第二端部切开锥体段表面；所述第二端部切开锥体段由能够张开形成中空结构的多个第二椎体片构成。

7.如权利要求5所述的一种隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置，其特征在于：所述砂包采用土工布包裹粗砂制成。

8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的隧道拱部锚杆孔注浆排气与稳压装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将所述具有回流逆止功能的注浆管代替常规注浆管按正常施工要求安装于注浆锚杆上；

S2、施工锚杆钻孔，然后插入注浆锚杆，并实现端头锚固；

S3、将所述稳压装置安装于中空锚杆体的出气端的端部；

S4、从注浆管本体注浆，随着压力的升高，注浆管本体出浆端的第一端部切开锥体段的多个第一椎体片张开形成中空结构，浆液通过中空结构流出并进入锚杆孔；

S5、随着注浆量的增加，浆液沿锚杆孔从底部往顶部流动，锚杆孔内的空气进入中空锚杆体并从中空锚杆体出气端的稳压装置排出；

S6、随着注浆量的进一步增加，浆液填充整个锚杆孔，并从中空锚杆体回流直至稳压装置；

S7、稳压装置的中空塑料管内的砂包在注浆压力作用下往出气端移动，当移动到第二弹力橡胶圈的位置处时，受外包第二弹力橡胶圈收缩力的限制，砂包停止移动，形成稳压；

S8、注浆稳压达到设计规定时间后，停止注浆，第一端部切开锥体段的多个第一椎体片在其外包的第一弹力橡胶圈收缩力的作用下闭合形成锥体结构，防止浆液回流。

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