CN112360533B - 一种用于隧道互层岩体中的锚固结构 - Google Patents
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Abstract
一种用于隧道互层岩体中的锚固结构，包括竖直设置的锚杆，锚杆为筒体且从底端沿轴线向上开设有竖直的管缝，管缝的长度小于锚杆的长度，锚杆上端开设有与锚杆同轴设置的注浆孔，注浆孔的直径小于锚杆的内径，注浆孔贯穿锚杆上端将锚杆的内部与外界连通，锚杆内壁上竖直限位滑动连接有止浆塞，注浆塞为开口向上的圆台，止浆塞下端面与锚杆之间连接有第一推力弹簧，第一推力弹簧给止浆塞向上的弹力，锚杆上密封套装有套筒，套筒上螺纹连接有与套筒同轴的转筒，转筒由外筒体和内筒体组成，外筒体与套筒螺纹连接，内筒体与套筒的内壁滑动密封接触，转筒上同轴转动连接有推杆，推杆的直径小于注浆孔的直径，推杆与止浆塞连接。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，特别是一种用于隧道互层岩体中的锚固结构。
背景技术
现有锚杆在注浆完成后使用止浆塞将锚杆注浆孔封堵以避免漏浆，但在上仰注浆时，在止浆塞安装过程中不可避免的会漏掉一部分注浆液，从而导致锚杆的支护效果减弱甚至因此而失效；注浆完成后，因注浆液凝固需要一定的时间，而在注浆液的凝固过程中互层岩体可能发生错动而导致支护失效。
发明内容
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种用于隧道互层岩体中的锚固结构，以解决止浆塞安装过程中漏浆和在注浆液的凝固过程中互层岩体可能发生错动而导致支护失效的问题。
其解决的技术方案是：包括竖直设置的锚杆，锚杆为筒体且从底端沿轴线向上开设有竖直的管缝，管缝的长度小于锚杆的长度，锚杆上端开设有与锚杆同轴设置的注浆孔，注浆孔的直径小于锚杆的内径，注浆孔贯穿锚杆上端将锚杆的内部与外界连通，锚杆内壁上竖直限位滑动连接有止浆塞，注浆塞为开口向上的圆台，止浆塞下端面与锚杆之间连接有第一推力弹簧，第一推力弹簧给止浆塞向上的弹力，锚杆上密封套装有套筒，套筒上螺纹连接有与套筒同轴的转筒，转筒由外筒体和内筒体组成，外筒体与套筒螺纹连接，内筒体与套筒的内壁滑动密封接触，转筒上同轴转动连接有推杆，推杆的直径小于注浆孔的直径，推杆与止浆塞连接；旋转转筒，转筒与套筒经螺旋传动使转筒在套筒上向下移动，从而推动止浆塞向下移动，注浆完成后，反转转筒，转筒与套筒经螺旋传动使转筒在套筒上向上移动，止浆塞在推力弹簧的推力作用下向上移动，从而封堵注浆孔。
本发明锚杆为管缝锚杆，在安装完成后便起到支护效果，具有很好的时效性，避免注浆过程中以及注浆液凝固过程中因岩体发生错动而导致支护效果减弱甚至失效；旋转转筒，转筒上的推杆带动止浆塞移动，控制止浆塞打开与关闭注浆孔，方便且随时控制注浆的通断，避免注浆完成后漏浆。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的轴测剖视图。
图3为本发明的图2中局部放大图A。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图3给出，本发明包括竖直设置的锚杆1，其特征在于，锚杆1为两端开口的筒体，锚杆1从底端沿轴线向上开设有竖直的管缝，管缝的长度小于锚杆1的长度，锚杆1上开设有与锚杆1同轴设置的注浆孔2，注浆孔2的直径小于锚杆1的内径，注浆孔2贯穿锚杆1上端将锚杆1的内部与外界连通，锚杆1内壁上竖直限位滑动连接有止浆塞3，止浆塞3位于管缝上方，止浆塞3呈大圆底面位于下方的圆台状，止浆塞3的大圆底面的直径大于注浆孔2的直径，止浆塞3的小圆底面的直径小于注浆孔2的直径，止浆塞3下端面与锚杆1的内壁之间连接有第一推力弹簧4，第一推力弹簧4给止浆塞3向上的推力，锚杆1外壁上经橡胶密封圈密封套装有套筒5，套筒5与锚杆1转动连接，套筒5上螺纹连接有与套筒5同轴的转筒6，转筒6由外筒体和内筒体组成，外筒体与套筒5螺纹连接，内筒体与套筒5的内壁滑动密封接触，转筒6上同轴转动连接有推杆7，推杆7与转筒6之间转动互不影响，推杆7的直径小于注浆孔2的直径，推杆7与止浆塞3连接。
旋转转筒6使转筒6与套筒5之间发生相对转动，转筒6与套筒5经螺旋传动使转筒6在套筒5上向下移动，转筒6经推杆7推动止浆塞3向下移动，止浆塞3与注浆孔2分离，使注浆孔2与锚杆1内部连通，注浆液经注浆孔2进入锚杆1内部；注浆完成后，反转转筒6使转筒6与套筒5之间发生相对转动，转筒6与套筒5经螺旋传动使转筒6在套筒5上向上移动，止浆塞3在推杆7的拉力和第一推力弹簧4的推力作用下向上移动，从而封堵注浆孔2，避免注浆液渗漏。
进一步地，所述的止浆塞3上竖直插装有矩形管8，矩形管8上端开口下端密封，矩形管8与锚杆1的内壁密封滑动连接，矩形管8侧壁上开设有通孔9，锚杆1上开设有与通孔9相匹配的排气孔10，排气孔10水平设置且与通孔9的轴线位于同一竖直面内，锚杆1上有竖直的排气管11，排气管11一端与矩形管8连通，排气管11的另一端连接在锚杆1的底端且与锚杆1平齐。
止浆塞3向下移动至行程末端时，通孔9与排气孔10连通，止浆塞3向上移动至通孔9与排气孔10完全分离时，止浆塞3未到达行程最大端，止浆塞3继续向上运动至行程最大端时，止浆塞3将注浆孔2封闭。
进一步地，所述的推杆7与套筒5经花键滑动连接，推杆7上开设有外螺纹，止浆塞3上开设有与外螺纹相匹配的内螺纹使推杆7与止浆塞3螺纹连接，套筒5上同轴限位滑动连接有滑动体12，滑动体12内有腔室，腔室呈大圆底面位于下方的圆台状，腔室的横截面积由上至下逐渐变大，滑动体12的上端与套筒5外壁之间连接有第二推力弹簧13，第二推力弹簧13给滑动体12向下的推力，锚杆1上端开设有环槽14，环槽14的截面为角度小于180°的圆弧，套筒5上圆周分布有多个与环槽相匹配的滑块15，多个滑块15与套筒5向心限位滑动连接，滑块15位于滑动体12内的一端与滑动体12的内壁相接触，滑块15的另一端与环槽14相匹配且置于环槽14内，所述套筒5、转筒6、滑动体、滑块15和推杆7构成可拆连接机构。
转动套筒5，套筒5带动推杆7旋转，推杆7与止浆塞3在螺纹的作用下分离，向上推动滑动体12，滑动体12的内壁与滑块15分离，向上移动套筒5，滑块15在环槽14内向下移动的同时做离心滑动从而与环槽14分离，完成对可拆连接机构的拆除；向下移动套筒5，当滑块15移动至环槽14时，滑动体12在第二推力弹簧13的作用下向下滑动，滑动体12推动滑块15做向心运动从而进入环槽14内，完成对可拆连接机构的定位与安装，转动套筒5，使推杆7与止浆塞3经螺纹的作用连接，完成推杆7与止浆塞3的连接。
进一步地，所述的锚杆1从底端沿轴线向上开设有螺旋槽16，螺旋槽16的轴向长度小于管缝的长度，注浆时，注浆液随着螺旋槽16向周围岩体的小裂纹内注浆，使岩体连成一个整体，增强锚固效果。
进一步地，所述的锚杆1外壁上密封套装有位于管缝上方的垫板17，垫板17与锚杆1滑动连接，锚杆1上螺纹连接有位于垫板17上方的螺母18，螺母18对垫板17进行预紧，改善端部受力，增强加固效果。
本发明上仰注浆时，将锚杆1从底端插装入孔径小于锚杆1外径的岩孔内，将垫板17与岩体接触并旋转螺母18，对垫板17进行预紧，将可拆连接机构套装在锚杆1上，移动套筒5，当滑块15移动至环槽14时，滑动体12在第二推力弹簧13的作用下复位，滑动体12推动滑块15做向心运动从而进入环槽14内，完成对可拆连接机构的定位与安装，转动套筒5，使推杆7与止浆塞3经螺纹的作用连接，完成推杆7与止浆塞3的连接，随后旋转转筒6使转筒6与套筒5之间发生相对转动，转筒6与套筒5经螺旋传动使转筒6在套筒5上移动，转筒6带动止浆塞3移动从而打开注浆孔2，同时止浆塞3带动矩形管8移动从而使通孔9与排气孔10接通，开始注浆，锚杆1与岩体内的空气经排气管11和矩形管8后排出锚杆1，待排气孔10内有注浆液流出时，表明注浆液充满锚杆1；反转转筒6使转筒6与套筒5之间发生相对转动，转筒6与套筒5经螺旋传动使转筒6在套筒5上反向移动，使止浆塞3朝向注浆孔2移动而不封堵注浆孔2，止浆塞3带动矩形管8移动从而使通孔9与排气孔10完全分离，阻止注浆液从排气孔10内流出，此时加压注浆，注浆液随着螺旋槽向周围岩体的小裂纹内注浆，使岩体连成一个整体；加压注浆完成后，继续反转转筒6使转筒6与套筒5之间发生相对转动，转筒6与套筒5经螺旋传动使转筒6在套筒5上反向移动，使止浆塞3朝向注浆孔2移动进而封堵注浆孔2，完成注浆；反向转动套筒5，套筒5带动推杆7旋转，推杆7与止浆塞3在螺纹的作用下分离，向上推动滑动体12，滑动体12的内壁与滑块15分离，向上移动套筒5，滑块15在环槽14内向下移动的同时做离心滑动从而与环槽14分离，完成对可拆连接机构的拆除。
本发明锚杆为管缝锚杆，在安装完成后便起到支护效果，具有很好的时效性，避免注浆过程中以及注浆液凝固过程中因岩体发生错动而导致支护效果减弱甚至失效；旋转转筒，转筒上的推杆带动止浆塞移动，控制止浆塞打开与关闭注浆孔，方便且随时控制注浆的通断，避免注浆完成后漏浆；套筒、转筒和推杆可拆卸，便于重复利用，降低了锚固成本；排气管和矩形管使上仰注浆时，便于排出锚杆内空气和判断锚杆内是否注满注浆液；螺旋槽使注浆液随着螺旋槽流动且向周围岩体的小裂纹内注浆，使岩体连成一个整体，增强锚固效果；螺母对垫板进行预紧，改善端部受力，增强加固效果。
Claims (4)
1.一种用于隧道互层岩体中的锚固结构，包括竖直设置的锚杆(1)，其特征在于，锚杆(1)为筒体且从底端沿轴线向上开设有竖直的管缝，锚杆(1)上开设有与锚杆(1)同轴设置的注浆孔(2)，注浆孔(2)的直径小于锚杆(1)的内径，注浆孔(2)贯穿锚杆(1)上端，锚杆(1)内壁上竖直限位滑动连接有止浆塞(3)，止浆塞(3)位于管缝的上方，止浆塞(3)下端面与锚杆(1)之间连接有第一推力弹簧(4)，第一推力弹簧(4)给止浆塞(3)向上的推力，锚杆(1)上密封套装有套筒(5)，套筒(5)与锚杆(1)转动连接，套筒(5)上螺纹连接有与套筒(5)同轴的转筒(6)，转筒(6)上同轴转动连接有推杆(7)，推杆(7)的直径小于注浆孔(2)的直径，推杆(7)与止浆塞(3)连接；
旋转转筒(6)使转筒(6)与套筒(5)之间发生相对转动，转筒(6)与套筒(5)经螺旋传动使转筒(6)在套筒(5)上向下移动，转筒(6)经推杆(7)推动止浆塞(3)向下移动从而打开注浆孔(2)；反转转筒(6)，转筒(6)与套筒(5)经螺旋传动使转筒(6)在套筒(5)上向上移动，止浆塞(3)在推杆(7)的拉力和第一推力弹簧(4)的推力作用下向上移动，从而封堵注浆孔(2)；
止浆塞(3)上竖直插装有矩形管(8)，矩形管(8)与锚杆(1)密封滑动连接，矩形管(8)侧壁上开设有通孔(9)，锚杆(1)上开设有与通孔(9)相匹配的排气孔(10)，锚杆(1)上有排气管(11)，排气管(11)一端与矩形管(8)连通，排气管(11)的另一端连接在锚杆(1)的底端且与锚杆(1)的下端平齐，止浆塞(3)向下移动至行程末端时，通孔(9)与排气孔(10)连通，止浆塞(3)向上移动至通孔(9)与排气孔(10)完全分离时，止浆塞(3)未到达行程最大端，止浆塞(3)继续向上运动至行程最大端时，止浆塞(3)将注浆孔(2)封闭。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道互层岩体中的锚固结构，其特征在于，推杆(7)与套筒(5)经花键滑动连接，推杆(7)与止浆塞(3)螺纹连接，套筒(5)上同轴限位滑动连接有滑动体(12)，滑动体(12)内有腔室，腔室呈大圆底面位于下方的圆台状，滑动体(12)的上端与套筒(5)之间有第二推力弹簧(13)，第二推力弹簧(13)给滑动体(12)向下的推力，锚杆(1)上端开设有环槽(14)，环槽(14)的截面为圆弧，套筒(5)上圆周分布有多个与环槽相匹配的滑块(15)，多个滑块(15)与套筒(5)向心限位滑动连接，滑块(15)位于滑动体(12)内的一端与滑动体(12)的内壁相接触，滑块(15)的另一端与环槽(14)相匹配且置于环槽(14)内，所述套筒(5)、转筒(6)、滑动体、滑块(15)和推杆(7)构成可拆连接机构；
转动套筒(5)，套筒(5)带动推杆(7)旋转，推杆(7)与止浆塞(3)在螺纹的作用下分离，向上推动滑动体(12)，滑动体(12)的内壁与滑块(15)分离，向上移动套筒(5)，滑块(15)在环槽(14)内向下移动的同时做离心滑动从而与环槽(14)分离，完成对可拆连接机构的拆除；向下移动套筒(5)，当滑块(15)移动至环槽(14)时，滑动体(12)在第二推力弹簧(13)的作用下向下滑动，滑动体(12)推动滑块(15)做向心运动从而进入环槽(14)内，转动套筒(5)，使推杆(7)与止浆塞(3)经螺纹的作用连接，完成对套筒(5)的定位与安装。
3.根据权利要求1所述的一种用于隧道互层岩体中的锚固结构，其特征在于，锚杆(1)从底端沿轴线向上开设有螺旋槽(16)，螺旋槽(16)的轴向长度小于管缝的长度。
4.根据权利要求1所述的一种用于隧道互层岩体中的锚固结构，其特征在于，锚杆(1)外壁上密封套装有位于管缝上方的垫板(17)，垫板(17)与锚杆(1)滑动连接，锚杆(1)上螺纹连接有位于垫板(17)上方的螺母(18)。
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