CN113153397A - 控制隧道锚杆露头长度的套管装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制隧道锚杆露头长度的套管装置，包括第一后盖和中空的组合套筒，组合套筒包括前端套、连接管和套筒主体，套筒主体两端分别套接连接管和第一后盖，前端套用于套接锚杆，前端套通过连接管与套筒主体连接，前端套和连接管之间还套接有单向套，单向套一侧与前端套套接，单向套端部设有单向卡，单向卡用于使锚杆单向滑动；通过套管装置预留特定长度的锚杆头，解决了隧道锚杆露头长度无法同时满足后续拉拔试验检测和防水板施工的问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道系统锚杆施工技术领域，尤其是涉及一种控制隧道锚杆露头长度的套管装置及其使用方法。
背景技术
在隧道施工中，隧道系统锚杆为隧道初支的重要组成部分，在锚杆施工完成后，将做拉拔试验和防水板安装，由于锚杆露头不足可供拉拔试验装置夹持的长度不够而影响拉拔力试验检测，所以通常的做法是预留较长的锚杆头，供拉拔试验使用；但是由于试验合格后，后续需要在隧道内壁施工防水板，而锚杆露头过长又会出现刺破防水板现象，从而导致防水板失去作用，因此需要在后续防水板施工之前人工将外露多余锚杆进行切除，耗时耗力，增加了工程成本，影响工程进度。另一种做法是在喷射混凝土后再一次对锚杆头处钻一个大一圈的孔，现有技术参见CN 107060849 A外露锚杆头预留凹槽的施工方法中的记载，但由于锚杆数量众多，钻孔该种方法工作量甚至比切割锚杆头的方法更加费时费力。
发明内容
本发明提供了一种控制隧道锚杆露头长度的套管装置及其使用方法，通过套管装置预留特定长度的锚杆头，解决了隧道锚杆露头长度无法同时满足后续拉拔试验检测和防水板施工的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种控制隧道锚杆露头长度的套管装置，包括第一后盖和中空的组合套筒，组合套筒包括前端套、连接管和套筒主体，套筒主体两端分别套接连接管和第一后盖，前端套用于套接锚杆，前端套通过连接管与套筒主体连接。
优选的方案中，前端套和连接管之间还套接有单向套，单向套一侧与前端套套接，单向套端部设有单向卡，单向卡用于使锚杆单向滑动。
优选的方案中，单向套和连接管之间还设有可更换的转接套，转接套内外两侧分别套接单向套和连接管。
优选的方案中，第一后盖设有套接位，套接位与套筒主体内壁套接，套接位外侧设有凸缘，凸缘和套筒主体之间形成避空层；
套接位端面设有锥台。
优选的方案中，凸缘外侧面为锥面，锥面用于便于混凝土脱模。
优选的方案中，第一后盖还设有挡块，挡块靠近锚杆的一侧设有定位台，定位台用于定位锚杆。
优选的方案中，还包括第二后盖，第二后盖与套筒主体内部套接，第二后盖外壁设有封唇，封唇与套筒主体内壁接触。
优选的方案中，第二后盖外缘还设有用于盖住空腔的外伸部。
还包括套管装置的使用方法，
S1、利用多个锚杆锚固隧道基体并使锚杆一端露出；
S2、将第一后盖安装在组合套筒端部组成套管装置本体，将锚杆露出端插入套管装置并使锚杆端部抵靠住第一后盖；
S3、利用喷射台车施工喷射混凝土层，当喷射混凝土初凝后取下并回收第一后盖，然后等待喷射混凝土层完全凝固；
S4、利用拉拔试验装置伸入组合套筒内部并拉拔锚杆，测试锚固是否合格；
S5、拉拔试验完毕后取下拉拔试验装置并将第二后盖盖在组合套筒端部，然后进行隧道防水板施工。
优选的方案中，S2包括具体步骤，
S21、根据锚杆规格选择合适大小的前端套、转接套和单向套；
S22、将前端套、转接套、单向套、连接管和套筒主体拼装成组合套筒并与第一后盖组合成套管装置本体；
S23、将锚杆经由套管装置本体靠近前端套的一端插入套管装置本体内部，并使锚杆的端头与定位台套接并抵靠挡块；
S24、在凸缘外侧面涂覆混凝土脱模剂。
本发明的有益效果为：喷射混凝土层施工前，将套管装置本体套在锚杆外露部分即可满足后续拉拔试验和防水板施工，无须预留测试凹槽或切割多余锚杆头，成倍减小工作量，提高施工效率；套管装置本体可提前拼装，施工现场只需要将套管装置本体锚杆外露部分并顶到头即可完成安装，操作及其简单；可根据锚杆规格更换套管装置本体的部分零件的大小即可适应不同规格的锚杆，应用范围广泛；套管装置成本较低，其后盖可回收重复使用，进一步降低成本；设有带单向卡的单向套，对于隧道顶壁的锚杆套接时也出现不会脱落，可靠性高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的使用示意图。
图2是本发明的套管装置本体示意图。
图3是本发明的套管装置本体结构图。
图4是本发明的A处的放大图。
图5是本发明的B处放大图。
图6是本发明的第二后盖使用示意图。
图7是本发明的C处放大图。
图8是本发明的喷射混凝土层施工前示意图。
图9是本发明的喷射混凝土层施工后示意图。
图10是本发明的锚杆拉拔试验示意图。
图中：前端套1；连接管2；转接套201；单向套202；单向卡203；套筒主体3；套筒外端面301；第一后盖4；套接位401；锥台402；凸缘403；挡块404；定位台405；第一端面406；避空层407；第二端面408；第三端面409；锚杆5；端头501；凸起段502；第二后盖6；后盖外端面601；封唇602；后盖内端面603；外伸部604；组合套筒7；拉拔装置8；打压装置9；喷射混凝土层10；空腔1001；内界面11；喷射层表面12；隧道基体13。
具体实施方式
如图1-10中，一种控制隧道锚杆露头长度的套管装置，包括第一后盖4和中空的组合套筒7，组合套筒7包括同轴设置的前端套1、连接管2和套筒主体3，套筒主体3两端分别套接连接管2和第一后盖4，前端套1内壁比锚杆5外径略大，用于套接锚杆5并使锚杆5与组合套筒7同轴，套筒主体3内腔直径比锚杆5大的较多，主要为了预留足够的空间方便给拉拔试验装置留出足够的夹持空间，前端套1通过连接管2与套筒主体3连接，使用时锚杆5插入组合套筒7中，锚杆5的端头501抵靠住第一后盖4上，由于组合套筒7长度相同，可保证各个锚杆5预留出的露头长度统一；
前端套1、连接管2和套筒主体3和第一后盖4均可采用PVC材料。
优选的方案中，前端套1和连接管2之间还套接有单向套202，单向套202一侧与前端套1套接，单向套202端部设有单向卡203，单向卡203用于使锚杆5单向滑动，由于锚杆5一般选用螺纹钢，螺纹钢外表面设有呈螺旋布置的众多凸起段502，因此，隧道顶部的锚杆5在使用本装置的状况下，锚杆5正向插入时，单向卡203被凸起段502顶起变形，锚杆5可通过，操作者松手时，单向卡203端部卡住凸起段502，装置本体不会由于重力掉落。
优选的方案中，单向套202和连接管2之间还设有可更换的转接套201，转接套201内外两侧分别套接单向套202和连接管2，转接套201主要起适配、连接的作用，当锚杆5粗细规格不同时，可更换不同直径的转接套201、单向套202和前端套1，并与套筒主体3组装，相对于顶面而言，隧道侧面由于无须担心装置本体受重力掉落，可不必安装单向套202，直接选用合适的转接套201和与锚杆5匹配的前端套1连接，减少装置成本。
优选的方案中，第一后盖4设有套接位401，套接位401与套筒主体3内壁套接，套接位401外侧设有凸缘403，凸缘403和套筒主体3之间形成避空层407；
套接位401端面设有锥台402。
第一后盖4可利用套接位401的弹性直接与其过盈套接或二者螺纹连接，隧道顶拱面使用本装置时防止第一后盖4脱落；由于混凝土一般加有膨胀剂，凝固时会出现局部膨胀的情况，套筒主体3外壁受到挤压使第一后盖4难以取出回收，因此需要在套接位401外侧设置一圈凸缘403，凸缘403高度大于套接位401（柱面）的高度，利用其与套筒主体3形成的避空层407，防止套筒主体3与第一后盖实际套接位置受挤压，套接位401端部的锥台402（锥面）既可作为第一后盖4安装时的导向，也可与套筒主体3内壁避空，防止其受挤压而局部变形，使第一后盖4不易脱开。
优选的方案中，凸缘403外侧面为锥面，锥面用于便于回收时第一后盖4与混凝土界面脱模。
优选的方案中，第一后盖4还设有挡块404，挡块404靠近锚杆5的一侧设有定位台405，定位台405用于定位锚杆5，组合套筒7先安装第一后盖4，使套筒外端面301抵靠在第三端面409上，锚杆5到位时，锚杆5的端头501抵靠在第二端面408上。
第一后盖4需要回收重复使用，其材质主要为PVC，考虑到施工时锚杆5端头重复碰撞第一后盖4会造成破损，在第一后盖4镶嵌一块钢制的挡块404，挡块404作用主要有以下几点：第一，钢制材料相对于PVC材料更易加工出精度高、刚性好的零件，因此，用于其定位锚杆5端头时与前端套1形成两点定位，同轴定位效果更好，同时防止喷射混凝土层10施工时使套筒装置本体歪斜；第二，相比于PVC材料更耐用，防止破损；第三，若第一后盖4难以取出，挡块404采用钢制可方便从外部使用磁力工具助力，使其脱开。
为了保证后续防水板施工时，隧道内面平整，第一后盖4取出后，锚杆5的端头501略低于套筒外端面301或与套筒外端面301平齐。
优选的方案中，还包括第二后盖6，第二后盖6与套筒主体3内部套接，第二后盖6外壁设有柔性的封唇602，封唇602与套筒主体3内壁接触，提供一定的摩擦阻力，防止受重力滑脱，后盖内端面603抵靠锚杆5的端头501。
优选的方案中，第二后盖6外缘还设有用于盖住空腔1001的外伸部604，外伸部604侧面尽量靠近混凝土层以减小缝隙。
第二后盖6主要采用PVC材料，相对于第一后盖4结构较为简单，成本更低，第一后盖4回收后，原凸缘403的位置及避空层407组成空腔1001，第二后盖6的外伸部604可盖住该位置，避免留下坑洞，后盖外端面601与喷射层表面12平齐，便于后续防水板施工。
套管装置的使用方法如下，
S1、利用多个锚杆5锚固隧道基体13并使锚杆5一端露出；
S2、将第一后盖4安装在组合套筒7端部组成套管装置本体，将锚杆5露出端插入套管装置，并使锚杆5的端头501抵靠住第一后盖4的第二端面408；
S3、利用喷射台车向内界面11喷射混凝土，施工喷射混凝土层10，使喷射层表面12与第一端面406平齐，当喷射混凝土初凝后取下并回收第一后盖4，然后等待喷射混凝土层10完全凝固；
S4、利用拉拔试验装置的拉拔装置8伸入组合套筒7内部并拉拔锚杆5，打压装置9向打压拉拔装置8并保压一段时间，测试锚固是否合格；
S5、拉拔试验完毕后取下拉拔试验装置并将第二后盖6盖在组合套筒7端部，然后进行隧道防水板施工。
优选的方案中，S2包括具体步骤，
S21、根据锚杆5规格选择合适大小的前端套1、转接套201和单向套202；
S22、将前端套1、转接套201、单向套202、连接管2和套筒主体3拼装成组合套筒7并与第一后盖4组合成套管装置本体；
S23、将锚杆5经由套管装置本体靠近前端套1的一端插入套管装置本体内部，并使锚杆5的端头501与定位台405套接并抵靠挡块404；
S24、在凸缘403外侧面涂覆混凝土脱模剂，方便后续回收第一后盖4时的脱模。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：包括第一后盖（4）和中空的组合套筒（7），组合套筒（7）包括前端套（1）、连接管（2）和套筒主体（3），套筒主体（3）两端分别套接连接管（2）和第一后盖（4），前端套（1）用于套接锚杆（5），前端套（1）通过连接管（2）与套筒主体（3）连接。
2.根据权利要求1所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：前端套（1）和连接管（2）之间还套接有单向套（202），单向套（202）一侧与前端套（1）套接，单向套（202）端部设有单向卡（203），单向卡（203）用于使锚杆（5）单向滑动。
3.根据权利要求2所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：单向套（202）和连接管（2）之间还设有可更换的转接套（201），转接套（201）内外两侧分别套接单向套（202）和连接管（2）。
4.根据权利要求1所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：第一后盖（4）设有套接位（401），套接位（401）与套筒主体（3）内壁套接，套接位（401）外侧设有凸缘（403），凸缘（403）和套筒主体（3）之间形成避空层（407）；
套接位（401）端面设有锥台（402）。
5.根据权利要求4所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：凸缘（403）外侧面为锥面，锥面用于便于混凝土脱模。
6.根据权利要求4所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：第一后盖（4）还设有挡块（404），挡块（404）靠近锚杆（5）的一侧设有定位台（405），定位台（405）用于定位锚杆（5）。
7.根据权利要求1所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：还包括第二后盖（6），第二后盖（6）与套筒主体（3）内部套接，第二后盖（6）外壁设有封唇（602），封唇（602）与套筒主体（3）内壁接触。
8.根据权利要求7所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置，其特征是：第二后盖（6）外缘还设有用于盖住空腔（1001）的外伸部（604）。
9.一种根据权利要求1~8任意一项所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置的使用方法，其特征是：
S1、利用多个锚杆（5）锚固隧道基体（13）并使锚杆（5）一端露出；
S2、将第一后盖（4）安装在组合套筒（7）端部组成套管装置本体，将锚杆（5）露出端插入套管装置并使锚杆（5）端部抵靠住第一后盖（4）；
S3、利用喷射台车施工喷射混凝土层（10），当喷射混凝土初凝后取下并回收第一后盖（4），然后等待喷射混凝土层（10）完全凝固；
S4、利用拉拔试验装置伸入组合套筒（7）内部并拉拔锚杆（5），测试锚固是否合格；
S5、拉拔试验完毕后取下拉拔试验装置并将第二后盖（6）盖在组合套筒（7）端部，然后进行隧道防水板施工。
10.根据权利要求9所述控制隧道锚杆露头长度的套管装置的使用方法，其特征是：S2包括具体步骤，
S21、根据锚杆（5）规格选择合适大小的前端套（1）、转接套（201）和单向套（202）；
S22、将前端套（1）、转接套（201）、单向套（202）、连接管（2）和套筒主体（3）拼装成组合套筒（7）并与第一后盖（4）组合成套管装置本体；
S23、将锚杆（5）经由套管装置本体靠近前端套（1）的一端插入套管装置本体内部，并使锚杆（5）的端头（501）与定位台（405）套接并抵靠挡块（404）；
S24、在凸缘（403）外侧面涂覆混凝土脱模剂。
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