CN114542148A - 寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，包括外管，所述外管内可活动地设有贯穿其两端的内管，所述内管外壁与外管内壁之间存在间隙，所述内管的一端固定有最大直径大于外管的钻头，所述内管的另一端固定有能够连接到支护体中的连接板，所述外管靠近钻头一端固定有侧壁贯通到内管内部的出浆套，所述出浆套与内管可活动连接；与现有技术相比，本发明锚索注浆形成的混凝土柱只受拉力和弹簧缓冲后的压力，不受冲撞力，防止混凝土柱在反复碰撞中产生裂纹而失效。

Description

寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备

技术领域

本发明涉及一种隧道支护配件技术领域，具体是寒旱地区流冰对引水撞击的注浆支护锚索设备。

背景技术

引水隧道为连接水电站岸式有压进水口和调压室(或无调压室的水电站压力管道）的地下输水建筑物。为防止岩石坍塌和渗水等，洞身段常用注浆锚索护板结构进行支护。通常情况下，锚索与注浆形成的混凝土对支护板提供来自土层的恒定支护力，但在寒旱地区中由于流冰的影响，流冰会对支护板产生撞击力，而由于锚索混凝土柱抗轴向冲击能力较差，长期以往容易产生裂纹，导致锚索失效，有产生隧道塌方的危险。

因此，有必要提供寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，包括外管，所述外管内可活动地设有贯穿其两端的内管，所述内管外壁与外管内壁之间存在间隙，所述内管的一端固定有最大直径大于外管的钻头，所述内管的另一端固定有能够连接到支护体中的连接板，所述外管靠近钻头的一端固定有侧壁贯通到内管内部的出浆套，所述出浆套与内管可活动连接。

进一步的，作为优选，所述出浆套内壁与内管外壁贴合，所述出浆套侧壁开设有多道沿周向延伸的出浆口，所述内管对应出浆套的位置侧壁开设有多道轴向延伸的竖槽。

进一步的，作为优选，所述外管外壁开设有螺纹，且所述外管的螺纹旋向与钻头的螺纹旋向相同。

进一步的，作为优选，所述出浆套靠近钻头的一端固定有固定耦合套，所述固定耦合套的端面为螺旋斜面，其螺旋斜面的一端为平面，所述固定耦合套的内壁与内管的外壁可活动地贴合；

所述内管在钻头与固定耦合套之间固定有活动耦合套，所述活动耦合套的形状与固定耦合套相同，且所述活动耦合套的螺旋斜面与固定耦合套的螺旋斜面能够相互贴合；

且，所述活动耦合套的螺旋斜面上的螺纹旋向能够使其旋转到远离固定耦合套，并与钻头的螺纹旋向相反。

进一步的，作为优选，所述钻头与活动耦合套之间固定有阻力杆，所述阻力杆两端分别与钻头和活动耦合套平滑连接，且所述阻力杆的外壁圆周分布有多根阻力刺。

进一步的，作为优选，所述阻力杆的外壁开设有多个卡槽，且每个所述卡槽分别与每根所述阻力刺一一对应，所述阻力刺靠近活动耦合套的一端铰接在卡槽内。

进一步的，作为优选，每根所述阻力刺均连接有拉绳，所述拉绳的另一端固定在所述固定耦合套上。

进一步的，作为优选，所述阻力杆和活动耦合套的外壁对应每根拉绳开设有能够容纳拉绳的绳槽，且所述绳槽朝活动耦合套的螺纹旋向方向倾斜。

进一步的，作为优选，所述外管和内管之间设有绕在内管外壁的弹簧，所述弹簧两端分别与外管和内管固定。

进一步的，作为优选，所述外管靠近连接板的一端的内壁开设有花键槽一，所述内管外壁在对应位置也开设有花键槽二，所述内管在靠近连接板的一端中可滑动地套设有双面均有花键的花键套，所述花键套的外壁能够与所述花键槽一贴合，所述花键套的内壁能够与所述花键槽二贴合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，当钻头与外管顺时针旋转时，固定耦合套和活动耦合套的螺旋斜面相互贴合，从而能够限制其二者在该方向的旋转，以方便将内管和外管同时钻入锚孔中；活动耦合套沿钻头螺纹旋向的反向旋转时，从而能够使活动耦合套向远离固定耦合套的方向滑动，同时在拉绳的作用下阻力刺张开嵌入到土层中，支护体受到流冰的冲撞力时，通过内管和阻力刺传递到土层中，当内管的位移过大时拉绳断裂而避免将冲撞力传递到混凝土柱中，使混凝土柱只受拉力和弹簧缓冲后的压力，不受冲撞力，防止混凝土柱在反复碰撞中产生裂纹而失效。

附图说明

图1为寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备的结构示意图；

图2为出浆套处的结构示意图；

图3为活动耦合套处的结构示意图；

图中：1、外管；2、内管；21、竖槽；3、钻头；4、连接板；5、出浆套；51、出浆口；6、固定耦合套；7、活动耦合套；8、阻力杆；9、阻力刺；91、卡槽；10、拉绳；11、绳槽；12、弹簧；13、花键套。

具体实施方式

参阅图1，本发明实施例中，寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，包括外管1，所述外管1内可活动地设有贯穿其两端的内管2，所述内管2外壁与外管1内壁之间存在间隙，所述内管2的一端固定有钻头3，且所述钻头3的最大直径大于外管1的直径，所述内管2的另一端固定有能够连接到支护体中的连接板4，所述外管1靠近钻头3的一端固定有侧壁贯通到内管2内部的出浆套5，所述出浆套5与内管2可活动连接。

参阅图2，本实施例中，所述出浆套5内壁与内管2外壁贴合，所述出浆套5侧壁开设有多道沿周向延伸的出浆口51，所述内管2对应出浆套5的位置侧壁开设有多道轴向延伸的竖槽21，且内管2与出浆套5转动到任何角度时始终有一道竖槽21与出浆口51交错，从而使水泥浆能够由内管2向出浆口51注出。

本实施例中，所述外管1外壁开设有螺纹，且螺纹旋向与钻头3的螺纹旋向相同，以便施工时钻入锚孔中。

本实施例中，所述出浆套5靠近钻头3的一端固定有固定耦合套6，所述固定耦合套6的端面为螺旋斜面，且螺旋斜面的一端为平面，所述固定耦合套6的内壁与内管2的外壁可活动地贴合；

所述内管2在钻头3与固定耦合套6之间固定有活动耦合套7，所述活动耦合套7的形状与固定耦合套6相同且二者的螺旋斜面能够相互贴合；

且，所述活动耦合套7的螺旋斜面上的螺纹旋向能够使其旋转到远离固定耦合套6，并与钻头3的螺纹旋向相反。也就是说，当钻头3与外管1顺时针旋转时，固定耦合套6和活动耦合套7的螺旋斜面相互贴合，从而能够限制固定耦合套6和活动耦合套7在该方向的旋转；当钻头3与外管1逆时针旋转时，即活动耦合套7沿钻头3的螺纹旋向的反向旋转时，所述活动耦合套7和所述固定耦合套6的螺旋斜面相互远离，从而能够使活动耦合套7向远离固定耦合套6的方向滑动。

本实施例中，所述钻头3与活动耦合套7之间固定有阻力杆8，所述阻力杆8两端分别与钻头3和活动耦合套7平滑连接，且其外壁圆周分布有多根阻力刺9。

本实施例中，所述阻力杆8的外壁开设有多个卡槽91，每个所述卡槽91分别与每根所述阻力刺9一一对应，且所述阻力刺9靠近活动耦合套7的一端铰接在卡槽91内，所述阻力刺9转动到与卡槽91贴合时能够完全容纳入卡槽91内，从而使能够防止其阻碍锚索钻入土层，保证锚索外壁平滑。

本实施例中，每根所述阻力刺9连接有拉绳10，所述拉绳10的另一端固定在固定耦合套6上，且所述拉绳10的长度使得固定耦合套6和活动耦合套7的螺旋斜面相互贴合时，阻力刺9正好完全容纳入卡槽91内，也就是说，当活动耦合套7向远离固定耦合套6的方向滑动时，拉绳10带动阻力刺9张开，使其能够产生限制内管2向钻头3方向移动的轴向阻力。

本实施例中，所述阻力杆8和活动耦合套7外壁对应每根拉绳10开设有能够容纳拉绳10的绳槽11，且所述绳槽11朝活动耦合套7螺旋斜面的螺纹旋向方向倾斜。从而防止拉绳10阻碍锚索钻入土层，保证锚索外壁平滑。

本实施例中，所述外管1和内管2之间设有绕在内管2外壁的弹簧12，所述弹簧12两端分别与外管1和内管2固定，且所述固定耦合套6和活动耦合套7的螺旋斜面相互贴合时，弹簧12处于自然状态，也就是说当活动耦合套7远离固定耦合套6时弹簧12产生使其二者贴合的力。

本实施例中，所述外管1靠近连接板4的一端的内壁开设有花键槽一，所述内管2外壁在对应位置开设有花键槽二，所述内管2在靠近连接板4的一端中可滑动地套设有双面有花键的花键套13，所述花键套13的外壁能够与花键槽一贴合，所述花键套13的内壁与花键槽二贴合，也就是说，当花键套13滑动至与花键槽一贴合时，能够限制外管1与内管2轴向旋转。

具体实施时，在支护面钻设锚孔的深度与外管1的长度相同时，将锚索的中花键套13滑动到与花键槽一贴合，固定耦合套6旋转到和活动耦合套7的螺旋斜面相互贴合时，阻力刺9转动到完全容纳入卡槽91内，拉绳10容纳入绳槽11内，将锚索整体钻入锚孔中，使外管1完全容纳入锚孔内后，将花键套13滑出并与花键槽一分离，然后通过封孔器将锚孔密封；

通过向露出到外部的内管2内注入水灰比为1：1的水泥浆至压力为0.5~2MPa，其间水泥浆从出浆口51流出到锚孔缝隙和周围的土层缝隙中，形成混凝土柱；

向钻头3的反向转动内管2，活动耦合套7向远离固定耦合套6的方向滑动，直至活动耦合套7与固定耦合套6的螺旋斜面完全分离到最大限度，将花键套13滑动到与花键槽一贴合，同时在拉绳10的作用下阻力刺9张开嵌入到土层中；

混凝土层凝固后通过连接板4将内管2与支护体固定，在锚索支护其间，支护体受到土层的压力时，通过内管2和活动耦合套7、固定耦合套6传递到与外管1接合的混凝土柱中，而当支护体受到流冰的冲撞力时，通过内管2和阻力刺9传递到土层中，当内管2的位移过大时拉绳10断裂而避免将冲撞力传递到混凝土柱中，防止混凝土柱在反复碰撞中产生裂纹而失效。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，包括外管（1），其特征在于，所述外管（1）内可活动地设有贯穿其两端的内管（2），所述内管（2）外壁与外管（1）内壁之间存在间隙，所述内管（2）的一端固定有最大直径大于外管（1）的钻头（3），所述内管（2）的另一端固定有能够连接到支护体中的连接板（4），所述外管（1）靠近钻头（3）的一端固定有侧壁贯通到内管（2）内部的出浆套（5），所述出浆套（5）与内管（2）可活动连接。

2.根据权利要求1所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述出浆套（5）内壁与内管（2）外壁贴合，所述出浆套（5）侧壁开设有多道沿周向延伸的出浆口（51），所述内管（2）对应出浆套（5）的位置侧壁开设有多道轴向延伸的竖槽（21）。

3.根据权利要求1所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述外管（1）外壁开设有螺纹，且所述外管（1）的螺纹旋向与钻头（3）的螺纹旋向相同。

4.根据权利要求1所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述出浆套（5）靠近钻头（3）的一端固定有固定耦合套（6），所述固定耦合套（6）的端面为螺旋斜面，且所述固定耦合套（6）的螺旋斜面的一端为平面，所述固定耦合套（6）的内壁与内管（2）的外壁可活动地贴合；

所述内管（2）在钻头（3）与固定耦合套（6）之间固定有活动耦合套（7），所述活动耦合套（7）的形状与固定耦合套（6）相同，且所述活动耦合套（7）的螺旋斜面与固定耦合套（6）的螺旋斜面能够相互贴合；

所述活动耦合套（7）的螺旋斜面上的螺纹旋向能够使其旋转到远离固定耦合套（6），并与钻头（3）的螺纹旋向相反。

5.根据权利要求4所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述钻头（3）与活动耦合套（7）之间固定有阻力杆（8），所述阻力杆（8）两端分别与钻头（3）和活动耦合套（7）平滑连接，且所述阻力杆（8）的外壁圆周分布有多根阻力刺（9）。

6.根据权利要求5所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述阻力杆（8）的外壁开设有多个卡槽（91），且每个所述卡槽（91）分别与每根所述阻力刺（9）一一对应，所述阻力刺（9）靠近活动耦合套（7）的一端铰接在卡槽（91）内。

7.根据权利要求6所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，每根所述阻力刺（9）均连接有拉绳（10），所述拉绳（10）的另一端固定在所述固定耦合套（6）上。

8.根据权利要求7所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述阻力杆（8）和活动耦合套（7）的外壁对应每根拉绳（10）开设有能够容纳拉绳（10）的绳槽（11），且所述绳槽（11）朝活动耦合套（7）的螺纹旋向方向倾斜。

9.根据权利要求1所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述外管（1）和内管（2）之间设有绕在内管（2）外壁的弹簧（12），所述弹簧（12）两端分别与外管（1）和内管（2）固定。

10.根据权利要求1所述的寒旱地区流冰对引水隧道撞击的注浆支护锚索设备，其特征在于，所述外管（1）靠近连接板（4）的一端的内壁开设有花键槽一，所述内管（2）外壁在对应位置开设有花键槽二，所述内管（2）在靠近连接板（4）的一端中可滑动地套设有双面均有花键的花键套（13），所述花键套（13）的外壁能够与所述花键槽一贴合，所述花键套（13）的内壁能够与所述花键槽二贴合。

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