CN114909164A - 一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下工程支护技术领域，具体涉及一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆及其施工方法，包括锚杆体，所述锚杆体内设置设有主注浆孔道和副注浆孔道，主注浆孔道和副注浆孔道均沿锚杆体的长度方向设置；锚杆体的底部设置有与主注浆孔道连通的水泥浆液注浆孔，锚杆体的表面设置有与副注浆孔道连通的若干化学浆液注浆孔，各化学浆液注浆孔上均安装有中空的橡胶套，所述橡胶套呈倒刺状设置于锚杆体的表面。本发明的锚杆外部结构简单，且橡胶质软，与其他自锁型锚杆相比，在打入锚杆的过程中更加迅速、省力；通过锚杆上的橡胶注浆倒刺，提高了锚杆的抗拔能力，加强了锚固效果，有效防止锚杆滑落，阻止围岩发生位移，满足对层状围岩大变形的控制。

Description

一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下工程支护技术领域，具体涉及一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆及其施工方法。

背景技术

隧道大变形的问题是众多隧道建设者们所要面临的困难，其中层状围岩的大变形所占比例较大，对围岩整体进行注浆加固及增加支护结构的强度可以有效地控制围岩变形。其中锚杆作为常见的支护结构，种类较多，但结构简单，可锚固的部分有限，在工程中可能出现锚固力不够，易滑落的问题，对围岩变形的控制能力较弱。

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结构简单、能够加强锚固的自锁型层状围岩大变形控制锚杆及其施工方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，包括锚杆体，所述锚杆体内设置设有主注浆孔道和副注浆孔道，所述主注浆孔道和所述副注浆孔道均沿所述锚杆体的长度方向设置；所述锚杆体的底部设置有与所述主注浆孔道连通的水泥浆液注浆孔，所述锚杆体的表面设置有与所述副注浆孔道连通的若干化学浆液注浆孔，各所述化学浆液注浆孔上均安装有中空的橡胶套，所述橡胶套呈倒刺状设置于所述锚杆体的表面。

进一步地，各所述水泥浆液注浆孔分别通过倒刺注浆通道与所述副注浆孔道连通。

进一步地，所述橡胶套的长度为3～4cm，所述橡胶套的直径为1～2cm。

进一步地，所述化学浆液注浆孔呈多环分布于所述锚杆体的表面上，每环均有若干化学浆液注浆孔。

更进一步地，相邻两环化学浆液注浆孔错位分布。

更进一步地，每环均有两个化学浆液注浆孔，所述化学浆液注浆孔在所述锚杆体的表面上呈梅花型分布。

更进一步地，相邻两环化学浆液注浆孔之间的间距为0.5~1.0m。

更进一步地，在围岩条件差的情况下，相邻两环化学浆液注浆孔采用较小的间距布置；在围岩条件好的情况下，相邻两环化学浆液注浆孔采用较大的间距布置。

本发明还提供上述的自锁型层状围岩大变形控制锚杆的施工方法，包括如下步骤：

S1、定位锚杆的放置位置后进行钻孔；

S2、将制作好的所述锚杆放入钻孔中；

S3、在副注浆孔道内安放副注浆管；将准备好的化学浆液通过副注浆管缓慢稳定地注入副注浆孔道的底部，化学浆液通过底部的倒刺注浆通道进入橡胶套中，待橡胶套完全撑起形成橡胶注浆倒刺后再进行下一轮注浆，重复以上操作直至化学浆液将所有的橡胶套撑起形成橡胶注浆倒刺；

S4、待橡胶套中的化学浆液完全凝固后，在主注浆孔道内安放主注浆管至锚杆底部；将准备好的水泥浆液通过主注浆管注入主注浆孔道的底部，水泥浆液通过底部的水泥浆液注浆孔进入锚杆周围空隙，持续注浆直至水泥浆液到达土体表面；

S5、注浆完成后进行养护，随后进行锚固处理。

进一步地，所述化学浆液为水玻璃类、丙烯酰胺类（丙凝）、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类（甲凝）中的任意一种。

本发明的工作原理：

本发明在将中空的锚杆打入围岩后，将适量的化学浆液通过副注浆管及锚杆体上的化学浆液注浆孔缓慢注入到橡胶套之中，注入橡胶套之中的化学浆液固结后形成倒刺状的凸起，相邻的橡胶注浆倒刺与之间的土体形成半包围的自锁结构，使得锚杆与围岩先一步有了接触，增强了锚固作用以及抗滑作用，并且注浆量少、浆液凝结时间可控制；随后通过主注浆管以及锚杆体底部的水泥浆液注浆孔利用压力输送的方式向周围围岩注入水泥浆液，水泥浆液渗入到孔道和围岩的大大小小的裂缝中，并在裂缝中凝固，与围岩成为具有良好粘结性的整体，加强了锚杆的锚固力并提高了锚杆周围岩体的强度、稳定性及抗渗性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的锚杆外部结构简单，且橡胶质软，与其他自锁型锚杆相比，在打入锚杆的过程中更加迅速、省力；

（2）本发明通过锚杆上的橡胶注浆倒刺，提高了锚杆的抗拔能力，加强了锚固效果，能够有效地防止锚杆滑落，阻止围岩发生位移，满足对层状围岩大变形的控制；

3）本发明先通过缓慢少量的化学浆液注浆，尽早在锚杆表面生成橡胶注浆倒刺，让锚杆与围岩有接触随后进行水泥浆料注浆，使得锚固效果更佳出众。

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为本发明实施例提供的自锁型层状围岩大变形控制锚杆的横截面示意图；

图2为本发明实施例提供的自锁型层状围岩大变形控制锚杆的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的副注浆孔道注浆后锚杆表面形成的橡胶注浆倒刺的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的副注浆孔道注浆后锚杆表面形成的橡胶注浆倒刺的横截面示意图；

图中：1、主注浆孔道；2、副注浆孔道；3、倒刺注浆通道；4、橡胶套；5、水泥浆液注浆孔；6、橡胶注浆倒刺；7、化学浆液。

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。

实施例一

如图1-图2所示，本实施例提供一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，包括锚杆体，所述锚杆体内设置设有主注浆孔道1和副注浆孔道2，所述主注浆孔道1和所述副注浆孔道2均沿所述锚杆体的长度方向设置；所述锚杆体的底部设置有与所述主注浆孔道1连通的水泥浆液注浆孔5，所述锚杆体的表面设置有与所述副注浆孔道2连通的若干化学浆液注浆孔，各所述化学浆液注浆孔上均安装有中空的橡胶套4，所述橡胶套4呈倒刺状设置于所述锚杆体的表面。本实施例在锚杆体表面的若干化学浆液注浆孔上均安装中空且呈倒刺状设置的橡胶套4，在水泥浆液注浆之前，通过副注浆孔道2和化学浆液注浆孔分别向各个橡胶套4中注化学浆液7，待化学浆液7凝固后可在锚杆体表面形成若干橡胶注浆倒刺6，其与土体形成半包围的自锁结构，可以提高锚杆的抗拔能力和锚固效果，能够有效防止锚杆滑落，阻止围岩发生位移；且该锚杆外部结构简单，且橡胶质软，与其他自锁型锚杆相比，在打入锚杆的过程中更加迅速、省力。

进一步地，各所述水泥浆液注浆孔5分别通过倒刺注浆通道3与所述副注浆孔道2连通。如图1所示，副注浆孔道2可以布置在锚杆体的正中间，便于在锚杆体内设置倒刺注浆通道3与各个水泥浆液注浆孔5连通，主注浆孔道1可以布置在副注浆孔道2的一侧且避开倒刺注浆通道3的位置处。

进一步地，所述橡胶套4的长度为3～4cm，所述橡胶套4的直径为1～2cm。本实施例中橡胶套4的长度和直径可以根据锚杆体、钻孔、围岩等的实际情况进行确定。

进一步地，所述化学浆液注浆孔呈多环分布于所述锚杆体的表面上，每环均有若干化学浆液注浆孔。优化地，相邻两环化学浆液注浆孔错位分布。如图2所示，锚杆体的表面上具有多环化学浆液注浆孔，保证整个锚杆体与土体之间形成自锁结构，且相邻两环化学浆液注浆孔错位分布，锚固及抗滑效果更佳。作为一种优化的实施方式，如图1和图2所示，每环均有两个化学浆液注浆孔，所述化学浆液注浆孔在所述锚杆体的表面上呈梅花型分布。

更进一步地，相邻两环化学浆液注浆孔之间的间距为0.5~1.0m，具体间距可以根据围岩条件进行确定；在围岩条件差的情况下，相邻两环化学浆液注浆孔可以选择采用较小的间距进行布置；在围岩条件好的情况下，相邻两环化学浆液注浆孔可以选择采用较大的间距进行布置。本实施例中可以预先设计制作相邻两环化学浆液注浆孔间距较大和较小两种或者更多种锚杆，在具体使用是可以根据围岩条件的具体情况选择合适的锚杆。

实施例二

如图1-图4所示，本实施例还提供上述的自锁型层状围岩大变形控制锚杆的施工方法，包括如下步骤：

S1、定位、钻孔：定位锚杆的放置位置后进行钻孔；

S2、锚杆安放入孔：将制作好的所述锚杆放入提前钻好的钻孔中；

S3、橡胶套注浆：在副注浆孔道2内安放副注浆管，副注浆管的安放长度与副注浆孔道相等；将准备好的具有早强、快干属性的化学浆液7通过副注浆管缓慢稳定地注入副注浆孔道2的底部，化学浆液7通过底部的倒刺注浆通道3进入橡胶套4中，橡胶套4端部的孔可用于注浆时排气，待橡胶套4完全撑起形成橡胶注浆倒刺6后再进行下一轮注浆，重复以上的化学浆液7注浆操作，由底部至顶部，直至化学浆液7将所有的橡胶套4撑起并形成橡胶注浆倒刺6；

S4、锚杆外部注浆：待橡胶套4中的化学浆液7完全凝固后，在主注浆孔道1内安放主注浆管至锚杆底部；将准备好的水泥浆液通过主注浆管注入主注浆孔道1的底部，水泥浆液通过底部的水泥浆液注浆孔5进入锚杆周围空隙，持续注浆直至水泥浆液到达土体表面；

S5、锚固：注浆完成后进行养护，随后进行锚固处理。

本实施例在将中空的锚杆打入围岩后，将适量的化学浆液7通过副注浆管及锚杆体上的化学浆液7注浆孔缓慢注入到橡胶套4之中，注入橡胶套4之中的化学浆液7固结后形成倒刺状的凸起，相邻的橡胶注浆倒刺6与之间的土体形成半包围的自锁结构，使得锚杆与围岩先一步有了接触，增强了锚固作用以及抗滑作用，并且注浆量少、浆液凝结时间可控制；随后通过主注浆管以及锚杆体底部的水泥浆液注浆孔5利用压力输送的方式向周围围岩注入水泥浆液，水泥浆液渗入到孔道和围岩的大大小小的裂缝中，并在裂缝中凝固，与围岩成为具有良好粘结性的整体，加强了锚杆的锚固力并提高了锚杆周围岩体的强度、稳定性及抗渗性。

进一步地，所述化学浆液7为水玻璃类、丙烯酰胺类（丙凝）、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类（甲凝）中的任意一种。锚杆表面橡胶套4的注浆材料选择上述化学浆液7，拥有强度高，遇水不散，聚合时间可人为控制的优点。

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 (10)

1.一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，包括锚杆体，其特征在于：所述锚杆体内设置设有主注浆孔道和副注浆孔道，所述主注浆孔道和所述副注浆孔道均沿所述锚杆体的长度方向设置；所述锚杆体的底部设置有与所述主注浆孔道连通的水泥浆液注浆孔，所述锚杆体的表面设置有与所述副注浆孔道连通的若干化学浆液注浆孔，各所述化学浆液注浆孔上均安装有中空的橡胶套，所述橡胶套呈倒刺状设置于所述锚杆体的表面。

2.如权利要求1所述的一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，其特征在于：各所述水泥浆液注浆孔分别通过倒刺注浆通道与所述副注浆孔道连通。

3.如权利要求1所述的一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，其特征在于：所述橡胶套的长度为3～4cm，所述橡胶套的直径为1～2cm。

4.如权利要求1所述的一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，其特征在于：所述化学浆液注浆孔呈多环分布于所述锚杆体的表面上，每环均有若干化学浆液注浆孔。

5.如权利要求4所述的一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，其特征在于：相邻两环化学浆液注浆孔错位分布。

6.如权利要求5所述的一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，其特征在于：每环均有两个化学浆液注浆孔，所述化学浆液注浆孔在所述锚杆体的表面上呈梅花型分布。

7.如权利要求4所述的一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，其特征在于：相邻两环化学浆液注浆孔之间的间距为0.5~1.0m。

8.如权利要求7所述的一种自锁型层状围岩大变形控制锚杆，其特征在于：在围岩条件差的情况下，相邻两环化学浆液注浆孔采用较小的间距布置；在围岩条件好的情况下，相邻两环化学浆液注浆孔采用较大的间距布置。

9.一种权利要求1-8任一项所述的自锁型层状围岩大变形控制锚杆的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、定位锚杆的放置位置后进行钻孔；

S2、将制作好的所述锚杆放入钻孔中；

S3、在副注浆孔道内安放副注浆管；将准备好的化学浆液通过副注浆管缓慢稳定地注入副注浆孔道的底部，化学浆液通过底部的倒刺注浆通道进入橡胶套中，待橡胶套完全撑起形成橡胶注浆倒刺后再进行下一轮注浆，重复以上操作直至化学浆液将所有的橡胶套撑起形成橡胶注浆倒刺；

S4、待橡胶套中的化学浆液完全凝固后，在主注浆孔道内安放主注浆管至锚杆底部；将准备好的水泥浆液通过主注浆管注入主注浆孔道的底部，水泥浆液通过底部的水泥浆液注浆孔进入锚杆周围空隙，持续注浆直至水泥浆液到达土体表面；

S5、注浆完成后进行养护，随后进行锚固处理。

10.如权利要求9所述的施工方法，其特征在于：所述化学浆液为水玻璃类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类中的任意一种。

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