CN116427389A - 一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆 - Google Patents

Abstract

一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，注浆锚杆本体1整体呈圆筒状，所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有加压腮片2，注浆加压杆4贯穿式固定安装于加压腮片2的内部；所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有多个导向柱3，所述注浆锚杆本体1的内部设置有一根注浆加压杆4，注浆加压杆4贯穿式滑动安装于多个导向柱3的内部，注浆加压杆4还贯穿式固定安装于加压腮片2的内部。经数值模拟结果显示，采用本发明的注浆锚杆可以有效的将细微的裂缝注浆充实，同时液压缸的额定压力大于注浆泵额定注浆压力，可以产生一定的脉冲作用，降低了浆液的非均匀性，大大提高了注浆的效果。

Description

一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其是一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆。

背景技术

地基是指建筑物下面支撑基础的土体或岩体，作为承载建筑物载荷的地基，必须有足够的承载能力和稳定性，需要经过注浆工序对地基进行强化，在混凝土达到预定强度后，采用高压注浆泵通过预埋注浆管注入水泥浆液，使浆液渗透到疏松的桩端虚尖周围的土壤中，结合形成强度较高的混凝土，强化基桩强度。

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，裂缝的存在和发展会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命。

在混凝土施工中，常见的裂缝有干缩裂缝、塑性收缩裂缝、温度裂缝和沉降裂缝，下面分别阐述各种裂缝产生的原因：

(一)干缩裂缝产生的原因

千缩裂缝一般是由于混凝土的内部和表面的水分由于温度不同和蒸发的程度不同而造成的，混凝土表面容易受到外部环境的影响，水分流失比较快，表面也比较容易变形;然而其内部却由于没有收到外界环境影响，水封流失少，也不会产生较大的变形，当表面温度和适度与内部温湿度达到一定的比例时，会由于受到表面干缩产生的拉应力的影响，而使混凝土工程产生裂缝。

(二）塑性收缩裂缝产生的原因

由于混凝土在没有凝固前或者刚刚开始凝固时，表面的强度很小，如果这时候受到外部高温或者较大的风力影响时，则会造成混凝土表面的水分流失速度加快，使得表面的混凝土迅速收缩，而此时混凝土自身的强度无法抵御来自外力造成的收缩，就是产生裂缝。通常会造成混凝土塑性收缩裂缝的主要有水灰比，混凝土的凝固时间，以及外部环境的温度，风力等等因素。

(三）温度裂缝产生的原因

混凝土在硬化的过程中，由于水泥会由于水化而产生大量的水化热量，同时由于混凝土通常体积都比较大，很难将内部聚集的水化热及时散发出去，从而导致混凝土内部温度迅速的升高，与此同时，混凝土表面的散热却比较快，这就使混凝土表面与内部产生了较大的温差，这种温差造成混凝土内部和表面的热胀冷缩程度发生变化，混凝土表面会产生一定的拉应力，当这种拉应力超过混凝土内部所能承受的压力时，就会在混凝土表面产生裂缝，这种裂缝就是温度裂缝。

(四)沉降裂缝产生的原因

沉降裂缝一般是由于地基结构不稳，土质疏松不均匀，或者回填土压的不实而造成的不均匀的沉降，另外，如果模板的刚度不够，或者模板支撑间距过大也会造成沉降裂缝。

三、在对混凝土裂缝进行处理时，一般有以下几种常用的办法：

(一）表面修补法。这种方法通常被用于对结构和承载力没有影响的裂缝的处理上，通常采取的措施是在裂缝的表面，使用水泥浆和环氧胶泥进行涂抹，或者在裂缝的表面使用沥青、油漆等防腐材料进行涂抹，而为了防止裂缝的加大，通常可以在涂抹后的表面使用玻璃丝布等物质进行粘贴。

(二）灌浆嵌缝封堵法。采用灌浆或者嵌缝的封堵方式一般针对于对结构整体有影响的裂缝，对于防渗要求比较高的裂缝通常也采用该方法。灌浆主要是利用压力设备将胶结材料注入混凝土裂缝中，使胶结材料在硬化后与原来的混凝土成为一个整体，不仅填补了裂缝，而且起到了加固的目的。一般比较常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂等等。

(三)结构加固法。如果混凝土出现的裂缝对混凝土结构本身的安全产生了影响时，就需要考虑结构加固法。在结构加固法中，通常采用加大混凝土结构的截面积或者采用预应力和粘贴钢板等方法进行加固。

(四)混凝土置换法。在处理有严重损坏的混凝土时经常采用置换法，该方法的处理工艺是将损坏的混凝土进行剔除，用新的混凝土或者其他材料，进行置换，一般常用的置换材料有水泥砂浆，聚合物或者聚合物混凝土等等。

目前的灌浆嵌缝封堵法中，压力设备将胶结材料注入混凝土裂缝的过程中，会出现浆液回流的现象，同时，由于压力设备不能持续的进行高压注浆，需要间歇性注入浆液以产生脉冲，胶结材料不能完全被灌入至细微的裂缝中。

因此，提出一种多级注浆锚杆，用于注浆作业中，以解决上述现有技术中水利水电工程地基加固施工注浆存在的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，包括有注浆锚杆本体1、加压腮片2、导向柱3和注浆加压杆4；其中：

所述注浆锚杆本体1整体呈圆筒状，包括有位于前侧的总进浆口101和位于后侧的总出浆口102；

所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有加压腮片2，注浆加压杆4贯穿式固定安装于加压腮片2的内部；其中，所述加压腮片2包括有呈圆环状的腮片201，腮片201的外壁固定于所述注浆锚杆本体1的内壁上，腮片201的内壁固定于注浆加压杆4的外壁上；每个腮片201上均均匀间隔分布有若干个单向注浆结构，所述单向注浆结构包括有位于前侧的进浆口204和位于后侧的出浆口203，所述进浆口204的内径小于所述出浆口203的内径，所述出浆口203的顶部铰接式安装有单向旋转板202；

所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有多个导向柱3，所述导向柱3整体呈圆环状，包括有呈圆环状的固定环301和呈圆孔状的导向孔302，固定环301上设置有若干个导流孔303；其中，所述固定环301的外壁竖直固定于所述注浆锚杆本体1的内壁上，所述导向孔302中贯穿式滑动安装有注浆加压杆4；

所述注浆锚杆本体1的内部设置有一根注浆加压杆4，注浆加压杆4贯穿式滑动安装于多个导向柱3的内部，注浆加压杆4还贯穿式固定安装于加压腮片2的内部；位于注浆锚杆本体1外部的注浆加压杆4上安装有一外限位块401，位于注浆锚杆本体1内部的注浆加压杆4上安装有一内限位块402。

本发明还具有以下附加技术特征：

作为本发明技术方案进一步具体优化的：总出浆口102的前部设置有防堵铰接结构，所述防堵铰接结构包括有位于铰接于总出浆口102内壁上的铰接柱103，铰接柱103上安装有开合叶片104。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：所述总进浆口101连接于注浆泵的出浆管，注浆泵的进浆管连接于浆液桶，浆液桶内的浆液经由注浆泵的吸取和注浆，注入多级注浆锚杆的注浆锚杆本体1中。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：所述注浆加压杆4的前部连接于液压缸的伸缩轴，液压缸的伸缩轴进行伸长或回缩，带动注浆加压杆4前推或后拉。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：所述注浆的浆液材料为环氧树脂或聚氨酯为主要组分的材料，注浆材料粘度125mpa.s；注浆泵的注浆压力0.3MPa。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

经数值模拟结果显示，采用本发明的注浆锚杆可以有效的将细微的裂缝注浆充实，同时液压缸的额定压力大于注浆泵额定注浆压力，可以产生一定的脉冲作用，降低了浆液的非均匀性，大大提高了注浆的效果。

附图说明

图1-图2为本发明的整体结构示意图；

图3-图4为本发明的局部结构示意图；

图5-图6为本发明的加压腮片2结构示意图；

图7为本发明的导向柱3结构示意图；

附图标记说明：注浆锚杆本体1、加压腮片2、导向柱3和注浆加压杆4。

实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施例。

一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，包括有注浆锚杆本体1、加压腮片2、导向柱3和注浆加压杆4。

所述注浆锚杆本体1整体呈圆筒状，包括有位于前侧的总进浆口101和位于后侧的总出浆口102。总出浆口102的前部设置有防堵铰接结构，所述防堵铰接结构包括有位于铰接于总出浆口102内壁上的铰接柱103，铰接柱103上安装有开合叶片104。

所述注浆锚杆本体1采用硬质不锈钢材料制成，防堵铰接结构采用硬质不锈钢材料制成。注浆之前，首先使用锚杆机在护坡有裂缝处进行钻注浆孔作业，然后将多级注浆锚杆的注浆锚杆本体1伸入钻注浆孔中，伸入钻注浆孔的过程中，开合叶片104保持闭合状态，这样可以防止钻注浆孔内的岩土进入注浆锚杆本体1中将总出浆口102堵塞。当进行注浆作业时，注浆锚杆本体1内的浆液将开合叶片104冲击打开，浆液从总出浆口102中冲击喷出，进行注浆作业。

所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有加压腮片2，所述加压腮片2包括有呈圆环状的腮片201，腮片201采用软质的尼龙材料制成，具有耐弯折且防渗漏的功能。

腮片201的外壁固定于所述注浆锚杆本体1的内壁上，腮片201的内壁固定于注浆加压杆4的外壁上；注浆加压杆4和带动腮片201的中心处进行前进或后移。每个腮片201上均均匀间隔分布有若干个单向注浆结构，单向注浆结构的作用是当注浆泵进行注浆时，单向注浆结构打开，浆液进入注浆锚杆本体1的内部。将注浆泵不进行注浆时，单向注浆结构闭合，将浆液密封于注浆锚杆本体1的内部，防止由于浆液自身的压力从注浆锚杆本体1中泄漏。

所述单向注浆结构包括有位于前侧的进浆口204和位于后侧的出浆口203，所述进浆口204的内径小于所述出浆口203的内径，所述出浆口203的顶部铰接式安装有单向旋转板202，单向旋转板202采用硬质不锈钢材料制成。单向旋转板202是当注浆泵进行注浆时，单向旋转板202打开，浆液进入注浆锚杆本体1的内部。将注浆泵不进行注浆时，单向旋转板202闭合，将浆液密封于注浆锚杆本体1的内部，防止由于浆液自身的压力从注浆锚杆本体1中泄漏。

所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有多个导向柱3，所述导向柱3整体呈圆环状，包括有呈圆环状的固定环301和呈圆孔状的导向孔302，固定环301上设置有若干个导流孔303；其中，所述固定环301的外壁竖直焊接固定于所述注浆锚杆本体1的内壁上，所述导向孔302中贯穿式滑动安装有注浆加压杆4，导向孔302和注浆加压杆4的配合方式为间隙配合。

所述注浆锚杆本体1的内部设置有一根注浆加压杆4，注浆加压杆4贯穿式滑动安装于多个导向柱3的内部，注浆加压杆4位于注浆锚杆本体1内部的长度小于注浆锚杆本体1的总长度。

注浆加压杆4还贯穿式固定安装于加压腮片2的内部；位于注浆锚杆本体1外部的注浆加压杆4上安装有一外限位块401，位于注浆锚杆本体1内部的注浆加压杆4上安装有一内限位块402。外限位块401的作用是在注浆加压杆4前推时，起到对注浆加压杆4的限位作用，防止注浆加压杆4过度前推。外限位块401的作用是在注浆加压杆4后拉时，起到对注浆加压杆4的限位作用，防止注浆加压杆4过度后拉。外限位块401和内限位块402作用均是用于保护加压腮片2，防止注浆加压杆4过度前推和过度后拉，将加压腮片2破坏。

所述总进浆口101连接于注浆泵的出浆管，注浆泵的进浆管连接于浆液桶，所述注浆加压杆4的前部连接于液压缸的伸缩轴，液压缸的伸缩轴进行伸长或回缩，带动注浆加压杆4前推或后拉。浆液桶用于盛放配置好的浆液。浆液桶内的浆液经由注浆泵的吸取和注浆，注入多级注浆锚杆的注浆锚杆本体1中。所述注浆的浆液材料为环氧树脂或聚氨酯为主要组分的材料，注浆材料粘度125mpa.s；注浆泵的注浆压力0.3MPa。

液压缸的额定压力大于注浆泵额定注浆压力。

一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆的操作方法：

步骤1：使用前，根据水利水电工程地基加固施工的实际需要，选择合适的注浆泵、浆液桶、配置好的浆液和液压缸，配置好的浆液的盛装于浆液桶中，注浆泵的进浆管连接于浆液桶，注浆泵的出浆管连接于多级注浆锚杆的总进浆口101；液压缸的伸缩轴连接于注浆加压杆4的前部。

步骤2：注浆之前，使用锚杆机在护坡有裂缝处进行钻注浆孔作业，钻注浆孔的钻孔的间距、位置要符合相关的要求。将多级注浆锚杆的注浆锚杆本体1伸入钻好的注浆孔中，液压缸的伸缩轴应处于回缩状态，即内限位块402贴合于最内侧导向柱3的内壁，然后准备注浆作业。

步骤3：注浆时，注浆泵开始工作，浆液从总进浆口101进入注浆锚杆本体1中，进入注浆锚杆本体1的浆液增多后，将加压腮片2的单向旋转板202冲击顶开，通过进浆口204流经加压腮片2并经由出浆口203流进到下一级腔体，直至注浆锚杆本体1内的浆液将开合叶片104冲击打开，浆液从总出浆口102中冲击喷出，注入注浆孔中，并注入裂缝处。

步骤4：停止注浆，注浆泵停止工作，此时浆液不再被注入注浆锚杆本体1中，加压腮片2的单向旋转板202闭合，使得注浆锚杆本体1形成密闭的腔体空间。

步骤5：液压缸工作，伸缩轴伸长，带动注浆加压杆4前推，注浆加压杆4前推带动加压腮片2前移，此时，加压腮片2和注浆锚杆本体1所形成的密闭的腔体空间的体积逐渐减小，使得密闭的腔体空间的浆液逐渐注入注浆孔中，并注入裂缝处，直至外限位块401贴合于注浆锚杆本体1的外壁。

步骤6：加压注浆，液压缸工作，伸缩轴回缩，带动注浆加压杆4后拉，注浆加压杆4后拉带动加压腮片2后移，此时，浆液从总进浆口101进入注浆锚杆本体1中，进入注浆锚杆本体1的浆液增多后，将加压腮片2的单向旋转板202冲击顶开，通过进浆口204流经加压腮片2并经由出浆口203流进到下一级腔体，注浆锚杆本体1内的浆液将开合叶片104冲击打开，浆液从总出浆口102中冲击喷出，注入注浆孔中，并注入裂缝处；直至液压缸的伸缩轴完全处于回缩状态，即内限位块402贴合于最内侧导向柱3的内壁；

步骤7：重复步骤4-步骤6；直至裂缝完全被注浆充实。

上述所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

Claims (5)

1.一种水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，其特征在于，包括有注浆锚杆本体1、加压腮片2、导向柱3和注浆加压杆4；其中：

所述注浆锚杆本体1整体呈圆筒状，包括有位于前侧的总进浆口101和位于后侧的总出浆口102；

所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有加压腮片2，注浆加压杆4贯穿式固定安装于加压腮片2的内部；其中，所述加压腮片2包括有呈圆环状的腮片201，腮片201的外壁固定于所述注浆锚杆本体1的内壁上，腮片201的内壁固定于注浆加压杆4的外壁上；每个腮片201上均均匀间隔分布有若干个单向注浆结构；所述单向注浆结构包括有位于前侧的进浆口204和位于后侧的出浆口203，所述进浆口204的内径小于所述出浆口203的内径，所述出浆口203的顶部铰接式安装有单向旋转板202；

所述注浆锚杆本体1的内部间隔设置有多个导向柱3，所述导向柱3整体呈圆环状，包括有呈圆环状的固定环301和呈圆孔状的导向孔302，固定环301上设置有若干个导流孔303；其中，所述固定环301的外壁竖直固定于所述注浆锚杆本体1的内壁上，所述导向孔302中贯穿式滑动安装有注浆加压杆4；

所述注浆锚杆本体1的内部设置有一根注浆加压杆4，注浆加压杆4贯穿式滑动安装于多个导向柱3的内部，注浆加压杆4还贯穿式固定安装于加压腮片2的内部；位于注浆锚杆本体1外部的注浆加压杆4上安装有一外限位块401，位于注浆锚杆本体1内部的注浆加压杆4上安装有一内限位块402。

2.根据权利要求1所述的水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，其特征在于：总出浆口102的前部设置有防堵铰接结构，所述防堵铰接结构包括有位于铰接于总出浆口102内壁上的铰接柱103，铰接柱103上安装有开合叶片104。

3.根据权利要求1所述的水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，其特征在于：所述总进浆口101连接于注浆泵的出浆管，注浆泵的进浆管连接于浆液桶，浆液桶内的浆液经由注浆泵的吸取和注浆，注入多级注浆锚杆的注浆锚杆本体1中。

4.根据权利要求1所述的水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，其特征在于：所述注浆加压杆4的前部连接于液压缸的伸缩轴，液压缸的伸缩轴进行伸长或回缩，带动注浆加压杆4前推或后拉。

5.根据权利要求1所述的水利水电工程地基加固施工用注浆锚杆，其特征在于：所述注浆的浆液材料为环氧树脂或聚氨酯为主要组分的材料，注浆材料粘度125mpa.s；注浆泵的注浆压力0.3MPa。

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