CN116696430B - 一种注浆型自膨胀锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩体加固技术领域，尤其涉及一种注浆型自膨胀锚杆，包括杆体，杆体为中空结构，杆体的前端固定设置有锚头，杆体外壁上等间隔地周向设置有若干杆孔，杆体的内腔中同轴设置有膨胀内管，膨胀内管的上下两端与杆体相连接，膨胀内管外侧贯穿设置有与杆孔一一对应的管孔，管孔内设置有膨胀杆，膨胀杆通过支撑连接块与管孔内壁相连接，膨胀杆与管孔之间形成注浆槽。本发明中膨胀内管受到推压块的挤压作用而向外挤出，其中锥头胀杆会穿刺进入岩土层内，从而提高锚杆与岩石层的连接紧密度，提高了锚杆的锚固性能，同时利用预紧结构实现对杆体内浆液的预封堵过程，能够有效减轻锚孔止浆盖的封堵压力。

Description

一种注浆型自膨胀锚杆

技术领域

本发明涉及岩体加固技术领域，尤其涉及一种注浆型自膨胀锚杆。

背景技术

在隧道和边坡工程中，锚杆广泛应用于裂隙岩体的加固。在当前的锚杆锚固技术中，锚杆通常为实心的螺纹钢筋，通过在实心锚杆和钻孔的间隙注浆，待浆液凝固后，利用杆体表面螺纹与注浆体之间的摩擦力实现对裂隙岩体的加固。

在工程实践中，此种锚固方式存在两个不足之处：(1)锚杆被注浆体包裹，两者之间的接触面有限，并未充分凝固形成一个整体，锚固性能较差；(2)杆体与孔壁的封堵大都采用锥形压涨橡胶套进行封堵，压缩带有锥形孔的橡胶套进行封孔，而注浆管自身不具备止浆功能，一般注浆结束后采用丝堵或棉丝封闭进浆孔，在上向注浆、高压注浆或较大水压作用时，有射浆伤人的危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注浆型自膨胀锚杆，旨在解决上述技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种注浆型自膨胀锚杆，包括杆体，所述杆体为中空结构，所述杆体的前端固定设置有锚头，所述杆体外壁上等间隔地周向设置有若干杆孔，所述杆体的内腔中同轴设置有膨胀内管，所述膨胀内管的上下两端与杆体相连接，所述膨胀内管外侧贯穿设置有与杆孔一一对应的管孔，所述管孔内设置有膨胀杆，所述膨胀杆通过支撑连接块与管孔内壁相连接，所述膨胀杆与管孔之间形成注浆槽，所述膨胀杆包括锥头胀杆和圆头胀杆，所述圆头胀杆沿膨胀内管的轴线方向等间隔分布，所述杆体外侧设置有与圆头胀杆相对应的涨套。

所述膨胀内管的内腔中同轴设置有中空注浆螺杆，所述中空注浆螺杆底端与杆体转动配合，所述中空注浆螺杆顶端贯穿杆体并与转动块相连接，所述中空注浆螺杆上螺纹套接设置有升降螺套，所述升降螺套外侧固定设置有推压块，所述杆体顶端设置有与推压块相配合的预紧结构。

作为本发明进一步的方案：初始状态下，所述推压块位于升降螺套的底部，且推压块的外径大于膨胀内管的内径，注浆状态下，所述推压块挤压膨胀内管使得膨胀杆向外膨胀挤出，且推压块与预紧结构配合实现对膨胀内管的预封堵过程。

作为本发明进一步的方案：所述预紧结构包括压盖、止浆塞和锁紧塞，所述压盖设置在杆体顶端，所述中空注浆螺杆贯穿压盖设置，所述止浆塞周向设置在压盖底部的外边缘，所述锁紧塞周向设置在压盖底部的内边缘，且所述止浆塞与锁紧塞之间形成楔形环槽。

作为本发明进一步的方案：所述推压块上端环形设置有与楔形环槽相对应的楔形压块，注浆状态下，所述楔形压块与楔形环槽卡合并推动两侧的止浆塞和锁紧塞向外侧发生挤压形变。

作为本发明进一步的方案：所述中空注浆螺杆内部沿轴线方向贯穿设置有注浆通道，所述中空注浆螺杆的外侧上等间隔设置有若干出浆口，所述出浆口与注浆通道相连通。

作为本发明进一步的方案：所述锚头内部设置有与注浆通道相连通的注浆腔，所述锚头外侧贯穿设置有注浆孔，所述注浆孔与注浆腔相连通。

作为本发明进一步的方案：所述杆体底部设置有安装槽，所述安装槽内固定设置有转动座，所述中空注浆螺杆的底部转动安装于转动座内。

作为本发明进一步的方案：所述杆体顶端的外侧设置有锚孔止浆盖，所述锚孔止浆盖的上端设置有压紧螺母。

本发明的有益效果：

（1）通过在杆体上设置杆孔，在膨胀内管上设置相对应的管孔，当旋转转动块带动中空注浆螺杆转动时，由于中空注浆螺杆底端与杆体转动配合，中空注浆螺杆在旋转过程中会带动升降螺套沿着中空注浆螺杆向上抬升，从而使得升降螺套带动外侧的推压块对膨胀内管进行挤压，膨胀内管受到推压块的挤压作用而向外挤出，从而使得膨胀杆从对应的杆孔内穿过，其中锥头胀杆会穿刺进入岩土层内，从而提高锚杆与岩石层的连接紧密度，提高了锚杆的锚固性能。

（2）在注浆过程中，一部分浆液会通过注浆槽渗入到杆体与钻孔的间隙中，同时会有部分浆液进入到涨套内，配合圆头胀杆的向外撑开作用使得涨套进一步膨胀，从而使得涨套保持涨紧状态并与钻孔内壁相贴紧，多个间隔设置的涨套能够将杆体与钻孔之间的间隙分隔为多段注浆区域，从而实现分段式注浆，以有效缓解端部锚孔止浆盖的止浆压力。

（3）通过设置预紧结构，当升降螺套带动推压块抬升到顶端位置时，推压块上端的楔形压块会卡进楔形环槽内，并通过斜面向两侧挤压止浆塞与锁紧塞，其中止浆塞向外侧挤压形变以压紧杆体内腔的内壁，从而能够有效防止杆体内腔中的浆液向外渗出，实现对浆液的预封堵效果，避免浆液喷出伤人，同时锁紧塞向外侧挤压形变以挤压中空注浆螺杆，使其在注浆过程中实现锁紧而不再发生不必要的转动，以保证注浆状态下的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明中杆体的结构示意图。

图4是图3中A处的结构放大示意图。

图5是本发明中膨胀内管的结构示意图。

图6是本发明中中空注浆螺杆的结构示意图。

图7是图6中B处的结构放大示意图。

图8是本发明在注浆状态下的结构示意图。

图中：1、杆体；101、杆孔；102、安装槽；103、压盖；104、止浆塞；105、锁紧塞；106、楔形环槽；2、锚头；201、注浆腔；202、注浆孔；3、锚孔止浆盖；4、压紧螺母；5、涨套；6、膨胀内管；601、锥头胀杆；602、圆头胀杆；603、管孔；604、支撑连接块；605、注浆槽；7、中空注浆螺杆；701、转动块；702、注浆通道；703、出浆口；704、转动座；705、升降螺套；706、推压块；707、楔形压块。

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作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。

请参阅图1-图5所示，本发明为一种注浆型自膨胀锚杆，包括杆体1，杆体1为中空结构，杆体1的前端固定设置有锚头2，杆体1外壁上等间隔地周向设置有若干杆孔101，杆体1的内腔中同轴设置有膨胀内管6，膨胀内管6的上下两端与杆体1相连接，膨胀内管6外侧贯穿设置有与杆孔101一一对应的管孔603，管孔603内设置有膨胀杆，膨胀杆通过支撑连接块604与管孔603内壁相连接，膨胀杆与管孔603之间形成注浆槽605，膨胀杆包括锥头胀杆601和圆头胀杆602，圆头胀杆602沿膨胀内管6的轴线方向等间隔分布，杆体1外侧设置有与圆头胀杆602相对应的涨套5。

如图6和图7所示，膨胀内管6的内腔中同轴设置有中空注浆螺杆7，中空注浆螺杆7底端与杆体1转动配合，中空注浆螺杆7顶端贯穿杆体1并与转动块701相连接，中空注浆螺杆7上螺纹套接设置有升降螺套705，升降螺套705外侧固定设置有推压块706，杆体1顶端设置有与推压块706相配合的预紧结构。

具体的，通过在杆体1上设置杆孔101，在膨胀内管6上设置相对应的管孔603，当旋转转动块701带动中空注浆螺杆7转动时，由于中空注浆螺杆7底端与杆体1转动配合，中空注浆螺杆7在旋转过程中会带动升降螺套705沿着中空注浆螺杆7向上抬升，从而使得升降螺套705带动外侧的推压块706对膨胀内管6进行挤压，其中，推压块706呈环形设置，且推压块706外壁具有一定高度的竖直段，以方便实现对膨胀内管6的挤压膨胀过程，膨胀内管6受到推压块706的挤压作用而向外挤出，从而使得膨胀杆从对应的杆孔101内穿过，其中锥头胀杆601会穿刺进入岩土层内，从而提高锚杆与岩石层的连接紧密度，提高了锚杆的锚固性能，而圆头胀杆602会伸入到对应的涨套5内，并挤压涨套5使其向外撑开，圆头胀杆602端部采用光滑的圆头结构是为了避免其在向外伸出时会刺穿涨套5。

在注浆过程中，由于注浆槽605与杆体1外部相连通，其中一部分浆液会通过注浆槽605渗入到杆体1与钻孔的间隙中，同时会有部分浆液进入到涨套5内使其进一步膨胀，从而使得涨套5保持涨紧状态并与钻孔内壁相贴紧，多个间隔设置的涨套5能够将杆体1与钻孔之间的间隙分隔为多段注浆区域，从而实现分段式注浆，以有效缓解端部锚孔止浆盖3的止浆压力，同时利用推压块706与预紧结构的配合，能够在注浆时对杆体1内腔进行预封堵过程，以防止发生喷浆伤人的情况发生。

如图8所示，初始状态下，推压块706位于升降螺套705的底部，且推压块706的外径大于膨胀内管6的内径，注浆状态下，推压块706挤压膨胀内管6使得膨胀杆向外膨胀挤出，且推压块706与预紧结构配合实现对膨胀内管6的预封堵过程。

具体的，在注浆之前，推压块706设置在升降螺套705的底部，且推压块706的外径大于膨胀内管6的内径，这样使得推压块706在向上抬升的过程中，能够从底端开始对膨胀内管6进行挤压，当推压块706抬升到顶端时，实现了对膨胀内管6全覆盖式的挤压膨胀过程，本实施例中，受到挤压后的膨胀内管6会紧贴在杆体1内腔的内壁上，以避免注浆时浆液会过多渗透到膨胀内管6与杆体1之间的间隙中。

如图4所示，预紧结构包括压盖103、止浆塞104和锁紧塞105，压盖103设置在杆体1顶端，中空注浆螺杆7贯穿压盖103设置，止浆塞104周向设置在压盖103底部的外边缘，锁紧塞105周向设置在压盖103底部的内边缘，且止浆塞104与锁紧塞105之间形成楔形环槽106。

如图7所示，推压块706上端环形设置有与楔形环槽106相对应的楔形压块707，注浆状态下，楔形压块707与楔形环槽106卡合并推动两侧的止浆塞104和锁紧塞105向外侧发生挤压形变。

具体的，通过设置预紧结构，当升降螺套705带动推压块706抬升到顶端位置时，推压块706上端的楔形压块707会卡进楔形环槽106内，并通过斜面向两侧挤压止浆塞104与锁紧塞105，其中止浆塞104向外侧挤压形变以压紧杆体1内腔的内壁，从而能够有效防止杆体1内腔中的浆液向外渗出，实现对浆液的预封堵效果，避免浆液喷出伤人，同时锁紧塞105向外侧挤压形变以挤压中空注浆螺杆7，使其在注浆过程中实现锁紧而不再发生不必要的转动，以保证注浆状态下的稳定性。

如图6所示，中空注浆螺杆7内部沿轴线方向贯穿设置有注浆通道702，中空注浆螺杆7的外侧上等间隔设置有若干出浆口703，出浆口703与注浆通道702相连通。

如图3所示，锚头2内部设置有与注浆通道702相连通的注浆腔201，锚头2外侧贯穿设置有注浆孔202，注浆孔202与注浆腔201相连通。

具体的，在注浆时，注浆管与中空注浆螺杆7的端部相连通，浆液顺着注浆通道702进行流通，其中一部分浆液会流通到注浆腔201内，由锚头2上的注浆孔202喷出，而另一部分浆液会通过出浆口703流入膨胀内管6中，并通过注浆槽605流通到杆体1与钻孔之间的缝隙内，当浆液凝固后，凝固后的浆体和锚杆间多处连接充分形成一个整体，锚杆的抗拔效果好，锚固性能优异。

如图3和图7所示，杆体1底部设置有安装槽102，安装槽102内固定设置有转动座704，中空注浆螺杆7的底部转动安装于转动座704内。

如图1所示，杆体1顶端的外侧设置有锚孔止浆盖3，锚孔止浆盖3的上端设置有压紧螺母4。

具体的，传统的注浆锚杆采用锚孔止浆盖3对钻孔进行封堵，其止浆压力大，本实施例中，利用涨套5在杆体1与钻孔之间的间隙形成多段注浆区域，实现多段式封堵，同时利用预紧结构实现对杆体1内浆液的预封堵过程，能够有效减轻锚孔止浆盖3的封堵压力，在注浆前，转动压紧螺母4使得锚孔止浆盖3压紧在钻孔上即可。

本发明的工作原理：如图1-图8所示，在注浆之前，推压块706位于升降螺套705的底部，且推压块706的外径大于膨胀内管6的内径，通过旋转转动块701带动中空注浆螺杆7转动，中空注浆螺杆7在旋转过程中会带动升降螺套705沿着中空注浆螺杆7向上抬升，从而使得升降螺套705带动外侧的推压块706对膨胀内管6进行挤压，膨胀内管6受到推压块706的挤压作用而向外挤出，从而使得膨胀杆从对应的杆孔101内穿过，其中锥头胀杆601会穿刺进入岩土层内，从而提高锚杆与岩石层的连接紧密度，提高了锚杆的锚固性能，而圆头胀杆602会伸入到对应的涨套5内，并挤压涨套5使其向外撑开。

当升降螺套705带动推压块706抬升到顶端位置时，推压块706上端的楔形压块707会卡进楔形环槽106内，并通过斜面向两侧挤压止浆塞104与锁紧塞105，其中止浆塞104向外侧挤压形变以压紧杆体1内腔的内壁，从而能够有效防止杆体1内腔中的浆液向外渗出，实现对浆液的预封堵效果，避免浆液喷出伤人，同时锁紧塞105向外侧挤压形变以挤压中空注浆螺杆7，使其在注浆过程中实现锁紧而不再发生不必要的转动，以保证注浆状态下的稳定性。

开始注浆时，注浆管与中空注浆螺杆7的端部相连通，浆液顺着注浆通道702进行流通，其中一部分浆液会流通到注浆腔201内，由锚头2上的注浆孔202喷出，而另一部分浆液会通过出浆口703流入膨胀内管6中，并通过注浆槽605流通到杆体1与钻孔之间的缝隙内，同时会有部分浆液进入到涨套5内，配合圆头胀杆602的向外撑开作用使得涨套5进一步膨胀，从而使得涨套5保持涨紧状态并与钻孔内壁相贴紧，多个间隔设置的涨套5能够将杆体1与钻孔之间的间隙分隔为多段注浆区域，从而实现分段式注浆，以有效缓解端部锚孔止浆盖3的止浆压力。等待浆液凝固后，凝固后的浆体和锚杆间多处连接充分形成一个整体，锚杆的抗拔效果好，锚固性能优异。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种注浆型自膨胀锚杆，包括杆体（1），所述杆体（1）为中空结构，所述杆体（1）的前端固定设置有锚头（2），其特征在于，所述杆体（1）外壁上等间隔地周向设置有若干杆孔（101），所述杆体（1）的内腔中同轴设置有膨胀内管（6），所述膨胀内管（6）的上下两端与杆体（1）相连接，所述膨胀内管（6）外侧贯穿设置有与杆孔（101）一一对应的管孔（603），所述管孔（603）内设置有膨胀杆，所述膨胀杆通过支撑连接块（604）与管孔（603）内壁相连接，所述膨胀杆与管孔（603）之间形成注浆槽（605），所述膨胀杆包括锥头胀杆（601）和圆头胀杆（602），所述圆头胀杆（602）沿膨胀内管（6）的轴线方向等间隔分布，所述杆体（1）外侧设置有与圆头胀杆（602）相对应的涨套（5）；

所述膨胀内管（6）的内腔中同轴设置有中空注浆螺杆（7），所述中空注浆螺杆（7）底端与杆体（1）转动配合，所述中空注浆螺杆（7）顶端贯穿杆体（1）并与转动块（701）相连接，所述中空注浆螺杆（7）上螺纹套接设置有升降螺套（705），所述升降螺套（705）外侧固定设置有推压块（706），所述杆体（1）顶端设置有与推压块（706）相配合的预紧结构；

初始状态下，所述推压块（706）位于升降螺套（705）的底部，且推压块（706）的外径大于膨胀内管（6）的内径，注浆状态下，所述推压块（706）挤压膨胀内管（6）使得膨胀杆向外膨胀挤出，且推压块（706）与预紧结构配合实现对膨胀内管（6）的预封堵过程；

所述预紧结构包括压盖（103）、止浆塞（104）和锁紧塞（105），所述压盖（103）设置在杆体（1）顶端，所述中空注浆螺杆（7）贯穿压盖（103）设置，所述止浆塞（104）周向设置在压盖（103）底部的外边缘，所述锁紧塞（105）周向设置在压盖（103）底部的内边缘，且所述止浆塞（104）与锁紧塞（105）之间形成楔形环槽（106）；

所述推压块（706）上端环形设置有与楔形环槽（106）相对应的楔形压块（707），注浆状态下，所述楔形压块（707）与楔形环槽（106）卡合并推动两侧的止浆塞（104）和锁紧塞（105）向外侧发生挤压形变。

2.根据权利要求1所述的一种注浆型自膨胀锚杆，其特征在于，所述中空注浆螺杆（7）内部沿轴线方向贯穿设置有注浆通道（702），所述中空注浆螺杆（7）的外侧上等间隔设置有若干出浆口（703），所述出浆口（703）与注浆通道（702）相连通。

3.根据权利要求2所述的一种注浆型自膨胀锚杆，其特征在于，所述锚头（2）内部设置有与注浆通道（702）相连通的注浆腔（201），所述锚头（2）外侧贯穿设置有注浆孔（202），所述注浆孔（202）与注浆腔（201）相连通。

4.根据权利要求1所述的一种注浆型自膨胀锚杆，其特征在于，所述杆体（1）底部设置有安装槽（102），所述安装槽（102）内固定设置有转动座（704），所述中空注浆螺杆（7）的底部转动安装于转动座（704）内。

5.根据权利要求1所述的一种注浆型自膨胀锚杆，其特征在于，所述杆体（1）顶端的外侧设置有锚孔止浆盖（3），所述锚孔止浆盖（3）的上端设置有压紧螺母（4）。