CN201090228Y - 一种套管式防腐注浆锚杆 - Google Patents

一种套管式防腐注浆锚杆 Download PDF

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CN201090228Y CNU2007201840740U CN200720184074U CN201090228Y CN 201090228 Y CN201090228 Y CN 201090228Y CN U2007201840740 U CNU2007201840740 U CN U2007201840740U CN 200720184074 U CN200720184074 U CN 200720184074U CN 201090228 Y CN201090228 Y CN 201090228Y
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Abstract

本实用新型公开了一种套管式防腐注浆锚杆，包括锚杆体，锚杆体上穿套有相互连接的套管和注浆囊，注浆囊相对于与套管连接的一端与支承垫片接触，锚杆体一端设有与注浆囊接触配合的螺母，另一端设有锚固头，所述的注浆囊由连成一体的囊体和过渡管组成，过渡管套接于套管，所述的囊体上开有与套管同轴的并穿有锚杆体的正向孔，正向孔附近的囊体壁上开有注浆孔。本实用新型锚杆解决了套管易变形，注浆囊与套管连接易漏浆等问题，提高了锚杆的防腐性能，延长了锚杆的使用寿命。

Description

一种套管式防腐注浆锚杆
技术领域
本实用新型涉及岩土工程锚固支护技术领域，具体地指一种套管式防腐注浆锚杆。
背景技术
在岩土工程涉及的地下工程、采矿工程、基坑与边坡工程过程中，为防止地层变形坍塌或失稳而危及安全，需对地层进行加固，最常用的技术手段是采用锚杆。
根据地层环境和对锚杆耐久性要求的不同，锚杆分为用于临时支护和永久支护两种。临时支护使用寿命只要求保证施工期的支护安全，一般在24个月内；永久支护的锚杆使用寿命要求保证工程项目投产后营运期的安全，一般要求是几十年，甚至一些国家要求是100～120年，因此锚杆防腐对于工程安全具有重要意义。
现有锚杆防腐技术措施主要包括隔离和绝缘。其方法包括注浆固结保护、锚杆镀锌层、锚杆环氧树脂涂层、套管包裹等。采用上述一种方法时为单重防腐(Single Corrosion Protection，SCP)，如现在最主要的单重防腐方式“注浆固结”等；采用两种方法为双重防腐(Double Corrosion Protection，DCP)，如“注浆固结结合镀锌层”、“注浆固结结合环氧树脂涂层”“注浆固结结合套管”等；采用三种及以上方法为多重防腐(Multiple CorrosionProtection，MCP)，如“注浆固结结合镀锌层结合套管”、“注浆固结结合环氧树脂涂层结合套管”等。
PCT专利WO94/05900公开了一种防腐锚杆，该锚杆装置为锚杆头到尾依次安装有螺母、球壳形注浆囊体、支承垫板，套管插在球形注浆囊上，再穿套在整根锚杆体上，锚杆尾部设有锚固头。该专利公开的锚杆中的注浆囊为可承压的钢质球壳形注浆囊体，球壳的两头打有可穿锚杆体的孔；囊体在外露垫板之外的球壳外壁上设有注浆孔。囊体和套管固定形成一个沿锚杆体纵向的防腐隔离层，经囊体上的注浆孔注浆固结后在锚杆体与囊体、套管内壁的空腔和套管外壁与锚杆安装孔间的空腔形成双层注浆粘结包裹的支护系统，属双重或多层防腐(如锚杆体镀锌或环氧树脂涂层)。该技术的特征是支承垫板安装在球形注浆囊内侧，因垫板孔小于球形囊外径，故靠球体外壁可卡住支承垫板。锚杆力将通过螺母将锚杆力传到球壳注浆囊体上，再由垫板传递到岩层面上。该技术总体上结构简单、注浆与套管防腐一次形成，施工方便。但在实施中发现该技术的缺点为：
1.因钢质球形囊与塑料套管为分离的两个构件，塑料套管固定球壳形注浆囊体孔中是在现场通过螺纹配合或其它粘合固定的方法配合的，由于球壳壁薄、塑料套管易变形，两者刚度与材质差别大，故很难与之形成密封，这样在安装锚杆时在此连接处开裂或脱开，并在注浆中易漏浆，使注浆不能有效沿其理想的路线进行，影响注浆效果，甚至注浆失效，不能达到其防腐和锚固作用。在以下情况尤为突出：1)锚杆很长时或锚杆孔内有碎石时；2)锚杆孔钻孔不规则时；3)锚杆孔与洞室壁面斜交角大时；4)特别上述情况发生在地下洞室顶部支护时。
2.紧固螺母与注浆囊之间的密封也易出现漏浆问题。
3.当锚杆孔与锚杆安装的岩壁面斜交时，锚杆工作荷载(拉、弯、剪)作用下，在锚杆孔离岩层面的孔口段内部约20cm的注浆固结体易发生密布的裂缝。在锚杆非张拉时，也易在孔口注浆固结体中出现裂缝。这种裂缝的出现对锚杆的长期工作不利，影响锚杆锚固性能长期可靠性。
中国专利申请200610052634.7公开了一种带有注浆及排气功能的囊体的防腐锚杆，适用于地下工程、采矿工程、基坑及边坡工程等方面的地层结构支护，包括锚杆体、套管、锚固头、紧固螺母、支承垫板，锚杆体沿纵向穿套有囊体，囊体一端与支承垫板接触，另一端与套管相连。该专利公开的锚杆中囊体可随支承垫板压缩和变形，但不能承受或传递锚杆力，锚杆力是通过螺母、支承垫板传递到岩面上的。
发明内容
本实用新型提供了一种能有效防止注浆囊与套管连接处开裂或脱开且密封效果好的套管式防腐注浆锚杆。
一种套管式防腐注浆锚杆，包括锚杆体，锚杆体上穿套有相互连接的套管和注浆囊，注浆囊相对于与套管连接的一端与支承垫片接触，锚杆体一端设有与注浆囊接触配合的螺母，另一端设有锚固头，所述的注浆囊由连成一体的囊体和过渡管组成，过渡管套接于套管，所述的囊体上开有与套管同轴的并穿有锚杆体的正向孔，正向孔附近的囊体壁上开有注浆孔。
所述的螺母与注浆囊接触的一端为球面，使得螺母与注浆囊形成球面密封，密封效果更好，能有效防止锚杆漏浆。
所述的过渡管与套管为螺纹连接，使得过渡管与套管连接更为紧密、牢固，锚杆密封效果更好。
本实用新型提供的套管式防腐注浆锚杆具有如下优点：
1.在锚杆钻孔与地层岩面不垂直的情况下，通过调整拱形支承垫板与囊体位置关系，能将锚杆荷载有效的传递到地层岩面上，故安装锚杆后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形。
2.通过注浆囊的圆柱过渡管在孔口段的长度变化增强孔口段锚杆刚度强度，可有效适应孔口段因斜面安装或锚杆非张拉时出现的孔口注浆固结体开裂或孔口拉、弯、剪的受力变化，提高锚杆的锚固性能的长期可靠性；
3.通过螺母与注浆囊的球面密封技术和通过注浆囊的圆柱过渡管与防腐套管的螺纹密封连接，提高了注浆的可靠性。
4.囊体、套管、注浆固结体为锚杆提供了两重及多重防腐(如锚杆体镀锌或环氧树脂涂层)，保护锚杆体在长期的工作下不受地层介质的侵蚀，使锚杆的耐久性和使用寿命与现有技术相比大大延长。因此为支护性能要求高或腐蚀环境严重的地层支护提供了可靠的方法，如海底隧道支护、高腐蚀矿区支护、山体边坡永久支护等。
5.锚杆能360°任意方向安装及注浆，且注浆与防腐处理一次完成，施工工艺简单、注浆可靠。
附图说明
图1为本实用新型套管式防腐注浆锚杆注浆囊结构示意图；
图2为本实用新型套管式防腐注浆锚杆螺母结构示意图；
图3为本实用新型套管式防腐注浆锚杆局部结构示意图；
图4为本实用新型套管式防腐注浆锚杆结构示意图；
图5为图4所示锚杆安装于地层中的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、和4所示，一种套管式防腐注浆锚杆，包括锚杆体3，锚杆体3上穿套有相互连接的注浆囊1和套管4，注浆囊1相对于与套管4连接的一端与支承垫板5接触，锚杆体3一端设有与囊体11接触配合的螺母2，另一端设有锚固头6，所述的囊体11上开有与套管4同轴的并穿有锚杆体3的正向孔15，正向孔15附近的囊体11壁上开有注浆孔13，正向孔15通过注浆囊内腔14与注浆孔13连通。
注浆囊1由连成一体的球壳形囊体11和圆柱形过渡管12组成，过渡管12套接于套管4的外壁上，还可伸入套管4的内腔中套接于套管4的内壁上，过渡管12与套管4的壁与壁之间采用螺纹连接，使得锚杆密封效果更好，安装也更方便，当然也可采用其它连接构造，如环状沟槽、可插接变口，只要满足过渡管12与套管4之间是紧贴配合的即可，过渡管12的长度应考虑锚杆孔口段的安装刚度，保证孔口段锚固性能的长期可靠性，一般选用3～50cm。
支承垫板5安装孔的直径小于注浆囊1的囊体11直径，在锚杆安装使用时，支承垫板5只能贴着囊体11的外壁围绕锚杆体3的轴线旋转，支承垫板5的周边开有排气孔51，同时，螺母2与支承垫板5之间的囊体11上开有注浆孔13。
锚杆体3为实心杆体，两端端部设有与螺母2或锚固头6连接配合的螺纹。
螺母2与囊体11接触的一端端面21为球面，使得螺母2与注浆囊1上的正向孔15形成球面密封，密封效果更好。
套管4是由具有防腐性能的工程塑料制成的，也可以采用其它具有防腐性能的工程材料，其内壁为光滑面，外壁为螺纹面，内外壁面也可以分别采用光滑面，或波纹、螺纹和颗粒等粗糙表面构造；注浆囊1和螺母2由钢材制成，还可以选用其它高性能的复合工程材料，如增强纤维塑料RFP等。
锚固头6是机械端头锚固型装置，当然也可采用化学端头锚固型装置，能满足锚杆安装后锚杆端头形成锚固力即可。
本实用新型套管式防腐注浆锚杆使用方法如下：
1.用钻机在地层7中钻孔，形成钻孔8并进行清扫；
2.将装配好的锚杆置入在土层中的钻孔8中，如图5所示，锚固头6到达钻孔8的底部，注浆孔13通过注浆囊内腔14、套管内腔41和套管4与锚杆孔8的间隙81与排气孔51相连通，
3.用扳手拧紧螺母2，注浆囊1的囊体11压住拱形支承垫板5并传递螺母2提供的锚杆荷载至岩面10。如需对锚杆进行预应力时，可采用挤压空气柱塞千斤顶对锚杆体3张拉预应力，并用螺母2锁定预应力荷载，或直接用扳手拧紧螺母2对锚杆体3进行预应力。
4.用泵压水泥浆从注浆孔13注入，浆体进入注浆囊1的中的注浆囊内腔14内，然后沿着套管内腔41进入套管4与锚杆孔8的间隙81中，最后从排气孔51排出，完成注浆过程；水泥浆也可以从排气孔51注入，最后从注浆孔13排出。
当浆体固结后，注浆体、注浆囊1和套管4共同形成了将锚杆体3与地层7多重隔离的防腐体，延长了锚杆使用寿命，提高了锚杆的安全性能。

Claims (9)

1.一种套管式防腐注浆锚杆，包括锚杆体(3)，锚杆体(3)上穿套有相互连接的注浆囊(1)和套管(4)，注浆囊(3)相对于与套管(4)连接的一端与支承垫板(5)接触，锚杆体(3)一端设有与注浆囊(1)接触配合的螺母(2)，另一端设有锚固头(6)，其特征在于：所述的注浆囊(1)由连成一体的囊体(11)和过渡管(12)组成，过渡管(12)另一端套接于套管(4)，所述的囊体(11)上开有与套管(4)同轴的并穿有锚杆体(3)的正向孔(15)，正向孔(15)附近的囊体(11)壁上开有注浆孔(13)。
2.根据权利要求1所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：所述的螺母(2)与注浆囊(1)接触的一端端面(21)为球面，螺母(2)与注浆囊(1)上的正向孔(15)形成球面密封。
3.根据权利要求1所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：所述的囊体(11)为球壳形。
4.根据权利要求1所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：过渡管(12)与套管(4)为螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：所述的过渡管(12)长度为3～50cm。
6.根据权利要求1所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：所述的锚杆体(3)为实心锚杆体，两端端部设有与螺母(2)或锚固头(6)连接配合的螺纹。
7.根据权利要求1所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：所述的注浆囊(1)或螺母(2)由钢制成。
8.根据权利要求1所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：所述的套管(4)内外壁整体或局部表面为光滑面或粗糙面。
9.根据权利要求8所述的套管式防腐注浆锚杆，其特征在于：所述的粗糙面为螺纹表面、波纹表面或颗粒状表面。
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