CN206667247U - 用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，它包括锚杆，所述锚杆的两端加工有螺纹段，所述锚杆头部的螺纹段通过螺纹配合连接有铁块锚头，所述铁块锚头与四周能够展开的铁块相配合形成一次扩头，在铁块锚头的之后的锚杆上套装有密封胶套，在密封胶套外部填充有膨胀水泥浆，所述膨胀水泥浆的外表面设置有压力传感器，在膨胀水泥浆和铁块锚头的接触面设置有多个应变片，在膨胀水泥浆的上端锚杆的外围填充有素水泥浆。此锚杆一方面利用锚杆与铁块形成的第一次扩头和含有膨胀剂的膨胀水泥浆形成的二次扩头提高锚固力，提高锚杆支护能力；另一方面设计的回收装置实现对锚杆的回收和再利用。

Description

用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆

技术领域

本实用新型涉及一种将大掺量膨胀水泥浆用于临时性支护的可回收式锚杆装置，主要适用于基坑工程、边坡防护、隧道开挖、矿井工作面等工程的临时性支护。

背景技术

近年来随着工程建设特别是地下工程的迅速发展，锚杆在基坑围护、边坡支护以及隧道开挖支护等工程中应用范围越来越广。在传统方法中，锚杆是用水泥砂浆将一组钢拉杆锚固，再伸向地层内部的钻孔中，钢拉杆所承受的拉力是通过拉杆周边握裹力而传到水泥砂浆中，再通过锚固段周边地层的摩阻力从而传递到稳定的地层中。传统的方法存在着一些问题，如：成本高、施工繁琐，用于临时支护后废弃，造成很大的浪费，在一定程度上限制的锚杆技术的发展。目前也有对传统锚杆所造成的问题做出针对性的改进，试图提出一种新型的锚杆，但并没有广泛进行推广使用，主要原因在于相关研究还不够充分完善，缺少具体工程实例作为支撑，未得到业界的广泛认可。

同时现阶段，膨胀剂作为水泥中的添加剂，主要作用还是用于补偿混凝土的收缩，以及产生微量的自膨胀应力，所以其膨胀率非常有限，常常在10-6到10-4级别。以C35混凝土为例，1m³混凝土用于补偿收缩的膨胀剂掺量仅有1.7%。对于大掺量膨胀剂水泥浆，现阶段研究的极少，特别是在水泥浆中添加一定量的膨胀剂，并在周围限制其膨胀，利用约束作用使其产生膨胀力，目前尚没有工程应用，本实用新型就是将这种大掺量膨胀剂水泥浆应用于锚杆支护注浆工程中。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，此锚杆一方面利用锚杆与铁块形成的第一次扩头和含有膨胀剂的膨胀水泥浆形成的二次扩头提高锚固力，提高锚杆支护能力；另一方面设计的回收装置实现对锚杆的回收和再利用。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，它包括锚杆，所述锚杆的两端加工有螺纹段，所述锚杆头部的螺纹段通过螺纹配合连接有铁块锚头，所述铁块锚头与四周能够展开的铁块相配合形成一次扩头，在铁块锚头的之后的锚杆上套装有密封胶套，在密封胶套外部填充有膨胀水泥浆，所述膨胀水泥浆的外表面设置有压力传感器，在膨胀水泥浆和铁块锚头的接触面设置有多个应变片，在膨胀水泥浆的上端锚杆的外围填充有素水泥浆。

所述锚杆采用螺纹钢锚杆。

所述铁块锚头采用圆柱形铁块锚头，在其中心加工有与螺纹段相配合的螺纹孔。

所述密封胶套的外表面涂抹有润滑油。

含有膨胀水泥浆锚固段长度为60-100cm。

含有素水泥浆锚固段长度为20-30cm。

所述锚杆的每根切割长度为2-3m，在锚杆的端部加工有应变片安装槽，所述应变片等间距设置在应变片安装槽内部，所述应变片上通过锡焊连接有导线，并采用硅橡胶对焊接部位进行密闭封口。

所述素水泥浆采用C30素水泥浆。

本新型所提供的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆及其施工方法，通过采用上述结构，具有以下有益效果：

本实用新型涉及的一种将大掺量膨胀剂水泥浆用于临时性支护的可回收式锚杆装置，通过端头铁块形成的第一次扩头与膨胀水泥浆形成的二次扩头，增强了其锚固力；通过锚杆与周围锚固体的分离实现了锚杆的回收利用，不仅解决了传统方法锚杆的不可回收现状和遗留造成的岩土体污染，而且通过将大掺量膨胀剂运用于工程中，使得锚固效果好、可回收利用、成本低廉、施工简单、环保效益高。主要适用于基坑工程、边坡防护、隧道开挖、矿井工作面等工程的临时性支护。

本装置的优点：

（1）本装置不仅达到了较好的锚固效果，还可以对锚杆进行回收再利用；

（2）首次将膨胀剂应用于支护工程，打破了膨胀剂主要应用于静态爆破和微膨胀混凝土的工程常规。大掺量膨胀剂水泥浆运用于支护技术优点众多：可降低锚固体直径、长度，优化甚至取消锚固段扩大头节约施工成本；锚固参数不变时，极大提高安全储备、锚固体致密程度和强度及锚杆锚索耐久性。

（3）利用锚杆端部铁块与膨胀水泥浆产生的二次扩头，在一定程度上提高提高了抗拔力，增强了锚固能力；

（4）在在铁块上部锚杆表面套上胶套，并在胶套外表面涂油，便于回收时更好的取出锚杆杆，提高锚杆的利用率，一定程度上还可以提高锚杆的防腐蚀能力；

（5）可以通过调整不同水灰比的含有膨胀剂的膨胀水泥浆来确定对工程最为有利的配比方式，起到更好的支护效果。

（6）有效的解决了传统锚杆造成的浪费、岩土体污染问题，节约成本，提高经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的浇筑膨胀前纵剖面图。

图3为本实用新型的浇筑膨胀后纵剖面图。

图4为本实用新型的铁块锚头截面图。

图5为本实用新型的铁块展开之后的俯视图。

图中：锚杆1、素水泥浆2、膨胀水泥浆3、密封胶套4、铁块锚头5、铁块6、压力传感器7、应变片8、螺纹段9。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-5，用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，它包括锚杆1，所述锚杆1的两端加工有螺纹段9，所述锚杆1头部的螺纹段9通过螺纹配合连接有铁块锚头5，所述铁块锚头5与四周能够展开的铁块6相配合形成一次扩头，在铁块锚头5的之后的锚杆1上套装有密封胶套4，在密封胶套4外部填充有膨胀水泥浆3，所述膨胀水泥浆3的外表面设置有压力传感器7，在膨胀水泥浆3和铁块锚头5的接触面设置有多个应变片8，在膨胀水泥浆3的上端锚杆1的外围填充有素水泥浆2。工作过程中，通过开有螺纹孔的铁块锚头5和锚杆1通过螺纹相互咬合在一起，在其连接过程中圆柱形铁块6四周扩头铁块通过挤压力展开，作为一次扩头；然后再锚杆表面涂上油并从铁块上端开始套上密闭胶套；钻取合适的孔洞，接着先向孔内浇筑含有膨胀剂含量的膨胀水泥浆，作为二次扩头；再向孔内浇筑素水泥浆封口。

进一步的，所述锚杆1采用螺纹钢锚杆。

进一步的，所述铁块锚头5采用圆柱形铁块锚头，在其中心加工有与螺纹段9相配合的螺纹孔。目的在于：形成第一次扩头，提高抗拔力，增强锚固效果且方便支护工程完成后回收锚杆。

进一步的，所述密封胶套4的外表面涂抹有润滑油。减小锚杆与周围锚固体的摩擦，便于支护完成后锚杆的回收，还可以提高锚杆的防腐蚀能力。

进一步的，含有膨胀水泥浆3锚固段长度为60-100cm。利用膨胀水泥其膨胀效果，形成锚固段二次扩头，使得锚固体和围岩强度、密度增加，锚固体和围岩抗渗能力增加，从而使三主体界面，即锚杆、锚固体、围岩体之间正应力增加、摩阻力增加，提高锚杆支护力。

进一步的，含有素水泥浆2锚固段长度为20-30cm。防止膨胀水泥浆沿孔洞竖向膨胀而造成膨胀力的损失，一定程度上提高了膨胀效果。

进一步的，所述锚杆1的每根切割长度为2-3m，在锚杆1的端部加工有应变片安装槽，所述应变片8等间距设置在应变片安装槽内部，所述应变片8上通过锡焊连接有导线，并采用硅橡胶对焊接部位进行密闭封口。

进一步的，所述素水泥浆2采用C30素水泥浆。

进一步的，将应变片安装槽部位用砂纸打磨光滑，并用蘸拭酒精的棉球将开槽部位擦拭干净，待其干燥后在钢筋开槽段上等间距布置6个应变片，用电烙铁融化锡丝连接应变片和导线，并用704硅橡胶对应变片焊接部位进行密闭封口，以免在测试过程中造成短路。

本实用新型工作过程和工作原理为：

1、选取材料：选取合适的锚杆，所采用锚杆为φ22螺纹钢；

2、钢筋加工：将选取的φ22螺纹钢进行切割加工，每根切割长度为2-3米，利用铣槽机在切割后的钢筋端部进行开槽，开槽深度约为1cm，长度60cm；

3、布置应变片：将钢筋开槽部位用砂纸打磨光滑，并用蘸拭酒精的棉球将开槽部位擦拭干净，待其干燥后在钢筋开槽段上等间距（10cm）布置6个应变片，用电烙铁融化锡丝连接应变片和导线，并用704硅橡胶对应变片焊接部位进行密闭封口，以免在测试过程中造成短路。

4、造孔：选取典型土质边坡，清除坡面附近及表面的浮土及杂物，确定合适的孔径及孔深，利用空压风钻机钻孔设备在土质边坡钻孔；

5、组装锚杆：将带有螺纹的锚杆与开有螺纹孔的圆柱形铁块连接为一个整体，在其连接过程中圆柱形铁块四周扩头铁块通过挤压力展开，在铁块上部锚杆表面套上胶套，并在胶套外表面涂油；

6、布置压力传感器：在组装好的锚杆铁块表面四周布置压力传感器，并在孔壁沿孔深方向等间距（10cm）布置压力传感器，将组装好的锚杆插入预先打好的孔中；

7、配浆：按照预先设置好的水灰比及膨胀剂含量为X%（0%、10%、15%、20%、25%、30%）配置膨胀水泥浆和素水泥浆，具体可按实际情况进行调整；

8、注浆：将配置好的膨胀水泥浆用注浆机灌入孔中，其含有膨胀剂水泥浆锚固段长度为60-100cm，振捣密实后，在含有膨胀剂水泥浆锚固段上部灌筑20-30cm的素水泥浆封口，锚杆注浆后，在水泥浆初凝前，禁止敲击、碰撞、拉拔锚杆；

9、压力采集：待浇筑完5-10min后，利用压力采集仪进行锚杆膨胀压力测试，之后的4小时内进行不间断测量，待终凝过后，每隔12h测一次，直到膨胀压力稳定时为止；

10、养护：对养护28d后，采用拉拔仪、静态应变采集仪、百分表等技术手段，进行逐级加载拉拔试验，测得锚杆拉拔过程中的抗拔力、应变、位移等参数；

11、分析：可同步进行对照试验，将可回收式锚杆试验结果与未浇筑膨胀水泥浆的传统锚杆试验结果进行比较分析，得到土锚抗拔力膨胀剂含量的变化规律，分析膨胀剂对可回收式锚杆抗拔力影响，及可回收式锚杆的锚固效果，以便获得更有力的说服力和安全性能；

12、运用相关设备可将锚杆从圆柱形铁块锚头中通过螺旋取出，补浇少量的水泥浆，利用锚固头与混凝土对其进行自然支撑，对周围土体进行防护。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (8)

1.用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于，它包括锚杆（1），所述锚杆（1）的两端加工有螺纹段（9），所述锚杆（1）头部的螺纹段（9）通过螺纹配合连接有铁块锚头（5），所述铁块锚头（5）与四周能够展开的铁块（6）相配合形成一次扩头，在铁块锚头（5）的之后的锚杆（1）上套装有密封胶套（4），在密封胶套（4）外部填充有膨胀水泥浆（3），所述膨胀水泥浆（3）的外表面设置有压力传感器（7），在膨胀水泥浆（3）和铁块锚头（5）的接触面设置有多个应变片（8），在膨胀水泥浆（3）的上端锚杆（1）的外围填充有素水泥浆（2）。

2.根据权利要求1所述的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于：所述锚杆（1）采用螺纹钢锚杆。

3.根据权利要求1所述的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于：所述铁块锚头（5）采用圆柱形铁块锚头，在其中心加工有与螺纹段（9）相配合的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于：所述密封胶套（4）的外表面涂抹有润滑油。

5.根据权利要求1所述的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于：含有膨胀水泥浆（3）锚固段长度为60-100cm。

6.根据权利要求1所述的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于：含有素水泥浆（2）锚固段长度为20-30cm。

7.根据权利要求1所述的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于：所述锚杆（1）的每根切割长度为2-3m，在锚杆（1）的端部加工有应变片安装槽，所述应变片（8）等间距设置在应变片安装槽内部，所述应变片（8）上通过锡焊连接有导线，并采用硅橡胶对焊接部位进行密闭封口。

8.根据权利要求1所述的用于临时性支护的大掺量膨胀水泥浆式可回收式锚杆，其特征在于：所述素水泥浆（2）采用C30素水泥浆。