CN209100062U - 可二次注浆的锚索结构、隧道围岩锚固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可二次注浆的锚索结构、隧道围岩锚固结构，其包括：至少一根设置于钻孔内的锚索钢绞线；初次注浆管，其伸入所述钻孔内，用于对钻孔内距离钻孔孔口1‑3m处的围岩进行初次注浆，以形成封闭所述钻孔孔口的初次注浆部；二次注浆管，其伸入所述钻孔内，用于对钻孔内未进行初次注浆的其他区域进行二次注浆；以及导向件，其设置于所述钻孔内，用于供所述锚索钢绞线穿过，以此引导所述锚索钢绞线进入所述钻孔内。其可有效增加钢绞线与注浆体之间的握裹力及锚固力，同时通过分次注浆的方式提高二次注浆的注浆压力，从而提高锚索注浆体与围岩之间粘聚力，防止锚索拉拔时滑脱，提高锚索预应力水平。

Description

可二次注浆的锚索结构、隧道围岩锚固结构

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及一种锚索结构、隧道围岩锚固结构。

背景技术

隧道拱顶的锚固过程中多包括向上打孔和注浆的过程，由于重力作用，注浆过程中易出现向下漏浆的现象，导致注浆效果差，同时，锚索注浆体与围岩之间的粘聚力较小，尤其是在软弱围岩中，注浆体与围岩之间的粘聚力难于满足锚索的高预应力的要求，进一步的，由于锚索钢绞线表面的防锈油在现场施工时难于清除干净，因此导致钢绞线与注浆体之间的握裹力大幅降低，由此预应力锚索在张拉时常出现钢绞线与锚固段注浆体滑脱的现象，导致预应力达不到设计要求，而目前的解决方式主要是加长锚固段的注浆体长度，由此增加钢绞线与注浆体之间的握裹力，防止两者滑脱，但该种方式由于增加了注浆体长度而导致施工成本过高。

此外，现有技术中，锚索张拉前注浆体的强度需要达到30Mpa以上，而水泥砂浆注浆体的强度达到30Mpa的凝结时间最少需要20天，因此，从钻孔、锚索安装、注浆、浆液固结、锚索张拉，整个锚索施工大致需要一个月的时间。而对于大跨度软弱围岩隧道，其自稳时间较短，迫切需要一种快速张拉锚索，能够在较短时间内为隧道围岩提供预应力的锚索结构。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷提供了一种可进行二次注浆锚索结构、隧道围岩锚固结构，其可有效增加钢绞线与注浆体之间的握裹力及锚固力，同时通过分次注浆的方式提高锚索注浆体与围岩之间粘聚力，防止锚索拉拔时滑脱，提高锚索预应力水平，以及大幅度缩减注浆体固结的时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，提供了一种可二次注浆的锚索结构，其包括：至少一根设置于钻孔内的锚索钢绞线；

初次注浆管，其伸入所述钻孔内，用于对钻孔内距离钻孔孔口1-3m处的围岩进行初次注浆，以形成封闭所述钻孔孔口的初次注浆部；

二次注浆管，其伸入所述钻孔内，用于对钻孔内未进行初次注浆的其他区域进行二次注浆；

导向件，其设置于所述钻孔内，用于供所述锚索钢绞线穿过，以此引导所述锚索钢绞线进入所述钻孔内；

以及至少一个捆扎件，其用于对伸入所述钻孔内的的锚索钢绞线进行捆扎。

优选的，所述锚索结构还包括套设在至少一根所述锚索钢绞线上的锚索倒刺；所述锚索倒刺包括：

外部锚环，且其内部开设有可供所述锚索钢绞线穿过的、纵截面为梯形的穿孔；

以及至少一个夹片，其用于当所述述锚索钢绞线穿过所述穿孔时，其一端楔入所述锚索钢绞线与所述穿孔内壁之间的缝隙，另一端从所述外部锚环中伸出。

优选的，所述可二次注浆的锚索结构还包括：至少一个隔离架，其设置于所述钻孔内部，包括：

设置于所述隔离架中心的第一通孔；

环绕所述第一通孔均匀间隔设置的若干第二通孔；所述第一通孔和/或第二通孔用于供所述锚索钢绞线穿过；

至少一个通气孔以及至少一个注浆孔；所述通气孔用于在对所述钻孔内部进行初次注浆/二次注浆时，供气源进入，以调整钻孔内部气压；所述注浆孔用于供所述初次注浆管/二次注浆管穿过，以对所述钻孔内部进行初次注浆/二次注浆。

优选的，所述可二次注浆的锚索结构还包括：钢垫墩，其设置在所述钻孔内远离所述导向件的一端，且与所述钻孔连通，包括：上垫板；与所述上垫板相对设置的下垫板；连接件，其用于连接所述上垫板与所述下垫板；若干加强肋，其设置在所述上垫板与下垫板之间、且环绕所述连接件设置。

优选的，所述连接件上开设有至少两个注浆管进出孔；所述下垫板中心处开设有与所述钻孔连通的第三通孔；所述初次注浆管穿过一注浆管进出孔、第三通孔以及隔离架的一注浆孔后伸入到所述钻孔内进行初次注浆，所述二次注浆管穿过一注浆管进出孔、第三通孔以及隔离架的一注浆孔后伸入到所述钻孔内进行二次注浆。

优选的，所述可二次注浆的锚索结构还包括：连接管，其一端连接所述第三通孔，另一端伸入所述钻孔内，且供所述注浆管穿过。

优选的，包括：开设在隧道围岩上的钻孔、如权利要求6所述的锚索结构以及埋设在所述围岩中的格栅钢架；所述锚索钢绞线、初次注浆管、二次注浆管以及导向件均伸入所述钻孔内；

所述格栅钢架包括：内钢架件、外钢架件以及设置于内钢架件、外钢架件之间的填充件。

优选的，所述填充件包括：“∞”型件和/或“X”型件和/或“Z”型件。

本发明技术方案的有益效果在于：

本发明的锚索结构主要通过锚索倒刺套设在锚索钢绞线上，可有效增加钢绞线与注浆体之间的握裹力及锚固力，由此不需要增加注浆体长度即可防止锚固段出现钢绞线与注浆体滑脱的现象，同时采用分次注浆的方式对钻孔进行注浆，由此可大幅度提高二次注浆的注浆压力，提高锚索注浆体与围岩之间粘聚力，提高注浆效果，尤其对软弱围岩具有良好的加固效果，且可防止锚索拉拔时滑脱，提高锚索预应力水平；此外，本发明可大幅度缩减注浆体固结的时间，使锚索施工能够在15小时内完成，为自稳时间较短的软弱围岩大跨段隧道提供了一种快速张拉的锚索支护结构。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的实施例一中锚索结构的整体结构图；

图2是本发明的实施例一中锚索结构锚固围岩的示意图；

图3是本发明的实施例一中锚索倒刺的纵剖面示意图；

图4是本发明的实施例一中导向件的纵剖面示意图；

图5是本发明的实施例一中隔离架的横截面图；

图6本发明的实施例一中钢垫墩的剖视图；

图7本发明的实施例一中钢垫墩的横截面图；

图8本发明的实施例二中格栅钢架的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

图1-2示出了本发明的锚索结构，其包括：至少一根设置于钻孔100内的锚索钢绞线1；

锚索倒刺2，其套设在至少一根所述锚索钢绞线1上，用于当向所述钻孔100内注浆形成注浆体时，增强所述锚索钢绞线1与所述注浆体之间的握裹力，优选的，本实施例中，每一所述锚索钢绞线1上均均匀间隔设置有若干锚索倒刺2；

长度为1-3m的初次注浆管6，其伸入所述钻孔100内，用于对钻孔100内距离钻孔孔口1-3m处的隧道围岩进行初次注浆，以形成封闭所述钻孔孔口的初次注浆部S1；

二次注浆管7，其伸入所述钻孔内，用于对钻孔内未进行初次注浆的其他区域进行二次注浆，以在所述初次注浆部S1上形成二次注浆部S2；

以及导向件3，其设置于所述钻孔100的一端内，用于供所述锚索钢绞线1穿过，以此引导所述锚索钢绞线1进入所述钻孔100内。

如图3所示，所述锚索倒刺2包括：外部锚环21，且其内部开设有可供所述锚索钢绞线1穿过的、纵截面为梯形的穿孔22，优选的，所述穿孔22纵截面为等腰梯形，且其锥角θ为8-12°(优选为10°)；

以及至少一个夹片23，其用于当所述述锚索钢绞线1穿过所述穿孔22时，其一端楔入所述锚索钢绞线1与所述穿孔22内壁之间的缝隙，另一端从所述外部锚环21中伸出；本实施例中，所述夹片23至少由2个，且可一体成型为完整的圆台形结构，并与所述锚索钢绞线1与所述穿孔22内壁之间的缝隙过盈配合，使得所述锚索钢绞线1与锚索倒刺2形成一牢固的整体结构，由此，当向所述钻孔100内注浆形成二次注浆体S2时，外部锚环21的两端部以及夹片23伸出所述外部锚环21的部分形成“倒刺”结构楔入所述注浆体中，增强锚索钢绞线1表面与注浆体之间的握裹力，防止锚索钢绞线1从注浆体中滑脱；

如图4所示，所述导向件3包括：圆柱部31、与所述圆柱部31连接、且同轴设置的圆台部32；以及与所述圆台部32连接、且同轴设置的圆柱形延伸部33；其中，所述圆柱部内径D为100-120mm(优选为110mm)，高度H1为90-110mm(优选为100mm)；所述圆台部32的锥角θ1为75-85°(优选为80°)，高度H2为45-55mm(优选为50mm)；所述圆柱形延伸部33内径为15-25mm(优选为21mm)，高度H3为10-20mm(优选为15mm)。

此外，如图1,5所示，所述可二次注浆的锚索结构还包括：至少一个圆形隔离架4(优选为厚度为50mm的橡胶制成)，其设置于所述钻孔300内部，用于供至少一根所述锚索钢绞线1穿过；当所述隔离架4有多个时，其均匀间隔设置在所述钻孔100内，以保证受力均匀；以及至少一个捆扎件8，其用于对穿过所述隔离架的锚索钢绞线1进行捆扎，防止其无序散开，使得注浆均匀；

具体的，所述隔离架4包括：

设置于所述隔离架4中心的第一通孔41；

环绕所述第一通孔41均匀间隔设置的若干第二通孔42；所述第一通孔41和/或第二通孔42用于供所述锚索钢绞线1穿过；本实施例中，所述第一通孔41与第二通孔42的总数与所述锚索钢绞线1数相对应，所述第一通孔41与每一第二通孔42中均对应穿设有一锚索钢绞线1；

至少一个通气孔43以及至少一个注浆孔44；所述通气孔43用于在对所述钻孔100内部进行初次注浆/二次注浆时，供气源进入，以调整钻孔100内部气压；所述注浆孔44用于供初次注浆管6/二次注浆管7穿过，以对所述钻孔100内部进行初次注浆/二次注浆，形成初次注浆部S1/二次注浆部S2，本实施例中，所述通气孔43与注浆孔44均为2个；

钢垫墩5，其设置在所述钻孔100内远离所述导向件3的一端，且与所述钻孔100连通，用于将锚索钢绞线1的预应力均匀扩散到围岩表面，具体的，如图1，6-7所示，其包括：上垫板51；与所述上垫板51相对设置的下垫板52，且所述下垫板52中心处开设有与所述钻孔100连通的第三通孔521；连接件53，其可为圆筒状结构，用于连接所述上垫板51与所述下垫板52，并且由钢材料制成；若干加强肋54，其设置在所述上垫板51与下垫板52之间、且环绕所述连接件53设置，优选的，所述加强肋54可为直角梯形，且所述直角梯形的加强肋54短的平行边541连接所述上垫板51，长的平行边542连接所述下垫板312，直角边543连接所述连接件53的外壁面，斜边544远离所述连接件53；硬质层55(可由M40干硬性预缩砂浆制成)，其覆盖于所述钻孔100靠近所述钢垫墩5的一侧开口处，中部开设有第四通孔551；以及连接管56(优选为钢管)，其一端连接所述第三通孔521，另一端穿过所述第四通孔551后伸入所述钻孔100内，且供注浆管200穿过。

所述连接件53上开设有至少两个注浆管进出孔531；所述初次注浆管6穿过一注浆管进出孔531、第三通孔521以及隔离架的一注浆孔44后伸入到所述钻孔100内进行初次注浆，类似的，所述二次注浆管7穿过一注浆管进出孔531、第三通孔521以及隔离架的一注浆孔44后伸入到所述钻孔100内进行二次注浆。

在此基础上，为起到更好的固定效果，所述下垫板52上还可开设至少一个可供螺栓57穿过的螺栓固定孔，所述螺栓57一端穿过所述下垫板52后与所述硬质层55固定连接，另一端与螺母58紧固连接，以此来将下垫板52与所述硬质层55紧固连接。

实施例二：

本实施例还提供了一种隧道围岩锚固结构，如图2所示，其包括：开设在隧道围岩上的钻孔100、实施例中所述的锚索结构以及埋设在所述围岩中的格栅钢架200；所述锚索钢绞线1、初次注浆管6、二次注浆管7均伸入所述钻孔100内；

如图8所示，所述格栅钢架200包括：内钢架件201、外钢架件202以及设置于内钢架件201、外钢架件202之间的填充件；具体的，所述填充件包括：“∞”型件203和/或“X”型件204和/或“Z”205型件，优选的，相邻两填充件的结构不同，由此可通过格栅钢架200对围岩进行进一步的支撑和加固，增强其结构强度。

实施例三：

本实施例还提供了一种如实施例二所述的隧道围岩锚固结构的施工方法，其包括如下步骤：

S1、采用HT150型矿用潜孔钻机在隧道围岩中开设至少一个钻孔；专用HT150型矿用潜孔钻机可实现快速钻孔，1小时内即可完成钻孔施工；

S2、在所述隧道内壁面上固定所述钢垫墩，且在所述钻孔内设置隔离架以及导向件；

S3、所述锚索钢绞线一端穿过导向件、隔离架后伸入所述钻孔中，另一端固定在所述钢垫墩上，且所述初次注浆管以及二次注浆管均穿过浆管进出孔、第三通孔以及隔离架的一注浆孔后伸入到所述钻孔内；

S4、在所述围岩中埋设所述格栅钢架，通过初次注浆管对钻孔内距离钻孔孔口1-3m处的围岩进行初次注浆，初次注浆浆液包括硫铝酸盐早强水泥，以形成封闭所述钻孔孔口的初次注浆部，为二次高压注浆提供密封条件，防止漏浆；

待所述初次注浆部的强度大于20Mpa后，通过所述二次注浆管对钻孔内未进行初次注浆的其他区域进行二次注浆，注浆压力为3～9Mpa，且二次注浆浆液包括快硬硫铝酸盐水泥。

硫铝酸盐水泥具有早高强性能，12h～1d抗压强度可达35～50MPa，抗折强度可达6.5～7.5MPa；3d抗压强度可达50～70MPa，抗折强度可达7.5～8.5MPa；本施工方法中，钻孔1小时，实施例一中的锚索安装0.5小时，注浆1小时，注浆体固结12小时，锚索张拉0.5小时，在15小时内即可完成从钻孔到张拉的全部施工过程，而普通锚索从钻孔至张拉大致需要20天，由此，本发明的锚索结构及其施工方法可大幅减少施工时间，可为自稳时间较短的软弱围岩大跨段隧道提供了一种快速张拉的锚索支护结构。

综上所述，本发明的锚索结构主要通过锚索倒刺套设在锚索钢绞线上，可有效增加钢绞线与注浆体之间的握裹力及锚固力，由此不需要增加注浆体长度即可防止锚固段出现钢绞线与注浆体滑脱的现象，同时采用分次注浆的方式对钻孔进行注浆，由此可大幅度提高二次注浆的注浆压力，提高锚索注浆体与围岩之间粘聚力，提高注浆效果，尤其对软弱围岩具有良好的加固效果，且可防止锚索拉拔时滑脱，提高锚索预应力水平；此外，本发明可大幅度缩减注浆体固结的时间，使锚索施工能够在15小时内完成，为自稳时间较短的软弱围岩大跨段隧道提供了一种快速张拉的锚索支护结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)

1.一种可二次注浆的锚索结构，其特征在于，包括：至少一根设置于钻孔内的锚索钢绞线；

初次注浆管，其伸入所述钻孔内，用于对钻孔内距离钻孔孔口1-3m处的围岩进行初次注浆，以形成封闭所述钻孔孔口的初次注浆部；

二次注浆管，其伸入所述钻孔内，用于对钻孔内未进行初次注浆的其他区域进行二次注浆；

导向件，其设置于所述钻孔内，用于供所述锚索钢绞线穿过，以此引导所述锚索钢绞线进入所述钻孔内；

以及至少一个捆扎件，其用于对伸入所述钻孔内的锚索钢绞线进行捆扎。

2.如权利要求1所述的锚索结构，其特征在于，所述锚索结构还包括套设在至少一根所述锚索钢绞线上的锚索倒刺；所述锚索倒刺包括：

外部锚环，且其内部开设有可供所述锚索钢绞线穿过的、纵截面为梯形的穿孔；

以及至少一个夹片，其用于当所述述锚索钢绞线穿过所述穿孔时，其一端楔入所述锚索钢绞线与所述穿孔内壁之间的缝隙，另一端从所述外部锚环中伸出。

3.如权利要求1-2任一项所述的锚索结构，其特征在于，所述可二次注浆的锚索结构还包括：至少一个隔离架，其设置于所述钻孔内部；所述隔离架包括：

设置于所述隔离架中心的第一通孔；

环绕所述第一通孔均匀间隔设置的若干第二通孔；所述第一通孔和/或第二通孔用于供所述锚索钢绞线穿过；

至少一个通气孔以及至少一个注浆孔；所述通气孔用于在对所述钻孔内部进行初次注浆/二次注浆时，供气源进入，以调整钻孔内部气压；所述注浆孔用于供所述初次注浆管/二次注浆管穿过，以对所述钻孔内部进行初次注浆/二次注浆。

4.如权利要求3所述的锚索结构，其特征在于，所述可二次注浆的锚索结构还包括：钢垫墩，其设置在所述钻孔内远离所述导向件的一端，且与所述钻孔连通；所述钢垫墩包括：上垫板；与所述上垫板相对设置的下垫板；连接件，其用于连接所述上垫板与所述下垫板；若干加强肋，其设置在所述上垫板与下垫板之间、且环绕所述连接件设置。

5.如权利要求4所述的锚索结构，其特征在于，所述连接件上开设有至少两个注浆管进出孔；所述下垫板中心处开设有与所述钻孔连通的第三通孔；所述初次注浆管穿过一注浆管进出孔、第三通孔以及隔离架的一注浆孔后伸入到所述钻孔内进行初次注浆，所述二次注浆管穿过一注浆管进出孔、第三通孔以及隔离架的一注浆孔后伸入到所述钻孔内进行二次注浆。

6.如权利要求5所述的锚索结构，其特征在于，连接管，其一端连接所述第三通孔，另一端伸入所述钻孔内，且供所述注浆管穿过。

7.一种隧道围岩锚固结构，其特征在于，包括：开设在隧道围岩上的钻孔、如权利要求6所述的锚索结构以及埋设在所述围岩中的格栅钢架；所述锚索钢绞线、初次注浆管、二次注浆管以及导向件均伸入所述钻孔内；

所述格栅钢架包括：内钢架件、外钢架件以及设置于内钢架件、外钢架件之间的填充件。

8.如权利要求7所述的隧道围岩锚固结构，其特征在于，所述填充件包括：“∞”型件和/或“X”型件和/或“Z”型件。