CN217206505U - 一种隧洞软弱围岩的支护结构及其锚定组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧洞软弱围岩的支护结构及其锚定组件，涉及隧洞建设防护技术领域，包括锚杆；所述锚杆内部中空，所述锚杆内设有延展件，所述锚杆深入围岩内的头端侧壁上设有通孔，所述延展件一端设于锚杆内部，另一端贯穿所述通孔与外置的围岩固定连接。采用本方案，通过锚定组件可以在锚杆注浆的基础上增加延展件作为水泥骨架，增加了固态水泥的抗拉力和抗剪切力，有利于围岩的稳固和锚杆的铆接力；且通过框架组件的导水功能，能引导积水流淌，有效缓解水的积聚，降低积水对围岩粘接力的影响。

Description

一种隧洞软弱围岩的支护结构及其锚定组件

技术领域

本实用新型涉及隧洞建设防护技术领域，具体涉及一种隧洞软弱围岩的支护结构及其锚定组件。

背景技术

随着我国水电开发在西南长江上游地区全面推进，开发的重点多位于西南高山峡谷地区，大部分项目为大型地下工程，地质条件复杂，岩体构造、蚀变带等对设计、施工造成很大的难度。施工面临着诸如工程质量、施工安全、经济性等多方面的难题。

蚀变作用引起岩石矿物成分及结构构造发生改变，尤其是高岭石、绿泥石等粘土化蚀变，可极大地削弱岩石的物理力学性质，构成地质体中相对软弱带，是控制硐室围岩稳定性的重要因素。

隧洞开挖揭示软弱围岩段，现目前常采用钢拱架、锚杆以及径向小导管注浆等措施进行施工，为排出地下水需设置排水孔，并且为保证不影响后续工序需设置引排装置，导致完成软弱围岩段系统支护需要耗费大量时间，效率低，增加人工成本，不能满足快速施工作业要求等问题。

目前隧洞长期支护通常采用锚杆注浆加混凝土浇筑形成框架的方式，锚杆打入围岩中通过注浆将锚杆附近的围岩缝隙填满并与锚杆之间形成稳固的连接，增加围岩的粘合力，提高软弱围岩的强度和稳定性，水泥抗压强但抗拉性差，所以水泥一般搭配钢筋使用，兼顾抗拉和抗压，可注浆的方式无法搭配钢筋，水泥浆固化后抗拉力和抗剪切力较差，当遇到积水时，围岩强度降低变形，可能导致固化的水泥断裂，逐渐失效，进而导致锚杆与围岩的锚固力降低，增加了支护结构损坏的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种隧洞软弱围岩的支护结构及其锚定组件，采用本方案，通过锚定组件可以在锚杆注浆的基础上增加延展件作为水泥骨架，增加了固态水泥的抗拉力和抗剪切力，有利于围岩的稳固和锚杆的铆接力。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种锚定组件，包括锚杆；

所述锚杆内部中空，所述锚杆内设有延展件，所述锚杆深入围岩内的头端侧壁上设有通孔，所述延展件一端设于锚杆内部，另一端贯穿所述通孔与外置的围岩固定连接。

相对于现有技术中，水泥浆固化后抗拉力和抗剪切力较差，当遇到积水时，围岩强度降低变形，可能导致固化的水泥断裂，逐渐失效，进而导致锚杆与围岩的锚固力降低，增加了支护结构损坏的风险的问题，本方案提供了一种锚定组件，采用本方案，将延展件深入到围岩内，能在锚杆注浆的基础上增加延展件作为水泥骨架，增加了固态水泥的抗拉力和抗剪切力，有利于围岩的稳固和锚杆的铆接力；具体方案中，锚杆的内部中空，用于注浆，在锚杆内部还设有延展件，延展件的一端设置于锚杆内部，而延展件的另一端贯穿锚杆头端的通孔，并和外置的围岩固定连接，此时在向中空的锚杆内注浆时，浆液能通过通孔并顺着延展架延进围岩的缝隙中，从而有效增大了锚杆的固定面积，并且当浆液凝固后，延展架起到骨架作用，从而提高了围岩的粘接力。

进一步优化，所述延展件包括堵头、缆绳和绳管，所述堵头用于堵住所述通孔，所述绳管固定于所述锚杆内部，并沿所述锚杆长度方向设置，所述绳管内部设有限位块，所述限位块可沿所述绳管长度方向滑动，所述缆绳一端连接所述限位块，所述缆绳另一端和所述堵头连接；所述堵头可在浆液的压力下脱出通孔，并进入围岩内；用于优化延展件。

进一步优化，所述堵头为带弹性的伞状结构，所述伞状结构的端头朝向所述通孔外部围岩；用于使堵头在浆液的压力作用下顺利推出。

进一步优化，所述通孔为若干个，所述锚杆内带有和所述通孔数量相匹配的延展件；通过提高锚固作用，增加围岩的粘接力；其中延展件应至少设置两个。

进一步优化，一种隧洞软弱围岩的支护结构，包括框架组件和锚定组件；

所述框架组件包括均呈弧形状的上框和下框，所述上框的两端分别连接于所述下框两端，所述上框的外表面沿周向方向开设有多根导水槽，所述下框内壁上设有导水件，所述导水件和所述导水槽连通；

所述锚定组件用于将所述框架组件锚固于围岩；

相对于现有技术中，为排出地下水需独立设置排水孔，并且为保证不影响后续工序需设置引排装置，导致完成软弱围岩段系统支护需要耗费大量时间，效率低，增加人工成本，不能满足快速施工作业要求等问题，本方案还提出了一种隧洞软弱围岩的支护结构，通过框架组件的导水功能，能引导积水流淌，有效缓解水的积聚，降低积水对围岩粘接力的影响；具体方案中，包括有框架组件和锚定组件，其中框架组件包括有上框和下框，上框和下框主用用于支撑围岩，均呈弧形状，类似于U型件，上框和下框的两个端部连接，合围成环状框体，在上框的外表面上带有多根导水槽，导水槽沿上框的周向方向设置，此时围岩的积水能顺着导水槽流下，在下框的内壁上还设有导水件，导水件和导水槽连通，优选为和导水槽的下端连接，此时积水能通过导水槽进入到导水件内，并最终被导水件排出，从而能有效缓解水的积聚，降低水对围岩粘结力的影响。

进一步优化，所述框架组件为多个，多个所述框架组件沿隧洞均匀紧密排列；用于对整个隧洞的软岩区域进行支撑排水，多个框架组件均匀且紧密的排列在一起，但其具体排列方式此处不做限制。

进一步优化，还包括横板，所述横板位于所述框架组件的框体内部，所述横板的两端分别连接于所述上框和下框的端部连接位置处，所述横板的两端连接位置处均开设有浇筑孔；用于提高框体整体的连接稳定性。

进一步优化，所述导水件包括下水管和引水管，所述引水管固设于所述下框内壁，并沿所述下框周向设置，所述引水管一端和所述导水槽连通，所述引水管另一端和所述下水管连通，所述下水管固定于多个所述框架组件的下框内壁上；用于将积水排出。

进一步优化，所述上框和下框上均匀设置有多个锚定组件；所述锚定组件还包括紧固件，所述上框和下框内侧壁上均匀开设有多个和所述紧固件相适配的凹槽，所述锚杆贯穿所述凹槽锚固于围岩，所述紧固件设于所述凹槽内，并固定所述锚杆尾端；用于提高框架组件的锚固力。

进一步优化，所述紧固件包括止浆塞、垫板、螺母和注浆盖，所述垫板固定连接于所述凹槽内，所述螺母和所述锚杆螺纹连接，并用于抵紧垫板，所述注浆盖活动封堵于所述锚杆尾端，所述止浆塞固定套于所述锚杆上；用于优化紧固件。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本实用新型提供了一种锚定组件，采用本方案，通过锚定组件可以在锚杆注浆的基础上增加延展件作为水泥骨架，增加了固态水泥的抗拉力和抗剪切力，有利于围岩的稳固和锚杆的铆接力。

2.本实用新型提供了一种隧洞软弱围岩的支护结构，通过框架组件的导水功能，能引导积水流淌，有效缓解水的积聚，降低积水对围岩粘接力的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型提供的一种实施例的隧洞软弱围岩的支护结构的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种实施例的紧固件与锚杆连接关系结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种实施例的局部示意图A；

图4为本实用新型提供的一种实施例的缆绳与绳管连接关系结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

10-框架组件；110-上框；120-下框；130-横板；140-导水槽；150-导水件；151-下水管；152-引水管；20-锚定组件；210-锚杆；220-紧固件；221-止浆塞；222-垫板；223-螺母；224- 注浆盖；230-延展件；231-堵头；232-缆绳；233-绳管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图2-图4所示，本实施例1提供一种锚定组件20，包括锚杆210；

所述锚杆210内部中空，所述锚杆210内设有延展件230，所述锚杆210深入围岩内的头端侧壁上设有通孔，所述延展件230一端设于锚杆210内部，另一端贯穿所述通孔与外置的围岩固定连接。

相对于现有技术中，水泥浆固化后抗拉力和抗剪切力较差，当遇到积水时，围岩强度降低变形，可能导致固化的水泥断裂，逐渐失效，进而导致锚杆210与围岩的锚固力降低，增加了支护结构损坏的风险的问题，本方案提供了一种锚定组件20，采用本方案，将延展件230 深入到围岩内，能在锚杆210注浆的基础上增加延展件230作为水泥骨架，增加了固态水泥的抗拉力和抗剪切力，有利于围岩的稳固和锚杆210的铆接力；具体方案中，请参阅图2，锚杆210的内部中空，用于注浆，在锚杆210内部还设有延展件230，延展件230的一端设置于锚杆210内部，而延展件230的另一端贯穿锚杆210头端的通孔，并和外置的围岩固定连接，此时在向中空的锚杆210内注浆时，浆液能通过通孔并顺着延展架延进围岩的缝隙中，从而有效增大了锚杆210的固定面积，并且当浆液凝固后，延展架起到骨架作用，从而提高了围岩的粘接力。

请参阅图3和图4，在一些具体实施例中，所述延展件230包括堵头231、缆绳232和绳管233，所述堵头231用于堵住所述通孔，所述绳管233固定于所述锚杆210内部，并沿所述锚杆210长度方向设置，所述绳管233内部设有限位块，所述限位块可沿所述绳管233长度方向滑动，所述缆绳232一端连接所述限位块，所述缆绳232另一端和所述堵头231连接；所述堵头231可在浆液的压力下脱出通孔，并进入围岩内。

在上述实现过程中，为优化延展件230，延展件230包括有堵头231、缆绳232和绳管233，在初始状态时，堵头231用于堵住锚杆210的通孔，绳管233固定设置在锚杆210内部，并沿锚杆210的长度方向设置，缆绳232的一端和绳管233内部的限位块固定连接，限位块可在绳管233内部滑动，但无法滑出绳管233，缆绳232的另一端和堵头231连接，在水泥浆液注入时，秃头能在浆液的压力作用下，带着缆绳232向外推出，并随着浆液流淌进围岩的缝隙内，此时缆绳232拉着限位块在绳管233内滑动，直到限位块卡在绳管233的口部，由此，缆绳232全部延展在围岩缝隙中，当浆液凝固后，缆绳232起到骨架的作用，提高了围岩与水泥的耐拉力和抗剪切力，这里，绳管233起到整理收纳缆绳232的作用，防止浆液进入锚杆210内部时，将缆绳232挤压缠绕。

请继续参阅图3，在一些具体实施例中，所述堵头231为带弹性的伞状结构，所述伞状结构的端头朝向所述通孔外部围岩。

在上述实现过程中，为使堵头231在浆液的压力作用下顺利推出，堵头231为带弹性的伞状结构，其端头朝向外部围岩，而带槽的尾端朝向锚杆210内部，堵头231的两个侧边带有向内的弹性，当水泥浆液注入时，浆液的压力作用于堵头231的尾端，其接触面积大，产生的压力迫使堵头231的两个侧边在弹力作用下相向移动，从而使堵头231从通孔处被推出，推出后，堵头231能随着浆液继续流淌进围岩的缝隙内。

请继续参阅图3，在一些具体实施例中，所述通孔为若干个，所述锚杆210内带有和所述通孔数量相匹配的延展件230；通过提高锚固作用，增加围岩的粘接力；其中延展件230应至少设置两个。

实施例2

如图1所示，本实施例2在实施例1的基础上进一步优化，提供了一种隧洞软弱围岩的支护结构，包括框架组件10和锚定组件20；

所述框架组件10包括均呈弧形状的上框110和下框120，所述上框110的两端分别连接于所述下框120两端，所述上框110的外表面沿周向方向开设有多根导水槽140，所述下框 120内壁上设有导水件150，所述导水件150和所述导水槽140连通；

所述锚定组件20用于将所述框架组件10锚固于围岩；

相对于现有技术中，为排出地下水需独立设置排水孔，并且为保证不影响后续工序需设置引排装置，导致完成软弱围岩段系统支护需要耗费大量时间，效率低，增加人工成本，不能满足快速施工作业要求等问题，本方案还提出了一种隧洞软弱围岩的支护结构，通过框架组件10的导水功能，能引导积水流淌，有效缓解水的积聚，降低积水对围岩粘接力的影响；具体方案中，包括有框架组件10和锚定组件20，其中框架组件10包括有上框110和下框120，上框110和下框120主用用于支撑围岩，均呈弧形状，类似于U型件，上框110和下框120 的两个端部连接，合围成环状框体，在上框110的外表面上带有多根导水槽140，导水槽140 沿上框110的周向方向设置，此时围岩的积水能顺着导水槽140流下，在下框120的内壁上还设有导水件150，导水件150和导水槽140连通，优选为和导水槽140的下端连接，此时积水能通过导水槽140进入到导水件150内，并最终被导水件150排出，从而能有效缓解水的积聚，降低水对围岩粘结力的影响。

请参阅图1，在一些具体实施例中，所述框架组件10为多个，多个所述框架组件10沿隧洞均匀紧密排列；用于对整个隧洞的软岩区域进行支撑排水，多个框架组件10均匀且紧密的排列在一起，但其具体排列方式此处不做限制。

请继续参阅图1，在一些具体实施例中，还包括横板130，所述横板130位于所述框架组件10的框体内部，所述横板130的两端分别连接于所述上框110和下框120的端部连接位置处，所述横板130的两端连接位置处均开设有浇筑孔；

在上述实现过程中，为提高框体整体的连接稳定性，还设置有横板130，其中横板130 设置于框架组件10的框体内部，其两端分别固定连接在上框110和下框120的连接位置处，并开设有浇筑孔，优选为每两个框架组件10中的上框110和下框120均通过一个所述横板 130固定连接，且每两个框架组件10中的上框110和下框120与一个横板130的连接处共同开设有一个浇筑孔，在具体的实施过程中，上框110、下框120和横板130为钢筋混凝土预制件，在隧洞内排列组装，两个上框110和两个下框120以及一个横板130在对应的一个浇筑孔内均裸漏有钢筋，将水泥浆的浇筑在浇筑孔内待固化后可以很好的将多个预制件固定在一起；其中横板130不仅能用于横向支撑，还可作为底板使用，横板130和下框120之间可以铺设水电设施。

请继续参阅图1，在一些具体实施例中，所述导水件150包括下水管151和引水管152，所述引水管152固设于所述下框120内壁，并沿所述下框120周向设置，所述引水管152一端和所述导水槽140连通，所述引水管152另一端和所述下水管151连通，所述下水管151固定于多个所述框架组件10的下框120内壁上。

在上述实现过程中，为将积水排出，导水件150包括有下水管151和引水管152，其中引水管152设置在下框120的内壁上，并沿下框120的周向设置，引水管152可为多个，具体数量和导水槽140的数量相适配，引水管152一端和导水槽140连接，即穿过上框110的侧壁和导水槽140的下端连通，另一端和下水管151连通，即可将导水槽140中的积水排入到下水管151中；其中，所有的框架组件10可共用一个下水管151，下水管151横向穿过框架组件10内部即可，并固定于下框120内壁上。

请参阅图2，在一些具体实施例中，所述上框110和下框120上均匀设置有多个锚定组件20；所述锚定组件20还包括紧固件220，所述上框110和下框120内侧壁上均匀开设有多个和所述紧固件220相适配的凹槽，所述锚杆210贯穿所述凹槽锚固于围岩，所述紧固件220设于所述凹槽内，并固定所述锚杆210尾端。

在上述实现过程中，为提高框架组件10的锚固力，在上框110和下框120上均设置有多个锚定组件20进行锚固，并在上框110和下框120的内侧壁上均匀开设有多个和锚杆210及紧固件220相适配的凹槽，锚杆210能贯穿凹槽和外置的围岩固定连接，且在凹槽内设置紧固件220，从而将锚杆210的尾端固定连接于凹槽内，使锚杆210稳定连接，并不影响到内部的水电设施。

请继续参阅图2，在一些具体实施例中，所述紧固件220包括止浆塞221、垫板222、螺母223和注浆盖224，所述垫板222固定连接于所述凹槽内，所述螺母223和所述锚杆210螺纹连接，并用于抵紧垫板222，所述注浆盖224活动封堵于所述锚杆210尾端，所述止浆塞221固定套于所述锚杆210上；

在上述实现过程中，为优化紧固件220，紧固件220包括有止浆塞221、垫板222、螺母 223和注浆盖224，其中垫板222的尺寸和凹槽的尺寸相匹配，能紧贴于凹槽顶部，螺母223 优选为和垫板222转动连接，且和锚杆210尾端螺纹连接，在将锚杆210钻进围岩中，然后将垫板222用膨胀螺栓固定在凹槽内，然后用过螺母223将锚杆210旋紧防止滑出，然后再向锚杆210内注浆，在注浆完毕后，用注浆盖224螺接上并封堵锚杆210，便可等待固化完成；其中止浆塞221固定套设在锚杆210上。

具体工作原理：上框110和下框120用于支撑围岩，横板130用于横向支撑和作为地板使用，横板130与下框120之间可以铺设水电设施，锚杆210在凹槽的位置钻入围岩中，将垫板222用膨胀螺栓固定在凹槽里，通过螺母223将锚杆210旋紧防止滑出，当水泥浆液注入时，堵头231在浆液的压力下，带着缆绳232向外推出，并随着浆液流淌进围岩的缝隙中，缆绳232拉着限位块在绳管233内滑动，直到限位块卡到绳管233口部，由此，缆绳232全部延展在围岩缝隙中，注浆完毕后，用注浆盖224螺接上并封堵住锚杆210，当浆液凝固后，缆绳232起到骨架的作用提高了围岩与水泥的耐拉力和抗剪切力，围岩中的水顺着导水槽140 流进引水管152内，在汇集到下水管151内流走，缓解水的积聚，降低水对围岩粘结力的影响。

需要说明的是，下水管151、引水管152、螺母223和缆绳232具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚定组件，其特征在于，包括锚杆(210)；

所述锚杆(210)内部中空，所述锚杆(210)内设有延展件(230)，所述锚杆(210)深入围岩内的头端侧壁上设有通孔，所述延展件(230)一端设于锚杆(210)内部，另一端贯穿所述通孔与外置的围岩固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种锚定组件，其特征在于，所述延展件(230)包括堵头(231)、缆绳(232)和绳管(233)，所述堵头(231)用于堵住所述通孔，所述绳管(233)固定于所述锚杆(210)内部，并沿所述锚杆(210)长度方向设置，所述绳管(233)内部设有限位块，所述限位块可沿所述绳管(233)长度方向滑动，所述缆绳(232)一端连接所述限位块，所述缆绳(232)另一端和所述堵头(231)连接；所述堵头(231)可在浆液的压力下脱出通孔，并进入围岩内。

3.根据权利要求2所述的一种锚定组件，其特征在于，所述堵头(231)为带弹性的伞状结构，所述伞状结构的端头朝向所述通孔外部围岩。

4.根据权利要求1所述的一种锚定组件，其特征在于，所述通孔为若干个，所述锚杆(210)内带有和所述通孔数量相匹配的延展件(230)。

5.一种隧洞软弱围岩的支护结构，其特征在于，包括框架组件(10)和锚定组件(20)；

所述框架组件(10)包括均呈弧形状的上框(110)和下框(120)，所述上框(110)的两端分别连接于所述下框(120)两端，所述上框(110)的外表面沿周向方向开设有多根导水槽(140)，所述下框(120)内壁上设有导水件(150)，所述导水件(150)和所述导水槽(140)连通；

所述锚定组件(20)用于将所述框架组件(10)锚固于围岩；

所述锚定组件(20)为权利要求1～4任意一项所述的锚定组件。

6.根据权利要求5所述的一种隧洞软弱围岩的支护结构，其特征在于，所述框架组件(10)为多个，多个所述框架组件(10)沿隧洞均匀紧密排列。

7.根据权利要求5所述的一种隧洞软弱围岩的支护结构，其特征在于，还包括横板(130)，所述横板(130)位于所述框架组件(10)的框体内部，所述横板(130)的两端分别连接于所述上框(110)和下框(120)的端部连接位置处，所述横板(130)的两端连接位置处均开设有浇筑孔。

8.根据权利要求6所述的一种隧洞软弱围岩的支护结构，其特征在于，所述导水件(150)包括下水管(151)和引水管(152)，所述引水管(152)固设于所述下框(120)内壁，并沿所述下框(120)周向设置，所述引水管(152)一端和所述导水槽(140)连通，所述引水管(152)另一端和所述下水管(151)连通，所述下水管(151)固定于多个所述框架组件(10)的下框(120)内壁上。

9.根据权利要求5所述的一种隧洞软弱围岩的支护结构，其特征在于，所述上框(110)和下框(120)上均匀设置有多个锚定组件(20)；所述锚定组件(20)还包括紧固件(220)，所述上框(110)和下框(120)内侧壁上均匀开设有多个和所述紧固件(220)相适配的凹槽，所述锚杆(210)贯穿所述凹槽锚固于围岩，所述紧固件(220)设于所述凹槽内，并固定所述锚杆(210)尾端。

10.根据权利要求9所述的一种隧洞软弱围岩的支护结构，其特征在于，所述紧固件(220)包括止浆塞(221)、垫板(222)、螺母(223)和注浆盖(224)，所述垫板(222)固定连接于所述凹槽内，所述螺母(223)和所述锚杆(210)螺纹连接，并用于抵紧垫板(222)，所述注浆盖(224)活动封堵于所述锚杆(210)尾端，所述止浆塞(221)固定套于所述锚杆(210)上。

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