CN219452142U - 一种分步注浆锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分步注浆锚杆，属于建筑施工领域。在隧巷道施工过程中，不可避免地穿越裂隙网络高度发育的软弱破碎围岩，给隧巷道开挖支护安全带来隐患。常规的注浆方式对软弱破碎围岩进行加固时，高度发育的裂隙网络提供了浆液渗流通道，加之地下水渗流作用，从而加剧了大量浆液跑逸，拟注浆区域无法形成有效的注浆体，起不到应有的注浆加固作用。本实用新型提供一种分步注浆锚杆，杆体由多段组成，段与段之间通过连接件连接，所述连接件通断状态由浆液压力控制，分步注浆锚杆可以对破碎围岩进行分步和分层注浆，在实现高效注浆加固的同时，还实现了更好的加固效果。

Description

一种分步注浆锚杆

技术领域

本实用新型属于建筑施工领域，特别是涉及一种分步注浆锚杆。

背景技术

随着我国交通基础设施、深部资源开采和水资源开发等需求的日益增长，大量深埋隧巷道等地下工程应运而生。在隧巷道施工过程中，不可避免地穿越裂隙网络高度发育的软弱破碎围岩，给隧巷道开挖支护安全带来隐患。在隧道施工过程中，采用常规的注浆方式对软弱破碎围岩进行加固时，高度发育的裂隙网络提供了浆液渗流通道，加之地下水渗流作用，从而加剧了大量浆液跑逸，拟注浆区域无法形成有效的注浆体，起不到应有的注浆加固作用。对此，有必要发展一种新型的注浆锚杆，为软弱地层、破碎围岩支护加固提供更有效的支撑。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种分步注浆锚杆，用于解决现有技术中面对软弱地层、破碎围岩地质结构，常规的注浆方式发生浆液渗流、跑逸，不能形成有效的注浆体、起不到应有的注浆加固作用的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种分步注浆锚杆，所采用的技术方案是：

一种分步注浆锚杆，包括杆体、分力件、紧固件和密封件，所述杆体中空且表面开有多个注浆孔，所述杆体一端为注浆口，所述紧固件、分力件和密封件依次贯穿安装在所述杆体靠近注浆口一端，所述杆体由多段组成，段与段之间通过连接件连接，所述连接件通断状态由压力控制。

可选的，所述杆体包括第一段、第一连接件、第二段、第二连接件和第三段，所述第一段一端为注浆口，另一端通过所述第一连接件与所述第二段的一端连接，所述第二段的另一端通过所述第二连接件与所述第三段连接。

可选的，所述第一段、第二段和第三段各自的两端均设有内螺纹，所述第一连接件和第二连接件各自的两端均设有外螺纹，所述内螺纹和外螺纹配合。

可选的，所述连接件为压力阀，内部流体达到设定压力会连通，小于设定压力会闭合。

可选的，所述连接件包括分断膜，所述连接件的连通压力与所述分断膜的厚度相关。

可选的，所述第一连接件的连通压力小于所述第二连接件的连通压力。

可选的，所述第一段的注浆口一端设有开关，所述开关通过螺纹配合与所述第一段连接，所述开关可打开或关闭注浆口。

可选的，所述第一段的注浆口一端设有外螺纹，所述紧固件设有内螺纹，所述内螺纹和外螺纹配合，所述紧固件与所述分力件接触，并将所述分力件压紧在地面。

可选的，所述注浆孔开设于所述杆体第一段、第二段和第三段表面，所述注浆孔沿杆体呈梅花形布置。

可选的，每一个所述注浆孔表面均覆盖有止浆套，任一所述止浆套以不连续的点贴在所述杆体上，所述止浆套具有弹性，受压时会在贴合面形成间隙。

如上所述，本实用新型的一种分步注浆锚杆，至少具有以下有益效果：

适用于软弱地层、破碎围岩地质结构，加固效果好：本实用新型采用分层分步的注浆方法，根据土层结构设计锚杆分段，不但能控制每一段的水泥浆液注浆压力，还能控制每一段中水泥浆液的成分。针对不同的地质，用不同的水泥浆液成分和注浆压力，使水泥浆液与地质原质具有更好的结合效果，从而形成稳定的支护结构。

实施简单、安装方便：杆体外端有外螺纹，将分力件安装到杆体与地表的接触面后，再装入紧固件，拧紧紧固件即可将杆体紧固在地表，再架设钢拱架并及时喷射混凝土，从而形成稳定的初支结构。锚杆整体的安装过程简单，不需要额外的钻孔和辅助设备。

附图说明

图1显示为本实用新型安装示意图。

图2显示为本实用新型整体结构示意图。

图3显示为本实用新型锚杆的注浆孔分布示意图。

其中：第一土层11、第二土层12、第三土层13、第一段1、注浆口101、外螺纹102、第二段2、第三段3、连接件4、第一连接件401、第二连接件402、分断膜403、开关5、紧固件6、分力件7、密封件8、注浆孔9、止浆套901。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

本实施例请参阅图1，本实用新型提供一种分步注浆锚杆，包括杆体、分力件7、紧固件6和密封件8，所述杆体中空且表面开有多个注浆孔9，所述杆体一端为注浆口101，所述紧固件6、分力件7和密封件8依次贯穿安装在所述杆体靠近注浆口101一端，所述杆体由多段组成，段与段之间通过连接件4连接，所述连接件4通断状态由压力控制。

上述实施例中，核心部件为中空锚杆杆体，可以采用钢质，承力效果更好。在该锚杆杆体上，根据软弱破碎围岩裂隙网络分布情况，将杆体设置为多段，每一段的长度对应土层的土质分层深度，相连杆体分段之间使用一个可根据杆体内部浆液流体压力大小改变通断状态的连接件连接。

杆体分段设计，中间配合可开闭的连接件，可以实现对土层的分段注浆，现有技术中，锚杆通常采用整体式设计，在注浆时，很难考虑土层结构问题，整个锚固过程一步成型，不同深度和土质结构也使用了一样的混凝土浆液成分和注浆压力，遇到有裂隙网络的土层还会有跑浆的情况，整体的锚固效果难以保证。本实施例的分段注浆方法，可以根据土层结构改变注浆压力和混凝土浆液成分，充分考虑了地质条件，具有更好的锚固效果。

本实施例请参阅图1，进一步的，所述杆体包括第一段1、第一连接件401、第二段2、第二连接件402和第三段3，所述第一段1一端为注浆口101，另一端通过所述第一连接件401与所述第二段2的一端连接，所述第二段2的另一端通过所述第二连接件402与所述第三段3连接。

在施工时，具体工作步骤和原理如下：

(1)探测土层结构，并以此设计锚杆各段长度和各段之间的连接件连通压力。然后在围岩设计位置打孔并放置锚杆杆体，在围岩孔口设置密封件，避免注浆过程中水泥浆液从围岩和锚杆杆体间隙溢出；

(2)采用外部注浆机具，从中空锚杆杆端注浆口注入水泥砂浆，可根据地质水文条件及围岩分级等选用合适的注浆材料，也即混凝土的成分。

注浆时，先用较小的注浆压力注浆，在该注浆压力下，所有连接件都处于闭合状态，此时注入的浆液由锚杆第一段上的注浆孔溢出并注入第一土层，经土间裂隙网络扩散，逐渐形成一级注浆圈层，在此过程中，浆液也可能沿着锚杆轴向渗透进入其他土层，但是在此较小的注浆压力下，深度方向的渗透量不会影响整体注浆质量，因为土层不同，需要的注浆压力有所差异。锚杆的外壁和钻孔的内壁紧密接触，防止因间隙过大导致浆液大量沿着锚杆轴向进入其他土层；

待一级注浆阶段完成后，增加注浆压力，在该注浆压力下，第一连接件自动开启，而第二连接件依旧保持关闭状态，此时注入浆液主要由锚杆第二段上注浆孔溢出并注入较深的第二土层，经裂隙网络扩散，并逐渐形成二级注浆圈层，该过程中一级注浆圈层进一步注浆密实，与二级注浆圈层共同作用形成密闭帷幕；

待二级注浆阶段完成后，再次增加注浆压力，在该注浆压力下，第一连接件和第二连接件都将处于连通状态，此时注入浆液主要由锚杆第三段上的注浆孔溢出并注入更深的第三土层，经裂隙网络扩散，并最终形成三级注浆圈层，第一土层和第二土层也会进一步密实。

(3)分步注浆加固完成。

在上述过程中，每一阶段可以使用不同的浆液成分，例如第一土层使用颗粒更粗的拌料，而第三土层实用更细腻的拌料。通过这种逐层密实的方式，由粗如细，逐步密实，获得更好的锚固效果。

根据所需锚固的土层情况，可以重复以上步骤，设计多根临近锚杆，施工时，多根锚杆间的浆液经过土层中的裂隙网络相互扩散融合，相互之间形成更大的注浆圈层，进一步加强整体锚固效果。低压注浆封堵近土表层松散土质的浆液渗流通道、加固破碎区岩体，中压注浆进一步密实土层，形成封闭帷幕，高压注浆封堵围岩内部裂隙网络、实现深部加固。经过逐层加固后，锚固的整体效果好，复杂破碎地质的不利因数反而能够促进浆液的根系化发展，像树根一样抓牢土层，形成顽固的锚固效果。

本实施例请参阅图2，所述第一段1、第二段2和第三段3各自的两端均设有内螺纹，所述第一连接件401和第二连接件402各自的两端均设有外螺纹，所述内螺纹和外螺纹配合。

锚杆整体是锚固的受力件，在锚固完成后，要作为混凝土结构的筋。多段连成的杆体，其结构强度要重点关注，本实施例中，连接件可采用钢质，各段和连接件之间使用螺纹连接，为保证可靠性，螺纹的配合区域可以加长。螺纹连接的方式方便锚杆杆体的拆装和加工，面对复杂施工环境，可以就地制造，快速设计和加工出来，而不需要专用的设备和仪器。

另外，考虑到锚杆为一次施工永久使用，装好之后无需拆卸，因此也可以通过焊接的方式进行杆体组装，但是此种方式需要准备焊接设备，还要考虑杆体整体的精度，防止各段之间轴线不重合导致的力学性能降低和装入预钻的孔中时施工困难。由于锚杆需要插入预钻的深孔中，锚杆外壁与深孔内壁紧密贴合，如果各段轴线不重合，或者有焊接突出的焊疤，将很难将锚杆装入孔中，而螺纹连接有效避免了这个问题。

可选的，可以在螺纹连接之后对接缝进行补焊，但要注意控制焊疤，这样既保证了杆体各段之间的精度，使各段的轴线重合，方便入孔施工，又能使杆体成为一个整体，优化力学性能。

本实施例请参阅图1，所述连接件4为压力阀，内部流体达到设定压力会连通，小于设定压力会闭合。

压力阀为成熟标准件，市场中有成品可用，成本较低，性能可靠。分段注浆主要就是依靠压力阀进行的，在探明地质后，设计各层结构的注浆压力，通常情况下，表层的土层松软，越深的土层越密实，相应的，表层的注浆压力较小，深层的注浆压力较大。利用这点，在锚杆上设置压力阀隔断，实现分层注浆，低压浆液在浅层，后续的高压浆液在深层，并进一步加固浅层，相比于传统的一次注浆锚杆，加固效果更好，土中混凝结构更可靠。

本实施例请参阅图2，其特征在于，所述连接件4包括分断膜403，所述连接件4的连通压力与所述分断膜403的厚度相关。

考虑到锚杆的使用场景，在施工完成后一直埋于土层中，不会进行回收利用，使用压力阀会比较浪费，此处提供一种低成本的实施方式。既将压力阀替换为一个含有薄膜的件，此薄膜在受压后可以被破坏形成通路，薄膜厚度和破坏压强之间的关系与材料有关，可以通过实验标定。

在施工时，如果第一土层的设计注浆压力为较小的P1，第二土层的设计注浆压力为较大的P2，则位于第一土层和第二土层之间的分断膜，其破坏压力为P1至P2中间的值，可优选为二者的中间值。这种方式的优点是结构简单而且成本很低，几乎没有附加成本，但是实现了和压力阀一样的效果。

本实施例请参阅图1，其特征在于，所述第一连接件401的连通压力小于所述第二连接件402的连通压力。要实现分段注浆，连接件之间的连通压力需要有所差异，利用连通压力的差异，实现部分连接件连通、部分闭合的效果，从而实现分步注浆，也即一部分土层注浆时，另一部分的土层没有进行注浆，巧妙的实现一根锚杆分段分压注浆。

本实施例请参阅图1，所述第一段1的注浆口101一端设有开关5，所述开关5通过螺纹配合与所述第一段1连接，所述开关5可打开或关闭注浆口101。

开关为标准件，近似于水龙头，在注浆口设置开关，能够有效避免浆液回流。在注浆完成后，需要移走外部注浆机械，此时锚杆内部浆液还没有完全凝固，当锚杆倒立安装于隧巷道底部或侧面时，拔走注浆管道可能会导致浆液回流。此时，如果将开关关闭，再拔走外部注浆管道就能避免回流。开关使用螺纹连接，在浆液凝固到不会回流时，还可以取下开关二次使用，提高了便捷性、降低了成本。

本实施例请参阅图2，其特征在于，所述第一段1的注浆口101一端设有外螺纹102，所述紧固件6设有内螺纹601，所述内螺纹601和外螺纹102配合，所述紧固件6与所述分力件7接触，并将所述分力件7压紧在地面。

锚杆在土层外的部分有螺纹，方便安装紧固件。施工时，将锚杆插入孔洞中，再在洞口塞入密封件，填实洞口，防止注浆过程中浆液溢出。然后装上分力件和紧固件，分力件相当于一块垫板，进一步顶住密封件的同时，也把紧固件的压力分散到地表，增大紧固件的紧固力，让锚杆获得更好的抓地力。与现有技术在土中打螺丝固定相比，这种实施方式更加简洁，不需要在锚杆周围的土层中钻孔。

进一步的，在装入分力件和紧固件之前，还可以先放钢筋网片贴在地面，加固表层土壤，然后再依次装入分力件和紧固件，让分力件和紧固件压紧钢筋网片，保持整体的锚固性能。

完成上诉步骤后，及时喷射混凝土，形成稳定的初支结构。

本实施例请参阅图3，所述注浆孔9开设于所述杆体第一段1、第二段2和第三段3表面，所述注浆孔9沿杆体呈梅花形布置。

梅花形布置的孔洞能够供浆液流过，且这种布置方式保持了锚杆的强度和刚度，让锚杆的整体强度不受太大的影响。同时，间隔式孔洞设计，更有利于浆液在土层中沿着锚杆径向渗透，防止浆液沿着锚杆轴向方向，在锚杆外壁和钻孔内壁间沿着锚杆轴向渗透，使分层注浆效果降低。

本实施例请参阅图2，每一个所述注浆孔9表面均覆盖有止浆套901，任一所述止浆套901以不连续的点贴在所述杆体上，所述止浆套901具有弹性，受压时会在贴合面变形产生间隙。

注浆时，浆液的压力会从注浆管内部往外顶起止浆套，止浆套发生弹性变形，止浆套未与杆体连接的部分会与杆体形成间隙，从而供浆液流过。当注浆结束后，外部注浆压力撤走，此时止浆套两侧的压力相等或者注浆管外侧压力大于注浆管内压力，止浆套恢复原有形状，被注浆管外侧压力紧压着贴在注浆管上，封闭注浆孔，阻止浆液回流。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的锚杆在软弱地层、破碎围岩地质结构中难以实施且锚固效果不足等种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种分步注浆锚杆，包括杆体、分力件(7)、紧固件(6)和密封件(8)，所述杆体中空且表面开有多个注浆孔(9)，所述杆体一端为注浆口(101)，所述紧固件(6)、分力件(7)和密封件(8)依次设置于所述杆体靠近注浆口(101)一端，其特征在于，所述杆体由多段组成，段与段之间通过连接件(4)连接，所述连接件(4)的通断状态由压力控制。

2.如权利要求1所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述杆体包括第一段(1)、第一连接件(401)、第二段(2)、第二连接件(402)和第三段(3)，所述第一段(1)一端为注浆口(101)，另一端通过所述第一连接件(401)与所述第二段(2)的一端连接，所述第二段(2)的另一端通过所述第二连接件(402)与所述第三段(3)连接。

3.如权利要求2所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述第一段(1)、第二段(2)和第三段(3)各自的两端均设有内螺纹，所述第一连接件(401)和第二连接件(402)各自的两端均设有外螺纹，所述内螺纹和外螺纹配合。

4.如权利要求1所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述连接件(4)为压力阀，内部流体达到设定压力会连通，小于设定压力会闭合。

5.如权利要求1所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述连接件(4)包括分断膜(403)，所述连接件(4)的连通压力与所述分断膜(403)的厚度相关。

6.如权利要求2所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述第一连接件(401)的连通压力小于所述第二连接件(402)的连通压力。

7.如权利要求2所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述第一段(1)的注浆口(101)一端设有开关(5)，所述开关(5)通过螺纹配合与所述第一段(1)连接，所述开关(5)可打开或关闭注浆口(101)。

8.如权利要求2所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述第一段(1)的注浆口(101)一端设有外螺纹(102)，所述紧固件(6)设有内螺纹(601)，所述内螺纹(601)和外螺纹(102)配合，所述紧固件(6)与所述分力件(7)接触，并将所述分力件(7)压紧在地面。

9.如权利要求2所述的分步注浆锚杆，其特征在于，所述注浆孔(9)开设于所述杆体第一段(1)、第二段(2)和第三段(3)表面，所述注浆孔(9)沿杆体呈梅花形布置。

10.如权利要求9所述的分步注浆锚杆，其特征在于，每一个所述注浆孔(9)表面均覆盖有止浆套(901)，任一所述止浆套(901)以不连续的点贴在所述杆体上，所述止浆套(901)具有弹性，受压时会变形在贴合面形成间隙。