CN220101309U - 一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于隧道支护技术领域，公开了一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，包括第一管件、第二管件、第三管件和若干插接杆，所述第一管件与所述第二管件活动套接，所述第二管件和所述第三管件活动套接，若干所述插接杆的一端铰接在所述第一管件的第一端，所述第一管件的第一端为背离所述第三管件的一端；当所述第一管件向所述第二管件内收缩时，若干所述插接杆能够向所述第二管件聚拢。本实用新型最大程度上降低了隧道拱顶不均匀沉降对二次衬砌结构的损坏，避免隧道拱顶受力过大造成隧道坍塌。

Description

一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆

技术领域

本实用新型属于隧道支护技术领域，具体涉及一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆。

背景技术

富水黄土隧道的围岩稳定性较差，拱顶不均匀沉降引起的隧道衬砌开裂破坏是困扰隧道建设和运营最主要的病害之一，在浅埋黄土隧道中，隧道拱顶发生不均匀沉降时，隧道拱顶地表出现裂缝；而对于盾构隧道，拱顶不均匀沉降致使盾构隧道管片最大拉应力出现在错台量最大管片附近，沉降值较大时，拱顶位置最大拉应力超过极限拉应力而致使拱顶内侧发生受拉破坏降低了隧道的稳定性，造成隧道坍塌、衬砌开裂，影响隧道正常运营的安全；当沉降值达到限值时，拱腰内侧的最大压应力超过极限压应力值，出现受压破坏，同时，管片内螺栓也发生屈服破坏。此外，拱顶不均匀沉降也可能导致隧道出现渗水漏泥，严重可导致塌方冒顶。因此，对于隧道拱顶的不均匀沉降现象，必须及时发现并提前预防。不均匀沉降有很多类别，地表沉降、长期沉降、纵向不均匀沉降等，而对软弱围岩隧道而言，威胁最大的是拱顶纵向的不均匀沉降。传统锚杆在抑制拱顶沉降方面存在缺陷：①对于结构复杂的围岩，软弱夹层和层理十分发育，稳定性很差，塑性和变形量都很大时，锚杆抗拔力不足，支护效果难以保证；②很难使岩体与支护共同达到新的平衡稳定，当变形较大时，会出现掉拱。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，最大程度上降低了隧道拱顶不均匀沉降对二次衬砌结构的损坏，避免隧道拱顶受力过大造成隧道坍塌。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，包括第一管件、第二管件、第三管件和若干插接杆，所述第一管件与所述第二管件活动套接，所述第二管件和所述第三管件活动套接，若干所述插接杆的一端铰接在所述第一管件的第一端，所述第一管件的第一端为背离所述第三管件的一端；当所述第一管件向所述第二管件内收缩时，若干所述插接杆能够向所述第二管件聚拢。

进一步地，还包括与若干所述插接杆一一对应的若干连接杆，若干所述连接杆的一端铰接在所述第二管件的外壁上，另一端与对应的所述插接杆铰接；当所述第二管件向所述第三管件内收缩时，若干所述连接杆能够聚拢且聚拢方向与若干所述插接杆的聚拢方向一致。

进一步地，若干所述插接杆的一端周向均布在所述第一管件的第一端，若干所述连接杆的一端周向均布在所述第二管件的外壁上。

进一步地，所述第一管件、所述第二管件、所述第三管件、若干所述插接杆和若干所述连接杆上覆盖有耐腐蚀层。

进一步地，所述第一管件、所述第二管件和所述第三管件均为锥形圆管，所述第一管件的第一端的外径小于所述第一管件的第二端的外径，所述第二管件的第一端的外径小于所述第二管件的第二端的外径，所述第三管件的第一端的外径小于所述第三管件的第二端的外径，所述第一管件的第二端的外径大于所述第二管件的第一端的内径，所述第二管件的第二端的外径大于所述第三管件的第一端的内径。

进一步地，所述第一管件的侧壁上开设有若干注浆孔。

进一步地，每个所述插接杆的自由端为尖刺状。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，依次活动套接的第一管件、第二管件和第三管件组成锚杆体，在进入锚杆孔时，锚杆与插接杆的夹角较小，以便放入锚杆孔内，待施加张拉力后，锚杆体和插接杆一起向下移动，使插接杆嵌入隧道周围的岩体中，锚杆与插接杆的夹角逐渐增大。当张拉和注浆过程都完成后，在隧道运营过程中，当锚杆受到径向的拉力时，嵌入围岩中的插接杆开始作用，对锚杆所受到的拉力进行分解，分担锚杆所受到的拉力，对锚杆起到限制作用，大大减小了隧道拱顶的沉降，增加隧道拱顶的稳定性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆插入锚杆孔但未张拉时的结构示意图；

图2为本实用新型一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆插入锚杆孔并进行张拉后的结构示意图；

图3为本实用新型实施例悬索锚杆实际使用状态的示意图。

图中：1-第一管件；101-注浆孔；2-第二管件；3-第三管件；4-插接杆；5-连接杆；6-锚杆孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型实施例的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，结合图1和图2所示，悬索锚杆包括第一管件1、第二管件2、第三管件3和若干插接杆4，第一管件1与第二管件2活动套接，第二管件2和第三管件3活动套接，若干插接杆4的一端铰接在第一管件1的第一端，需要说明的是，第一管件1的第一端为背离第三管件3的一端。当第一管件1向第二管件2内收缩时，若干插接杆4能够向第二管件2聚拢。

具体地说，如图1所示，将悬索锚杆向锚杆孔6内插入的时候，第二管件2收缩到第三管件3内，第一管件1收缩到第二管件2内，若干插接杆4聚拢在一起。悬索锚杆插入到锚杆孔6内后，对悬索锚杆进行张拉的时候，如图2所示，第二管件2伸出第三管件3，第一管件1伸出第二管件2，若干插接杆4的自由端在张拉力的作用下插入到围岩中，一同形成稳定结构，提升锚杆的抗拉能力。更加具体地说，第一管件1、第二管件2和第三管件3依次活动套接组成锚杆体，张拉完成后，将锚杆体与锚垫板和螺母连接；当对锚杆体施加张拉力形成稳定的受力结构后，在锚杆的外端起到固定作用；围岩变形后通过锚垫板螺母传递到锚杆，锚垫板和螺母使杆体工作阻力增大，同时分散张拉时作用于锚杆体的集中力，控制围岩变形。

示例的，第一管件1、第二管件2、第三管件3均由高强韧的无缝管所组成，插接杆4采用钢杆，抗拉抗剪性能好，具有很好的支撑作用，更好的适应围岩变形。对插接杆4的外表面进行电镀锌处理，增强抗腐蚀性能，提高使用寿命。

在一些实施例中，结合图1和图2所示，悬索锚杆还包括与若干插接杆4一一对应的若干连接杆5，也就是说，若干连接杆5的数量与若干插接杆4的数量相同。若干连接杆5的一端铰接在第二管件2的外壁上，另一端与对应的插接杆4铰接。当第二管件2向第三管件3内收缩时，若干连接杆5能够聚拢且聚拢方向与若干插接杆4的聚拢方向一致。通过若干连接杆5的配合连接，对于插接杆4的聚拢以及在张拉过程中嵌入围岩能够起到更好的辅助效果。

优选的，若干插接杆4的一端周向均布在第一管件1的第一端，也就是说，插接杆4呈四周放射状对称结构，这样可以使得插接杆4将力均匀的传递到围岩中。当然，与之匹配的若干连接杆5的一端也需要周向均布在第二管件2的外壁上。需要说明的是，插接杆4的数量可根据实际工程需求，计算出最佳配置，具体数量不做具体限定。

优选的，在第一管件1、第二管件2、第三管件3、若干插接杆4和若干连接杆5上覆盖有耐腐蚀层，提高悬索锚杆的使用寿命。

在一些实施例中，结合图1和图2所示，第一管件1、第二管件2和第三管件3均为锥形圆管，第一管件1的第一端的外径小于第一管件1的第二端的外径，第二管件2的第一端的外径小于第二管件2的第二端的外径，第三管件3的第一端的外径小于第三管件3的第二端的外径，第一管件1的第二端的外径大于第二管件2的第一端的内径，第二管件2的第二端的外径大于第三管件3的第一端的内径。也就是说，第一管件1与第二管件2之间可以自由活动，第二管件2和第三管件3之间可以自由活动，但是在张拉的时候，第一管件1不能从第二管件2中脱出，同理，第二管件2和第三管件3中脱出，该结构设计简单，且张拉受力可靠。

在一些实施例中，结合图1和图2所示，在第一管件1的侧壁上开设有若干注浆孔101，优选的，若干注浆孔101围绕第一管件1的侧壁均布开设，具有很好的注浆性能，注浆速度快，效率高。

当张拉力施加完成后，必要时进行二次补充注浆，为了弥补第一次注浆的缺陷，将基础表面空间的空隙填满，并且形成纺锤状固结体，增加抗拔力，固定锚垫板和承受设备的负荷，以达到固结破碎岩体，改良岩体，隔断地下水及杆体防腐，良好支护的目的。

优选的，将每个插接杆4的自由端设计为尖刺状，在张拉的时候，插接杆4能够更好的嵌入到围岩中，嵌入更好使得后期对隧道的加固效果更好。

如图3所示，在提供的一实施例中，悬索锚杆在实际实施中具体的步骤为：

步骤一：进行现场施工准测量放线，然后采用钻孔机械钻孔，具体钻头根据当地地质环境条件选取合适的孔径，围岩稳定性越差，选取钻头直径越大，避免塌孔。钻孔作业分区域进行，钻孔方向沿开挖轮廓线法线方向或与岩层产状垂直，钻孔完成后，反复检查进行清孔，清孔次数根据围岩稳定性来确定。

步骤二：利用全电脑凿岩台车进行悬索锚杆安装，利用作业平台将悬索锚杆组装完成，根据围岩稳定等级确定使用该悬索锚杆支护方式的插接杆的数量，配合作业平台，将组装好的悬索锚杆选取适当的角度送入锚杆孔中。

步骤三：将悬索锚杆插入到位后，对锚杆体施加张拉力，配合锚杆体，使插接杆推动到最佳位置，使插接杆插入到围岩中；最后对锚杆施加初始张拉力使锚垫板与岩壁充分接触，用螺母固定。

步骤四：选取合适的注浆压力进行注浆，待锚垫板与岩面溢浆后停止注浆，封堵锚杆注浆口。

结合台车施工此类悬索锚杆，不仅保证了锚杆施工质量，同时利用悬索锚杆及时支护围岩的作用，抑制了隧道拱顶沉降，保证了施工安全，大大提高了软弱围岩地段的施工效率，大大降低了工作强度。对于富水软弱围岩中的黄土隧道，由于水分的迁移以及黄土的湿陷性，围岩稳定性比大多隧道更差，径向受力分解更能改善锚杆的稳定性。

本实用新型提供的悬索锚杆支护，尤其适用于解决软弱围岩隧道由于拱顶纵向沉降引起的地表裂缝、衬砌开裂及跨越拱部的大型横向裂缝问题，在以往传统锚杆的基础上进行了改进，最大程度的降低对隧道拱顶衬砌的二次破坏，大大提高了隧道的稳定性。与锚杆组合的插接杆，一同形成稳定的受力结构，插接杆的数量根据实际工程需求进行确定，围岩等级越低，使用的插接杆数量越多，减小在使用过程中的变形，把锚杆所受到的径向集中拉力分解。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，其特征在于，包括第一管件(1)、第二管件(2)、第三管件(3)和若干插接杆(4)，所述第一管件(1)与所述第二管件(2)活动套接，所述第二管件(2)和所述第三管件(3)活动套接，若干所述插接杆(4)的一端铰接在所述第一管件(1)的第一端，所述第一管件(1)的第一端为背离所述第三管件(3)的一端；当所述第一管件(1)向所述第二管件(2)内收缩时，若干所述插接杆(4)能够向所述第二管件(2)聚拢。

2.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，其特征在于，还包括与若干所述插接杆(4)一一对应的若干连接杆(5)，若干所述连接杆(5)的一端铰接在所述第二管件(2)的外壁上，另一端与对应的所述插接杆(4)铰接；当所述第二管件(2)向所述第三管件(3)内收缩时，若干所述连接杆(5)能够聚拢且聚拢方向与若干所述插接杆(4)的聚拢方向一致。

3.根据权利要求2所述的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，其特征在于，若干所述插接杆(4)的一端周向均布在所述第一管件(1)的第一端，若干所述连接杆(5)的一端周向均布在所述第二管件(2)的外壁上。

4.根据权利要求2所述的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，其特征在于，所述第一管件(1)、所述第二管件(2)、所述第三管件(3)、若干所述插接杆(4)和若干所述连接杆(5)上覆盖有耐腐蚀层。

5.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，其特征在于，所述第一管件(1)、所述第二管件(2)和所述第三管件(3)均为锥形圆管，所述第一管件(1)的第一端的外径小于所述第一管件(1)的第二端的外径，所述第二管件(2)的第一端的外径小于所述第二管件(2)的第二端的外径，所述第三管件(3)的第一端的外径小于所述第三管件(3)的第二端的外径，所述第一管件(1)的第二端的外径大于所述第二管件(2)的第一端的内径，所述第二管件(2)的第二端的外径大于所述第三管件(3)的第一端的内径。

6.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，其特征在于，所述第一管件(1)的侧壁上开设有若干注浆孔(101)。

7.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道支护施工用悬索锚杆，其特征在于，每个所述插接杆(4)的自由端为尖刺状。