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CN114893235B - 用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆 - Google Patents

用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆 Download PDF

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CN114893235B CN202210462422.5A CN202210462422A CN114893235B CN 114893235 B CN114893235 B CN 114893235B CN 202210462422 A CN202210462422 A CN 202210462422A CN 114893235 B CN114893235 B CN 114893235B
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Abstract

本发明涉及一种用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，包括锚杆套、注浆管，锚杆套套设在注浆管外，注浆管外周侧设置有外螺纹；锚杆套包括依次连接的三个等长的基管段，相邻的基管段之间经双膨胀管段相连接，位于首端的基管段的端部连接有双膨胀管段；基管段的管壁上沿轴向依次设置若干层鱼鳞片，每层包括圆周局部的若干个鱼鳞片，鱼鳞片容置覆盖在基管段上开设的孔洞内，鱼鳞片仅首端与基管段相连接；本设计通过双膨胀管段、鱼鳞片增加了与破碎围岩的接触面积，增大摩擦力，加强锚固效果，提高锚固力，浆液经由鱼鳞片部位的孔洞及双膨胀管段充填鱼鳞片、双膨胀管段与破碎带岩石处的间隙，形成外注浆体，能够使得整个破碎区更加稳定。

Description

用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆
技术领域
本发明涉及破碎区域的锚杆套支护工程领域，具体涉及一种用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆。
背景技术
锚杆套支护是对于边坡、岩土基坑等地表工程以及地下巷道等进行一种加固的方式。主要有金属倒楔式锚杆套、砂浆锚杆套、管缝式锚杆套、树脂锚杆套等。但在自然条件下以及人类开发过程中，极易造成施工区破碎的情况。现有的锚杆套如管缝式锚杆套作为一种全长锚固，主动加固围岩的新型锚杆套，它立体部分是一根纵向开缝的高强度钢管，当安装于比管径稍小的钻孔时，可立即在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，加上锚杆套托盘托板的承托力，从而使围岩处于三向受力状态，并实现岩层稳定。安装时，需要用液压锤或者其他的外力进行安装，该管缝式锚杆套有以下两大较为显著的缺点：第一，由于管缝式锚杆套是全程锚固来实现围岩的稳定性，对于破碎区域的实用性不高，对安装过程中钻孔的要求较高，如果钻孔过程中发生钻孔偏移或者孔子出现岩移，会发生无法安装或者无法安装到合理的位置。第二，由于全长锚固，特别是在破碎区域，当爆破震动会造成围岩的移动，进一步会降低管缝式锚杆套的锚固力，长时间的循环震动会造成支护区域的不稳定。而砂浆锚杆套虽然通过注浆能够提升其强度，但是锚杆套的锚固力较弱，多用于岩石构造较完整的地区。故现行的锚杆套无法满足对于破碎区支护的强度和稳定性的要求。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，包括锚杆套、注浆管，所述锚杆套套设在注浆管外，注浆管外周侧设置有外螺纹；
所述锚杆套为空心钢管，所述空心钢管包括依次连接的三个等长的基管段，相邻的基管段之间经双膨胀管段相连接，位于首端的基管段的端部连接有双膨胀管段；
三个基管段中至少位于首端及中间的基管段的管壁上沿轴向依次设置若干层鱼鳞片，每层包括圆周局部的若干个鱼鳞片，鱼鳞片容置覆盖在基管段上开设的孔洞内，鱼鳞片仅首端与基管段相连接；
所述双膨胀管段包括依次连接的首端套、第一膨胀部、中间套、第二膨胀部、尾端套，所述首端套内壁与注浆管螺纹配合，第一膨胀部包括圆周均布的若干第一膨胀片，第二膨胀部包括圆周均布的若干第二膨胀片。
进一步的，：同一基管段上相邻层的鱼鳞片交错设置。
进一步的，所述第一膨胀片、第二膨胀片均为薄层钢板制成，第一膨胀片与第二膨胀片交错设置，第一膨胀片、第二膨胀片中部薄于本身的其他部位。
进一步的，所述锚杆套尾端套设有托盘，托盘中心设有穿孔的金属薄片，托盘穿孔内设置有圆形螺母，圆形螺母与锚杆套尾端螺接，托盘能够便于锚杆的安装及提供一定的承托力。
进一步的，位于首端的双膨胀管段端部连接有锚头。
进一步的，所述尾端套内壁与注浆管螺纹配合，尾端套与首端套的螺旋旋向相反。
一种破碎区域锚杆支护方法，包括以下步骤：
步骤一：按照工程设计，在标定的破碎区域进行标定和预处理；
步骤二：在需要进行锚杆支护的破碎部位用液压锤或其他外力安装空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆；
步骤三：检查该锚杆是否安装至指定位置，锚杆的稳定性情况；
步骤四：用高速螺旋机将推动空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆内的注浆管沿到达指定位置，使得双膨胀管段的第一膨胀片、第二膨胀片变形插入破碎区域；
步骤五：通过空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆内的注浆管进行高压注浆，此时浅闭合的各鱼鳞片由于浆液的压力微微张开打开孔洞，浆液通过孔洞以及双膨胀管段处的空隙与破碎区岩石相接触，浆液以张开的鱼鳞片以及变形后的第一膨胀片、第二膨胀片为支点扩散，逐渐和围岩碎石连为一体，形成锚杆—鱼鳞片—第一膨胀片、第二膨胀片—碎石四位一体的基本骨架，提升破碎区整体的稳固性；
步骤六：注浆结束后，在锚杆尾端安装托盘锁定锚杆，待注浆凝固后即完成锚杆的安装。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，通过双膨胀管段、鱼鳞片增加了与破碎围岩的接触面积，增大摩擦力，加强锚固效果，提高锚固力，浆液经由鱼鳞片部位的孔洞及双膨胀管段充填鱼鳞片、双膨胀管段与破碎带岩石处的间隙，形成外注浆体，能够使得整个破碎区更加稳定，进而提升支护区域岩体的稳固性，减轻爆破震动所导致锚杆锚固力下降的问题，提高锚杆支护的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为锚杆套的结构示意图。
图2为锚固膨胀状态示意图。
图中：1-锚杆套；2-注浆管；3-破碎区岩石；11-托盘托盘；12-基管段；13-鱼鳞片；14-尾端套；15-第二膨胀部；16-中间套；17-第一膨胀部；18-首端套；19-孔洞。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-2所示，一种用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，包括锚杆套1、注浆管2，所述锚杆套套设在注浆管外，注浆管外周侧设置有外螺纹；
所述锚杆套为空心钢管，所述空心钢管包括依次连接的三个等长的基管段12，相邻的基管段之间经双膨胀管段相连接，位于首端的基管段的端部连接有双膨胀管段；
三个基管段中至少位于首端及中间的基管段的管壁上沿轴向依次设置若干层鱼鳞片13，每层包括圆周局部的若干个鱼鳞片，鱼鳞片容置覆盖在基管段上开设的孔洞19内，鱼鳞片仅首端与基管段相连接，使用时，锚杆首端为打入端，鱼鳞片开口方向与锚杆安装送入方向相同，与锚杆滑脱方向相反，能够有效避免锚杆安装时空心鱼鳞的损耗以及增大其锚固力；
所述双膨胀管段包括依次连接的首端套18、第一膨胀部17、中间套16、第二膨胀部15、尾端套14，所述首端套内壁与注浆管螺纹配合，第一膨胀部包括圆周均布的若干第一膨胀片，第二膨胀部包括圆周均布的若干第二膨胀片；
使用时通过三个双膨胀管段由收缩变为膨胀状态，增加了与破碎围岩的接触面积，增大摩擦力，辅之以交错排布的空心鱼鳞解决在破碎区域锚杆支护过程中摩擦力不足的问题，在破碎带锚杆支护过程中浆液经由注浆管送至各个双膨胀管段以及鱼鳞片，浆液充填倒刺及破碎带岩石间隙，能够提高岩体的完整性，加固围岩，对紊乱应力场适用性好，充填体分别以双膨胀管段和鱼鳞片作为架筋，架筋通过注浆与破碎区岩石形成球状注浆体，能够使得整个破碎区更加稳定，进而提升岩体的稳固性，一定程度上减轻爆破震动所导致锚杆锚固力下降的问题，提高锚杆支护的安全性。
在本实施例中，同一基管段上相邻层的鱼鳞片交错设置。
在本实施例中，所述第一膨胀片、第二膨胀片均为薄层钢板制成，第一膨胀片与第二膨胀片交错设置，第一膨胀片、第二膨胀片中部薄于本身的其他部位。
在本实施例中，所述锚杆套尾端套设有托盘11，托盘中心设有穿孔的金属薄片，托盘穿孔内设置有圆形螺母，圆形螺母与锚杆套尾端螺接。
在本实施例中，位于首端的双膨胀管段端部连接有锚头。
在本实施例中，所述尾端套内壁与注浆管螺纹配合，尾端套与首端套的螺旋旋向相反。
一种破碎区域锚杆支护方法，包括以下步骤：
步骤一：按照工程设计，在标定的破碎区域进行标定和预处理；
步骤二：在需要进行锚杆支护的破碎部位用液压锤或其他外力安装空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆；
步骤三：检查该锚杆是否安装至指定位置，锚杆的稳定性情况；
步骤四：用高速螺旋机将推动空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆内的注浆管沿到达指定位置，使得双膨胀管段的第一膨胀片、第二膨胀片变形插入破碎区域；
步骤五：通过空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆内的注浆管进行高压注浆，此时浅闭合的各鱼鳞片由于浆液的压力微微张开打开孔洞，浆液通过孔洞以及双膨胀管段处的空隙与破碎区岩石3相接触，浆液以张开的鱼鳞片以及变形后的第一膨胀片、第二膨胀片为支点扩散，逐渐和围岩碎石连为一体，形成锚杆—鱼鳞片—第一膨胀片、第二膨胀片—碎石四位一体的基本骨架，提升破碎区整体的稳固性；
步骤六：注浆结束后，在锚杆尾端安装托盘锁定锚杆，待注浆凝固后即完成锚杆的安装。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (7)

1.一种用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，其特征在于：包括锚杆套、注浆管，所述锚杆套套设在注浆管外，注浆管外周侧设置有外螺纹；
所述锚杆套为空心钢管，所述空心钢管包括依次连接的三个等长的基管段，相邻的基管段之间经双膨胀管段相连接，位于首端的基管段的端部连接有双膨胀管段；
三个基管段中至少位于首端及中间的基管段的管壁上沿轴向依次设置若干层鱼鳞片，每层包括圆周局部的若干个鱼鳞片，鱼鳞片容置覆盖在基管段上开设的孔洞内，鱼鳞片仅首端与基管段相连接；
所述双膨胀管段包括依次连接的首端套、第一膨胀部、中间套、第二膨胀部、尾端套，所述首端套内壁与注浆管螺纹配合，第一膨胀部包括圆周均布的若干第一膨胀片，第二膨胀部包括圆周均布的若干第二膨胀片。
2.根据权利要求1所述的用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，其特征在于：同一基管段上相邻层的鱼鳞片交错设置。
3.根据权利要求1所述的用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，其特征在于：所述第一膨胀片、第二膨胀片均为薄层钢板制成，第一膨胀片与第二膨胀片交错设置，第一膨胀片、第二膨胀片中部薄于本身的其他部位。
4.根据权利要求1所述的用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，其特征在于：所述锚杆套尾端套设有托盘，托盘中心设有穿孔的金属薄片，托盘穿孔内设置有圆形螺母，圆形螺母与锚杆套尾端螺接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，其特征在于：位于首端的双膨胀管段端部连接有锚头。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，其特征在于：所述尾端套内壁与注浆管螺纹配合，尾端套与首端套的螺旋旋向相反。
7.一种破碎区域锚杆支护方法，采用如据权利要求1所述的用于破碎区域的空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照工程设计，在标定的破碎区域进行标定和预处理；
步骤二：在需要进行锚杆支护的破碎部位用液压锤或其他外力安装空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆；
步骤三：检查该锚杆是否安装至指定位置，锚杆的稳定性情况；
步骤四：用高速螺旋机将推动空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆内的注浆管沿到达指定位置，使得双膨胀管段的第一膨胀片、第二膨胀片变形插入破碎区域；
步骤五：通过空心鱼鳞状注浆双重膨胀式锚杆内的注浆管进行高压注浆，此时浅闭合的各鱼鳞片由于浆液的压力微微张开打开孔洞，浆液通过孔洞以及双膨胀管段处的空隙与破碎区岩石相接触，浆液以张开的鱼鳞片以及变形后的第一膨胀片、第二膨胀片为支点扩散，逐渐和围岩碎石连为一体，形成锚杆—鱼鳞片—第一膨胀片、第二膨胀片—碎石四位一体的基本骨架，提升破碎区整体的稳固性；
步骤六：注浆结束后，在锚杆尾端安装托盘锁定锚杆，待注浆凝固后即完成锚杆的安装。
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