多段錨固式砂漿錨桿及其錨固方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多段錨固式砂漿錨桿及其錨固方法，它包括錨桿體和孔口預(yù)緊器，錨桿還間隔設(shè)有自由段，所述的自由段是在該錨桿體上套有一段塑料套管，塑料套管的兩端用可縮性墊圈封堵或縮緊，套有塑料套管的錨桿體為自由段，其余段的錨桿體為點(diǎn)錨固段，從而將錨桿體從孔口開(kāi)始依次被分成第一自由段、第一點(diǎn)錨固段、第二自由段、第二點(diǎn)錨固段、第三自由段、第三點(diǎn)錨固段，要求第一自由段處在圍巖的松動(dòng)區(qū)，第三點(diǎn)錨固段處在圍巖的彈性區(qū)，其余段處在圍巖的塑性區(qū)。本發(fā)明點(diǎn)錨固段和自由段的數(shù)量以及各段的長(zhǎng)度可以根據(jù)圍巖壓力分布特點(diǎn)調(diào)整，分散荷載，避免在錨桿端部發(fā)生超強(qiáng)的應(yīng)力集中，防止桿體斷裂或?qū)㈠^固體拔出。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多段錨固式砂漿錨桿及其錨固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山巷道、交通隧道、地下工程、巖體邊坡等各類(lèi)巖體工程加固用的錨桿，尤其適用于軟巖工程的加固錨桿。
【背景技術(shù)】
[0002]目前錨桿錨固方式主要為端頭錨固式錨桿或者全長(zhǎng)錨固式錨桿，它們都是由錨桿體、孔口預(yù)緊器和錨固劑組成。與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)是全長(zhǎng)錨固式錨桿，全長(zhǎng)錨固式錨桿是在全孔中注入砂漿，錨桿體與全孔壁之間全部設(shè)有錨固劑(簡(jiǎn)稱(chēng)砂漿錨桿)，這種全長(zhǎng)錨固形式會(huì)由于累加式變形傳遞使被錨固介質(zhì)剪切破壞，造成錨桿支護(hù)失效。這種錨桿失效現(xiàn)象在軟巖工程中尤其突出。
[0003]根據(jù)巷道或隧道圍巖變形特點(diǎn)，圍巖從外向里可分為四個(gè)區(qū):松動(dòng)區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)，圍巖的位移量大小在錨桿軸向上呈現(xiàn)的趨勢(shì)是，松動(dòng)區(qū)最大、其次是塑性區(qū)、最小是彈性區(qū)。目前的錨桿錨固方式情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有錨桿錨固時(shí)無(wú)法適應(yīng)圍巖變形位移而被拉斷失效的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種多段錨固式砂漿錨桿以及該錨桿的錨固方法。該錨桿可根據(jù)圍巖的變形特點(diǎn)，分段釋放變形，可以消除錨桿周?chē)鷰r體變形的累加式傳遞，避免錨固點(diǎn)形成超限應(yīng)力集中區(qū)。
[0005]一種多段錨固式砂漿錨桿，它包括錨桿體和孔口預(yù)緊器，其特征在于，在錨桿體上間隔套有塑料套管，塑料套管兩端用可縮性墊圈封堵或縮緊，套有塑料套管的錨桿體稱(chēng)為自由段，其余段稱(chēng)為點(diǎn)錨固段，從而將錨桿體從孔口開(kāi)始依次被分成第一自由段、第一點(diǎn)錨固段、第二自由段、第二點(diǎn)錨固段、第三自由段、第三點(diǎn)錨固段，各點(diǎn)錨固段和自由段的長(zhǎng)度應(yīng)保證錨桿打入鉆孔后，第一自由段的錨桿體處在圍巖的松動(dòng)區(qū)，第三點(diǎn)錨固段的錨桿體處在圍巖的彈性區(qū)，其余段的錨桿體處在圍巖的塑性區(qū)。
[0006]上述多段錨固式砂漿錨桿的錨固方法是:
[0007]1、首先截取長(zhǎng)度等于錨桿體自由段長(zhǎng)度的塑料套管，塑料套管材料可選用成本低的塑料管；
[0008]2、將塑料套管套在錨桿體自由段上，并且塑料套管的兩端用可縮性墊圈封堵或縮緊，防止套管內(nèi)進(jìn)入砂漿錨固劑；
[0009]3、用傳統(tǒng)的方法向鉆孔中注入砂漿錨固劑，將上述帶塑料套管的錨桿體裝入鉆孔中，將圍巖與無(wú)塑料套管的錨桿體凝固成一體成為點(diǎn)錨固段；
[0010]4、砂漿錨固劑凝固一定強(qiáng)度后，裝上孔口預(yù)緊器，通過(guò)孔口預(yù)緊器的螺母施加預(yù)緊力，安裝完成，使第一自由段剛好處在松動(dòng)區(qū)，第一點(diǎn)錨固段、第二自由段、第二點(diǎn)錨固段、第三自由段處在塑性區(qū)，第三點(diǎn)錨固段處在彈性區(qū)。
[0011]上述塑料套管起到隔離砂漿作用，使該段形成自由變形空隙；[0012]可縮性墊圈即可以防止砂漿注入套管內(nèi)，又可釋放圍巖鉆孔軸向的變形。
[0013]本發(fā)明的工作原理和積極效果是:
[0014]1、由于第一自由段剛好處在松動(dòng)區(qū)，第一自由段和第一點(diǎn)錨固段與孔口預(yù)緊器之間共同形成加固區(qū)，該加固區(qū)依靠孔口預(yù)緊器的作用，使之間的錨桿體與圍巖保持隔離狀態(tài)，這樣，圍巖不會(huì)裹抱錨桿體同步位移，使松動(dòng)區(qū)圍巖變形能量可以自由耗散，消除了圍巖位移對(duì)錨桿的傳遞疊加效應(yīng)，防止錨桿被拉壞失效。
[0015]2、第一、第二點(diǎn)錨桿段全部設(shè)置在塑性區(qū)內(nèi)，形成一個(gè)承載區(qū)，該承載區(qū)的位移比前區(qū)小得多，可以根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的要求選擇點(diǎn)錨固段的長(zhǎng)度，對(duì)軟弱巖體甚至可以全段錨固。
[0016]3、加固區(qū)和承載區(qū)諧調(diào)并存，互相作用，形成整體承載結(jié)構(gòu)。加固區(qū)不僅能耗散承壓區(qū)的變形能，而且對(duì)承壓區(qū)有支撐作用，提高承壓區(qū)的承載能力。承載區(qū)承受彈性區(qū)傳遞來(lái)的變形壓力，約束加固區(qū)的變形，保持加固區(qū)的整體穩(wěn)定。兩區(qū)諧調(diào)并存成形整體承載結(jié)構(gòu)。
[0017]4、錨固段和自由段數(shù)量和長(zhǎng)度比例可以根據(jù)圍巖壓力分布特點(diǎn)調(diào)整，分散荷載，避免在錨桿端部發(fā)生超強(qiáng)的應(yīng)力集中使桿體斷裂或?qū)㈠^固體拔出。
[0018]圖例說(shuō)明
[0019]圖1是本發(fā)明錨固原理圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了使用狀態(tài)；
[0021]圖3是圖1A部放大圖。
[0022]圖例說(shuō)明，1-錨桿體，2-孔口預(yù)緊器，2.1-螺母，2.2-壓力彈簧，2.3-托盤(pán)，
3.1-第一點(diǎn)錨固段，3.2-第二點(diǎn)錨固段,3.3-第二點(diǎn)錨固段,4.1-第一自由段，4.2-第二自由段，4.3-第三自由段，5-可縮性墊圈，6-砂漿錨固劑，7-塑料套管。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖2、圖3所示的多段錨固式砂漿錨桿，一種多段錨固式砂漿錨桿，它包括錨桿體I和孔口預(yù)緊器2，孔口預(yù)緊器2由螺母2.1、壓力彈簧2.2和托盤(pán)2.3組成，在錨桿體I上間隔套有一段塑料套管7，塑料套管7兩端用可縮性墊圈5封堵或縮緊，套有塑料套管7的錨桿體I稱(chēng)為自由段，其余段稱(chēng)為點(diǎn)錨固段，從而將錨桿體I從孔口開(kāi)始被依次分成第一自由段4.1、第一點(diǎn)錨固段3.1、第二自由段4.2、第二點(diǎn)錨固段3.2、第三自由段4.3、第三點(diǎn)錨固段3.3，各點(diǎn)錨固段和自由段的長(zhǎng)度應(yīng)保證錨桿打入鉆孔后，第一自由段4.1的錨桿體處在圍巖的松動(dòng)區(qū)，第三點(diǎn)錨固段3.3的錨桿體處在圍巖的彈性區(qū)，第一點(diǎn)錨固段3.1、第二自由段4.2、第二點(diǎn)錨固段3.2、第三自由段4.3的錨桿體處在圍巖的塑性區(qū)。
[0024]上述多段錨固式砂漿錨桿的施工方法見(jiàn)圖1:
[0025]1、首先截取長(zhǎng)度等于錨桿體I自由段長(zhǎng)度的塑料套管7 ；
[0026]2、將塑料套管7套在錨桿體I自由段上，并且塑料套管7的兩端用可縮性墊圈5封堵或縮緊，防止塑料套管7內(nèi)進(jìn)入砂漿錨固劑6 ；
[0027]3、用傳統(tǒng)的方法向鉆孔中注入砂漿錨固劑6，將上述帶塑料套管7的錨桿體I裝入鉆孔中，將圍巖與無(wú)塑料套管的錨桿體I凝固成一體成為點(diǎn)錨固段；
[0028]4、砂漿錨固劑6凝固一定強(qiáng)度后，裝上孔口預(yù)緊器2，通過(guò)孔口預(yù)緊器2的螺母2.1施加預(yù)緊力，安裝完成，使第一自由段4.1的錨桿體錨固在圍巖的松動(dòng)區(qū)，第三點(diǎn)錨固段3.3的錨桿體錨固在圍巖的彈性區(qū)，第一點(diǎn)錨固段3.1、第二自由段4.2、第二點(diǎn)錨固段
3.2和第三自由段4.3的錨桿體錨固在圍巖的塑性區(qū)。
[0029]上述塑料套管7起到隔離砂漿錨固劑6作用，使該段形成自由變形空隙；可縮性墊圈5即可以防止砂漿錨固劑6注入塑料套管7內(nèi)，又可釋放圍巖鉆孔軸向的變形。
【權(quán)利要求】
1.一種多段錨固式砂漿錨桿，它包括錨桿體和孔口預(yù)緊器，其特征在于，在錨桿體上間隔套有塑料套管，塑料套管兩端用可縮性墊圈封堵或縮緊，套有塑料套管的錨桿體稱(chēng)為自由段，其余段稱(chēng)為點(diǎn)錨固段，從而將錨桿體從孔口開(kāi)始依次被分成第一自由段、第一點(diǎn)錨固段、第二自由段、第二點(diǎn)錨固段、第三自由段、第三點(diǎn)錨固段，各點(diǎn)錨固段和自由段的長(zhǎng)度應(yīng)保證錨桿打入鉆孔后，第一自由段的錨桿體處在圍巖的松動(dòng)區(qū)，第三點(diǎn)錨固段的錨桿體處在圍巖的彈性區(qū)，其余段的錨桿體處在圍巖的塑性區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的多段錨固式砂漿錨桿的錨固方法，其特征在于， 第一步:首先截取長(zhǎng)度等于錨桿體自由段長(zhǎng)度的塑料套管； 第二步:將塑料套管套在錨桿體自由段上，并且塑料套管的兩端用可縮性墊圈封堵或縮緊，防止套管內(nèi)進(jìn)入砂漿錨固劑； 第三步:用傳統(tǒng)的方法向鉆孔中注入砂漿錨固劑，將上述帶塑料套管的錨桿體裝入鉆孔中，將圍巖與無(wú)塑料套管的錨桿體凝固成一體成為點(diǎn)錨固段； 第四步:砂漿錨固劑凝固一定強(qiáng)度后，裝上孔口預(yù)緊器，通過(guò)孔口預(yù)緊器的螺母施加預(yù)緊力，安裝完成，從而使第一自由段剛好處在松動(dòng)區(qū)，第一點(diǎn)錨固段、第二自由段、第二點(diǎn)錨固段、第三自由段處在塑性區(qū)，第三點(diǎn)錨固段處在彈性區(qū)。
【文檔編號(hào)】E21D20/02GK103850696SQ201410032446
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王渭明, 高鑫 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)