可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管及其施工方法，尤其涉及一種適應(yīng)大變形、圍巖軟弱破碎地層，可拆卸式自由組裝多級(jí)增阻的高強(qiáng)度中空注漿錨管及其安裝使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為保持我國經(jīng)濟(jì)的飛速健康發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)如火如荼的進(jìn)行。近年來無論是為加大對(duì)西部開發(fā)的力度，還是緩解城市交通壓力而正如火如荼修建城市地鐵，諸多地下交通工程都要面對(duì)隧道開挖后對(duì)圍巖的支護(hù)問題；尤其是煤炭資源的深部開采以及我國西部超長(zhǎng)深埋高地應(yīng)力的交通隧道，該類硐室圍巖軟弱破碎，地質(zhì)條件極差，在高應(yīng)力作用下圍巖易發(fā)生具有明顯流變性質(zhì)的大變形，怎樣對(duì)該類硐室實(shí)施有效的圍巖支護(hù)，還面臨許多新的挑戰(zhàn)。目前對(duì)于自身穩(wěn)定性極差的隧道及礦山，其支護(hù)結(jié)構(gòu)較常見為工字鋼拱架、格柵鋼架等配合錨網(wǎng)噴技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。
[0003]新奧法的興起，使得錨桿、注漿錨管支護(hù)作為一種重要的圍巖穩(wěn)定性控制的重要組成部分。深部地下空間開發(fā)面臨高應(yīng)力、大變形、難支護(hù)等問題，傳統(tǒng)形式的錨桿，尺寸規(guī)格比較單一，而且經(jīng)常出現(xiàn)隨著圍巖變形而被拔出或者斷裂等現(xiàn)象，無法根據(jù)圍巖的變形情況實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)增阻加固，對(duì)硐室長(zhǎng)期穩(wěn)定也不能提供有效的保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管，可以解決深部地下空間開挖過程中，傳統(tǒng)形式的錨桿尺寸規(guī)格比較單一，而且經(jīng)常出現(xiàn)隨著圍巖變形而被拔出或者斷裂等問題，該注漿錨管能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)圍巖的變形情況錨桿動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)增阻加固，為硐室長(zhǎng)期穩(wěn)定提供有效的保證。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管，包括弧形的管片，所述管片圍接成管狀結(jié)構(gòu)，為一節(jié)錨管；所述錨管之間通過連接卡連接在一起，組裝成多節(jié)；所述每一節(jié)錨管尾部中心設(shè)有由連接桿串聯(lián)的膨脹塞，所述管片上設(shè)有出漿孔。
[0007]所述管片的兩端均設(shè)有凹槽，所述兩端的凹槽在管片圍接成錨管后均形成一條環(huán)形通道，所述環(huán)形通道內(nèi)卡有橡膠環(huán)，完成管片之間的連接。
[0008]所述管片的頭部和尾部均設(shè)有通孔，所述連接卡為C型結(jié)構(gòu)，連接卡卡入管片的通孔內(nèi)完成前后兩節(jié)銷管的連接。
[0009]所述C型結(jié)構(gòu)開口的兩端均設(shè)有向內(nèi)的折彎。
[0010]所述連接卡與管片的通孔之間圓滑連接。
[0011]所述膨脹塞由定位卡固定于連接桿。
[0012]所述膨脹塞在不同位置處為相同規(guī)格的變截面圓臺(tái)形狀，膨脹塞通過連接桿固定于深部穩(wěn)定圍巖，管片隨淺部圍巖擠出變形發(fā)生徑向滑動(dòng)，管片與膨脹塞發(fā)生相對(duì)軸向位移，同理若假定管片為靜止，則膨脹塞可視為沿連接桿向深部圍巖方向擠入管片，三片管片由于楔形膨脹塞的擠入發(fā)生張開，每一節(jié)錨管均勻同樣構(gòu)件組成，以實(shí)現(xiàn)每一節(jié)錨管在不同圍巖深度處自適應(yīng)性增阻。
[0013]所述連接桿通過增阻架埋設(shè)到圍巖深處。
[0014]所述注漿孔梅花型分布于花孔管片上，用于后期注漿時(shí)漿液的擴(kuò)散。梅花型補(bǔ)孔方式合理利用管身空間，并能保證管片的強(qiáng)度，且便于漿液的擴(kuò)散。
[0015]所述環(huán)狀高韌性件為橡膠環(huán)。
[0016]可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管的施工方法，包括以下步驟:
[0017]步驟1:根據(jù)需要加固圍巖深度，確定錨管需要由幾節(jié)花孔管片以及連接卡組成；
[0018]步驟2:通過定位卡將膨脹塞固定于連接桿的特定位置，以使膨脹塞之間的間隔與一節(jié)錨管的長(zhǎng)度相同，安裝增阻架；
[0019]步驟3:將花孔管片圍繞連接桿進(jìn)行組裝，并由環(huán)狀高韌性件固定每一節(jié)錨管的兩端，每一節(jié)錨管之間由連接卡連接；
[0020]步驟4:將加固圍巖打孔后，擠入錨固劑，將組裝錨管結(jié)構(gòu)頂入孔內(nèi)設(shè)計(jì)深度，保證連接桿及增阻卡通過錨固劑與圍巖錨固密實(shí)；待圍巖變形穩(wěn)定后由組裝錨管結(jié)構(gòu)尾部高壓進(jìn)行注漿加固。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:
[0022]I)每一節(jié)錨管可由3片花孔管片通過橡膠環(huán)拼接組成，每一節(jié)錨管由3個(gè)連接卡連接，連接卡與管片光滑連接，每一片管片可以在橡膠環(huán)的約束下一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0023]2)可以根據(jù)加固圍巖的范圍(深度)，自由選擇組裝錨管的節(jié)數(shù)；每一節(jié)管片規(guī)格相同，可以實(shí)現(xiàn)批量化加工生產(chǎn)，同時(shí)方便施工運(yùn)輸和工人攜帶安裝；
[0024]3)膨脹塞通過增阻卡和連桿固定在深部圍巖不發(fā)生變形(或者微小變形)處，外部管片隨著圍巖擠出的時(shí)候，連桿及膨脹塞不動(dòng)，管片隨圍巖發(fā)生徑向滑動(dòng)，管片相對(duì)變截面膨脹塞發(fā)生移動(dòng)，膨脹塞楔形邊界使得每一節(jié)的錨管的三片管片均勻張開，增加管片與圍巖的摩擦力，同時(shí)擠壓圍巖，改善圍巖的受力狀態(tài)；
[0025]4)圍巖初期劇烈變形過后，通過管片中空腔，在錨管尾部進(jìn)行高壓注漿，漿液通過管片之間裂開的縫隙以及出漿孔擴(kuò)散到圍巖；不僅加固了圍巖，同時(shí)也提高了圍巖與錨管的粘結(jié)力，更好的控制圍巖的后期變形。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的三節(jié)中空注漿錨管的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的三節(jié)中空注漿錨管的平面軸向展開示意圖；
[0028]圖3為圖1中三節(jié)中空注漿錨管內(nèi)部的連接桿及膨脹塞的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖中，I為花孔管片，2為連接卡，3為出漿孔，4為橡膠環(huán)，5為定位卡，6為膨脹塞，7為連接桿，8為增阻架。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0031]如圖1所示，可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管，它主要包括花孔管片1、連接卡2、出漿孔3、橡膠環(huán)4、定位卡5、膨脹塞6、連接桿7、增阻架8。花孔管片I為120 °
弧形管片。
[0032]如圖2所示，中空注漿錨管的3片花孔管片I通過橡膠環(huán)4組成一節(jié)，可以根據(jù)加固圍巖的深度自由組裝多節(jié)，并且每一節(jié)由3個(gè)連接卡2連接，連接卡2與花孔管片I之間圓滑連接，花孔管片I可以在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；在結(jié)構(gòu)內(nèi)部每一節(jié)尾部安裝由連接桿7串聯(lián)的膨脹塞6 ;連接桿7通過增阻架8埋設(shè)到圍巖深處；梅花型分布于花孔管片I的出漿孔3，是用于后期注漿時(shí)漿液的擴(kuò)散。
[0033]可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管的施工方法，結(jié)合附圖對(duì)其進(jìn)一步闡述:
[0034]I)根據(jù)需要加固圍巖范圍(深度)，確定需要有幾節(jié)花孔管片I以及連接卡2組成；
[0035]2)通過定位卡5將膨脹塞6固定于連接桿7的特定位置，安裝增阻架8 ;
[0036]3)花孔管片I圍繞連接桿7進(jìn)行組裝，并由橡膠環(huán)4固定每一節(jié)結(jié)構(gòu)的兩端，每一節(jié)結(jié)構(gòu)由連接卡2連接。
[0037]4)被加固圍巖打孔后，擠入適量錨固劑，將組裝結(jié)構(gòu)頂入孔內(nèi)設(shè)計(jì)深度，保證連接桿7及增阻卡8通過錨固劑與圍巖錨固密實(shí)；待圍巖變形穩(wěn)定后由結(jié)構(gòu)尾部高壓進(jìn)行注漿加固。
[0038]本發(fā)明中連接桿可以是高強(qiáng)度鋼筋也可以由高韌性多股鋼絞線組成。
[0039]本發(fā)明僅以實(shí)例一隧道以及礦山錨桿支護(hù)為例進(jìn)行闡述，但是也同樣可適用于地鐵、巖溶腔、暗洞、邊坡及一些特殊地下工程的支護(hù)。
[0040]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管，其特征是，包括弧形的管片，所述管片圍接成管狀結(jié)構(gòu)，為一節(jié)錨管；所述錨管之間通過連接卡連接在一起，組裝成多節(jié)；所述每一節(jié)錨管尾部中心設(shè)有由連接桿串聯(lián)的膨脹塞，所述管片上設(shè)有出漿孔。
2.如權(quán)利要求1所述的中空注漿錨管，其特征是，所述管片的兩端均設(shè)有凹槽，所述兩端的凹槽在管片圍接成錨管后均形成一條環(huán)形通道，所述環(huán)形通道內(nèi)卡有橡膠環(huán)，完成管片之間的連接。
3.如權(quán)利要求1所述的中空注漿錨管，其特征是，所述管片的頭部和尾部均設(shè)有通孔，所述連接卡為C型結(jié)構(gòu)，連接卡卡入管片的通孔內(nèi)完成前后兩節(jié)錨管的連接。
4.如權(quán)利要求3所述的中空注漿錨管，其特征是，所述C型結(jié)構(gòu)開口的兩端均設(shè)有向內(nèi)的折彎。
5.如權(quán)利要求1所述的中空注漿錨管，其特征是，所述連接卡與管片的通孔之間圓滑連接。
6.如權(quán)利要求1所述的中空注漿錨管，其特征是，所述膨脹塞由定位卡固定于連接桿，所述連接桿通過增阻架埋設(shè)到圍巖深處。
7.如權(quán)利要求1所述的中空注漿錨管，其特征是，所述膨脹塞在不同位置處為相同規(guī)格的變截面圓臺(tái)形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的中空注漿錨管，其特征是，所述出漿孔梅花型分布于花孔管片上。
9.如權(quán)利要求1所述的中空注漿錨管，其特征是，所述環(huán)狀高韌性件為橡膠環(huán)。
10.可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管的施工方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟1:根據(jù)需要加固圍巖深度，確定錨管需要由幾節(jié)花孔管片以及連接卡組成； 步驟2:通過定位卡將膨脹塞固定于連接桿的特定位置，以使膨脹塞之間的間隔與一節(jié)錨管的長(zhǎng)度相同，安裝增阻架； 步驟3:將花孔管片圍繞連接桿進(jìn)行組裝，并由環(huán)狀高韌性件固定每一節(jié)錨管的兩端，每一節(jié)錨管之間由連接卡連接； 步驟4:將加固圍巖打孔后，擠入錨固劑，將組裝錨管結(jié)構(gòu)頂入孔內(nèi)設(shè)計(jì)深度，保證連接桿及增阻卡通過錨固劑與圍巖錨固密實(shí)；待圍巖變形穩(wěn)定后由組裝錨管結(jié)構(gòu)尾部高壓進(jìn)行注漿加固。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可拆卸式自適應(yīng)多級(jí)增阻高強(qiáng)中空注漿錨管及其施工方法，包括弧形的管片，所述管片圍接成管狀結(jié)構(gòu)，為一節(jié)錨管；所述錨管之間通過連接卡連接在一起，組裝成多節(jié)；所述每一節(jié)錨管尾部中心設(shè)有由連接桿串聯(lián)的膨脹塞，所述管片上設(shè)有出漿孔。管片規(guī)格相同，可以實(shí)現(xiàn)批量化加工生產(chǎn)，同時(shí)方便施工運(yùn)輸和工人攜帶安裝；外部管片隨著圍巖擠出的時(shí)候，膨脹塞使得管片均勻張開，增加與圍巖的摩擦力；同時(shí)擠壓圍巖，改善圍巖的受力狀態(tài)；在錨管尾部進(jìn)行高壓注漿，不僅加固了圍巖，同時(shí)也提高了圍巖與錨管的粘結(jié)力，更好的控制圍巖的后期變形。
【IPC分類】E21D20-02, E21D21-00
【公開號(hào)】CN104612731
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510036013
【發(fā)明人】張乾青, 徐飛, 李術(shù)才, 李利平, 成帥, 許振浩, 石少帥, 張騫, 王康, 王本碩
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日