專利名稱：一種錨桿用多功能止?jié){塞及其注漿接頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于巖土工程錨固支護技術領域，涉及一種錨桿用多功能止?jié){塞裝置及其專用注漿接頭。本發(fā)明裝置適用于地下工程、采礦工程、基坑及邊坡工程等方面的地層結構的錨桿支護中。
背景技術：
在巖土工程涉及的地下工程、采礦工程、基坑與邊坡工程過程中，為防止地層變形坍塌或失穩(wěn)而危及安全，對地層進行加固的一種主要的支護技術是采用錨桿。通過設置在地層中錨桿所具有的高強度抗拉能力及通過錨桿與錨桿周圍的注漿體與地層之間密實結合等方式將地層加固起來，以提高地層的整體性。以控制地層變形，使之達到穩(wěn)定安全狀態(tài)。這種技術的發(fā)展已有上百年的歷史，并提出多種錨桿支護類型及工藝以適應不同的地層與不同條件的需要。
就錨桿類型而言大體可分為按錨桿體的剛度可分為以鋼筋或鋼管作桿體的粗鋼筋錨桿(Baranchor)和以柔性高強鋼絞絲作桿體的錨索錨桿(strand anchor)兩大類。錨索錨桿一般以多根鋼絞絲組成的多束型錨桿(multi-strand anchor)，以預應力為主，由于施工復雜，對機械設備要求高。一般適用于錨固力有大于500KN，長度10m以上的地層。而粗鋼筋錨桿錨固力一般使用小于500KN，所采用的機械簡單，施工方便，故是目前使用最多的錨桿，廣泛使用于中小型錨固需要的地層支護中。如交通隧道、水利水電隧洞，采礦巷道、一般基坑和邊坡支護。
錨桿注漿技術是保證錨桿在地層中使錨桿體與地層充分錨固及形成保護層，是保證錨桿可靠的支護力和耐久性的關鍵。在永久支護錨桿中，最可靠、最常見的選擇是采用注漿粘結類錨桿。
在粗鋼筋錨桿中，涉及多種粗鋼筋錨桿類型。其注漿及粘結效果介紹如下
1.粗鋼筋砂漿錨桿采用螺紋鋼筋作桿體，其施工工藝是在地層中鉆孔后注入水泥砂漿，再在帶漿體孔道中插入鋼筋，使鋼筋、砂漿與地層的結合。屬先注漿后錨固型錨桿，其力學原理是砂漿凝固后，桿體隨地層變形而承受拉力限制地層變形。這種錨桿施工簡便。由于注漿方式為先灌后錨，無法排出鉆孔內空氣，漿體飽滿度難以保證，且因插入鋼筋時存在偏離現(xiàn)象，鋼筋保護層厚度不易均勻，錨固力不大，故鋼筋銹易蝕而破壞。
2.早強水泥藥卷錨桿和樹脂藥卷錨固全粘結實心錨桿雖是對普通砂漿實心錨桿進行了改進，可適用地層范圍擴大，并能迅速形成支護力，但由于注漿工藝問題，錨固漿體飽滿度及鋼筋保護層厚度因構造方面問題依然難以保證，影響錨桿體的可靠性。
3.水脹式錨桿和管縫式錨桿利用桿體與孔壁而磨擦形成支護力。屬于非注漿錨桿，無法進行注漿保護，一般僅適用于臨時支護和良好巖層中。
4.中空自鉆式錨桿通過中空桿體做鉆桿加鉆頭實現(xiàn)鉆桿和錨桿合一，鉆進后再注漿。該技術方案側重于極軟弱與破碎巖層的注漿支護，成本教高。
5.脹殼式錨桿利用錨固頭的脹殼力形成點錨力，為非粘結型錨固產(chǎn)生的錨力。由于脹殼力通過脹殼與孔壁磨擦形成，故僅適用于較好的巖層中；且現(xiàn)有技術中，脹殼式錨桿為實心錨桿，在脹殼端頭錨固后，全錨桿段不能進行后注漿，故多用在臨時支護中。
總體上說，上述提及的錨桿類型，當錨桿在傾角向上時，由于排氣問題，注漿和粘結效果存在各自的缺陷，很難保證注漿飽滿，從而使支護強度降低。這對使用要求高永久支護用的錨桿而言是不能滿足要求的。為解決錨桿后注漿問題，尤其解決錨桿向上安裝時注漿問題如6.中國專利ZL200320107953.5專利說明書公開了一種脹殼式錨桿，該錨桿由脹(漲)殼錨固頭、錨桿體、墊板、螺母，排氣或進漿管道等組成。該技術方案采用中空管體作錨桿體或用實心鋼筋綁一根管道代替中空管體作錨桿體，墊板帶孔可插連通管道，脹殼錨固頭作錨桿端頭錨固，在安裝脹殼錨固頭錨固后，再進行注漿。
7.中國專利ZL02112233.4專利說明書公開了一種錨桿支護方法及其分段式中空注漿錨桿，該錨桿是一種早強錨固的、可預應力的分段式中空注漿錨桿。該技術方案作為預應力錨桿時，中空桿體為自由段，實心桿體為錨固段，是藥卷或樹脂早強錨固劑進行錨固段的快速錨固與中空桿體后注漿相結合的粘結型預應力錨桿，可適用與各種巖層中。
以上所述1、2類錨桿現(xiàn)場施工中時，一般不采用止?jié){塞及注漿接頭，為先往鉆孔內注漿后插錨桿；上述3、5類錨桿為非注漿型錨桿，不采用止?jié){塞及注漿接頭。上述第4類中空錨桿體，在錨桿采用中空桿體做為進漿孔道時，采用注漿接頭為內徑與錨桿外徑螺紋配合，一端連接錨桿外露端，一端連接注漿泵的注漿管的中空管體，所采用的止?jié){塞為套在錨桿桿體上的，其僅適用于中空錨桿的傾角向下的錨桿注漿，通過中空桿體做為進漿孔道，空氣逐漸往孔外排出，完成注漿。
上述第6、7兩種專利涉及中空錨桿體，均采用在錨桿孔中插入注漿-排氣管道的原理利用中空錨桿體的空腔作為一個排氣(注漿)通道，解決了錨桿向上安裝(包括向下安裝)時錨桿的后注漿問題。為目前后注漿技術中，一種有效的注漿方式。
所述的止?jié){塞為外徑約等于鉆孔孔徑的圓環(huán)體，插有排氣管，錨桿注漿時充滿鉆孔空腔時，阻止?jié){液流出孔外，當漿液從排氣管流出時，注漿完成。上述注漿過程均為錨桿傾角向下時注漿所用。所述的注漿接頭為與中空錨桿體空腔或與插在止?jié){塞上的管道連通的一段類似剛性管道的配件，以便與注漿泵上的軟注漿管連接和注漿。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供的一種錨桿用止?jié){塞及其專用注漿接頭，以解決錨桿在傾角上向孔中的注漿問題，使錨桿在傾角上向孔中注漿簡單、有效，能保證注漿飽滿又能達到錨桿保護層均勻所要求的錨桿可靠性問題。
一種止?jié){塞，由硬質內環(huán)、柔性外套環(huán)及鎖緊件組成，所述的硬質內環(huán)前端的內表面與錨桿體外表面相配合，硬質內環(huán)后端為倒喇叭狀，表面有均勻分布出漿孔；其后端外表面有與柔性外環(huán)相配合的環(huán)狀倒凸齒，內環(huán)內表面有凸起臺階；所述的鎖緊件的前端為圓環(huán)、后端為六角螺母形、中部為凸環(huán)，凸環(huán)前表面與硬質內環(huán)內表面臺階相配合，凸環(huán)周邊有凹槽，內表面有螺紋與錨桿表面螺紋相配合。
所述的止?jié){塞的柔性外套環(huán)的前端柔性薄層履蓋硬質內環(huán)的前端外表面，柔性薄層可覆蓋內環(huán)出漿孔，也可止于內環(huán)出漿孔。
與所述止?jié){塞配套的一種注漿接頭，為帶有側向進漿管的中空圓柱體，其前端空腔直徑大于錨桿體直徑，注漿接頭的后端內表面與錨桿桿體外表面相配合，注漿接頭的外圓柱面靠近頭部上端一小部分外園柱面為斜面，與止?jié){塞硬質內環(huán)后端內表面相吻合。
所述的注漿接頭的側向進漿管道可為彎頭或直管。
所述的注漿接頭的側向進漿管道的端部設有倒齒形企口或螺紋形企口。
本發(fā)明通過專有設計的注漿接頭與多功能止?jié){塞的鎖緊件凹槽、硬質內環(huán)和柔性外環(huán)與間的出漿孔的結合，實現(xiàn)從錨桿桿體外圈向孔內進漿?？諝馔ㄟ^中空桿體或排氣管道排出，可實現(xiàn)后注漿，使注漿飽滿均勻，保證桿體的注漿效果和注漿保護層，實現(xiàn)支護力。
本發(fā)明的多功能止?jié){塞可用于各種錨桿注漿支護工程，結構簡單、加工方便，且成本低廉。


圖1本發(fā)明止?jié){塞的立體分解結構示意圖；圖2為圖1中止?jié){塞與錨桿桿體裝配圖；圖3為本發(fā)明專用注漿接頭的立體示意圖；圖4為注漿接頭、止?jié){塞、錨桿桿體、工作螺母的立體裝配圖。
圖5本發(fā)明的組成的錨桿安裝在地層中的注漿示意圖；圖6圖5中注漿接頭、止?jié){塞部分的剖面放大的注漿示意圖。
其中1-錨固頭 2-注漿體(液) 3-多功能止?jié){塞 4-止?jié){塞的柔性外環(huán) 5-止?jié){塞硬質內環(huán) 6-止?jié){塞的緊鎖件 7-注漿接頭8-支承墊板 9-螺母 10-錨桿桿體 20-中空錨桿桿體的空腔30-錨桿桿體的外表面41-柔性外環(huán)后端內壁的環(huán)向凹齒42-柔性外環(huán)的前端 43-柔性外環(huán)的后端50-硬質內環(huán)的空腔 51-硬質內環(huán)的后端環(huán)向凸齒52-硬質內環(huán)的前端 53-硬質內環(huán)中部的出漿孔54-硬質內環(huán)后端空腔的凸起臺階 55-硬質內環(huán)的后端62-緊鎖件內表面的螺紋 63-緊鎖件的中部凸環(huán)64-緊鎖件中部凸環(huán)的前表面 65-緊鎖件中部凸環(huán)的凹槽71-注漿接頭的側向進漿端 72-注漿接頭的后端內表面73-注漿接頭的前端斜面 74-注漿接頭的側向管道75-注漿接頭的空腔 77-注漿接頭的后端面91-工作螺母的前端面 100-地層錨桿安裝孔101-鉆孔開口巖壁支承面102-鉆孔周邊巖壁具體實施方式
如圖1、圖2所示的一種止?jié){塞3由柔性外環(huán)4、帶注漿孔53的硬質內環(huán)5、帶縱向凹槽63的緊鎖件6組成。所述的柔性外環(huán)4套在硬質內環(huán)5上，而緊鎖件6密貼安裝在硬質內環(huán)5的喇叭口內，這樣組成的止?jié){塞3通過緊鎖件6的內孔62與錨桿體10表面螺紋連接。緊鎖件6的縱向凹槽65與硬質內環(huán)5內腔50、出漿孔53連通，形成注漿通道。
柔性外環(huán)4為帶空腔的、前后端連通的倒喇叭體，其前端42小而薄、后端43大而厚。其前端42為高彈性薄層環(huán)，且其空腔內表面光滑，可在注漿時，受注漿壓力后向外張開形成注漿通道。其后端43為厚層喇叭環(huán)，其外部為逐漸變大的柔性圓環(huán)體，可較好的與孔口巖壁101相密合，具有止?jié){功能；而靠近后端43的空腔內表面由環(huán)狀凹齒41，與硬質內環(huán)5的環(huán)狀倒凸齒51相嚙合。
硬質內環(huán)5為帶空腔50的、前后端連通的倒喇叭體，其前端52小而后端55大。其前端52為圓柱體，并與錨桿桿體10相配合，其外表面環(huán)向均勻分布與空腔連通的出漿孔53。其后端55為倒喇叭狀，外表面有與柔性外環(huán)4相配合的環(huán)狀倒凸齒51，靠近后端55的空腔50內有凸起臺階54，用于與緊鎖件6的配合。
緊鎖件6為前端為圓環(huán)、后端為六角螺母形、中部有凸環(huán)63的、帶空腔的短柱體。其空腔為內螺紋表面62，并與前后端面連通。內螺紋表面62與錨桿體10的外表面螺紋相配合。安裝時，凸環(huán)63的前表面64頂緊硬質內環(huán)5空腔50內的凸起臺階54，使止?jié){塞3安裝在錨桿體10上不會退出；所述的緊鎖件6的凸環(huán)63帶多個縱向凹槽65，其表面與硬質內環(huán)5的空腔50內表面密貼配合，使縱向凹槽65與空腔50、出漿孔53連通形成注漿通道。
這樣，通過硬質內環(huán)5、柔性外環(huán)4、緊鎖件6組合而成的止?jié){塞3具有了注漿排氣和止?jié){的雙多重功能。
如圖3、4所示，一種注漿接頭7，為帶有側向進漿管74的中空圓柱體，其前端空腔直徑大于錨桿體直徑，注漿接頭的后端內表面72與錨桿桿體10外表面相配合，注漿接頭的外圓柱面靠近頭部上端一小部分外園柱面為斜面，與止?jié){塞3的硬質內環(huán)3后端內表面相吻合。
如圖5所示，注漿接頭7套入孔口外的中空桿體10，注漿接頭7前端出漿口73貼緊硬質內環(huán)的內表面55，后端用工作螺母9鎖定。注漿接頭的空腔75與止?jié){塞緊鎖件外環(huán)上的凹槽65、硬質環(huán)5的空腔50和出漿孔53及錨桿孔空腔100連通形成注漿通道。漿液2按圖中所示的箭頭方向流動，自注漿接頭7的側向進漿孔74進入空腔75中，再通過止?jié){塞緊鎖件外環(huán)上的凹槽65進入硬質內5的空腔50，再流到出漿孔53。漿液在壓力作用下，將柔性外環(huán)4的前端(高彈性薄層環(huán))42彈開進入錨桿孔空腔100，從而實現(xiàn)漿液從錨桿體外部向錨桿孔內進漿。注漿時，漿體2逐漸充盈整個錨桿孔的空腔，并從錨桿孔空腔100與錨固頭1之間的、錨固頭1與錨桿體空腔20之間的連通通道流動，空氣則從桿體空腔20排出。當漿液從錨桿外露端流出時，注漿完成。
如圖6所示，注漿接頭7的前端空腔75的直徑大于錨桿體外表面30的直徑，因而與錨桿體存在一定空隙為進漿通道；注漿接頭7的后端內表面72與錨桿桿體外表面相配合，可以是與之相配合的內螺紋，也可光面；注漿接頭7的外圓柱面靠近頭部73上端一小部分外園柱面為斜面，與止?jié){塞的硬質內環(huán)后端內表面55相吻合，利于注漿；側向進漿管道74、注漿接頭的空腔75與止?jié){塞緊鎖件外環(huán)上的凹槽65、硬質內環(huán)5的空腔50及出漿孔53，與錨桿孔100連通，形成注漿通道；注漿接頭7側向進漿管道71可為彎頭或直管，端部有倒齒形企口或螺紋形企口，可與注漿泵的注漿管相連；底部環(huán)形表面77與工作螺母表面91配合，在工作螺母9與注漿接頭底部72之間可加入注漿墊圈，也可不加。
注漿時的錨桿體10為中空管體時，錨桿體10與錨固頭1配合后形成的縱向通孔連通。在錨桿注漿時，通過注漿接頭7與多功能止?jié){塞3中的鎖緊件6、硬質內環(huán)5和柔性外環(huán)4之間形成的注漿通道(74、75、65、50、53)，實現(xiàn)從錨桿體外部向錨桿孔內進漿，而空氣則通過中空桿體中空腔20排出。
注漿時的錨桿體10為實心桿體時，桿體上附有穿過止?jié){塞的注漿或排氣用管道，管道的另一端口延伸至孔底。
中空錨桿體10不僅包含全長螺紋表面，可任一點進行螺紋連接的全長螺紋管體，而且包含僅在中空錨桿體兩端長度內的局部螺紋表面，用作與螺母9的螺紋配合以及與脹殼錨頭1的內孔的螺紋連接，其余部分為非螺紋表面的中空管體和實心桿體。
本發(fā)明的止?jié){塞和注漿接頭構成的錨桿注漿方法是這樣實現(xiàn)的1.用鉆孔機在地層(巖層)中鉆孔并清掃鉆孔；2.在現(xiàn)場將帶帶錨固頭的中空錨桿體10伸入孔底；3.將多功能止?jié){塞的硬質內環(huán)5插入柔性外環(huán)4，在鉆孔口將多功能止?jié){塞3套入錨桿，旋緊鎖緊件6，使柔性外環(huán)4的膨脹后端43密貼巖層支承面101；4.完成上述步驟后，可對錨桿體進行注漿。注漿接頭7套入孔口外的中空桿體10，注漿接頭7前端出漿口73貼緊硬質內環(huán)的內表面55，后端用工作螺母9鎖定，注漿接頭的空腔75與止?jié){塞緊鎖件外環(huán)上的凹槽61通往硬質內5外表面的出漿孔53，與鉆孔空腔20形成通道，漿液彈開柔性外環(huán)4的前端薄層42進入錨桿孔100，實現(xiàn)從錨桿桿體外圈向孔內進漿，漿體逐漸充盈整個錨桿孔的空腔，錨桿體中空管體10與錨固頭1形成通道，空氣通過桿體空腔20排出，可實現(xiàn)后注漿。按圖1所示箭頭方向流動，當漿液從錨桿外露端流出時，注漿完成；5.拆下工作螺母9、注漿接頭7，安裝支承墊板8，鎖緊螺母9，錨桿安裝完畢。
實現(xiàn)上述注漿方法的專用裝置是注漿接頭7和多功能止?jié){塞3。在錨桿注漿時，本發(fā)明通過注漿接頭7與多功能止?jié){塞3的鎖緊件6、硬質內環(huán)5和柔性外環(huán)4之間形成連通通道(74、75、65、50、53)，實現(xiàn)從錨桿桿體外部向錨桿孔內進漿，空氣通過中空桿體中空腔20排出，可實現(xiàn)后注漿。漿液按圖中箭頭所示方向流動，漿體逐漸充盈整個錨桿孔的空腔。當漿液從錨桿外露端流出時，注漿完成。確保桿體的注漿效果和注漿保護層飽滿均勻。
權利要求
1.一種止?jié){塞，其特征在于由硬質內環(huán)(5)、柔性外套環(huán)(4)及鎖緊件(6)組成，所述的硬質內環(huán)前端(52)的內表面與錨桿體外表面(30)相配合，硬質內環(huán)后端(55)為倒喇叭狀，表面有均勻分布出漿孔(53)；其后端(55)外表面有與柔性外環(huán)(5)相配合的環(huán)狀倒凸齒(51)，內環(huán)(5)內表面有凸起臺階(54)；所述的鎖緊件(6)的前端為圓環(huán)、后端為六角螺母形、中部為凸環(huán)(63)，凸環(huán)前表面(64)與硬質內環(huán)(5)內表面臺階(54)相配合，凸環(huán)(63)周邊有凹槽(65)，內表面有螺紋(62)與錨桿(10)表面螺紋相配合。
2.根據(jù)權利要求1所述的止?jié){塞，其特征在于所述的柔性外套環(huán)(4)的前端(42)柔性薄層履蓋硬質內環(huán)的前端(52)外表面，柔性薄層可覆蓋內環(huán)出漿孔(53)，也可止于內環(huán)出漿孔(53)。
3.一種與權利要求1所述止?jié){塞配套的注漿接頭，其特征在于所述的注漿接頭(7)為帶有側向進漿管(74)的中空圓柱體，其前端空腔(75)直徑大于錨桿體(10)直徑，注漿接頭的后端內表面(72)與錨桿桿體外表面(30)相配合，注漿接頭(7)的外圓柱面靠近頭部上端一小部分外圓柱面為斜面(73)，與止?jié){塞硬質內環(huán)后端(55)內表面相吻合。
4.根據(jù)權利要求3所述的注漿接頭，其特征在于所述側向進漿管道(74)可為彎頭或直管。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的注漿接頭，其特征在于所述的側向進漿管道的端部(71)設有倒齒形企口或螺紋形企口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種止?jié){塞，由硬質內環(huán)、柔性外套環(huán)及鎖緊件組成，所述的硬質內環(huán)前端的內表面與錨桿體外表面相配合，硬質內環(huán)后端為倒喇叭狀，表面有均勻分布出漿孔；其后端外表面有與柔性外環(huán)相配合的環(huán)狀倒凸齒，內環(huán)內表面有凸起臺階；所述的鎖緊件的前端為圓環(huán)、后端為六角螺母形、中部為凸環(huán)，凸環(huán)前表面與硬質內環(huán)內表面臺階相配合，凸環(huán)周邊有凹槽，內表面有螺紋與錨桿表面螺紋相配合。本發(fā)明還公開了與止?jié){塞配套使用的注漿接頭，為帶有側向進漿管的中空圓柱體。本發(fā)明的錨桿裝置及注漿接頭使錨桿注漿實現(xiàn)后注漿，使注漿飽滿均勻，保證桿體的注漿效果和注漿保護層，實現(xiàn)支護力。
文檔編號E02D5/74GK1718940SQ20051005065
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月8日 優(yōu)先權日2005年7月8日
發(fā)明者吳德興, 呂志平, 王勇 申請人:吳德興