一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種錨桿，屬于巖土工程錨固支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，適用于采礦工程、隧道工程等深部地下工程的巷道圍巖支護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，交通運(yùn)輸、煤炭開采及國(guó)防建設(shè)等越來愈多的工程涉及到地下深部圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性支護(hù)問題。已有研究表明:在地下深部工程的開挖過程中(隧道開挖、礦井開挖等)，圍巖破壞的一個(gè)重要特征是深部巷道圍巖結(jié)構(gòu)的分區(qū)破裂化現(xiàn)象，即深部巷道圍巖的巖體在高地應(yīng)力、高溫及裂隙發(fā)育等地質(zhì)條件下，其變形和破壞出現(xiàn)沿開挖巷道徑向的破裂區(qū)與非破裂區(qū)(完整區(qū))交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。
[0003]錨桿是地下結(jié)構(gòu)圍巖支護(hù)中普遍使用的一種人工加固裝置，它的錨固作用可以使構(gòu)筑物與圍巖緊密結(jié)合成為一個(gè)整體，并對(duì)巖體徑向及非徑向變形具有一定的控制，從而達(dá)到穩(wěn)定支護(hù)的目的。
[0004]當(dāng)前已有數(shù)量眾多的用于加固地下工程圍巖的錨桿，按其錨固力產(chǎn)生機(jī)制可分為機(jī)械型錨桿和黏結(jié)性錨桿。但其針對(duì)的對(duì)象均是單一破裂區(qū)圍巖的支護(hù)，即在開挖后只在臨空面附近圍巖中出現(xiàn)一個(gè)破裂區(qū)。對(duì)于深部巷道圍巖的支護(hù)來說，由于其特有的分區(qū)破裂化特性，在利用上述錨桿進(jìn)行加固時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些新的圍巖加固的問題。例如:使用黏結(jié)型錨桿時(shí)，在深部圍巖的高應(yīng)力、高溫及水的作用下，其相應(yīng)的膠結(jié)材料更易發(fā)生變質(zhì)變形、壓碎破壞等從而使桿體與膠結(jié)材料、膠結(jié)材料與巖體材料間失去黏固力導(dǎo)致錨桿失去錨固效果，錨桿的長(zhǎng)期使用性難以保障；使用機(jī)械式錨桿時(shí)若不考慮深部巷道圍巖的分區(qū)破裂化特性，錨頭一旦位于巖層破裂區(qū)，其錨固效果將大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致錨桿完全失錨而被整體拉出，并且傳統(tǒng)的將單一錨頭錨固于圍巖完整區(qū)的機(jī)械式錨桿有時(shí)很難提供足夠的錨固力；對(duì)于某些預(yù)應(yīng)力錨桿來說，若不考慮深部巷道圍巖的分區(qū)破裂化特性而直接將錨桿打入巖體并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，雖然有時(shí)錨桿可以滿足預(yù)應(yīng)力的張拉要求，但位于圍巖破裂區(qū)的錨固段實(shí)際上沒有承擔(dān)太多抗拉/抗剪能力，造成了材料的巨大浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種適用于深部巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿裝置，充分利用了分區(qū)破裂圍巖的多個(gè)完整區(qū)圍巖提供機(jī)械錨固力，并結(jié)合了對(duì)破裂區(qū)進(jìn)行注漿加固來提高破裂區(qū)圍巖整體穩(wěn)固性，黏結(jié)套件亦可提供一定黏結(jié)錨固力。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，包括設(shè)于圍巖完整區(qū)的主要持力構(gòu)件嵌固套件，以及與所述嵌固套件連接的設(shè)于圍巖破裂區(qū)的黏結(jié)套件。
[0007]進(jìn)一步的，所述嵌固套件包括嵌固套件桿體，所述嵌固套件桿體外套有漲體，漲體外覆有漲片，所述漲片一端可張開，一端通過緊箍環(huán)固定在所述嵌固套件桿體上。
[0008]進(jìn)一步的，所述嵌固套件桿體與漲體為螺紋連接，漲體可隨著嵌固套件桿體的旋轉(zhuǎn)而上下移動(dòng)，將漲片漲開或收攏。
[0009]進(jìn)一步的，所述黏結(jié)套件包括黏結(jié)套件桿體，以及套裝在所述黏結(jié)套件桿體上的對(duì)中環(huán)，所述黏結(jié)套件桿體設(shè)有若干注漿孔。
[0010]進(jìn)一步的，所述黏結(jié)套件桿體外表面設(shè)有防滑紋。
[0011]進(jìn)一步的，所述黏結(jié)套件也可為一實(shí)心桿體。
[0012]進(jìn)一步的，所述嵌固套件與所述黏結(jié)套件通過連接套連接。
[0013]本發(fā)明提供的分段錨固式錨桿針對(duì)性強(qiáng)、錨固力高、組裝方便，可根據(jù)深部巷道圍巖的分區(qū)破裂化特性進(jìn)行科學(xué)的組裝錨固，并能夠考慮開挖圍巖巷道支護(hù)的時(shí)機(jī)問題，將錨桿的錨固與深部圍巖分區(qū)破裂化特性、現(xiàn)代圍巖支護(hù)理論結(jié)合在一起，使深部巷道圍巖的錨桿支護(hù)更具科學(xué)性、合理性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明在圍巖破裂區(qū)與完整區(qū)中的部分錨固示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明在相鄰破裂區(qū)錨固結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明嵌固套件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明黏結(jié)套件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例錨固結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:A—圍巖破裂區(qū)—圍巖完整區(qū)；la—嵌固套件桿體；lb—黏結(jié)套件桿體；lc一實(shí)心桿體；2—漲體；3—漲片；4一緊箍環(huán)；5—連接套；6—注楽孔；7—導(dǎo)管；8—保護(hù)套；9一對(duì)中環(huán)；10—止?jié){塞；11 一墊板；12—減磨墊圈；13—緊固螺母；14一圍巖完整區(qū)的嵌固套件；15—圍巖破裂區(qū)的黏結(jié)套件
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]如圖1-圖4所示，一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，包括設(shè)于圍巖完整區(qū)B用于持力的嵌固套件14，以及與所述嵌固套件14通過連接套5進(jìn)行連接的設(shè)于圍巖破裂區(qū)A的黏結(jié)套件15。
[0023]所述嵌固套件14中，嵌固套件桿體la與漲體2通過螺旋絲連接，漲體2可隨著嵌固套件桿體la的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而向上移動(dòng)。
[0024]嵌固套件桿體la可通過旋轉(zhuǎn)穿過漲體2，嵌固套件桿體la兩端設(shè)有與連接套5連接的外絲。
[0025]漲片3外部設(shè)有鋸狀倒齒以加大與外部巖體間摩擦力，漲片3內(nèi)部緊貼漲體2，張開后亦可緊貼環(huán)抱漲體2，漲片3設(shè)計(jì)為三片，各片體間留有縫隙。
[0026]漲片3底端設(shè)有緊箍環(huán)4，緊箍環(huán)4 一方面可以限制漲體2的向上最大位移，使?jié)q片3不至于過分張開而最終漲破損壞，另一方面，緊箍環(huán)4還可以一定程度上增大漲片3的張開度，并使它們同步張開。
[0027]通過連接套5多個(gè)套件之間可以相互連接組裝。
[0028]所述黏結(jié)套件15中，黏結(jié)套件桿體lb外表面設(shè)有防滑螺旋紋，更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)是可合理增大桿體lb的螺紋程度以加大其與漿體間黏結(jié)力。
[0029]黏結(jié)套件桿體lb兩端設(shè)有外絲與連接套5連接。
[0030]桿體lb設(shè)有一定范圍的注漿孔6，注入的漿液可以以一定半徑隨著巖土體破裂縫隙進(jìn)行擴(kuò)散，更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)為可根據(jù)需求進(jìn)行壓力注漿，并通過合理布置錨桿間距使注漿形成的膠結(jié)面相互重合形成網(wǎng)狀膠結(jié)體，進(jìn)一步提高破裂區(qū)圍巖的完整性；每一桿體lb注漿孔6附近設(shè)有對(duì)中環(huán)9以確保注漿后桿體lb具有一定厚度的漿體保護(hù)層。
[0031]錨桿底部設(shè)有排氣管7、止?jié){塞10和墊板11防止?jié){液外溢；錨桿底部的墊板11可以加大尾端軸力，并也可以滿足施加預(yù)應(yīng)力的情況；減磨墊圈12使緊固螺母13與墊板11緊密接觸，一定程度防止了錨桿的偏心受力或應(yīng)力集中。
[0032]錨桿頂端還設(shè)有保護(hù)套8。
[0033]以下是本實(shí)施例具體實(shí)施步驟說明:
[0034]先根據(jù)深部巷道圍巖的破裂區(qū)與完整區(qū)范圍，將嵌固套件14與黏結(jié)套件15進(jìn)行不同數(shù)量及次序的合理組裝。
[0035]鉆孔、清理、植入錨桿，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)末端桿體使嵌固套件14的漲片3張開一定程度以提供瞬時(shí)錨固力。
[0036]根據(jù)設(shè)計(jì)所提供的最優(yōu)錨固時(shí)間，可在深部巷道圍巖變形達(dá)到一定程度后，再進(jìn)行注漿錨固以保護(hù)膠結(jié)體，使黏結(jié)套件15的錨固力最大化。
[0037]錨桿在嵌固套件14與黏結(jié)套件15的共同作用下，錨固力得到進(jìn)一步的保障；若需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，注漿也可以在預(yù)應(yīng)力張拉后實(shí)施，進(jìn)一步保障了錨桿的預(yù)應(yīng)力不受損失，大大提高了深部巷道圍巖的自承能力和穩(wěn)定性；支護(hù)結(jié)束后，如需要回收錨桿，只需將桿體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使?jié)q體2向下移動(dòng)，即可去除漲片3與孔側(cè)壁圍巖間嵌固力和摩擦力，從而可將錨桿順利拉出。
[0038]實(shí)施例2:
[0039]如圖5所示，本實(shí)施例當(dāng)僅依靠位于多個(gè)完整區(qū)的嵌固套件14所提供的錨固力已經(jīng)能夠滿足工程要求，此時(shí)，可將黏結(jié)套件15設(shè)置為一實(shí)心桿體lc并放棄注漿，其余設(shè)計(jì)同實(shí)施例1 一樣，只利用位于多個(gè)完整區(qū)的嵌固套件14進(jìn)行分段錨固即可。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所做的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，其特征在于，包括設(shè)于圍巖完整區(qū)的主要持力構(gòu)件嵌固套件(14)，以及與所述嵌固套件(14)連接的設(shè)于圍巖破裂區(qū)的黏結(jié)套件(15)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，其特征在于，所述嵌固套件(14)包括嵌固套件桿體(la)，所述嵌固套件桿體(la)外套有漲體(2)，漲體(2)外覆有漲片(3)，所述漲片(3) —端可張開，一端通過緊箍環(huán)(4)固定在所述嵌固套件桿體(la)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，其特征在于，所述嵌固套件桿體(la)與漲體(2)為螺紋連接，漲體(2)可隨著嵌固套件桿體(la)的旋轉(zhuǎn)而上下移動(dòng)，將漲片(3)漲開或收攏。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，其特征在于，所述黏結(jié)套件(15)包括黏結(jié)套件桿體(lb)，以及套裝在所述黏結(jié)套件桿體(lb)上的對(duì)中環(huán)(9)，所述黏結(jié)套件桿體(lb)設(shè)有若干注漿孔(6)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，其特征在于，所述黏結(jié)套件桿體(lb)外表面設(shè)有防滑紋。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，其特征在于，所述黏結(jié)套件(15)為一實(shí)心桿體(lc)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，其特征在于，所述嵌固套件(14)與所述黏結(jié)套件(15)通過連接套(5)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對(duì)分區(qū)破裂化巷道圍巖加固的分段錨固式錨桿，包括主要持力構(gòu)件嵌固套件(14)，以及與所述嵌固套件(14)連接的黏結(jié)套件(15)。裝置安裝后嵌固套件(14)位于圍巖完整區(qū)B，黏結(jié)套件(15)位于圍巖破碎區(qū)A，利用多個(gè)完整區(qū)圍巖作為主要錨固持力層，并結(jié)合對(duì)破裂區(qū)圍巖的注漿加固以實(shí)現(xiàn)對(duì)具有分區(qū)破裂化特征深部圍巖的穩(wěn)定性支護(hù)目的。本發(fā)明考慮了深部巷道圍巖的分區(qū)破裂化特征，提高了錨桿的整體錨固力，增加了圍巖整體穩(wěn)固性，使深部巷道圍巖的錨桿錨固更具針對(duì)性、科學(xué)性。
【IPC分類】E21D21/00
【公開號(hào)】CN105422153
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511009948
【發(fā)明人】蘇永華, 李帥, 劉少峰, 方硯兵, 蘇雅
【申請(qǐng)人】湖南大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日