可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管及其施工方法，尤其涉及一种适应大变形、围岩软弱破碎地层，可拆卸式自由组装多级增阻的高强度中空注浆锚管及其安装使用方法。
【背景技术】
[0002]为保持我国经济的飞速健康发展，基础建设如火如荼的进行。近年来无论是为加大对西部开发的力度，还是缓解城市交通压力而正如火如荼修建城市地铁，诸多地下交通工程都要面对隧道开挖后对围岩的支护问题；尤其是煤炭资源的深部开采以及我国西部超长深埋高地应力的交通隧道，该类硐室围岩软弱破碎，地质条件极差，在高应力作用下围岩易发生具有明显流变性质的大变形，怎样对该类硐室实施有效的围岩支护，还面临许多新的挑战。目前对于自身稳定性极差的隧道及矿山，其支护结构较常见为工字钢拱架、格栅钢架等配合锚网喷技术进行联合支护。
[0003]新奥法的兴起，使得锚杆、注浆锚管支护作为一种重要的围岩稳定性控制的重要组成部分。深部地下空间开发面临高应力、大变形、难支护等问题，传统形式的锚杆，尺寸规格比较单一，而且经常出现随着围岩变形而被拔出或者断裂等现象，无法根据围岩的变形情况实现动态的自适应增阻加固，对硐室长期稳定也不能提供有效的保证。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管，可以解决深部地下空间开挖过程中，传统形式的锚杆尺寸规格比较单一，而且经常出现随着围岩变形而被拔出或者断裂等问题，该注浆锚管能够实现根据围岩的变形情况锚杆动态的自适应增阻加固，为硐室长期稳定提供有效的保证。
[0005]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0006]可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管，包括弧形的管片，所述管片围接成管状结构，为一节锚管；所述锚管之间通过连接卡连接在一起，组装成多节；所述每一节锚管尾部中心设有由连接杆串联的膨胀塞，所述管片上设有出浆孔。
[0007]所述管片的两端均设有凹槽，所述两端的凹槽在管片围接成锚管后均形成一条环形通道，所述环形通道内卡有橡胶环，完成管片之间的连接。
[0008]所述管片的头部和尾部均设有通孔，所述连接卡为C型结构，连接卡卡入管片的通孔内完成前后两节销管的连接。
[0009]所述C型结构开口的两端均设有向内的折弯。
[0010]所述连接卡与管片的通孔之间圆滑连接。
[0011]所述膨胀塞由定位卡固定于连接杆。
[0012]所述膨胀塞在不同位置处为相同规格的变截面圆台形状，膨胀塞通过连接杆固定于深部稳定围岩，管片随浅部围岩挤出变形发生径向滑动，管片与膨胀塞发生相对轴向位移，同理若假定管片为静止，则膨胀塞可视为沿连接杆向深部围岩方向挤入管片，三片管片由于楔形膨胀塞的挤入发生张开，每一节锚管均匀同样构件组成，以实现每一节锚管在不同围岩深度处自适应性增阻。
[0013]所述连接杆通过增阻架埋设到围岩深处。
[0014]所述注浆孔梅花型分布于花孔管片上，用于后期注浆时浆液的扩散。梅花型补孔方式合理利用管身空间，并能保证管片的强度，且便于浆液的扩散。
[0015]所述环状高韧性件为橡胶环。
[0016]可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管的施工方法，包括以下步骤:
[0017]步骤1:根据需要加固围岩深度，确定锚管需要由几节花孔管片以及连接卡组成；
[0018]步骤2:通过定位卡将膨胀塞固定于连接杆的特定位置，以使膨胀塞之间的间隔与一节锚管的长度相同，安装增阻架；
[0019]步骤3:将花孔管片围绕连接杆进行组装，并由环状高韧性件固定每一节锚管的两端，每一节锚管之间由连接卡连接；
[0020]步骤4:将加固围岩打孔后，挤入锚固剂，将组装锚管结构顶入孔内设计深度，保证连接杆及增阻卡通过锚固剂与围岩锚固密实；待围岩变形稳定后由组装锚管结构尾部高压进行注浆加固。
[0021]本发明的有益效果为:
[0022]I)每一节锚管可由3片花孔管片通过橡胶环拼接组成，每一节锚管由3个连接卡连接，连接卡与管片光滑连接，每一片管片可以在橡胶环的约束下一定范围内转动；
[0023]2)可以根据加固围岩的范围(深度)，自由选择组装锚管的节数；每一节管片规格相同，可以实现批量化加工生产，同时方便施工运输和工人携带安装；
[0024]3)膨胀塞通过增阻卡和连杆固定在深部围岩不发生变形(或者微小变形)处，外部管片随着围岩挤出的时候，连杆及膨胀塞不动，管片随围岩发生径向滑动，管片相对变截面膨胀塞发生移动，膨胀塞楔形边界使得每一节的锚管的三片管片均匀张开，增加管片与围岩的摩擦力，同时挤压围岩，改善围岩的受力状态；
[0025]4)围岩初期剧烈变形过后，通过管片中空腔，在锚管尾部进行高压注浆，浆液通过管片之间裂开的缝隙以及出浆孔扩散到围岩；不仅加固了围岩，同时也提高了围岩与锚管的粘结力，更好的控制围岩的后期变形。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例提供的三节中空注浆锚管的装配结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例提供的三节中空注浆锚管的平面轴向展开示意图；
[0028]图3为图1中三节中空注浆锚管内部的连接杆及膨胀塞的结构示意图；
[0029]图中，I为花孔管片，2为连接卡，3为出浆孔，4为橡胶环，5为定位卡，6为膨胀塞，7为连接杆，8为增阻架。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0031]如图1所示，可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管，它主要包括花孔管片1、连接卡2、出浆孔3、橡胶环4、定位卡5、膨胀塞6、连接杆7、增阻架8。花孔管片I为120 °
弧形管片。
[0032]如图2所示，中空注浆锚管的3片花孔管片I通过橡胶环4组成一节，可以根据加固围岩的深度自由组装多节，并且每一节由3个连接卡2连接，连接卡2与花孔管片I之间圆滑连接，花孔管片I可以在一定角度范围内转动；在结构内部每一节尾部安装由连接杆7串联的膨胀塞6 ;连接杆7通过增阻架8埋设到围岩深处；梅花型分布于花孔管片I的出浆孔3，是用于后期注浆时浆液的扩散。
[0033]可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管的施工方法，结合附图对其进一步阐述:
[0034]I)根据需要加固围岩范围(深度)，确定需要有几节花孔管片I以及连接卡2组成；
[0035]2)通过定位卡5将膨胀塞6固定于连接杆7的特定位置，安装增阻架8 ;
[0036]3)花孔管片I围绕连接杆7进行组装，并由橡胶环4固定每一节结构的两端，每一节结构由连接卡2连接。
[0037]4)被加固围岩打孔后，挤入适量锚固剂，将组装结构顶入孔内设计深度，保证连接杆7及增阻卡8通过锚固剂与围岩锚固密实；待围岩变形稳定后由结构尾部高压进行注浆加固。
[0038]本发明中连接杆可以是高强度钢筋也可以由高韧性多股钢绞线组成。
[0039]本发明仅以实例一隧道以及矿山锚杆支护为例进行阐述，但是也同样可适用于地铁、岩溶腔、暗洞、边坡及一些特殊地下工程的支护。
[0040]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管，其特征是，包括弧形的管片，所述管片围接成管状结构，为一节锚管；所述锚管之间通过连接卡连接在一起，组装成多节；所述每一节锚管尾部中心设有由连接杆串联的膨胀塞，所述管片上设有出浆孔。
2.如权利要求1所述的中空注浆锚管，其特征是，所述管片的两端均设有凹槽，所述两端的凹槽在管片围接成锚管后均形成一条环形通道，所述环形通道内卡有橡胶环，完成管片之间的连接。
3.如权利要求1所述的中空注浆锚管，其特征是，所述管片的头部和尾部均设有通孔，所述连接卡为C型结构，连接卡卡入管片的通孔内完成前后两节锚管的连接。
4.如权利要求3所述的中空注浆锚管，其特征是，所述C型结构开口的两端均设有向内的折弯。
5.如权利要求1所述的中空注浆锚管，其特征是，所述连接卡与管片的通孔之间圆滑连接。
6.如权利要求1所述的中空注浆锚管，其特征是，所述膨胀塞由定位卡固定于连接杆，所述连接杆通过增阻架埋设到围岩深处。
7.如权利要求1所述的中空注浆锚管，其特征是，所述膨胀塞在不同位置处为相同规格的变截面圆台形状。
8.如权利要求1所述的中空注浆锚管，其特征是，所述出浆孔梅花型分布于花孔管片上。
9.如权利要求1所述的中空注浆锚管，其特征是，所述环状高韧性件为橡胶环。
10.可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管的施工方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤1:根据需要加固围岩深度，确定锚管需要由几节花孔管片以及连接卡组成； 步骤2:通过定位卡将膨胀塞固定于连接杆的特定位置，以使膨胀塞之间的间隔与一节锚管的长度相同，安装增阻架； 步骤3:将花孔管片围绕连接杆进行组装，并由环状高韧性件固定每一节锚管的两端，每一节锚管之间由连接卡连接； 步骤4:将加固围岩打孔后，挤入锚固剂，将组装锚管结构顶入孔内设计深度，保证连接杆及增阻卡通过锚固剂与围岩锚固密实；待围岩变形稳定后由组装锚管结构尾部高压进行注浆加固。
【专利摘要】本发明公开了一种可拆卸式自适应多级增阻高强中空注浆锚管及其施工方法，包括弧形的管片，所述管片围接成管状结构，为一节锚管；所述锚管之间通过连接卡连接在一起，组装成多节；所述每一节锚管尾部中心设有由连接杆串联的膨胀塞，所述管片上设有出浆孔。管片规格相同，可以实现批量化加工生产，同时方便施工运输和工人携带安装；外部管片随着围岩挤出的时候，膨胀塞使得管片均匀张开，增加与围岩的摩擦力；同时挤压围岩，改善围岩的受力状态；在锚管尾部进行高压注浆，不仅加固了围岩，同时也提高了围岩与锚管的粘结力，更好的控制围岩的后期变形。
【IPC分类】E21D20-02, E21D21-00
【公开号】CN104612731
【申请号】CN201510036013
【发明人】张乾青, 徐飞, 李术才, 李利平, 成帅, 许振浩, 石少帅, 张骞, 王康, 王本硕
【申请人】山东大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月23日