用于掌子面注浆加固的复合式锚杆及施工方法技术

本发明专利技术公开一种用于掌子面注浆加固的复合式锚杆及施工方法，包括杆体，所述杆体中空且侧壁均匀布设注浆孔，杆体一端的第一开口螺纹连接钻头，另一端的第二开口可拆卸连接实心塞，杆体外侧套设套筒，所述套筒的一端与钻头可拆卸连接，所述杆体和实心塞均采用玄武岩纤维材料制作。本发明专利技术将玄武岩纤维材料制作的杆体与可拆卸套筒相结合，充分利用玄武岩纤维环保且易于破拆的特性，通过套筒弥补杆体的抗扭强度不足的问题，拆除套筒，无需清理孔洞，提升施工效率，通过杆体向孔洞内注浆，从而改善岩土体的物理性质，优化加固效果。优化加固效果。优化加固效果。

【技术实现步骤摘要】
用于掌子面注浆加固的复合式锚杆及施工方法


[0001]本专利技术属于土木工程
，特别涉及一种用于掌子面注浆加固的复合式锚杆及施工方法。

技术介绍

[0002]目前，用于掌子面加固的锚杆大致分为两类：钢筋锚杆和纤维增强复合材料类锚杆，两种锚杆都为实心锚杆，不能改善掌子面岩体物理特性，并且钢筋锚杆的抗剪强度大，掌子面开挖时不易破拆，由于自钻式锚杆需要在岩土体中旋转挺进，对于杆体材料的强度需求高，导致破拆难度大。传统锚杆施工过程中，需要先钻孔，清理孔洞，再设置锚杆和注浆，施工工艺繁琐，施工效率低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于掌子面注浆加固的复合式锚杆及施工方法，旨在解决上述
技术介绍
中现有技术存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种用于掌子面注浆加固的复合式锚杆，包括杆体，所述杆体中空且侧壁均匀布设注浆孔，杆体一端的第一开口螺纹连接钻头，另一端的第二开口可拆卸连接实心塞，杆体外侧套设套筒，所述套筒的一端与钻头可拆卸连接，所述杆体和实心塞均采用玄武岩纤维材料制作。
[0006]钻机通过套筒带动钻头钻孔，钻孔完成时杆体同步布设于钻孔内，无需再次清理孔洞，杆体和实心塞采用玄武岩纤维材料制作，该材料抗剪强度低，环保且易于破拆，套筒解决杆体抗扭强度不足的问题，保障钻孔顺利进行，拆除套筒注浆时，浆液沿注浆孔由杆体导入钻孔内，浆液与岩土体结合以改善岩土体的物理性质，优化加固效果。
[0007]进一步的，所述第二开口内壁设有凸块，所述实心塞设有与凸块适配的凹槽，实心塞顶面设置第二螺纹杆，所述第二螺纹杆螺纹连接紧固螺母，所述紧固螺母与第二开口之间设有垫片，所述垫片与钻头顶面尺寸适配，所述实心塞通过垫片和紧固螺母固定于第二开口。
[0008]凸块和凹槽配合便于实心塞导入杆体，转动实心塞使凹槽与凸块错位，从而封堵第二开口，由于垫片与钻头尺寸适配，通过紧固螺母和垫片将实心塞固定于第二开口处，同时垫片用于封堵杆体与钻孔之间的间隙，从而避免注浆后浆液反流。
[0009]进一步的，所述钻头顶面设有第一螺纹杆，所述第一开口内壁设有与第一螺纹杆适配的内螺纹。
[0010]进一步的，所述钻头顶面绕第一螺纹杆间隔设置钉状凸起，所述凸起包括钉帽和钉杆，所述钉杆两端分别垂直连接钉帽和钻头，所述钉帽尺寸大于钉杆尺寸，所述套筒端面设有与凸起对应的连接孔，所述连接孔的中央尺寸与顶帽适配，连接孔中央的两侧分别与钉杆尺寸适配，连接孔与凸起可拆卸连接。
[0011]钻头通过钉状凸起与套筒端面的连接孔可拆卸连接，套筒装入时，钉帽与连接孔中央对准并插入，转动套筒，使钉杆转动至连接孔一侧，钉帽卡接于连接孔内，从而固定套筒和钻头，钻孔完成后，转动套筒使连接孔中央与钉帽对齐即可卸下套筒，安装和拆卸较为便捷，套筒可反复使用。
[0012]进一步的，所述套筒采用不锈钢材料制作。不锈钢套筒既能提供良好的抗扭强度，又具有一定的抗腐蚀作用。
[0013]进一步的，所述套筒的外径小于钻头顶面直径，使钻孔略大于套筒，便于套筒拆卸取出。
[0014]一种采用用于掌子面注浆加固的复合式锚杆的施工方法，包括如下步骤：
[0015](1)设计两套掌子面锚杆的布设方法，该布设方法满足掌子面稳定性的要求，布设位置不能重复；
[0016](2)依照第一套布设方法标记钻孔位置；
[0017](3)利用复合式锚杆在标记位置钻孔和灌浆；
[0018](4)进行系统支护并等待浆液凝固，所述系统支护包括初期支护和二次衬砌；
[0019](5)进行掌子面全断面开挖；
[0020](6)开挖至锚杆的剩余长度为其原长度的1/3时停止开挖，依照第二套布设方法标记钻孔位置；
[0021](7)依据第二套布设位置进行步骤(3)至步骤(5)的施工；
[0022](8)开挖至锚杆的剩余长度为其原长度的1/3时停止开挖，依照第一套布设方法标记钻孔位置；
[0023](9)依次按照第一套和第二套布设进行上述循环施工，完成隧道整体开挖。
[0024]采用步进式施工，使得开挖隧道的过程中，始终维持掌子面的稳定性，避免传统布设方式下，掌子面锚固支护强度随掌子面开挖逐渐变弱，导致掌子面支撑不稳定的问题。
[0025]进一步的，步骤(2)中所述利用复合式锚杆在标记位置钻孔和灌浆的步骤如下：
[0026]1)将钻头与杆体连接，套管一端与钻头连接，沿钻机钻入方向旋转套管，使钉杆转动至连接孔中央的一侧，套管另一端与钻机连接；
[0027]2)利用组装好的复合式锚杆依据标记位置钻孔；
[0028]3)钻孔完成后，旋转调节套筒位置，使钉帽与连接孔中央位置对应，取出套筒；
[0029]4)通过第二开口向杆体内注浆，浆液沿注浆孔进入钻孔，以改善岩土体物理性质；
[0030]5)将实心塞的凹槽与杆体的凸块对准，实心塞沿第二开口穿入杆体，转动实心塞，使凹槽与凸块错位，实心塞顶面与凸块抵接，将垫片穿入第二螺纹杆，紧固螺母旋入第二螺纹杆，通过垫板和紧固螺母将实心塞固定于杆体的第二开口处，封堵浆液，完成注浆。
[0031]相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]1、本专利技术中锚杆采用空心杆体，并设有注浆孔，杆体采用玄武岩纤维材料制作，便于破拆并且材料环保，套筒采用不锈钢材料制作，可以有效弥补杆体的抗扭强度不足，钻孔完成后拆卸套筒，无需清理孔洞和放置锚杆，提升施工效率，向杆体注浆，浆液随注浆孔注入钻孔内，改善岩土体的物理性质。
[0033]2、套筒与钻头通过钉状凸起与连接孔配合可拆卸连接，转动套筒调节钉帽与连接孔中央的位置装卸套筒，套筒与钻头连接稳定，套筒装卸方便快捷，并且套筒可反复利用，
节约企业成本。
[0034]3、步进式布设施工方式相较于传统的间断式布设施工方式，可以有效解决隧道开挖推进过程中支护强度逐渐减弱，导致掌子面变形过大的问题，利用复合式锚杆钻孔注浆，提升施工效率。
附图说明
[0035]图1是本专利技术实施例中一种用于掌子面注浆加固的复合式锚杆的截面结构示意图。
[0036]图2是本专利技术实施例中杆体的结构示意图。
[0037]图3是本专利技术实施例中杆体的第二开口端面的结构示意图。
[0038]图4是本专利技术实施例中实心塞的结构示意图。
[0039]图5是本专利技术实施例中实心塞的俯视结构示意图。
[0040]图6是本专利技术实施例中钻头的结构示意图。
[0041]图7是本专利技术实施例中钻头的俯视结构示意图。
[0042]图8是本专利技术实施例中套筒与钻头连接端面的结构示意图。
[0043]图9是本专利技术实施例中隧道内第一次布设结构示意图。
[0044]图10是本专利技术实施例中隧道内第二次布设结构示意图。
[0045]图中：1
‑
杆体；11...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于掌子面注浆加固的复合式锚杆，其特征在于，包括杆体，所述杆体中空且侧壁均匀布设注浆孔，杆体一端的第一开口螺纹连接钻头，另一端的第二开口可拆卸连接实心塞，杆体外侧套设套筒，所述套筒的一端与钻头可拆卸连接，所述杆体和实心塞均采用玄武岩纤维材料制作。2.如权利要求1所述的用于掌子面注浆加固的复合式锚杆，其特征在于，所述第二开口内壁设有凸块，所述实心塞设有与凸块适配的凹槽，实心塞顶面设置第二螺纹杆，所述第二螺纹杆螺纹连接紧固螺母，所述紧固螺母与第二开口之间设有垫片，所述垫片与钻头顶面尺寸适配，所述实心塞通过垫片和紧固螺母固定于第二开口。3.如权利要求2所述的用于掌子面注浆加固的复合式锚杆，其特征在于，所述钻头顶面设有第一螺纹杆，所述第一开口内壁设有与第一螺纹杆适配的内螺纹。4.如权利要求3所述的用于掌子面注浆加固的复合式锚杆，其特征在于，所述钻头顶面绕第一螺纹杆间隔设置钉状凸起，所述凸起包括钉帽和钉杆，所述钉杆两端分别垂直连接钉帽和钻头，所述钉帽尺寸大于钉杆尺寸，所述套筒端面设有与凸起对应的连接孔，所述连接孔的中央尺寸与钉帽适配，连接孔中央的两侧分别与钉杆尺寸适配，连接孔与凸起可拆卸连接。5.如权利要求4所述的用于掌子面注浆加固的复合式锚杆，其特征在于，所述套筒采用不锈钢材料制作。6.如权利要求4所述的用于掌子面注浆加固的复合式锚杆，其特征在于，所述套筒的外径小于钻头顶面直径。7.一种如权利要求4
‑
6任一项所述的用于掌子面注浆加固的复合式锚杆的施工方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红刚，赵彦君，李军，王翔，尉敏，李永强，王朋，朱宝龙，程峰，张俊德，潘红伟，朱兆荣，王永翔，赵守全，牌立芳，
申请(专利权)人：中铁北京工程局集团第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：