一种隧道组合锚杆及其表面防腐处理方法技术

本发明专利技术提供一种隧道组合锚杆及其表面防腐处理方法。本发明专利技术的隧道组合锚杆包括实心杆体、垫板、注脂管、螺母、中空杆体、注浆管、连接管和自锚式锚头，实心杆体包括安装端和连接端，安装端上依次套设安装有垫板和螺母；垫板上开设有第一安装孔及第二安装孔；注脂管包括第一端和第二端，第一端安装在垫板上；连接管上开设有第三安装孔，连接管包括第三端和第四端，注浆管的一端连通安装在第三端上，连接端螺纹安装在第三端上；自锚式锚头包括安装部和扩口部，扩口部朝垫板的方向扩口设置，中空杆体的一端螺纹安装在第四端上，中空杆体的另一端螺纹安装在安装部上。本发明专利技术的隧道组合锚杆与围岩和灌注砂浆的锚固力更强。与围岩和灌注砂浆的锚固力更强。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道组合锚杆及其表面防腐处理方法


[0001]本专利技术涉及一种隧道防腐组合锚杆及其表面防腐处理方法。

技术介绍

[0002]锚杆支护作为岩土工程加固的一种重要形式，由于其具有安全、高效、低成本等优点，在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。铁路隧道锚杆支护工程大多采用中空锚杆、组合锚杆，中空锚杆用于边坡、基坑等支护，组合锚杆用于隧道拱顶支护。通过锚杆体的压力注浆，可达到固结破碎岩体，改良岩体，隔断地下水及杆体防腐，从而达到良好的支护目的。
[0003]然而，目前的锚杆锈蚀后会引起锚固力降低的问题。

技术实现思路

[0004]为了克服前述的缺陷，本专利技术提供一种隧道组合锚杆及其表面防腐处理方法。本专利技术的隧道组合锚杆特点如下：与现有涨壳式锚头平行膨胀不同，本专利技术的锚杆的锚头与锚杆有一定角度，向外张开，与围岩和灌注砂浆的锚固力更强。该锚杆通过注浆管将注浆料注入中空锚杆，中空锚杆满溢后，注浆料从里往外充满锚孔，效率高、易于灌注饱满、锚固力大，无需排气管，解决了灌注慢、工作效率低的问题。本专利技术采用多元素粉末共渗+钝化膜复合防腐处理技术，解决了钢质杆件锈蚀后引起锚固力降低的问题。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案来实现的：
[0006]一方面，本专利技术提供一种隧道组合锚杆，包括实心杆体、垫板、注脂管、螺母、中空杆体、注浆管、连接管和自锚式锚头，其中:
[0007]所述实心杆体包括相对设置的安装端和连接端，所述安装端上依次套设安装有所述垫板和所述螺母，且所述垫板朝向所述连接端，所述垫板和所述螺母均螺纹安装在所述实心杆体上；
[0008]所述垫板上开设有用于所述注脂管穿过的第一安装孔以及用于所述注浆管穿过的第二安装孔；
[0009]所述注脂管包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端穿过所述第一安装孔后，所述第二端安装在所述垫板上，且所述第二端的端面用于与注入泵相连通；
[0010]所述连接管上开设有第三安装孔，所述连接管包括相对设置的第三端和第四端，所述注浆管的一端穿过所述第二安装孔和所述第三安装孔后连通安装在所述第三端上，所述连接端螺纹安装在所述第三端上；
[0011]所述自锚式锚头包括安装部和扩口部，所述安装部设置有溢出孔，所述扩口部朝所述垫板的方向扩口设置，所述扩口部包括第一斜板和第二斜板，所述第一斜板与所述实心杆体之间具有第一夹角，所述第二斜板与所述实心杆体之间具有第二夹角，所述中空杆体的一端螺纹安装在所述第四端上，所述中空杆体的另一端螺纹安装在所述安装部上，且与所述溢出孔相连通。
[0012]优选地，所述注浆管大于或等于两根。
[0013]优选地，所述第一夹角为10
°‑
30
°
，所述第二夹角为10
°‑
30
°
。
[0014]优选地，所述实心杆体、所述垫板、所述中空杆体、所述连接管及所述螺母的外表面均进行了防腐处理。
[0015]优选地，所述实心杆体为热轧带肋钢筋或精轧螺纹钢筋。
[0016]优选地，所述中空杆体为全螺纹钢管。
[0017]优选地，所述注脂管和所述注浆管的材质均为塑料。
[0018]优选地，所述连接管的材质为45号钢或40Cr号钢，所述螺母为45号钢或40Cr号钢。
[0019]优选地，所述垫板的材质为45号钢或Q355钢。
[0020]优选地，所述垫板为方板或圆板。
[0021]另一方面，本专利技术提供一种锚杆的表面防腐处理方法，该方法包括向所述锚杆表面进行多元素粉末炉料共渗和/或喷涂或浸入钝化液体，形成共渗层和钝化层。锚杆经该方法处理后，形成多层防腐层(共渗层+钝化层+砂浆层)，使锚杆在围岩内具有较好的耐久性，达到长期支护目的。
[0022]优选地，所述多元素粉末炉料由多元素粉末共渗剂和助渗剂组成。
[0023]优选地，所述助渗剂为所述多元素粉末共渗剂质量的5～20％。
[0024]优选地，按照质量含量计，所述多元素粉末共渗剂中各元素含量占比如下：Al占0.1
‑
6％、Mg占0
‑
0.3％、Ni占0
‑
5％，稀土占0.05
‑
0.7％，余量为锌，共渗剂目数为300
‑
350目。本专利技术多元素粉末共渗剂主要以锌为主，大量的铝单质与强碱的水泥砂浆发生反应生成气体，进而在砂浆表面形成气孔，影响锚杆与砂浆的握裹力。较低的铝含量既能大幅提高锚杆的耐腐蚀性，又能不影响锚杆的耐碱性和与砂浆的握裹力。因此，共渗层中的铝元素控制在6％及以下。
[0025]优选地，所述多元素粉末共渗剂中Zn、Ni、Al、Mg由锌粉、ZnAl
15
、AlMg5、NiAl
20
合金粉提供。
[0026]优选地，所述助渗剂包括60％～75％的NH4Cl，余量为石英砂，石英砂的粒径为80～100目。
[0027]所述钝化液体选自无铬环保水性钝化液、双组分聚氨酯面漆、水性聚氨酯面漆、水性环氧漆中的一种或多种。
[0028]所述锚杆表面经过工厂防腐处理，例如多元素粉末炉料共渗，形成共渗层，然后再喷涂或浸入钝化液体，形成钝化层，其复合防腐层厚度在70
‑
100μm，其中共渗层的厚度大于60μm，钝化层的厚度5
‑
20μm。
[0029]其中，优选地，所述多元素粉末炉料共渗的方法如下：
[0030]1)表面预处理：除去锚杆表面的油污，用直径为0.1～0.2mm的钢丸进行抛丸处理，以露出金属表面；
[0031]2)将所述多元素粉末共渗剂和助渗剂按照比例置于密闭的共渗炉中，然后将锚杆包埋在所述粉末中，设置共渗炉的旋转速度为6～10r/min，共渗炉安装有真空处理设备，真空度保持2～5Pa，将共渗炉加热至外部温度显示360～450℃，炉内设温度传感器测试共渗剂的温度为370～420℃、保温4～8h；
[0032]3)关掉电源，使共渗炉温度冷却至100℃以下，将炉胆推出自然冷却，打开炉盖，将
锚杆与炉料分离，即得。
[0033]优选地，在步骤2)中，所述粉末的体积与共渗炉的体积比为40～60L:100L；
[0034]优选地，在步骤2)中，所述粉末的质量与所述锚杆的比表面积比为600～1000kg:1m2；
[0035]优选地，所述喷涂或浸入钝化液体的方法包括如下步骤：
[0036]向多元素粉末炉料共渗后的锚杆上所有表面喷涂或浸入上述钝化液体，操作时间1～5min，之后在60～160℃条件下烘干，即得。
[0037]与现有技术相比较，本专利技术采用多元素粉末炉料和钝化复合防腐处理技术，解决了钢质杆件锈蚀后引起锚固力降低的问题。其中，引入发泡聚氨酯取代传统的止浆塞，聚氨酯与杆体和围岩结合较好，增加了锚固力。自锚式锚头可通过拧紧螺目，打开锚头前段的膨胀端朝向外张开，与锚杆有一定的角度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道组合锚杆，其特征在于，包括实心杆体、垫板、注脂管、螺母、中空杆体、注浆管、连接管和自锚式锚头，其中:所述实心杆体包括相对设置的安装端和连接端，所述安装端上依次套设安装有所述垫板和所述螺母，且所述垫板朝向所述连接端，所述垫板和所述螺母均螺纹安装在所述实心杆体上；所述垫板上开设有用于所述注脂管穿过的第一安装孔以及用于所述注浆管穿过的第二安装孔；所述注脂管包括相对设置的第一端和第二端，所述第一端穿过所述第一安装孔后，所述第二端安装在所述垫板上，且所述第二端的端面用于与注入泵相连通；所述连接管上开设有第三安装孔，所述连接管包括相对设置的第三端和第四端，所述注浆管的一端穿过所述第二安装孔和所述第三安装孔后连通安装在所述第三端上，所述连接端螺纹安装在所述第三端上；所述自锚式锚头包括安装部和扩口部，所述安装部设置有溢出孔，所述扩口部朝所述垫板的方向扩口设置，所述扩口部包括第一斜板和第二斜板，所述第一斜板与所述实心杆体之间具有第一夹角，所述第二斜板与所述实心杆体之间具有第二夹角，所述中空杆体的一端螺纹安装在所述第四端上，所述中空杆体的另一端螺纹安装在所述安装部上，且与所述溢出孔相连通；优选地，所述注浆管大于或等于两根；优选地，所述第一夹角为10
°‑
30
°
，所述第二夹角为10
°‑
30
°
。2.一种锚杆的表面防腐处理方法，该方法包括向所述锚杆表面进行多元素粉末炉料共渗和/或喷涂或浸入钝化液体。3.根据权利要求2所述的表面防腐处理方法，其特征在于，所述多元素粉末炉料由多元素粉末共渗剂和助渗剂组成；优选地，所述助渗剂为所述多元素粉末共渗剂质量的5～20％。4.根据权利要求3所述的表面防腐处理方法，其特征在于，按照质量含量计，所述多元素粉末共渗剂中各元素含量占比如下：Al占0.1
‑
6％、Mg占0
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾恒琼，王涛，魏曌，王玮，祝和权，杜存山，吴韶亮，王晨阳，孙旭文，石振平，史懿，袁磊，南阳，杜玮，伊钟毓，彭山青，张倩，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所北京中铁科新材料技术有限公司铁科金化科技有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：