[發明專利]一種高壓噴射自振式全長粘結錨桿

在審

• 申請號: 201711040071.4
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107642328A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 邢雪陽;朱慶文
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16;E21B7/18;E21B10/46;E21B10/61;E21B28/00;E21D21/00;E21D20/02
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技術領域

本發明涉及礦山、交通、水利、工程領域用的錨桿。

背景技術

在礦山工程、巖土工程、隧道工程等領域中，為防止地層和圍巖變形或失穩而危及工程安全，需要對地層圍巖進行支護加固，而錨桿支護加固技術是應用最為廣泛的一種支護技術。錨桿支護既能充分地發揮巖土體自身的穩定能力，又對原巖擾動小、施工速度快、安全可靠、經濟有效，因而在礦山支護、隧道支護、邊坡支護、大型地下硐室支護，以及各類建筑物抗浮、抗傾覆工程中得到廣泛的應用。其中，全長粘結錨桿的支護加固效果相比于普通錨桿更為有效。目前，地下工程進入深部開采時代，深部圍巖自穩能力更差、裂隙更發育、破碎程度更高、應力環境更惡化，普通端錨錨桿的支護加固效果不理想，所以全長粘結錨桿等新型錨桿支護形式顯得更為重要。

針對以上問題，本發明申請人在先申請了一種全長粘結預應力錨桿及其施工方法（申請號201010515664.3），意在為克服普通端錨存在的承載能力不足、錨桿拉斷失效等問題提供一種新的結構形式。但工程應用表明，現有的全長粘結錨桿鉆孔效率不高，尤其在深部地下工程中，巖石更加堅硬，導致錨桿施工過程中鉆孔速度慢、工期長、效率低；同時，錨固劑一般直接塞入鉆孔而并不加壓或流動壓力很低，很難侵入破碎或裂隙圍巖體的深層，加固深度淺、范圍小，即便采用注漿錨桿能將一定流動壓力的泥漿壓入圍巖中、深層而實現全長粘結，但現有注漿錨桿耐壓能力有待提高，全長粘結段漿體均勻性不良，以及鉆孔效率低等問題也非常突出。

綜上所述，現有全長粘結錨桿，普遍在堅硬巖石中鉆孔速度慢、效率低、周期長，加固深度和范圍有限，支護效果不甚理想，本發明一種高壓噴射自振式全長粘結錨桿能較好解決上述支護難題。

發明內容

本發明的目的是克服現有注漿錨桿的不足，提供一種高壓噴射自振式全長粘結錨桿，解決深部地下工程中圍巖支護加固難題，既可以作為永久支護，又可以用作臨時支護。

本發明一種高壓噴射自振式全長粘結錨桿的構造是：由振沖射流釬頭、自振動發生器、錨桿體、高壓密封塞、托盤、螺母構成。

所述的振沖射流釬頭是高壓噴管、復位彈簧、高壓射流通道、刀翼、鑲齒構成，高壓噴管為圓錐-圓柱型，采用高強耐磨硬質合金材料YG8N，前部圓錐段設有導流作用的錐狀進口，降低流動阻力和壓力損失，尾部圓柱段對流體起到加速作用而產生高速射流噴出，高壓噴管數量可根據巖石堅硬度和泵壓條件設置3~6個，復位彈簧為作用是使振沖射流釬頭完成一個沖擊循環后迅速復位，刀翼數量可根據巖石堅硬程度設置為3~6個，冠部曲線為短拋物線型，鑲齒為耐沖擊聚晶金剛石復合片，可在振動沖擊作用下高效破碎巖石。

所述的自振動發生器是由異形截面的前撥齒、后撥齒、錨桿內腔、卡槽構成，前撥齒連接錨桿體，后撥齒連接卡槽，卡槽連接振動射流釬頭，前撥齒和后撥齒旋轉過程中的交錯移動產生軸向沖擊，旋轉一周完成一個沖擊循環，實現高頻沖擊鉆孔孔底堅硬巖石。

所述的錨桿體為中空高強桿體，外表面設有螺棱攪拌片，螺棱寬度10~20mm，螺距50~100mm，輸運方向逆向于鉆進方向，可以將錨固劑向鉆孔孔口方向輸運過程中充分攪拌，形成粘結層，實現均勻、全長粘結。

所述的高壓密封塞為圓盤環狀漸進拋物線型高強樹脂，通過前端托盤和螺母將高壓密封塞固定于鉆孔孔口壁面，錨桿體穿過高壓密封塞的中心開孔，中心開孔與錨桿體過盈配合，旋轉密封壓力可達30MPa以上。

本發明一種高壓噴射自振式全長粘結錨桿，其優點為：

（1）采用振沖射流釬頭，在鉆孔的過程中除了旋轉鉆進切削巖石外，還會產生軸向振沖作用，提高釬頭的鑿巖或破巖效率和鉆孔速度，大幅縮短工期；同時，高壓射流能夠在鉆進過程中侵入破碎或裂隙圍巖體的深層，相對于現有技術來說，支護加固范圍廣、深度大、效果好，能夠有效控制圍巖變形，改善應力分布。

（2）采用自振動發生器，能夠在錨桿正常旋轉鉆孔的同時，不必添加額外設備和外力即可實現軸向振動沖擊，并傳遞給釬頭，節能環保，施工工藝簡單、方便。

（3）該裝置加工制作工藝簡單、拆卸方便、結構可靠，性價比優越，物理力學性能穩定，適用于工程現場復雜工作條件，為我國深部地下工程開發建設提供了技術和設備支持。

附圖說明

圖1是本發明一種高壓噴射自振式全長粘結錨桿實施例結構示意圖。

圖2是圖1中高壓噴射釬頭的結構示意圖。

圖3是圖2中高壓噴射釬頭的A-A剖面圖。

圖4是圖1中自振動發生器的結構示意圖。