[發明專利]一種具有測力功能的自進式中空注漿錨桿及使用方法

在審

• 申請號: 201711181674.6
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107905827A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 張軍偉;張驍;李雪
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21D21/02
• 分類號: E21D21/02;E21D20/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 韓洋,楊正輝

技術領域

本發明涉及隧道及地下工程錨固設備技術領域，特別涉及一種具有測力功能的自進式中空注漿錨桿及使用方法。

背景技術

錨桿支護作為隧道工程安全高效的主要支護方式，在我國隧道工程和煤礦巷道支護中得到了大面積推廣應用。錨桿支護是將錨桿一端錨固于圍巖體內，并在巖體外部對錨桿施加軸向預緊力，并通過設置在錨桿上附屬構件，約束圍巖的變形離層、碎脹與滑移錯動。

在采用常規工藝方法進行錨桿支護時，要求圍巖具有較好的結構完整性，能夠打設錨桿安裝鉆孔，并在打完鉆孔退出鉆桿后，保留完整的鉆孔結構和形狀，然后再將錨桿安裝在錨孔內，并在安裝錨桿前往錨孔內注入錨固劑，經過一段時間后，達到設計的錨固強度，這種錨固方式的施工效率低，而且錨固劑會惡化勞動環境。但是，由于地下土層、巖體的結構十分復雜，不僅存在大量的松軟巖層，地層內還存在大量褶曲、斷層等地質構造，此類圍巖往往存在結構完整性較差的問題，容易形成破碎巖體，破碎巖體鉆孔后退出鉆桿時孔壁容易坍塌，尤其是受到采掘動壓影響時，打設錨桿安裝鉆孔更困難，嚴重影響錨桿支護的施工質量和速度。

而且，為了研究錨桿在支護過程中各個節段的作用機理及受力情況等問題，現有技術中存在一些可用于測力的錨桿，可以利用這種測力錨桿驗證優化設計參數、改進施工技術或者破壞機理的研究等。但是，由上述描述可知，由于地層中存在大量褶曲、斷層等地質構造，這類測力錨桿并不能完全進行注漿來貼合巖體并模擬實際受力環境，因此無法對這類圍巖的應力狀態進行監測分析，而這類圍巖由于其構造的復雜性，人們對錨桿支護的作用機理及受力情況的需求更為迫切。

另外，使用注漿鉆桿注漿后，破碎圍巖形成完整的傳力結構，能夠顯著提高結構完整性，為錨桿支護施工創造條件。現有的幾種錨桿應用時都存在各方面的不足：如全長粘結型錨桿（普通水泥砂漿錨桿、早強水泥砂漿錨桿、樹脂卷錨桿、水泥藥卷錨桿），無法在一次施工中連續完成鉆進、錨固并注漿；現有的錨桿強度較低，在高地應力隧道及地下工程中，錨桿會隨著圍巖的變形增大很快被拉斷；現有的金屬錨桿加工不方便，而且采用金屬錨桿的成本較高，市場上主要使用的螺紋鋼樹脂錨桿以及少量的玻璃鋼樹脂錨桿，固力不強且容易折斷，而且安裝后過一段時間才能獲得一定的固力；在硬巖、巖層節理裂隙張開夾泥或地下水發育場合，常用的錨桿無法迅速形成初期支護，使得錨桿錨固初期無法控制圍巖變形，為了使錨桿獲得較高的錨固強度，同時在錨固初期就能快速得到較高強度，在錨固時加入錨固劑，但錨固劑也不能立即形成較高的錨固強度，并且錨固劑會惡化勞動環境。因此，需要一種兼具各方面優勢的注漿錨桿。

發明內容

本發明的目的在于：針對在存在褶曲、斷層等地質構造錨固過程中，無法利用現有的錨桿對圍巖的應力狀態進行監測分析，進而難以了解到錨桿支護在各個階段的作用機理及受力情況，提供一種具有測力功能的自進式中空注漿錨桿及使用方法，該自進式中空注漿錨桿通過設置應力測量裝置，將鉆進、錨固和注漿過程整合到同一施工過程中，并能在較短時間內形成錨固，同時監測到錨桿在支護過程中各個階段的應力情況，從而了解到在各種圍巖條件下的錨桿支護作用機理及受力情況，為錨桿設計參數、改進施工技術及圍巖破壞機理的研究提供重要的依據和參考。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種具有測力功能的自進式中空注漿錨桿，包括中空式結構的樹脂桿體，所述桿體的前端連有自進式鉆頭，后端設置有與桿體內部腔體連通的注漿口，所述桿體上還設有應力測量裝置和錨固結構，該錨固結構靠近所述自進式鉆頭。

通過在錨桿前端設置自進式鉆頭，從而使該錨桿在用于錨固的同時，兼具鉆桿功能，從而簡化了施工工序，取消了退鉆桿插錨桿的施工工序，大幅度提升了施工效率，并且由于不需要退桿，所以避免了因坍孔而導致的返工現象。

桿體采用中空式結構，當本方案的錨桿通過自進式鉆頭鉆孔到位后，中空式結構用作注漿通道，通過桿體的注漿通道向錨孔內注漿，從而達到長久、牢固支護的目的。

錨桿桿體前端連接自進式鉆頭，鉆孔到位后，設置在桿體上的錨固結構作用在錨孔內壁上，從而形成初期支護，實現錨固功能，解決了錨桿的扎根問題，加快了施工進度，可實現圍巖上部大噸位的牢固懸吊，并且該錨固結構形成較強的錨固力，能作為長久支護；同時，設置錨固結構后，錨桿牢固固定在錨孔內，不再使用錨固劑進行錨固，淘汰了錨固劑，不再產生粉塵和化學污染，大大改善了隧道及地下工程的工作勞動環境。