自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置及系统的制作方法

本实用新型属于地下工程锚固技术领域，具体涉及一种自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置及系统。

背景技术：

锚杆作为安设于地层中的受拉杆件及其体系，在我国隧道与地下工程建设中得到了广泛采用。锚杆支护是一种安全高效的支护方式，在采用新奥法和浅埋暗挖法施工工法时是一种重要的支护手段。

近年来，自钻式锚杆在岩土工程锚固领域得到广泛采用。在采用常规工艺方法进行锚杆支护时，要求围岩具有较好的结构完整性，能够预先钻进形成锚杆安装孔，并在打完孔退出钻杆后，保留完整的钻孔结构和形状，在安设锚杆前或安装锚杆后注入锚固剂，将锚杆安装锚固在锚孔内。这种锚固方式对地质情况要求高，当围岩破碎，节理裂隙发育时，预先打设钻孔，退出钻杆后易塌孔、缩孔，施工难度大，效率低。中空自钻式锚固系统包括全螺纹空心钢管，杆体可与钻机、锚杆台车等机具可靠连接，钻杆加装一次性钻头，实现自钻进，钻进结束后全螺纹空心钢管兼做锚杆体，可通过锚杆体中孔注浆，提高了作业效率，具有施工方便，高效的特点。

自传式锚杆系统一般由钻头、中空杆体、止浆塞、锚垫板、螺母等组成。其施工方法一般是加装钻头的中空杆体连接钻机，钻进至设计深度，撤除钻机，加装止浆塞、锚垫板、螺母，注浆。在隧道及地下工程施工中，自钻式锚杆系统大仰角施工时，也有一些技术问题需要解决。

一是初期固定难。钻进至设计深度后，撤离钻机，杆体受重力作用，有滑落倾向，成为不安全隐患，这种杆体滑落的倾向在加装托板、螺母后，及采用较高注浆压力时，表现尤为突出。

二是注浆效果难保证。锚杆支护抗拉拔实验表明，土层与锚固剂的结合破坏往往是整个锚杆支护系统的薄弱环节，因此注浆效果的好坏决定了锚杆系统作用的发挥。自钻式锚杆可以通过杆体中孔注浆，在边坡支护及作为微型桩使用时，钻杆朝向向下的情况下，注浆浆液液面由低向高，注浆饱满后浆液从孔口排出，注浆饱满，方便高效。但大仰角施工情况下，通过中孔注浆，浆液到达孔底部后，浆液液面向下，受重力作用，很快就有浆液从孔口排出，很难保证注浆饱满。施工中，为了改善注浆效果，也有通过塑料止浆塞实现孔底注浆的实践，但塑料止桨塞需人工组装，效率低，且自钻式锚杆不能提供可靠的初期锚固力，塑料止桨塞作用发挥受限。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置及系统，其结构设计合理，不仅能够提供初期锚固力，并且能够改变注浆工艺，确保注浆效果。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，用于提供锚固杆的初期锚固力，并封堵钻孔，包括：嵌挤段，所述嵌挤段呈锥台形；驱动螺孔，其设置在所述嵌挤段的中部，并与所述嵌挤段同轴设置，且所述驱动螺孔与所述锚固杆的外螺纹适配；和注浆孔，其偏心设置在所述嵌挤段上；所述嵌挤段的内端面直径小于所述钻孔的直径；所述嵌挤段的外端面直径大于所述钻孔的直径，所述嵌挤段匹配套设在所述锚固杆上，并通过所述锚固杆的钻进带动所述嵌挤段嵌挤入所述钻孔中。

根据本实用新型自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，优选地，至少一部分所述嵌挤段上设置有嵌挤齿牙。

根据本实用新型自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，优选地，所述嵌挤齿牙位于所述嵌挤段的中部或/和后部，所述注浆孔的内端部位于嵌挤段前部外壁上。

根据本实用新型自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，优选地，所述嵌挤齿牙为外螺纹、或均布设置在相应区段上的凸齿。

根据本实用新型自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，优选地，还包括螺母体；其同轴设置在所述嵌挤段的外端，且所述驱动螺孔贯穿所述螺母体。

根据本实用新型自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，优选地，所述螺母体与所述嵌挤段为一体成型结构。

根据本实用新型自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，优选地，所述注浆孔外端设置有螺纹段接口。

一种自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆系统，包括：注浆机和上述的自钻式锚杆大仰角施自锚固注浆装置，其自钻式锚杆大仰角施自锚固注浆装置匹配嵌挤设置在所述钻孔中；仰角作业时，所述注浆机通过注浆管道与所述嵌挤段的注浆孔连接，所述锚固杆的中空孔为排气孔，实现钻孔中浆液液面由低向高流动，并从中空孔溢出。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请整体结构设计合理，其有效解决了大仰角施工时锚固杆固定难、注浆效果难保证的技术问题，本申请更具有结构简单，施工方便，与钻杆一体钻进，机械化效率高的特点。在后期注浆过程中，注浆浆液达到设计强度后，该固定注浆装置因有扩大的头部，增强了锚杆径向锚固力，加设锚垫板时可综合考虑该装置的锚固效能，不设或减小设置锚垫板；本申请通过结构的设计，其能够实现锚固效果和注浆工艺的双重改变，保障了大仰角作业时的施工质量和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下文中将对本实用新型实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。

图1为根据本实用新型实施例的自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置的结构示意图，其示出了嵌挤段和螺母体的具体结构和位置布置。

图2为根据本实用新型实施例的自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置与锚固杆的配合结构示意图，其示出了锚固杆与改装置的装配关系。

图3为根据本实用新型实施例的自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置与钻孔的结构示意图，其示出了自锚固注浆装置到位后与钻孔的位置示意图。

图4为根据本实用新型实施例的在大仰角注浆时浆液的流向示意图。

图中序号：

100为嵌挤段、101为驱动螺孔、102为注浆孔、103为嵌挤齿牙；

200为螺母体；

300为钻孔；

400为锚固杆；

500为钻头。

具体实施方式

为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-图4，一种自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆装置，用于提供锚固杆的初期锚固力，并封堵钻孔，包括嵌挤段100、驱动螺孔101和注浆孔102，所述嵌挤段呈锥台形；驱动螺孔101设置在所述嵌挤段102的中部，并与所述嵌挤段100同轴设置，且所述驱动螺孔101与所述锚固杆400的外螺纹适配；注浆孔102偏心设置在所述嵌挤段100上；所述嵌挤段的内端面直径小于所述钻孔的直径；所述嵌挤段的外端面直径大于所述钻孔的直径，所述嵌挤段匹配套设在所述锚固杆400上，并通过所述锚固杆400的钻进带动所述嵌挤段100嵌挤入所述钻孔中。

驱动螺孔101的作用是：与自钻式中空锚固杆体外螺纹适配。施工中，根据设计钻进深度不同，自钻式中空锚固杆体可以由多段连接而成，当钻进最后一段中孔杆体时，将固定注浆装置通过螺纹孔安装至自钻式中空锚固杆体端部合适位置，一体钻进。

嵌挤段100的作用是：嵌挤段的内端直径小于钻孔孔径，外端直径大于钻孔直径。通过调整嵌挤段的内外端的直径的大小、嵌挤段高度等设计参数，适配不同地质条件，大仰角施工时，达到牢固固定钻杆，防止滑落，并密封孔口的目的。

注浆孔102的作用是：注浆孔在不同的注浆情况下，其可以是注浆孔，也可以是排气孔，能够灵活转换，从而实现注浆工艺的调整。当杆体向下钻进时，应通过自钻式锚固杆中空孔注浆，此孔作排气用。当杆体向上钻进时，应通过该孔注浆，自钻式锚杆中空孔排气。改注浆孔为一贯通固定注浆装置的直孔，当施工中因泥沙堵塞时，可以通过细钢丝方便的排除堵塞物，保证畅通；在其端部还可以设置螺纹段接口，用于连接注浆管道。

为了进一步的提高嵌挤段的锚固效果，在至少一部分所述嵌挤段上设置有嵌挤齿牙103，本实施例中如图1所示，嵌挤齿牙103位于所述嵌挤段100的中部或/和后部，其注浆孔102的内端部位于嵌挤段100前部外壁，从而便于进行注浆和排气，防止注浆孔102与钻孔300孔壁贴合堵死，优选地就是将注浆孔的内端部所对应的嵌挤段的直径小于钻孔直径，对于嵌挤齿牙的具体结构和形式，其可以为外螺纹，也可以为均布设置在相应区段上的凸齿。

本实施例还可以通过设置螺母体200，其螺母体200同轴设置在所述嵌挤段100的外端，且所述驱动螺孔101贯穿所述螺母体200，所述螺母体200与所述嵌挤段100为一体成型结构。本装置更多情况下适用于机械化施工，效率较高，但个别钻进结束后需要调整的，可通过螺母体利用普通扳手人工调整，从而能够实现更精确的锚固，保障结构质量。

参见图4，一种自钻式锚杆大仰角施工自锚固注浆系统，包括：注浆机和上述的自钻式锚杆大仰角施自锚固注浆装置，其自钻式锚杆大仰角施自锚固注浆装置匹配嵌挤设置在所述钻孔中；仰角作业时，所述注浆机通过注浆管道与所述嵌挤段的注浆孔连接，所述锚固杆的中空孔为排气孔，实现钻孔中浆液液面由低向高流动，并从中空孔溢出。

具体的施工工艺是：

1.施工准备。测量放线，机具就位，动力准备到位。

2.钻进。当锚固杆体由多段组成时，钻进至最后一段时加装该固定注浆装置，如果仅有一段，直接加装至杆体端部。安装至合适位置，钻进，使钻进至设计深度时，固定注浆装置刚好牢固嵌挤入钻孔口部，将杆体牢固固定在围岩中，之后撤除钻机。

3.注浆。仰角施工时，将注浆机注浆管道通过注浆孔牢固连接，压注浆液。浆液流向如图4，当钻孔孔道内浆液液面充满整个钻孔深度后，到达钻头高度后，通过锚杆体中空孔溢出，注浆完成。俯角施工时，注浆管道连接中空杆体，通过中空杆体压注浆液，通过固定注浆装置注浆孔（此时作为排气孔使用）排气，液面由下向上，至注浆孔有浆液溢出至，注浆完成。通过中空孔及注浆孔形成的注浆排气孔道，不论是仰角或俯角施工，注浆液面始终由低向高，注浆饱满，确保了注浆效果。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本实用新型的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本实用新型理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本实用新型提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。