一种孔壁喷浆装置的制作方法

本发明涉及预应力锚索施工领域，尤其涉及一种孔壁喷浆装置。

背景技术：

预应力锚索技术在大型边坡治理、深基坑支护、隧洞加固等工程中得到了广泛应用。预应力锚索施工过程主要包括：钻孔穿过软弱岩层或滑动面，然后将锚索一端锚固在坚硬的岩层中，在另一个自由端进行张拉，从而对岩层施加压力，达到对不稳定岩体进行加固的目的。

锚固段是锚索伸入滑动面以下稳定岩土体内的部分，通过锚固段周围地层的抗剪强度承受锚索所传递的拉力。通过在锚固段灌浆使锚索与孔壁结成整体，而使孔周围稳固后的岩土体成为承受预应力的载体。然而，在实际施工过程中，锚固段不可能完全存在于完整岩体中，可能需要直接在容易塌孔的破碎地层成孔。破碎地层容易坍塌，成孔时需要分段对锚索先进行灌浆固结岩体后再逐次钻进。有些锚孔需要多次、频繁灌浆固结后再进行钻进，严重耽误施工进度；有些硬脆性岩体的裂隙多，连通性好，往往灌浆量巨大，一个孔洞的灌浆量可达数几百立方米甚至上千立方米之多，导致工程成本与工期陡增。

技术实现要素：

本发明实施例在于提供一种孔壁喷浆装置，解决在预应力锚索固结段的施工过程中减少灌浆砂浆用量、降低复杂地质条件影响的问题。

本发明实施例提供一种孔壁喷浆装置，所述孔壁喷浆装置包括：主体管壁，内部形成有空腔，所述主体管壁的一端用于与注浆装置连接以在所述空腔内注浆；封闭头，用于与所述主体管壁的另一端连接以封闭所述空腔的一侧；其中，所述主体管壁开设有贯穿所述主体管壁的喷浆缝。

进一步的，所述喷浆缝设置有多条，多条所述喷浆缝沿周向均匀分布在所述主体管壁上。

进一步的，所述主体管壁为轴对称结构，每条所述喷浆缝在所述主体管壁纵截面上的投影与所述主体管壁的轴线呈一定角度。

进一步的，所述孔壁喷浆装置还包括：刮板，所述刮板突出设置在所述主体管壁的外侧，并与所述主体管壁固定；其中，所述刮板设置在所述封闭头和所述喷浆缝之间。

进一步的，所述刮板环绕所述主体管壁的周向设置。

进一步的，所述刮板为一体环形刮板。

进一步的，所述孔壁喷浆装置还包括定位轮组，所述定位轮组设置于所述主体管壁的外侧并与所述主体管壁固定。

进一步的，所述定位轮组设置在所述喷浆缝和所述主体管壁的所述一端之间。

进一步的，所述定位轮组具有多组，其中，所述定位轮组每一组至少包括三个定位轮，每一组的所述定位轮沿周向均布于所述主体管壁的外侧。

进一步的，每一组所述定位轮组与相邻组的定位轮组之间具有沿所述主体管壁轴向的间隔。

本发明实施例提供的孔壁喷浆装置，通过主体管壁开设的贯穿所述主体管壁的喷浆缝，对孔壁喷浆后在孔壁上形成了具有一定厚度的环形砂浆层，从而固定岩层，为后期锚固灌浆提供密闭的环境。由于通过喷浆缝喷出的岩浆直接与岩层接触对岩层固定，而不需要对整个锚固段部分的岩层孔隙进行填充，从而减少了砂浆的用量，降低了对地质条件的要求，缩短工期的同时还降低了造价。

附图说明

图1为本发明实施例所述的孔壁喷浆装置的正视图；

图2为本发明实施例所述的孔壁喷浆装置的侧视图；

图3为本发明实施例所述的孔壁喷浆装置的纵截面示意图。

附图标记说明：

1-主体管壁；2-刮板；3-定位轮；4-封闭头；5-喷浆缝；6-连接螺纹。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。

本发明实施例中的孔壁喷浆装置可以应用于预应力锚索施工中的裂隙发育地层的锚索固结段施工，但不限于此。本领域技术人员应当知晓，在其他非裂隙发育地层的锚索结段施工也可以采用本发明实施例的技术方案。

如图1所示，本发明实施例的孔壁喷浆装置包括：主体管壁1和封闭头4。主体管壁1内部形成有空腔，即：主体管壁1为中空结构；所述主体管壁1的一端(图1所示的右端)用于与注浆装置连接以在所述空腔内注浆。优选的，主体管壁为中空圆筒形结构，采用dn70无缝钢管制成，当然也可以根据锚孔的尺寸选择其他直径的无缝钢管制成；通过圆钢切割、装炉加热、穿孔机穿得钢管毛胚、轧机轧制壁厚、定制外径等过程成型获得。主体管壁1的长度及厚度由施工现场条件、锚孔深度和喷浆压力确定。优选的，在主体管壁1的所述一端的外表面加工连接螺纹6，用于实现与注浆装置的连接。连接螺纹6可以由机床制作而成，若管壁直径较小，也可以使用搓丝机加工连接螺纹6。

封闭头4用于与主体管壁1的另一端连接以封闭空腔的一侧。主体管壁1的另一端为与上述主体管壁的一端所相对的端部，如图1所示的主体管壁1的左端。封闭头4对空腔的一侧(图1所示的左端侧)起到封堵作用，保证从注浆装置由主体管壁1的一端流入空腔中的砂浆不会在主体管壁1的另一端流出。所述封闭头4与主体管壁1的连接方式可以是焊接，也可以是螺纹连接、铆接等，此外封闭头4与主体管壁1也可以是一体成型。封闭头4可以为半椭球型封闭装置，不仅可以将孔壁喷浆装置固定于锚孔内，还可以起到一定的缓冲作用；封闭头也可以采用其他形式。

其中，所述主体管壁1开设有贯穿所述主体管壁1的喷浆缝5；即喷浆缝5在主体管壁1上形成连通空腔和主体管壁1外部环境的通道，当注浆装置在空腔中注入砂浆时，砂浆可通过喷浆缝向主体管壁1外侧的岩层喷浆，从而固结岩层。喷浆缝的宽度根据喷浆压力、喷浆体积和现场施工条件可适当调整，本实施例中以喷浆缝5宽度为2mm举例。

本发明实施例的孔壁喷浆装置，通过主体管壁开设的贯穿所述主体管壁的喷浆缝，对孔壁喷浆形成了具有一定厚度的环形砂浆层，从而固定岩层，为后期锚固灌浆提供密闭的环境。由于通过喷浆缝喷出的砂浆直接附着于岩层，凝固后对岩层固定，而不需要对整个锚固段部分的岩层孔隙进行填充，从而减少了砂浆的用量，降低了对地质条件的要求，缩短工期的同时还降低了造价。

进一步的，如图1所示，喷浆缝5设置有多条，多条喷浆缝5沿周向均匀分布在所述主体管壁1上，即多条所述喷浆缝在所述主体管壁的周向上分布，并且相邻喷浆缝在周向上的间隔相同，以使喷出的砂浆尽可能均匀喷射到主体管壁外的孔壁上，使孔壁整个周向均匀的被砂浆覆盖，由此形成的环形砂浆层稳定固结周围的岩石层并且耗费的砂浆用量较少。由于多条喷浆缝在周向上间隔相同，砂浆喷出相互重叠部分也较少，不会产生孔壁某一部分喷浆过多的情况。需要说明的是，多条喷浆缝沿周向均匀分布在主体管壁上，只是说明多条喷浆缝设置的方式是沿周向均匀分布，并不限定各条喷浆缝的具体的缝的形状以及延伸方向。

在一些实施例中，所述主体管壁1为轴对称结构，如图3所示，每条喷浆缝5在所述主体管壁1纵截面上的投影与所述主体管壁1的轴线呈一定角度α，纵截面为主体管壁轴线所在的平面。即：喷浆缝5并非沿着主体管壁1轴向延伸，而是与轴向呈一定角度倾斜设置，使得砂浆喷射覆盖范围相对更广，从而提升了对岩层加固的可靠性。具体的，角度α可以选择从大于0小于或等于90°之间的任意角度，优选的选择30°–60°。进一步优选的，喷浆缝5数量为8条，每条喷浆缝5在主体管壁1纵截面上的投影与所述主体管壁1的轴线呈45°。

如图1所示，本发明实施例所述的孔壁喷浆装置还包括刮板2，刮板2突出设置在所述主体管壁1的外侧，并与所述主体管壁1固定。具体的，刮板从主体管壁的外表面向外(向外部孔壁)方向延伸，从而突出在主体管壁的外表面。刮板2与主体管壁1的固定方式可以是焊接，也可以是螺纹连接、铆接等。刮板2的材料可以是钢板，当然也可以是其他具有一定硬度的材料。刮板设置在封闭头和喷浆缝之间，用于刮除喷浆缝喷出的过厚砂浆，从而保证喷浆缝能够正常工作而不被堵塞。

具体的，刮板2可以环绕所述主体管壁1的周向设置，与多条喷浆缝的设置方向相同，从而使整个主体管壁的外表面的堆积砂浆均能被刮除。优选的，刮板2可以为一体环形刮板，即：刮板为连续的一个整体刮板，将主体管壁周向的360度均覆盖从而保证刮除不存在遗漏区域。当然，本领域技术人员应当知晓刮板2也可以是均布在主体管壁周向的多个小刮板所形成的组件。

如图1所示，本发明实施例所述的孔壁喷浆装置还包括定位轮组3，定位轮组3设置于所述主体管壁1的外侧并与所述主体管壁1固定。具体的，定位轮组固定在主体管壁的外表面，所述定位轮组3与主体管壁1的固定方式可以是焊接，也可以是螺纹连接、铆接等。所述定位轮组3用于使主体管壁1的轴线与孔洞的轴线保持一致，从而避免喷射砂浆不均匀，保证孔壁被均匀喷浆。所述定位轮组3的尺寸可以根据装置所处锚孔的直径确定。

如图1所示，定位轮组3设置于喷浆缝和主体管壁与注浆装置连接的一端之间，即喷浆缝与图1所示的主体管壁的右端之间。优选的，定位轮组3还可具有多组。如图2所示，定位轮组的每一组至少包括三个定位轮，每一组的定位轮沿周向均布于所述主体管壁的外侧。即：每一组中的定位轮的布置方向为沿主体管壁的外表面周向均布。所述定位轮组的数量和每一组的定位轮数量可以根据孔壁喷浆装置的长度、锚孔深度以及锚孔的直径来确定。例如，设置两个定位轮组、每一组三个定位轮。

本发明实施例中，每一组所述定位轮组与相邻组的定位轮组之间具有沿所述主体管壁轴向的间隔。需要说明的是，多组所述定位轮组3在所述主体管壁1的轴向上的间隔不一定相同，只要能够使所述主体管壁1的轴线和所处锚孔的轴线保持一致即可，具体间隔根据施工现场的条件确定。

为了更清晰的表达本实施例的内容，这里结合具体施工应用过程进行说明：

孔壁喷浆装置的主体管壁1上开设有若干条喷浆缝5，每条所述喷浆缝5在所述主体管壁1纵截面上的投影与所述主体管壁1的轴线呈一定角度；所述主体管壁上还固定有两组定位轮组，每一组三个定位轮在主体管壁1的周向上均匀分布；所述主体管壁1的一端设有连接螺纹6，另一端设有椭球形封闭头4；所述封闭头4与所述喷浆缝5之间固定有一体环形刮板2。

通过连接螺纹6，使用注浆管将所述孔壁喷浆装置与注浆机相连，启动注浆机，待砂浆缝5有砂浆喷出时，关闭注浆机；将孔壁喷浆装置送入锚孔底部，此时所述孔壁喷浆装置内部已经充满了一部分砂浆，通过定位轮3将孔壁喷浆装置的轴线处于锚孔的轴线上；启动注浆机，在注浆机打开的同时砂浆即可从砂浆缝5喷出，以一定的速度匀速拉动注浆管，刮板2在拉动的作用下刮除多余砂浆，当孔壁喷浆装置经过锚固段尾部时，关闭注浆机，此时孔壁上便形成了均匀且具有一定厚度的环状砂浆层；拉出孔壁喷浆装置，进行下一个孔洞喷浆处理；速凝水泥砂浆凝固后，进行锚索安装等后续工作。

本实施例提供的孔壁喷浆装置，通过在主体管壁上开设贯穿所述主体管壁的喷浆缝，并设置刮除多余砂浆刮板和保持所述主体管壁轴线和锚孔轴线一致的定位轮，使喷浆覆盖范围大且能够均匀附于孔壁上，在匀速拉动回收孔壁喷浆装置的同时，在孔壁上形成了均匀且具有一定厚度的环形砂浆层，环形砂浆层起到了固定破碎地层、提高岩石整体稳定性的作用，避免了需要对裂隙发育良好的岩石层大量灌浆的施工工序，降低了复杂地质条件对施工环境的影响，有效地减少了施工难度，缩短工期，降低工程造价。同时，所述孔壁喷浆装置可以在完成上一个锚孔喷浆工作之后，立即投入下一个锚孔的喷浆处理工作，有效地提高了施工效率。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的改动和变型。倘若这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。