一种分段式中空注浆锚索及使用方法与流程

本发明属于岩土工程支护技术领域，具体的说是一种分段式中空注浆锚索及使用方法。

背景技术

岩土工程如地铁、隧道、边坡、井巷、涵洞、大坝等，在遇地质破碎带、部分软岩、易冒落片帮、滑坡失稳、大变形、有出水或突水危险、管涌等情况时，注浆加固是常用的首选方法之一，其方法是通过注浆锚索、注浆锚杆等，利用注入浆液的粘接和凝结作用机理等，达到加固围岩，显著提高支护、堵水等效果。

目前采用注浆锚索存在的问题：采用锚索注浆，孔深甚至达百米，在深孔或地质密实段注入的浆液少，造成浆液扩撒渗透不均匀，存在弱面，致使还是可能发生渗水漏水突水、冒落片帮滑坡等。目前解决的方法是复注、加密钻孔等，造成工程量浩大，并且也难以达到安全要求。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种分段式中空注浆锚索及使用方法，解决现有锚索不能对深部围岩进行分段式注浆加固，有利于提高深部岩层裂隙的注浆量，显著提高注浆加固或封堵效果，防止浅层跑浆导致的注浆不均匀或注浆后支护不理想等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分段式中空注浆锚索，包括锚索本体、分段式封孔装置，所述锚索本体包括索体、体螺母和垫板(托盘)，所述索体上安装有垫板，且所述垫板的一侧的所述索体上螺纹连接有尾体螺母；所述分段式封孔装置包括设置在所述索体上的封孔塞；所述封孔塞的外侧上套装有套管，且所述套管一侧套装有固定框；所述固定框的内部放置有固浆袋。

优选的，所述的索体由钢绞线和注浆管组成；所述的套管可以是塑料套管或化学玻璃套管，具有一定强度和脆性；所述固浆袋包括外固浆袋，且所述外固浆袋的内部设有内固浆袋，且所述内固浆袋与所述外固浆袋之间设有尼龙粘扣带；所述尼龙粘扣带上连接有操作绳。

优选的，所述分段式封孔装置为一、两或n个，其将索体分为两、三或n+1个区域，优先选择两个，三个区域即注浆区域a、注浆区域b和注浆区域c，注浆区域a为索体尾端至第一个封孔装置的固定框顶端，注浆区域b为第一个封孔装置的固定框顶端至第二个封孔装置的固定框顶端，注浆区域c为第二个封孔装置的固定框顶端至索体前端，注浆顺序由c段-b段-a段。

优选的，所述索体中有贯通的注浆孔；所述封孔装置对应的索体处设有出浆孔，所述封孔塞与索体出浆孔间有润滑使得出浆塞可沿索体上下移动，所述套管与封孔塞配合相套。

所述注浆区域b和a处出浆孔孔径相等，数量相同，且区域b和区域a处的套管的厚度不同。

所述分段式中空注浆锚索还包括控制浆液流动的出浆机构，所述出浆机构包括安装在所述索体顶端的顶盖，且所述索体的侧壁设有第二通孔；所述第二通孔内部安装有活塞，且所述活塞由锥形孔、尾部、中部和头部组成，活塞的头部为圆台形结构，侧壁的倾斜角度为45°(或根据锚索结构做适当的调整)，活塞的中部为圆台形结构，侧壁的倾斜角度为8－15°(或根据锚索结构做适当的调整)。

一种分段式中空注浆锚索的使用方法，所述的分段式中空注浆锚索的使用方法包括两种封孔方式，具体如下：

第一种封孔方式：在一圆柱形外固浆袋内套一个内固浆袋，将化学浆液a放置在内固浆袋内，化学浆液b放置在外固浆袋内；内固浆袋侧壁设有开口，开口处用尼龙粘扣带封住，尼龙粘扣带上端口处系有操作绳；拉动操作绳从而拉开尼龙粘扣带，使包容的化学浆液a通过操作绳的拉动与外固浆袋中的化学浆液b混合，从而实现膨胀分段封孔；

第二种封孔方式：在固浆袋中放入对应剂量的静态膨胀剂(或膨胀水泥等类似材料)，剂量为0.9-1.3kg/m(或根据材料性质确定剂量)，与适量水调成流动状浆体，等待一段反应时间后静态膨胀剂由于自身的膨胀作用，在孔壁的约束下，沿径向方向对孔壁产生较大的膨胀压力，实现封孔分段。

优选的，所述第一种封孔方式中的内固浆袋的直径小于钻孔直径、长度。

优选的，所述第一种封孔方式的出浆方式：所述固定框分为两部分，通过两根或多根螺丝穿过固定框上侧小孔，优先选取两根，通过螺母预紧固定在索体上，所述外固浆袋通过绳结固定在索体上，固定框外壁为透明塑料保证固浆袋在索体锚固过程中不被岩石破坏，所述封孔塞直径为6mm(或根据锚索结构做适当调整)，与出浆孔配套稳合，两者间有润滑；出浆孔间隔150mm(或根据锚索结构做适当调整)，其出浆孔只在索体安装的分段式封孔装置下方设有，在每一级末端1000mm(或根据锚索结构做适当调整)处不设有出浆孔；所述套管空心，直径大于索体直径，安装至索体出浆孔区域，长度覆盖每一级出浆孔区域，与封孔塞配合使其不上下滑动；所述套管只在区域b与区域a安装，且区域a安装的套管厚度大于区域b安装的厚度；保证b、区域a出浆冲破的压力不同。

优选的，所述第一种封孔方式的另一种出浆方式为：所述固定框分为两部分，通过两根或多根螺丝穿过固定框上侧小孔，优先选取两根，螺母预紧固定在索体上，所述外固浆袋通过绳结固定在索体上，固定框外壁为透明塑料保证固浆袋在索体锚固过程中不被岩石破坏，所述封孔塞直径为6mm(或根据锚索结构做适当调整)，与出浆孔配套稳合，两者间有润滑；出浆孔间隔150mm(或根据锚索结构做适当调整)，其出浆孔只在索体安装的分段式封孔装置下方设有，在每一级末端1000mm(或根据锚索结构做适当调整)处不设有出浆孔；在封孔塞上端系上操作绳，注浆区域a、b和c所有的封孔塞的操作绳最后旋转为一根绳子；向下拉扯操作绳时，整断出浆区域的封孔塞全部被扯下。

本发明的有益效果如下：

1.本发明结构简易、加工方便，改善了现有注浆锚索的不足，解决现在支护的注浆锚索注浆效果差等问题，提高工作效率、降低支护成本，减少人力物力的投入；

2.本发明分段式封孔工艺，解决了深部层岩进行注浆加固时，浅层跑浆、注浆效果不理想等问题，同时实现有针对性的对不同区域进行注浆；显著提高安全效果；避免因施工材料等因素造成无法实现施工目的的情况；提高破碎围岩结构的完整性。加强中空式注浆锚索的全长锚固。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的注浆锚索的整体结构图；

图2是本发明的外固浆袋与内固浆袋连接示意图；

图3是本发明的封孔塞结构示意图；

图4是本发明的套管结构示意图；

图5是本发明的固定框结构示意图；

图6是本发明的固定框安装示意图；

图7是本发明的索体注浆示意图；

图8是本发明的活塞结构示意图；

图9是本发明的活塞截面结构示意图。

图中：1、索体，2、尾体螺母，3、垫板，4、岩石，5、套管，6、固定框，7、封孔塞，8、操作绳，9、钻孔，10、外固浆袋，11、内固浆袋，12、尼龙粘扣带；25、顶盖，26、注浆泵，27、第二通孔，28、活塞，28a、锥形孔，28b、尾部，28c、中部，28d、头部。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，一种分段式中空注浆锚索，包括锚索本体、分段式封孔装置，所述锚索本体包括索体1、尾体螺母2和垫板3，所述索体1上安装有垫板3，且所述垫板3的一侧的所述索体1上螺纹连接有尾体螺母2；所述分段式封孔装置包括设置在所述索体上的封孔塞7；所述封孔塞7的外侧上套装有套管5，且所述套管5一侧套装有固定框6；所述固定框6的内部放置有固浆袋。

作为本发明的另一实施方式，所述的索体由钢绞线和注浆管组成；所述的套管可以是塑料套管或化学玻璃套管，具有一定强度和脆性；所述固浆袋包括外固浆袋10，且所述外固浆袋10的内部设有内固浆袋11，且所述内固浆袋11与所述外固浆袋10之间设有尼龙粘扣带12；所述尼龙粘扣带12上连接有操作绳8。

作为本发明的一种实施方式，所述分段式封孔装置为两个，其将索体1分为三个区域即注浆区域a、注浆区域b和注浆区域c，注浆区域a为索体1尾端至第一个封孔装置的固定框6顶端，b为第一个封孔装置的固定框6顶端至第二个封孔装置的的固定框6顶端，c为第二个封孔装置的固定框6顶端至索体1前端；注浆顺序由c段-b段-a段。

所述索体1中有贯通的注浆孔；所述封孔装置对应的索体处设有出浆孔，所述封孔塞7与索体1出浆孔间有润滑使得封孔塞可沿索体上下移动，所述套管5与封孔塞7配合相套。

所述注浆区域b和a处出浆孔孔径相等，数量相同，且区域b和区域a处的塑料玻璃套管的厚度不同。

所述注浆机构包括安装在所述索体1顶端的顶盖25，且所述索体1的侧壁设有第二通孔27；所述第二通孔27内部安装有活塞28，且所述活塞28由锥形孔28a、尾部28b、中部28c和头部28d组成，活塞28的头部28d为圆台形结构，侧壁的倾斜角度为45°，活塞28的中部28c为圆台形结构，侧壁的倾斜角度为8-15°，聚氨酯活塞橡胶活塞在侧壁倾斜角度为8-10°时锚索内部空间的压力加大过程中，当施加压力为1-3mpa的时候，活塞28尾部孔被压缩变形，使活塞冲出。聚氨酯活塞橡胶活塞在侧壁倾斜角度为11-15°时锚索内部空间的压力加大过程中，当施加压力大于5mpa的时候，活塞28尾部孔被压缩变形，使活塞28冲出。注浆泵26连接在索体1中。

一种分段式中空注浆锚索的使用方法，所述的分段式中空注浆锚索的使用方法包括两种封孔方式，具体如下：

第一种封孔方式：在一圆柱形外固浆袋内套一个内固水泥浆布袋，将化学浆液a放置在内固浆袋11内，化学浆液b放置在外固浆袋10内；内固浆袋侧壁设有开口，开口处用尼龙粘扣带12封住，尼龙粘扣带12上端口处系有操作绳8；拉动操作绳8从而拉开尼龙粘扣带12，使包容的化学浆液a通过操作绳8的拉动与外固浆袋10中的化学浆液b混合，从而实现膨胀分段封孔。

第二种封孔方式：在固浆袋中放入对应剂量的静态膨胀剂，剂量为0.9～1.3kg/m，与适量水调成流动状浆体，等待一段反应时间后静态膨胀剂由于自身的膨胀作用，在孔壁的约束下，沿径向方向对孔壁产生较大的膨胀压力，实现封孔分段。

作为本发明的一种实施方式，所述第一种封孔方式中的内固浆袋11的直径小于钻孔直径、长度。

作为本发明的一种实施方式，所述第一种封孔方式的出浆方式：所述固定框分为两部分，通过两根螺丝穿过固定框上侧小孔，螺母预紧固定在索体上，所述外固浆袋10通过绳结固定在索体1上，固定框6外壁为透明塑料保证固浆袋在索体1锚固过程中不被岩石破坏，所述封孔塞7直径为6mm，与出浆孔配套稳合，两者间有润滑；出浆孔间隔150mm，其出浆孔只在索体1安装的分段式封孔装置下方设有，在每一级末端1000mm处不设有出浆孔；所述套管5空心，直径大于索体1直径，安装至索体1出浆孔区域，长度覆盖每一级出浆孔区域，与封孔塞7配合使其不上下滑动；所述塑料5只在区域b与区域a安装，且区域a安装的套管5厚度大于区域b安装的厚度；保证b、区域a出浆冲破的压力不同。

作为本发明的一种实施方式，所述第一种封孔方式的另一种出浆方式：所述固定框6分为两部分，两根螺丝穿过固定框6上侧小孔，通过螺母预紧固定在索体1上，所述外固浆袋10通过绳结固定在索体1上，固定框6外壁为透明塑料保证固浆袋在索体1锚固过程中不被岩石破坏，所述封孔塞7直径为6mm，与出浆孔配套稳合，两者间有润滑；出浆孔间隔150mm，其出浆孔只在索体1安装的分段式封孔装置下方设有，在每一级末端1000mm处不设有出浆孔；在封孔塞7上端系上操作绳8，区域a、b和c所有的封孔塞的操作绳最后旋转为一根绳子；向下拉扯操作绳时，整段出浆区域的封孔塞7全部被扯下。

拉动操作绳8的带动尼龙粘扣带12被拉开，内固浆袋11内的化学浆液a与外固浆袋12内的化学浆液b混合，从而两种浆液发生反应膨胀进而封孔，而达到分段封孔目的。通过固定框6保证外固浆袋10不被岩石4破坏，在每一级的出浆孔上配套与之相稳合的封孔塞7，其间有润滑出浆孔除外，并覆盖相应的套管5，且注浆区域b、a区域处套管5的厚度不同，保证浆液冲破封孔塞7与套管5的压力不同。注浆后b、a区域不出浆，先进行c注浆，由于分段式封孔装置和出浆孔在顶端的缘故浆液不会回流。随后冲破b、a部分，从而达到本发明中的分段式注浆。从而解决因地质条件较差引起的围岩难以支护的问题，实现了锚索体周围浆体均匀化，让围岩与浆体充分粘合，形成一个整体，有效地解决了普通注浆锚索注浆不足的缺陷，完成了围岩的封闭，防止了围岩脱落，同时也可以实现及时支护。

实施例一：

a1，组装分段式封孔装置：将内固浆袋11部分开口，开口处设置尼龙粘扣带12，尼龙粘扣带12上端与操作绳8相连，使操作绳8将来能够拉开尼龙粘扣带12，内固浆袋11装进化学浆液a，外固浆袋10装进化学浆液b。内固浆袋11与外固浆袋10通过绳节方式相连，将操作绳8从绳节处引出，使其能自由操作不受影响。将绳节系在c与b间和b与a间预留区域间，使其稳定，安装固定框6较紧螺母，完成分段式封孔装置安装。

a2，封出浆孔：在封孔塞7上涂上润滑剂，堵塞在出b与a区域的出浆孔上，a区域套上较厚的套管5,b区域套上较薄的套管5，保证其密封性。

a3，打孔：在巷道内打出所需支护的钻孔9，在索体前段留好预定的c、b注浆区域的长度，并在c与b间和b与a预留的长度间同时安装分段式封孔装置使其固定在锚索索体1上，保证好操作绳的长度。

a4，锚固：将注浆锚索放入钻孔9内，使用本中空分段式注浆锚索用机械式或树脂进行端部固定。

a5，注浆：拉动分段式封孔装置的操作绳8，进行区域封孔，然后进行注浆，由于b与a区域的套管5厚度不同，浆液对c区域注浆完成后先冲破b区域的套管5在冲破a区域的套管5从而保证c、b、a注浆的顺序不同，待浆液凝固后加固破碎围岩，提高破碎围岩结构的完整性。加强中空式注浆锚索的全长锚固。

实施例二：(第二种封孔方式)

b1，组装分段式封孔装置：将0.9～1.3kg/m静态膨胀剂，与适量水调成流动状浆体，外固浆袋10装入两者混合好的流动浆体，将绳节系在c与b间和b与a间预留区域间，使其稳定，安装固定框6较紧螺母，保证其密封性，完成分段式封孔装置安装。

b2，封出浆孔：在封孔塞7上涂上润滑剂，堵塞在出b与a区域的出浆孔上，a区域套上较厚的套管5,b区域套上较薄的套管5，保证其密封性。

b3，打孔：在巷道内打出所需支护的钻孔9，在索体前段留好预定的c、b注浆区域的长度，并在c与b间和b与a预留的长度间同时安装分段式封孔装置使其固定在锚索索体1上，保证好操作绳的长度。

b4，锚固：将注浆锚索放入钻孔9内，使用本中空分段式注浆锚索用机械式或树脂进行端部固定。

b5，注浆：待静态膨胀剂进行反应后，完成分段区域封孔，然后进行注浆，由于b与a区域的套管5厚度不同，浆液对c区域注浆完成后先冲破b区域的塑料玻璃套管5在冲破a区域的套管5从而保证c、b、a注浆的顺序不同，待浆液凝固后加固破碎围岩，提高破碎围岩结构的完整性。加强中空式注浆锚索的全长锚固。

实施例三：

c1、组装分段式封孔装置：将内固浆袋11部分开口，开口处设置尼龙粘扣带12，尼龙粘扣带12上端与操作绳8相连，使操作绳8将来能够拉开尼龙粘扣带12，内固浆袋11装进化学浆液a，外固浆袋10装进化学浆液b。内固浆袋11与外固浆袋10通过绳节方式相连，将操作绳8从绳节处引出，使其能自由操作不受影响。将绳节系在c与b间和b与a间预留区域间，使其稳定，安装固定框6较紧螺母，完成分段式封孔装置安装。

c2，封出浆孔：在封孔塞7顶端系上操作绳(钢丝细线)，堵塞在出b与a区域的出浆孔上，保证其密封性。其封孔塞7长度，因注浆的压力会与钻孔9接触从而封堵出浆孔。

c3，打孔：在巷道内打出所需支护的钻孔9，在索体前段留好预定的c、b注浆区域的长度，并在c与b间和b与a预留的长度间同时安装分段式封孔装置使其固定在锚索索体1上，保证好操作绳的长度。

c4，锚固：将注浆锚索放入钻孔9内，使用本中空分段式注浆锚索用机械式或树脂进行端部固定。

c5，注浆：拉动分段式封孔装置的操作绳8，进行区域封孔，然后进行注浆，由于b与a区域被封孔塞7堵死，所以先进行c区域的注浆，在拉动b区域的封孔塞7上的操作绳，由于受到剪切力，封孔塞7滑落进行b区域的注浆，最后拉动a区域的封孔塞7，从而保证c、b、a注浆的顺序不同，待浆液凝固后加固破碎围岩，提高破碎围岩结构的完整性。加强中空式注浆锚索的全长锚固。

实施例四：(第二种封孔方式)

d1，组装分段式封孔装置：将0.9～1.3kg/m静态膨胀剂，与适量水调成流动状浆体，外固浆袋10装入两者混合好的流动浆体，将绳节系在c与b间和b与a间预留区域间，使其稳定，安装固定框6较紧螺母，保证其密封性，完成分段式封孔装置安装。

d2，封出浆孔：在封孔塞7上涂上润滑剂，堵塞在出b与a区域的出浆孔上，a区域套上较厚的塑料玻璃套管5,b区域套上较薄的套管5，保证其密封性。

d3，打孔：在巷道内打出所需支护的钻孔9，在索体前段留好预定的c、b注浆区域的长度，并在c与b间和b与a预留的长度间同时安装分段式封孔装置使其固定在锚索索体1上，保证好操作绳的长度。

d4，锚固：将注浆锚索放入钻孔9内，使用本中空分段式注浆锚索用机械式或树脂进行端部固定。

d5，注浆：待静态膨胀剂进行反应后，完成分段区域封孔，然后进行注浆，由于b与a区域被封孔塞7堵死，所以先进行c区域的注浆，在拉动b区域的封孔塞7上的操作绳，由于受到剪切力，封孔塞7滑落进行b区域的注浆，最后拉动a区域的封孔塞7，从而保证c、b、a注浆的顺序不同，待浆液凝固后加固破碎围岩，提高破碎围岩结构的完整性。加强中空式注浆锚索的全长锚固。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。