一种隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法，由其适用于矿山法施工并采用锚杆支护的隧道工程。

背景技术

锚杆支护在交通隧道、水工洞室等地下洞室中广泛应用，是按“新奥法”原理设计的隧道的主要支护措施之一。国内常用的注浆锚杆一般由锚固头100（采用涨壳式金属锚固件或树脂锚固）、中空杆体200、止浆塞300、垫板400、螺母500、排气（注浆）管600组成，如图1所示。当锚杆用于隧道拱部支护时，此时锚杆往上倾斜，因此采用排气（注浆）管进浆、中空杆体排气（浆）的方式进行锚杆孔注浆；当锚杆用于隧道边墙支护时，此时锚杆往下倾斜，因此采用中空杆体进浆、排气（注浆）管排气（浆）的方式进行锚杆孔注浆。

而当锚杆用于隧道边墙支护时，由于排气管、中空杆体没有止浆塞，注浆过程中无法稳压，浆液无法渗入围岩，降低了锚固效果。因此，有必要设计一种隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法，以解决上述为问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置及施工方法，能够保证注浆过程中稳压，提高锚杆锚固质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置，包括排气管，所述排气管具有进气端和出气端，所述排气管的出气端设置有端部切开锥体段；所述端部切开锥体段由能够闭合形成锥体结构以及张开形成中空结构的多个椎体片构成；所述端部切开锥体段的表面套设有弹力橡胶圈；所述排气管内设置有砂包。

进一步地，所述端部切开锥体段具有连接端和尖端，所述椎体片的尺寸由连接端至尖端依次减小。

更进一步地，所述弹力橡胶圈套设于所述端部切开锥体段的连接端。

进一步地，所述多个椎体片的大小相同。

进一步地，所述砂包采用土工布包裹粗砂制成。

进一步地，所述砂包设置于所述排气管内靠近所述端部切开锥体段的位置处。

本发明还提供一种采用上述的隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置的施工方法，包括如下步骤：

S1、将所述隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置安装于注浆锚杆上；

S2、施工锚杆钻孔，然后插入注浆锚杆，并实现端头锚固；

S3、从中空锚杆体的进浆端注浆，随着压力的升高，浆液从中空锚杆体的出浆端流出并进入锚杆孔；

S4、随着注浆量的增加，浆液沿锚杆孔从底部往顶部流动，锚杆孔内的空气从排气管的进气端进入并透过砂包进入端部切开锥体段，在空气压力作用下，端部切开锥体段的多个椎体片张开形成中空结构，空气通过中空结构排出；

S5、随着注浆量的进一步增加，浆液填充整个锚杆孔，并从排气管的进气端流动至排气管内的砂包处；

S6、砂包在注浆压力作用下往端部切开锥体段移动，当移动到弹力橡胶圈的位置处时，受外包弹力橡胶圈收缩力的限制，砂包停止移动，形成稳压；

S7、注浆稳压达到设计规定时间后，停止注浆。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过中空锚杆体注浆，锚杆孔内的空气从排气与稳压装置排出，当浆液填充满整个锚杆孔后，排气与稳压装置内置砂包在注浆压力作用下往端部切开锥体段移动，但受外包弹力橡胶圈收缩力的限制，形成稳压，保证注浆过程中稳压，有效地提高锚杆孔的注浆密实度，提高锚杆锚固质量；

（2）本发明在既有锚杆总成的基础上将原有排气管替换为本发明提供的隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置，不仅对既有锚杆总成的改造少、改造费用低，且改造后不改变锚杆原有施工工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为背景技术中提供的现有注浆锚杆总成图；

图2为本发明实施例提供的隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的注浆锚杆的结构示意图；

图中：1、排气与稳压装置，11、排气管，12、砂包，13、端部切开锥体段，14、弹力橡胶圈，2、中空锚杆体，3、止浆塞，4、垫板，5、螺母，6、涨壳式锚固件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图2所示，本实施例提供一种隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置1，包括排气管11，所述排气管11具有进气端和出气端，所述排气管11的出气端设置有端部切开锥体段13；所述端部切开锥体段13由能够闭合形成锥体结构以及张开形成中空结构的多个椎体片构成；所述端部切开锥体段13的表面套设有弹力橡胶圈14；所述排气管11内设置有砂包12。本实施例通过在排气管11内设置砂包12防止浆液流出，同时在排气管11的出气端设置端部切开锥体段13，并在端部切开锥体段13表面套设弹力橡胶圈14，防止砂包12在注浆压力的作用移动至排气管11外，从而在注浆过程中形成稳压，提高锚固效果。

本实施例中，排气管11为塑料排气管。

进一步地，所述端部切开锥体段13具有连接端和尖端，所述椎体片的尺寸由连接端至尖端依次减小。

更进一步地，所述弹力橡胶圈14套设于所述端部切开锥体段13的连接端，使在弹力橡胶圈14收缩力的作用下可以限制砂包12向尖端移动。本实施例中套设于端部切开锥体段13上的弹力橡胶圈14的弹性应根据注浆压力、塑料管端部切开锥体段13的弹性恢复力等因素计算确定和选择材料，确保弹力橡胶圈14的压紧力能够满足注浆压力的要求。

进一步地，所述多个椎体片的大小相同，也可以不同或者不完全相同。

进一步地，所述砂包12采用土工布包裹粗砂制成。本实施例的砂包12采用土工布包裹一定数量的粗砂制成，其可以透气但不漏浆，其中，砂包12的长度、土工布渗透系数、粗砂粒径等应根据透气性和注浆浆液渗透性确定。

进一步地，所述砂包12设置于所述排气管11内靠近所述端部切开锥体段13的位置处。当锚杆孔注满浆液时，砂包在注浆压力作用下往端部切开锥体段13移动，但受外包弹力橡胶圈收缩力的限制，砂包停止移动，从而实现排气功能和稳压功能。

如图2-3所示，本实施例还提供一种采用上述的隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置1的施工方法，包括如下步骤：

S1、将所述隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置1安装于注浆锚杆上；如图3所示，中空锚杆体2的出浆端安装有涨壳式锚固件6，中空锚杆体2的进浆端依次安装有螺母5、垫板4和止浆塞3，排气管11的进气端依次穿过垫板4和和止浆塞3，排气管11的出气端位于垫板4背离止浆塞3的一侧；

S2、施工锚杆钻孔，然后插入注浆锚杆，并实现端头锚固；

S3、从中空锚杆体2的进浆端注浆，随着压力的升高，浆液从中空锚杆体2的出浆端流出并进入锚杆孔；

S4、随着注浆量的增加，浆液沿锚杆孔从底部往顶部流动，锚杆孔内的空气从排气管11的进气端进入并透过砂包12进入端部切开锥体段13，在空气压力作用下，端部切开锥体段13的多个椎体片张开形成中空结构，空气通过中空结构排出；

S5、随着注浆量的进一步增加，浆液填充满整个锚杆孔，并从排气管11的进气端流动至排气管11内的砂包12处；

S6、砂包12在注浆压力作用下往端部切开锥体段13移动，当移动到弹力橡胶圈14的位置处时，受外包弹力橡胶圈14收缩力的限制，砂包12停止移动，形成稳压；

S7、注浆稳压达到设计规定时间后，停止注浆，拔除注浆管。

本实施例在既有锚杆总成的基础上将原有排气管替换为本实施例提供的隧道边墙锚杆孔注浆排气与稳压装置，不仅对既有锚杆总成的改造少、改造费用低，且改造后不改变锚杆原有施工工艺，还能够保证注浆过程中稳压，提高锚杆孔注浆密实以及锚杆锚固质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。