一种隧道施工用锚杆及其施工方法

技术领域

本申请涉及锚杆技术领域，尤其是涉及隧道施工用锚杆及其施工方法。

背景技术

锚杆是一种用于边坡、隧道、坝体以及煤矿中巷道支护的主体加固的基本组成部分；锚杆作为深入地层的受拉构件，其一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆包括自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，将自由段的拉力传至土体深处。

申请号为202010761438.7的专利文件公开了一种隧道支护用锚杆，包括共轴线且可装配的第一杆体和第二杆体，第一杆体端部向内开有与第一杆体共轴线的螺纹孔，第二杆体端部向内开有与第二杆体共轴线且带有内螺纹的环形槽，该环形槽围成的实心体为螺纹杆结构，所述螺纹孔侧壁适配插接在环形槽内，且该螺纹孔内壁与实心体螺纹连接，该螺纹孔外壁与环形槽内壁螺纹连接；所述第一杆体外壁上固定一个与第一杆体共轴线的环形插接套，所述环形槽侧壁适配插接在环形插接套内；所述环形插接套内壁设有内螺纹，所述环形槽外壁上设有外螺纹，该环形槽侧壁与环形插接套螺纹连接。

针对上述相关技术，申请人认为锚杆施工过程中，首先在施工主体的施工位置开设锚杆孔，锚杆孔加工完成后，再将锚杆推放至成孔内，然后再将水泥浆注入锚杆孔内，但由于锚杆伸入锚杆孔的长度较长，导致锚杆伸入锚杆孔的一端紧贴锚杆孔孔壁，使得锚杆周侧的水泥浆分布不均匀，影响施工主体的整体强度。

发明内容

为了提高施工主体的整体强度，本申请提供一种隧道施工用锚杆及其施工方法。

第一方面，本申请提供一种隧道施工用锚杆，采用如下的技术方案：

一种隧道施工用锚杆，包括外套管、内套管以及多组限位装置，所述外套管套设于所述内套管外周，多组所述限位装置沿所述外套管的轴向方向均匀分布；

所述限位装置包括锁紧组件以及多个限位支撑组件，多个所述限位支撑组件沿所述外套管的周向方向均匀分布；

所述限位支撑组件包括第一转杆、第二转杆以及滑块，所述第一转杆一端与所述外套管外侧壁转动连接，另一端与所述第二转杆转动连接，所述第二转杆远离所述第一转杆一端与所述滑块转动连接，所述滑块设置于所述内套管上；所述外套管上开设有用于所述第二转杆滑移的滑槽，且所述滑槽沿所述外套管的轴向方向设置；

所述锁紧组件用于固定所述滑块的位置。

通过采用上述技术方案，锚杆安装过程中，工作人员将锚杆推放至锚杆孔内，然后推动内套管沿外套管的轴向方向运动，内套管带动滑块运动，滑块作用于第二转杆，第二转杆带动第一转杆运动，由于第二转杆与内套管的连接点与第一转杆与外套管的连接点之间的距离逐渐减小，使得第一转杆与第二转杆的转动点向远离内套管轴线一侧运动，运动至第一转杆与第二转杆的转动点和锚杆孔的孔壁抵接，使得内套管与外套管位于锚杆孔的中心位置，然后通过锁紧组件固定滑块的位置；设计的隧道施工用锚杆，通过第一转杆与第二转杆，便于实现锚杆的居中分布，使得锚杆位于锚杆孔的中心位置，进而使水泥浆均匀分布于锚杆的周侧，提高施工主体的整体强度。

可选的，所述内套管上开设有多个用于所述滑块滑移的环槽，多个所述环槽沿所述内套管的轴向方向均匀分布，且同一所述限位装置的多个所述滑块安装于所述环槽内，所述环槽沿所述内套管的周向方向设置。

通过采用上述技术方案，设计的环槽，便于滑块沿内套管的周向方向转动。

可选的，所述锁紧组件包括锁紧环，所述锁紧环同轴套设于所述内套管上，且所述锁紧环位于所述内套管与所述外套管之间，且所述锁紧环与所述外套管螺纹连接。

通过采用上述技术方案，设计的锁紧组件，通过锁紧环与外套管的螺纹连接，便于实现内套管与外套管的位置固定，进而实现第一转杆与第二转杆转动角度的限定。

可选的，所述外套管包括一体设置的锥形段和柱形段，所述锥形段由靠近所述柱形段一端至远离所述柱形段一端截面面积逐渐减小，所述柱形段套设于所述内套管上，且所述锁紧环与所述柱形段远离所述锥形段一端螺纹连接。

通过采用上述技术方案，分段设置的外套管，其锥形段便于外套管伸入锚杆孔内，减小外套管伸入锚杆孔过程中，锥形段对锚杆孔孔壁的损伤；其柱形段便于配合内套管，实现第一转杆与第二转杆的位置调节，进而实现锚杆的居中分布。

可选的，所述锥形段侧壁上开设有多个出料口，所述出料口与所述柱形段的内腔连通。

通过采用上述技术方案，设计的出料口，便于水泥浆进入外套管与锚杆孔孔壁之间，实现对外套管与锚杆孔孔壁之间空腔的填充，保证施工主体的整体强度。

可选的，所述第一转杆与所述第二转杆转动连接处设置有用于抵接锚杆孔孔壁的抵接板。

通过采用上述技术方案，设计的抵接板，便于增大第一转杆与第二转杆转动接头与锚杆孔孔壁的接触面积，并且，增大第一转杆与第二转杆转动接头与锚杆孔孔壁的摩擦力，同时，减小第一转杆与第二转杆转动接头对锚杆孔孔壁的损伤。

可选的，所述柱形段远离所述锥形段一端设置有用于锚杆孔与所述外套管之间封堵的封堵板。

通过采用上述技术方案，设计的封堵板，便于对锚杆孔孔壁与外套管间隙之间进行封堵，避免水泥浆沿锚杆孔孔口流出。

第二方面，本申请提供一种隧道施工用锚杆施工方法，采用如下的技术方案：

一种隧道施工用锚杆施工方法，包括以下步骤：

S1、锚杆孔成孔：首先在施工基础上定位锚杆孔位置，然后通过钻机进行回转钻进，直至钻孔深度满足要求；

S2、锚杆孔清理；

S3、锚杆初装：人工推放锚杆，若锚杆推放顺利，将锚杆伸入至抵接板与施工基础表面平齐，再进行下一步骤；若锚杆推放受阻，将锚杆拆出，并进行锚杆孔修正，再执行步骤S2；

S4、锚杆定位：

S41、推动内套管向锚杆孔一侧运动，内套管带动滑块沿外套管的轴向方向运动，滑块带动第二转杆与第一转杆转动，第二转杆与第一转杆带动抵接板向锚杆孔孔壁一侧运动；

S42、运动至锁紧环与外套环接触时，转动内套管，内套管带动锁紧环转动，实现锁紧环与外套管的螺纹连接，同时，内套管带动滑块继续向锚杆孔内伸入，滑块带动第二转杆与第一转杆继续转动，第二转杆与第一转杆带动抵接板与锚杆孔孔壁抵紧；

S5、注浆。

通过采用上述技术方案，首先，工作人员根据施工位置在施工基础上刻画锚杆孔位置，再通过钻机进行回转钻进，直至钻孔深度满足要求；然后对锚杆孔内的残留物进行清理；然后工作人员沿锚杆孔的方向向锚杆孔内推放锚杆，若锚杆推放顺利，将锚杆伸入至抵接板与施工基础表面平齐，再进行下一步骤；若锚杆推放受阻，将锚杆拆出，并进行锚杆孔修正，再对锚杆孔内的残留物进行清理；然后重新安装锚杆；推动内套管向锚杆孔一侧运动，内套管带动滑块沿外套管的轴向方向运动，滑块带动第二转杆与第一转杆发生转动，第二转杆与第一转杆带动抵接板向锚杆孔孔壁一侧运动，运动至锁紧环与外套环接触时，转动内套管，内套管带动锁紧环转动，实现锁紧环与外套管的螺纹连接，同时，内套管带动滑块继续向锚杆孔内伸入，滑块带动第二转杆与第一转杆继续转动，第二转杆与第一转杆带动抵接板与锚杆孔孔壁抵紧；然后向锚杆孔内注入水泥浆，待水泥浆凝固后，完成锚杆的安装；设计的隧道施工用锚杆施工方法，便于实现锚杆的居中分布，进而使水泥浆均匀分布于锚杆的周侧，提高施工主体的整体强度。

可选的，所述S5包括初次注浆阶段和二次注浆阶段；所述初次注浆阶段为，将注浆管伸入内套管的空腔内，且注浆管的出浆口距离锚杆孔底壁的距离为140mm至160mm，由内向外注浆；所述二次注浆阶段为，将注浆管伸入内套管的空腔内，并向内套管内腔中注浆，且注浆过程中逐步抽出注浆管，直至内套管注浆完成，抽出注浆管。

通过采用上述技术方案，将注浆管伸入内套管的空腔内，且注浆管的出浆口距离锚杆孔底壁的距离为140mm至160mm，由锚杆孔的底部向锚杆孔的口部注入水泥浆，水泥浆注浆完成后，抽出注浆管；继续向注浆孔内注入水泥浆，并且在向内套管内腔中注浆，逐步抽出注浆管，直至内套管注浆完成，抽出注浆管。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.设计的隧道施工用锚杆，通过第一转杆与第二转杆，便于实现锚杆的居中分布，使得锚杆位于锚杆孔的中心位置，进而使水泥浆均匀分布于锚杆的周侧，提高施工主体的整体强度；

2.设计的隧道施工用锚杆，通过锁紧组件便于锁紧环与外套管的螺纹连接，进而便于内套管与外套管的位置固定，实现第一转杆与第二转杆转动角度的限定。

附图说明

图1是本申请实施例1隧道施工用锚杆的整体结构示意图；

图2是本申请实施例1隧道施工用锚杆的剖视图；

图3是图2的A部放大示意图；

图4是图2的B部放大示意图。

附图标记说明：1、外套管；11、锥形段；111、出料口；12、柱形段；13、限位堵环；2、内套管；21、环槽；3、限位装置；31、锁紧组件；311、锁紧环；32、限位支撑组件；321、第一转杆；322、第二转杆；323、滑块；324、滑槽；33、抵接板；4、封堵板。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种隧道施工用锚杆及其施工方法。

实施例1

参照图1，一种隧道施工用锚杆，包括外套管1、内套管2以及多组限位装置3，本申请中限位装置3可以为两组，可以为三组，也可以为四组，但凡实现外套管1的居中分布即可，本实施例中限位装置3设置有三组，且三组限位装置3沿外套管1的轴向方向均匀分布；外套管1包括一体设置的锥形段11和柱形段12，本实施例中锥形段11与柱形段12一体连接，锥形段11由靠近柱形段12一端至远离柱形段12一端截面面积逐渐减小，且本实施例中锥形段11呈空心圆锥状设置，柱形段12套设于内套管2外周，柱形段12远离锥形段11一端设置有用于锚杆孔与外套管1之间封堵的封堵板4，本实施例中柱形段12与封堵板4一体连接，锥形段11侧壁上开设有多个出料口111，本实施例中出料口111可以为三个、可以为四个，也可以为五个，但凡实现水泥浆的出料即可，本实施例中出料口111设置有三个，且三个出料口111沿柱形段12的周向方向均匀分布，出料口111与柱形段12的内腔连通；通过调节限位装置3，限位装置3驱动外套管1向锚杆孔的轴线位置运动，实现外套管1的居中分布。

参照图2，锥形段11靠近柱形段12的一侧设置有限位堵环13，限位堵环13与锥形段11焊接，且限位堵环13的内径等于内套管2的内径，使得内套管2安装至与限位堵环13抵紧时，停止内套管2的推送。

参照图1和图2，限位装置3包括锁紧组件31以及多个限位支撑组件32，每组限位装置3中的限位支撑组件32可以为三组，可以为四组，也可以为五组，但凡实现限位支撑组件32对外套管1的稳定支撑即可，本实施例中限位支撑组件32设置有三组，且三组限位支撑组件32沿沿外套管1的周向方向均匀分布。

参照图1和图3，限位支撑组件32包括第一转杆321、第二转杆322以及滑块323，第一转杆321一端与外套管1外侧壁转动连接，另一端与第二转杆322转动连接，第二转杆322远离第一转杆321一端与滑块323转动连接，滑块323设置于内套管2上；外套管1上开设有用于第二转杆322滑移的滑槽324，且滑槽324沿外套管1的轴向方向设置；第一转杆321与第二转杆322转动连接处设置有用于抵接锚杆孔孔壁的抵接板33；内套管2上开设有多个用于滑块323滑移的环槽21，多个环槽21沿内套管2的轴向方向均匀分布，且同一限位装置3的多个滑块323安装于环槽21内，环槽21沿内套管2的周向方向设置。

参照图2和图4，锁紧组件31用于固定滑块323的位置，锁紧组件31包括锁紧环311，锁紧环311同轴套设于内套管2上，且锁紧环311与内套管2固定连接，锁紧环311位于内套管2远离锥形段11一端，锁紧环311位于内套管2与外套管1之间，且锁紧环311与柱形段12远离锥形段11一端的螺纹连接。

本申请实施例的隧道施工用锚杆实施原理为：锚杆安装过程中，工作人员将锚杆推放至锚杆孔内，然后推动内套管2沿外套管1的轴向方向运动，内套管2带动滑块323运动，滑块323作用于第二转杆322，使得第二转杆322沿滑槽324滑移，第二转杆322带动第一转杆321运动，由于第二转杆322与内套管2的连接点与第一转杆321与外套管1的连接点之间的距离逐渐减小，使得第一转杆321与第二转杆322的转动点向远离内套管2轴线一侧运动，第一转杆321与第二转杆322带动抵接板33运动，运动至抵接板33与锚杆孔的孔壁抵接，使得内套管2与外套管1位于锚杆孔的中心位置，然后转动内套管2，内套管2带动锁紧环311运动，使得锁紧环311与柱形段12螺纹连接，同时，内套管2带动滑块323继续沿内套管2的轴向方向运动，实现抵接板33与锚杆孔孔壁的进一步抵紧。

实施例2

一种隧道施工用锚杆施工方法，包括以下步骤：

S1、锚杆孔成孔：首先工作人员根据施工要求，在施工基础测量，并刻画锚杆孔的位置，然后通过钻机进行回转钻进，直至钻孔深度满足要求；

S2、锚杆孔清理：若锚杆孔为湿孔，用清水清洗锚杆孔，直至锚杆孔清洗干净后；若锚杆孔为干孔或有极少的地下水，采用空气压缩机风管清洗锚杆孔，使残留在锚杆孔内部的残渣清理出锚杆孔；

S3、锚杆初装：人工推放锚杆，若外套管1推放顺利，将外套管1与内套管2伸入锚杆孔内，直至抵接板33与施工基础表面平齐，再进行下一步骤；若锚杆推放受阻，将锚杆拆出，并进行锚杆孔修正，再执行步骤S2；

S4、锚杆定位：

S41、推动内套管2向锚杆孔一侧运动，内套管2带动滑块323沿外套管1的轴向方向运动，滑块323带动第二转杆322与第一转杆321转动，第二转杆322与第一转杆321带动抵接板33向锚杆孔孔壁一侧运动；

S42、运动至锁紧环311与外套环接触时，转动内套管2，内套管2带动锁紧环311转动，实现锁紧环311与外套管1的螺纹连接，同时，内套管2带动滑块323进一步向锚杆孔内伸入，滑块323带动第二转杆322与第一转杆321继续转动，第二转杆322与第一转杆321带动抵接板33与锚杆孔孔壁抵紧；

S5、注浆：包括初次注浆阶段和二次注浆阶段；

初次注浆阶段：将注浆管伸入内套管2的空腔内，且注浆管的出浆口距离锚杆孔底壁的距离为140mm至160mm，由内向外注浆，注浆完成后，抽出注浆管；

二次注浆阶段：将注浆管伸入内套管2的空腔内，并向内套管2内腔中注浆，且注浆过程中逐步抽出注浆管，直至内套管2注浆完成，抽出注浆管；

密封封堵：采用密封胶圈止浆进行密封封堵。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。