一种适用于软岩地层的自钻式带止浆塞组合注浆锚杆

技术领域

本发明属于岩土工程锚固技术领域，具体涉及一种适用于软岩地层的自钻式带止浆塞组合注浆锚杆。

背景技术

岩土工程锚固用于工程中的软弱围岩，断层破碎带，高地应力变形等复杂地质，特别是塌孔严重和围岩断层比较深的时候，注浆锚杆加固就是为防止地层变形坍塌或失稳而危及安全而对地层进行加固的一种主要的支护技术，通过设置在地层中的锚杆所具有的高强度抗拉能力及通过锚杆与锚杆周围的注浆体与地层之间密实结合等方式将地层加固起来，就注浆锚杆支护工艺而言，较高的注浆压力可保证浆液在破碎岩体中产生较大的扩散范围，实现较好的围岩加固支护效果，但注浆压力的增大，对止浆系统提出了更高的要求，良好的止浆系统可有效实现对锚杆钻孔孔口的封堵，提高钻孔内注浆压力，目前常用的普通型止浆塞多为圆台型橡胶止浆塞或者是圆台型硬质塑料止浆塞，该普通型止浆塞在实际使用过程中止浆塞变形范围有限，对锚杆和钻孔壁的挤压能力有限，无法实现对较高注浆压力孔的有效封堵，当钻孔所在围岩是软岩地层这种破碎程度较高且极易坍塌的岩层时，钻孔不易成形，止浆塞外沿与钻孔壁之间易形成缝隙，这使得锚杆注浆时止浆塞不能保证良好气密性，在注浆过程中会出现溢浆、漏浆、喷浆现象，使得钻孔内浆液压力无法达到设计值，极大的影响注浆支护效果。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种适用于软岩地层的自钻式带止浆塞组合注浆锚杆，具有不拔注浆锚杆体，直接封孔注浆且钻孔气密性好的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于软岩地层的自钻式带止浆塞组合注浆锚杆，包括至少一注浆锚杆体，安装于所述注浆锚杆体顶端的钻头和安装于所述注浆锚杆体尾部的膨胀橡胶止浆管，所述注浆锚杆体的内部开设有注浆腔，所述注浆腔的内部连接有注浆管，所述注浆管位于所述注浆腔内的顶端安装有可调承压阀片，所述注浆锚杆体的外壁位于所述膨胀橡胶止浆管的位置安装有管壁逆止球，所述注浆锚杆体远离所述钻头的一端安装有外侧止浆机构，所述外侧止浆机构远离所述注浆锚杆体的一侧安装有支撑机构；

所述外侧止浆机构，包括弹性止浆垫、支撑扳、第一支撑柱、第一支撑套筒、安装座、支撑腔、支撑滚动圈和滚动密封圈，所述注浆锚杆体所在的墙面周围开设有止浆垫放置槽，所述弹性止浆垫安装在所述止浆垫放置槽内，所述弹性止浆垫远离所述注浆锚杆体的一侧安装有所述支撑扳，所述支撑扳围绕所述注浆管安装有所述安装座，所述安装座的内部开设有所述滚动密封圈安装槽，围绕所述滚动密封圈安装槽开设有若干个所述支撑腔，所述滚动密封圈安装槽的内部安装有所述滚动密封圈，所述支撑腔的内部安装有所述支撑滚动圈，所述支撑滚动圈与所述滚动密封圈过盈配合，所述支撑扳远离所述弹性止浆垫的一侧安装有若干个所述第一支撑柱，所述第一支撑柱远离所述弹性止浆垫的一端安装有所述第一支撑套筒，所述注浆管穿过所述第一支撑套筒。

优选的，所述支撑机构，包括底板、下压重块、转轴、第二支撑杆、承重绳、第二支撑套筒和弹性套垫，所述底板的一端安装有所述下压重块，所述底板的另一端通过所述转轴安装有所述第二支撑杆，所述第二支撑杆远离所述转轴的一端安装有所述第二支撑套筒，所述第二支撑套筒的一侧安装有所述弹性套垫，所述注浆管穿过所述第二支撑套筒和所述弹性套垫，所述弹性套垫与所述第一支撑套筒相接触，所述第二支撑杆靠近所述第二支撑套筒的部位安装有所述承重绳，所述承重绳远离所述第二支撑杆的一端与所述承重绳相连接。

优选的，所述支撑腔的腔壁内开设有若干个转珠安装槽，所述转珠安装槽的内部安装有支撑转珠，所述支撑转珠与所述支撑滚动圈过盈配合。

优选的，所述弹性止浆垫包括弹性层和软性阻止层，所述弹性层靠近所述支撑扳优选的。

优选的，所述注浆锚杆体的外壁安装有若干个三角支撑架。

优选的，所述滚动密封圈由橡胶制成。

优选的，本装置的使用步骤如下：

A：利用电磁辐射法探测出需要支护围岩的开裂破碎情况，确定锚杆的支护密度；

B：完成A步骤后，确定锚杆位置，在钻入点周围挖出止浆垫放置槽，将锚杆组合好钻入需要支护的围岩中，结束后，沿着注浆锚杆体，将管壁逆止球和膨胀橡胶止浆管插入钻孔中，然后，使膨胀橡胶止浆管膨胀，堵住钻孔；

C：完成B步骤后，将注浆管和注浆腔连接在一起，将弹性止浆垫放入止浆垫放置槽中，放下下压重块，使弹性止浆垫紧贴止浆垫放置槽；

D：完成C步骤后，开始加压注浆，达到要求后，继续注浆的同时缓慢抽出注浆管，封闭注浆腔，完成注浆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置的注浆锚杆体配合钻头将锚杆钻入岩层，再配合膨胀橡胶止浆管和管壁逆止球，不用拔注浆锚杆体，直接封孔注浆，避免钻孔后钻孔内再次塌方导致注浆管难以下放；

2、通过设置的外侧止浆机构和支撑机构相配合，当钻孔所在围岩破碎程度较高，裂缝较多时，很好的将钻孔密封，保证较高注浆压力，锚固效果得到保证。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中外侧止浆机构的结构示意图；

图3为本发明中A部分的结构示意图；

图4为本发明中支撑转珠和转珠安装槽的结构示意图；

图5为本发明中支撑机构的结构示意图；

图6为本发明中弹性止浆垫的结构示意图。

图中：1、注浆锚杆体；11、注浆腔；12、钻孔；2、钻头；3、膨胀橡胶止浆管；4、注浆管；5、管壁逆止球；6、可调承压阀片；7、三角支撑架；8、外侧止浆机构；81、止浆垫放置槽；82、弹性止浆垫；821、弹性层；822、软性阻止层；83、支撑扳；84、第一支撑柱；85、第一支撑套筒；86、安装座；87、支撑腔；871、支撑转珠；872、转珠安装槽；88、支撑滚动圈；89、滚动密封圈；891、滚动密封圈安装槽；9、支撑机构；91、底板；92、下压重块；93、转轴；94、第二支撑杆；95、承重绳；96、第二支撑套筒；97、弹性套垫。

具体实施方式

以下实施例所用材料，方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材 料，方法和仪器，本领域普通技术人员均可通过商业渠道获得。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横 向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、 “内”、“外”和“竖着”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。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术 语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间 媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而 言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、 “多根”的含义是两个或两个以上。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，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他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供以下技术方案：一种适用于软岩地层的自钻式带止浆塞组合注浆锚杆，包括至少一注浆锚杆体1，安装于注浆锚杆体1顶端的钻头2和安装于注浆锚杆体1尾部的膨胀橡胶止浆管3，注浆锚杆体1的内部开设有注浆腔11，注浆腔11的内部连接有注浆管4，注浆管4位于注浆腔11内的顶端安装有可调承压阀片6，注浆锚杆体1的外壁位于膨胀橡胶止浆管3的位置安装有管壁逆止球5，注浆锚杆体1远离钻头2的一端安装有外侧止浆机构8，外侧止浆机构8远离注浆锚杆体1的一侧安装有支撑机构9；

外侧止浆机构8，包括弹性止浆垫82、支撑扳83、第一支撑柱84、第一支撑套筒85、安装座86、支撑腔87、支撑滚动圈88和滚动密封圈89，注浆锚杆体1所在的墙面周围开设有止浆垫放置槽81，弹性止浆垫82安装在止浆垫放置槽81内，弹性止浆垫82远离注浆锚杆体1的一侧安装有支撑扳83，支撑扳83围绕注浆管4安装有安装座86，安装座86的内部开设有滚动密封圈安装槽891，围绕滚动密封圈安装槽891开设有若干个支撑腔87，滚动密封圈安装槽891的内部安装有滚动密封圈89，支撑腔87的内部安装有支撑滚动圈88，支撑滚动圈88与滚动密封圈89过盈配合，支撑扳83远离弹性止浆垫82的一侧安装有若干个第一支撑柱84，第一支撑柱84远离弹性止浆垫82的一端安装有第一支撑套筒85，注浆管4穿过第一支撑套筒85。

本实施方案中：内部开设有注浆腔11的注浆锚杆体1和安装于注浆锚杆体1顶端的钻头2与安装于注浆锚杆体1尾部的膨胀橡胶止浆管3组合在一起，钻孔后不用取出锚杆，避免钻孔12完成后再次塌方，注浆管4难以下放，钻孔完成后，注浆腔11连接注浆管4，膨胀橡胶止浆管3膨胀后堵住钻孔12，直接注浆，再配合安装在注浆管4顶端的可调承压阀片6保证注浆压力和安装在注浆锚杆体1外壁的管壁逆止球5止住砂浆跑浆，实现高压注浆，为避免岩层裂缝影响注浆压力，利用支撑机构9将外侧止浆机构8压紧在钻孔12周围岩壁，堵住岩层裂缝；

在注浆后期，需要在保证注浆压力的同时拔出注浆管4，滚动密封圈89紧贴注浆管4进行密封，并随着注浆管4的拔出滚动,支撑滚动圈88随之滚动，并带动支撑转珠871滚动，从而使注浆管4在保证压力的同时轻易被拔出，完成注浆。

本实施方案中，如图5，支撑机构9，包括底板91、下压重块92、转轴93、第二支撑杆94、承重绳95、第二支撑套筒96和弹性套垫97，底板91的一端安装有下压重块92，底板91的另一端通过转轴93安装有第二支撑杆94，第二支撑杆94远离转轴93的一端安装有第二支撑套筒96，第二支撑套筒96的一侧安装有弹性套垫97，注浆管4穿过第二支撑套筒96和弹性套垫97，弹性套垫97与第一支撑套筒85相接触，第二支撑杆94靠近第二支撑套筒96的部位安装有承重绳95，承重绳95远离第二支撑杆94的一端与承重绳95相连接；将弹性套垫97靠近第一支撑套筒85，将下压重块92压在底板91上，承重绳95将第二支撑杆94向下拉，带动弹性套垫97将外侧止浆机构8紧紧压在止浆垫放置槽81里。

本实施方案中，如图3，支撑腔87的腔壁内开设有若干个转珠安装槽872，转珠安装槽872的内部安装有支撑转珠871，支撑转珠871与支撑滚动圈88过盈配合；在支撑滚动圈88滚动时，支撑转珠871随之滚动，注浆管4拔出的更容易。

本实施方案中，如图6，弹性止浆垫82包括弹性层821和软性阻止层822，弹性层821靠近支撑扳83；弹性层821可以将软性阻止层822紧紧压在止浆垫放置槽81内，同时，软性阻止层822可以延伸入岩层裂缝，保证注浆时的压力。

本实施方案中，如图1，注浆锚杆体1的外壁安装有若干个三角支撑架7；三角支撑架7起到支撑作用，避免注浆时注浆锚杆体1歪斜。

本实施方案中，如图3，滚动密封圈89由橡胶制成；由橡胶制成的滚动密封圈89密封性更好。

本发明的工作原理及使用流程：利用电磁辐射法探测出需要支护围岩的开裂破碎情况，确定锚杆的支护密度，确定锚杆位置，在钻入点周围挖出止浆垫放置槽81，将锚杆组合好钻入需要支护的围岩中，结束后，沿着注浆锚杆体1，将管壁逆止球5和膨胀橡胶止浆管3插入钻孔12中，然后，使膨胀橡胶止浆管3膨胀，堵住钻孔12，将注浆管4和注浆腔11连接在一起，将弹性止浆垫82放入止浆垫放置槽81中，放下下压重块92，使弹性止浆垫82紧贴止浆垫放置槽81，软性阻止层822可以延伸入岩层裂缝，保证注浆时的压力，开始加压注浆，达到要求后，继续注浆的同时缓慢抽出注浆管4，封闭注浆腔11，完成注浆。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。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。