[发明专利]注液防腐锚杆或锚索的锚固结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山、交通、水利工程支护用的锚杆或锚索，尤其涉及含强碱性水的泥化弱胶结软岩巷道、硐室和隧道支护用的注液防腐锚杆和锚索。

背景技术

在岩土工程涉及的矿山巷道、硐室和隧道施工中，为防止围岩变形或失稳而危及安全，对围岩进行加固的一种主要支护技术是采用锚杆或锚索支护。锚杆或锚索支护是在巷道围岩上钻上锚孔，将锚杆或锚索锚固在锚孔(内装锚杆称为锚眼、锚杆眼；内装锚索称为锚索孔)中。锚杆和锚索是同一种支护类型，仅是材料形式的不同。以下所述的锚杆也可用锚索代替。

锚杆类型按锚固方法可分为机械锚固式、全长粘结锚固式、树脂粘结锚固式、摩擦式；按预应力方式可分为普通锚杆和预应力锚杆；按锚固段形式可分为全长锚固和端头锚固。最常见的是用树脂粘结锚杆端头于锚孔底部，简称为“树脂端锚式”。锚杆支护能充分地发挥岩土体自身的稳定能力，是一种对原岩扰动小、施工速度快、安全可靠、经济有效的加固技术，在矿山建设中得到了广泛的应用，取得良好的经济效益和社会效益。

但在某些地区，属于侏罗系基岩地层，主要是泥岩层、砂岩层、泥砂岩互层，其中砂岩层富含孔隙水，而泥岩遇水膨胀，砂岩、泥岩强度均不高，胶结程度低，遇水软化、强度急剧下降，为典型的泥化弱胶结膨胀性软岩。这种地质情况采用锚杆或锚索支护施工时主要存在以下问题：

(1)巷道周围围岩主要是泥岩、砂岩互层，泥岩层有较好的封水性，而砂岩层富含孔隙水，但是泥岩和砂岩的强度和胶结度均较低，且遇水极易膨胀、软化，强度急剧下降。巷道表面围岩即使不含水，由于在施工锚杆眼时的扰动，各岩层之间相互贯通，特别是串通含水岩层后，造成孔隙水渗出，致使各岩层遭大面积水侵害，导致围岩性质弱化、强度陡降，锚杆也由于失去所需的锚固强度而整体失效。因此，如何克服锚杆眼施工时串通含水层问题，是解决泥化弱胶结膨胀性软岩巷道、硐室锚杆有效支护的关键之一。

(2)泥化弱胶结软岩岩层中所含水大部分呈强碱性，对锚杆的腐蚀较严重。巷道、硐室支护中使用的“树脂端锚式”结构，仅是在锚孔底部用化学锚固剂(树脂粘结剂)锚固住杆体，所以称为“端锚”。这种锚固结构除锚固段受到锚固剂的包裹保护外，其余大部分锚杆杆体都暴露在锚眼空气中。当锚杆眼渗入强碱性水时，锚杆体在长期受到强碱性水的腐蚀作用后，极易发生服务期内失效的严重后果。因此，如何避免锚杆杆体自由段的大面积腐蚀问题，是解决泥化弱胶结膨胀性软岩巷道、硐室锚杆有效支护的关键之二。

(3)为了解决上述问题，有些工程尝试使用全长粘结锚固型锚杆。目前常见的全长粘结锚固式锚杆是中空式注浆锚杆，它由中空式锚杆体和止浆塞组成，锚杆体上加工有若干孔眼，锚杆眼与锚杆体的间隙中充入水泥浆液。这种中空式注浆锚杆往往由于施工和岩层致密等原因，注浆浆液不能灌满全眼。当施工拱部锚杆时，由于眼内空气向上挤压，无法完全排出，导致所注的水泥浆液往往不密实，常会留下较大空隙，水泥浆液不能灌满全眼，达不到封水、防腐的效果，而且水泥浆液对锚杆体有腐蚀作用。同时，中空式注浆锚杆的杆体强度较低，围岩受力较大时也不能提供足够的锚固力。因此，如何提高锚杆强度，并保证全长粘结锚杆浆液全长密实和及时排出眼内空气从而达到封水、防腐的效果，是解决泥化弱胶结膨胀性软岩巷道、硐室锚杆有效支护的关键之三。

综上所述，单一端部锚固型和普通注浆锚杆均在泥化弱胶结膨胀性软岩地层的加固中不能有效解决封水、防腐问题，支护效果不甚理想。

发明内容

本发明为解决泥化弱胶结膨胀性软岩巷道、硐室的支护问题，结合端锚锚杆和注浆锚杆的优缺点，提供一种全长注液防腐锚杆和锚索的锚固结构。该锚杆和锚索安装后能迅速形成高强锚固力，有效解决拱部等部位锚杆眼的封水、防腐问题，既可以作为永久支护，又可以作为临时支护。

本发明的全长注液防腐锚杆的锚固结构是，它包括安装在锚孔中的树脂端锚式锚杆体，其特征在于：在锚孔的孔口上还安装有止浆塞，锚杆头从止浆塞的插孔中露出锚孔外；所述的止浆塞上还加工有两个插孔，一个插孔中插入注液嘴，通过注液嘴向锚孔中充入化学浆液，另一个插孔中插入两端敞口的排气管；

所述的注液嘴进口内安装有止回阀球和回位弹簧，注液嘴进口端周面设有与注浆设备连接的卡槽。

所述的排气管长度与端锚锚杆体长度相当，在靠近钻孔底部的排气管周面上开有排气孔，以便拱部锚杆注液时排出锚杆眼内空气。

上述排气管亦可兼作高压注浆管，当注液施工完成后再需要高压注浆时，可连接高压注浆设备上进行高压注浆施工。

本发明的施工步骤如下：