[发明专利]一种自钻式差异注浆组合锚杆及其锚固方法

说明书

本发明公开了一种自钻式差异注浆组合锚杆及其锚固方法，锚杆由钻头、注浆管、主轴、锚头机构和锚尾机构组成。锚头机构包括固定环、滑环、限位管、若干对被动连杆和主动连杆。锚头机构配合劈裂注浆可确保锚杆内锚端的稳定。锚尾机构包括锚盘、连接帽、弹簧和螺母；连接帽使注浆管和主轴协调变形，共同承载，弹簧使锚杆及时进入并长期处于主动支护状态。利用该组合锚杆可在软弱破碎围岩中进行钻孔，内锚端扩孔和劈裂注浆，以及其余段渗透注浆。注浆管以全长锚固的方式对其周围小范围的围岩进行锚固；主轴对包括注浆管锚固区在内的大范围围岩起到挤压加固作用，注浆管锚固区与主轴锚固区相互作用、协同承载，可提高支护效果。

技术领域

本发明涉及松软破碎岩土工程支护工件及支护方法，具体说是一种自钻式差异注浆组合锚杆及其锚固方法。

背景技术

软弱破碎围岩的支护是岩土工程稳定控制领域的难点之一。目前针对此类围岩较普遍且有效的治理方法是首先对破碎围岩进行注浆加固，然后再采用锚杆、锚索等对注浆后的围岩进行支护。

注浆过程通常利用常规注浆锚杆或自钻式注浆锚杆来实现。常规注浆锚杆结构简单、加工容易、成本低，但是受到塌孔的影响而不容易入孔，而且需要专门对其进行固定和封孔，增加了施工工序，不利于快速施工；自钻式注浆锚杆避免了塌孔的影响，但在注浆前仍然需要对其进行固定与封孔。

更为关键的问题是，由于目前注浆加固与螺纹钢锚杆支护往往分两步依次进行，一方面造成了钻孔工作量大、耗时长，不仅严重制约着施工进度，而且大大增加工程成本；另一方面注浆锚杆与螺纹钢锚杆之间缺乏有机联系，协同锚固作用较弱，支护系统的锚固性能和可靠性都较低。

为了克服现有注浆锚固技术存在的不足，在改善支护效果的情况下加快施工进度和降低工程成本，有必要研发一种综合了注浆锚杆和高强螺纹钢锚杆的功能与优点的组合锚杆。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供了一种自钻式差异注浆组合锚杆，同时提供了该锚杆的锚固方法。在改善支护效果的条件下，加快软弱破碎围岩的支护进度并降低工程成本。

本发明提出的一种自钻式差异注浆组合锚杆，由钻头、注浆管、主轴、锚头机构、锚尾机构组成。

钻头连接于主轴前端，注浆管套装在主轴上，注浆管内径大于主轴直径，注浆管和主轴之间形成注浆通道。

所述锚头机构，包括滑环、限位管、若干对被动连杆和主动连杆。滑环套在主轴上，滑环与注浆管前端连接（钻头所在的一端为前端），限位管管长小于主动连杆与被动连杆长度之和，限位管套在主轴上且位于钻头与滑环之间，限位管管体上设有若干注浆孔。各被动连杆沿周向均匀分布铰接在主轴前端部，各主动连杆沿周向均匀分布铰接在滑环上，被动连杆与主动连杆相互铰接。

所述锚尾机构包括锚盘、连接帽，所述锚盘套在注浆管的后端，连接帽穿套在主轴上并将注浆管的后端部封堵。连接帽设有与注浆管内注浆通道连通的注浆孔。锚盘上也设有注浆孔。

本发明的进一步的优化方案：

优化方案一、所述锚头机构还包括固定环，固定在主轴的前端部。各个被动连杆铰接在固定环上，所述限位管的前端部固定在固定环上。

优化方案二、当所述被动连杆处于与主轴平行位置时，各被动连杆的内侧与限位管的外表面接触，同时滑环上铰接点围成的圆的半径小于固定环上铰接点围成的圆的半径，由此保证每一对主动连杆和被动连杆端部的三个铰接点始终不共线。

优化方案三、在各相邻主动连杆之间设置折叠连杆，在各折叠连杆与滑环之间设置止浆幕。

优化方案四、所述折叠连杆由两个撑杆和棘轮盒构成，两个撑杆的一端分别与棘轮盒内的两个棘轮连接，撑杆的另外一端铰接在主动连杆上。

优化方案五、在所述滑环的内环壁上沿轴向开设凹槽，浆液可通过该凹槽从注浆管进入限位管。