[发明专利]一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法

权利要求书

1.一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，包括空心密闭的杆体，所述杆体包括蒸发段（1）、隔热段（2）和冷凝段（3），所述蒸发段（1）内装有易蒸发的液态介质（4），所述冷凝段（3）外设置有散热片（5）。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，所述易蒸发的液态介质（4）选用液氮、液态二氧化碳、液态丙烷和液态氟利昂中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，所述隔热段（2）外设置有隔热层（6）。

4.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，还包括螺杆（7）、螺母（8）和垫片（9），所述螺杆（7）固定设置于所述杆体靠近冷凝段（3）的一端，所述垫片（9）套设于螺杆（7）上，所述螺母（8）与螺杆（7）通过螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据病害隧道现场各岩层的热物理参数、隧址区气象参数，计算冷季围岩最大冻结深度，并根据该围岩最大冻结深度确定所选取的用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆的长度；

步骤二：根据围岩热物理参数、隧址区气象参数计算确定围岩季节冻胀力导致隧道边墙的负弯矩区域，根据负弯矩区域范围确定所述锚杆的布置方式和施工数量；

步骤三：根据所确定的锚杆布置方式和施工数量以及锚杆长度，采用钻机在边墙负弯矩区域内钻对应的锚杆安装孔，安装孔直径比所选锚杆直径大2-3cm，安装孔轴线与水平方向呈15-30°角，确保安装后锚杆的蒸发段（1）的高度低于冷凝段（3）的高度；

步骤四：将锚杆放入安装孔内，之后对锚杆的蒸发段（1）和隔热段（2）进行注浆，施作锚固段，同时使锚杆的冷凝段（3）通过散热片（5）与围岩接触，其端头的螺杆（7）穿过衬砌；

步骤五：待锚固段注浆体强度满足设计要求后，在螺杆（7）穿过衬砌的一端上依次安装垫片（9）和螺母（8），并通过螺母（8）对锚杆施加预应力。

6.根据权利要求5所述的一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，所述步骤一中选取的锚杆要求其冷凝段（3）的长度大于所述围岩最大冻结深度，并确保按所述步骤三中安装孔的角度安装后，所选锚杆的隔热段（2）处于最大冻结深度的围岩区外。

7.根据权利要求6所述的一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，所述步骤一中选取的锚杆总长度大于或等于3米，且小于或等于5米。

8.根据权利要求5所述的一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，其特征在于，施工时锚杆布置采用1~1.5m×1~1.5m间距梅花型布置方式。