[发明专利]一种具有地质探测和锚固功能的中空锚杆及其排气注浆方法

说明书

本发明公开了一种具有地质探测和锚固功能的中空锚杆及其排气注浆方法，所述中空锚杆包括涨壳锚头、锚杆、涨壳片、涨壳、钢塞、止浆塞、注浆管、垫板、螺母、堵头；其排气注浆方法包括：(一)用于边墙或锚孔向下倾斜的部位时，先将所述具有地质探测和锚固功能的中空锚杆朝下放入已由钻头成型的锚孔内，所述涨壳锚头顶住锚孔底部，然后，采用锚杆内注浆、锚孔口排浆排气的工艺；(二)用于拱部或锚孔向上倾斜、且仰角大于30°的部位时，采用锚孔口注浆管注浆、涨壳锚头排浆排气的工艺。本发明锚固功能强大，能瞬间达到张拉所需强度，且操作方便安全，降低施工安全风险；锚头张开尺寸灵活、方便安装预测感应芯片，实现测量地质灾害预测功能。

技术领域

本发明属于地质勘探及建筑支护技术，具体涉及一种具有地质探测和锚固功能的中空锚杆及其排气注浆方法。

背景技术

传统锚杆一般为简单的开有锚杆孔的中空杆。在岩石或建筑物上通过钻头钻出锚孔之后，将传统锚杆放入锚孔之中，通过锚杆露出锚孔外一端的锚杆孔注入砂浆，从止浆塞小孔内排气排浆，注浆砂浆及锚杆孔周围的岩屑极易堵死止浆塞小孔，造成排气不畅，注浆压力升高，浆液难以进入锚孔内，导致锚孔内的锚杆与锚孔内壁四周的岩层无法连接为一体，无法实现注浆，也无法到达设计要求的全长粘结。

另外，传统涨壳锚杆由于涨壳头设计的缺陷，需要反复抽拉才能张开，其瞬间抗拔力无法达到设计要求；也由于传统锚杆不能简单快速地张开涨壳头、瞬间达到张拉所需要的强度，操作时需要较多人力，首先需三人以上将锚杆送入锚孔内、顶着锚杆，还需要另外的一人另行用注浆机进行注浆，且时刻担心锚杆会从锚孔内掉落，施工安全风险很大；而且传统锚杆送达锚孔底部不能自动调节涨壳，锚头张开尺寸受限制，预测芯片不能紧密地与岩层结合，无法测量地质灾害变化，及注浆的密实度、锚杆的长短等信息，会导致软弱地层的锚杆发生脱落，无法实现张拉，也无法实现地质预测功能。

为此，需要研发一种同时具有地质探测和锚固功能的中空锚杆及其排气注浆方法，用于铁路隧道、公路隧道、高边坡的防护以及地下建筑支护、电站及城市中高层建筑基坑支护、河坝和桥墩堤岸的加固，起到良好的锚固功效，并具备强大的地质预测功能，具体包括：实时探测地下岩层压力、位移、温度、弯曲度等，相关数据通过前端处理器计算后随时上传；按照断面布设若干该中空锚杆，随时记录分析锚杆注浆流量数据、锚杆长短、岩层压力变化等，预测、防范地质灾害。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，特设计制作一种具有地质探测和锚固功能的中空锚杆，锚固功能强大，能瞬间达到张拉所需强度，且操作方便安全，一人可以实现从打孔、装锚、注浆等操作，降低施工安全风险；锚头张开尺寸灵活、方便安装预测感应芯片，实现测量地质灾害预测及注浆的密实度、锚杆的长短等功能。

本发明的另一个目的是设计所述中空锚杆的排气注浆方法，使注浆饱满且注浆压力低，真正实现排气注浆顺畅、锚杆全长粘结、锚固功能优良。

技术方案：一种具有地质探测和锚固功能的中空锚杆，包括涨壳锚头、锚杆、涨壳片、钢塞、止浆塞、注浆管、垫板、螺母、堵头，所述涨壳锚头安装在所述中空锚杆的顶端，通过涨壳片及钢塞与锚杆连接固定，其上设有预测感应芯片及排气排浆槽；所述锚杆内设有贯通的锚杆内孔，所述锚杆内孔内部设有预测传感器模块及信号传输线；所述涨壳锚头内部开设锚头内孔，且锚头内孔与锚杆内孔两者互相贯通；所述堵头设在所述锚杆远离涨壳锚头的另一端，所述信号传输线与堵头连接；所述止浆塞套装于所述锚杆上，用于固定锚杆，且便于封堵由钻头成型的锚孔口；所述垫板安装于止浆塞后端，所述注浆管穿过垫板及止浆塞，所述螺母拧紧于垫板后端，推动及巩固止浆塞和垫板；所述堵头外侧还连接有地质灾害预警传感器模块、供电装置、充电装置、信息交换模块以及通过无线远程连接的信息地面接收及处理系统。

优选的，所述涨壳片为两片内部开设阶梯孔、外部设有阶梯圆的半圆柱片，两片所述涨壳片的前部分别与涨壳锚头后部的圆环槽扣合，外表面通过涨壳与涨壳锚头焊接固定，其后部从涨壳后部下方伸出；所述钢塞内部通过螺纹套装在锚杆上，其外部的圆锥面前端嵌入涨壳片内部的阶梯孔中。