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什么是中空注浆锚杆?中空注浆锚杆的结构、原理以及应用场景

作者:admin 发布时间:2025-09-03 11:33:25点击:

   中空注浆锚杆是一种集围岩支护与注浆加固功能于一体的新型岩土工程支护构件,核心特点是杆体内部设有中空通道,可通过该通道直接向锚杆周围岩层或土体注入浆液(如水泥浆、水泥砂浆等),实现“支护+加固”同步完成,广泛应用于隧道、边坡、基坑、矿井等地下或岩土工程中。

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   一、核心组成结构

   中空注浆锚杆的结构设计围绕“注浆通畅性”和“锚固可靠性”展开,主要由5大部件组成,各部件功能明确:

   1. 中空杆体:主体结构,承担支护拉力;内部中空通道用于输送浆液,杆体表面通常带螺纹(增强与浆液/围岩的握裹力)。

   2. 注浆接头:连接中空杆体与注浆设备(如注浆泵),确保浆液密封输送,避免漏浆。

   3. 止浆塞:安装于杆体靠近孔口位置,封堵钻孔与杆体的间隙,迫使浆液向孔底和围岩裂隙扩散,保证注浆饱满。

   4. 垫板:传递锚杆拉力至围岩表面,增大受力面积,避免杆体压溃围岩。

   5. 螺母:拧紧后锁定垫板,将锚杆的锚固力转化为对围岩的预紧力,提升支护及时性。

   二、工作原理:“支护+注浆”协同作用


   中空注浆锚杆的工作过程可分为4个关键步骤,核心是通过“注浆加固围岩”与“锚杆主动支护”结合,改善岩土体稳定性:

   1. 钻孔与安装:先在围岩或土体中钻设符合设计深度的孔,将中空锚杆杆体插入孔内,同时安装止浆塞、垫板和螺母(暂不拧紧)。

   2. 注浆作业:通过注浆接头将注浆泵与中空杆体连通,向孔内压注浆液;浆液通过杆体中空通道流向孔底,再反向填充杆体与孔壁的间隙,并渗透到围岩的裂隙中。

   3. 浆液凝固与锚固:浆液凝固后,一方面与中空杆体形成“杆体-浆液”复合锚固体,另一方面胶结围岩裂隙、填补土体孔隙,提升围岩自身强度(即“注浆加固”)。

   4. 施加预紧力:待浆液达到设计强度后,拧紧螺母,通过垫板向围岩施加预紧力,使锚杆主动约束围岩变形,实现“支护作用”。

   三、适用场景

   中空注浆锚杆尤其适用于软弱、破碎、裂隙发育的岩土体,常见应用场景包括:

   ① 隧道工程:如公路/铁路隧道、地铁区间隧道的初期支护(配合喷射混凝土、钢拱架),加固掌子面后方围岩,防止塌方。

   ② 边坡工程:如路基边坡、水利边坡、矿山边坡的加固,通过注浆填充边坡内部裂隙,避免滑坡或溜塌。

   ③ 基坑工程:用于深基坑的竖向或水平支护,尤其适用于富水地层(浆液可起到一定止水作用)。

   ④ 矿山工程:如煤矿、金属矿的井下巷道支护,加固顶板和帮部破碎岩层,保障开采安全。

   ⑤ 地下结构:如地下管廊、人防工程的围岩支护,提升结构周边岩土体稳定性。

   四、性能优势(对比传统实心锚杆)

   相比传统实心锚杆(如普通螺纹钢锚杆),中空注浆锚杆的核心优势的在于“注浆功能”带来的附加价值:

   1. 锚固力更强:浆液填充杆体与孔壁间隙,消除“虚锚”风险,同时加固围岩自身,锚固力比传统锚杆提升30%~50%(视围岩条件)。

   2. 支护更及时:可在安装后立即注浆,浆液快速凝固并提供临时锚固力,适合软弱围岩的快速支护需求。

   3. 适应复杂地层:对破碎、裂隙发育的围岩,注浆能主动修复岩土体缺陷,而传统锚杆仅依赖杆体与围岩的握裹力,易失效。

   4. 兼具止水效果:若使用水泥-水玻璃双液浆(速凝浆液),可在富水地层中快速封堵渗水通道,起到“支护+止水”双重作用。

   5. 施工效率高:无需额外钻设注浆孔(利用杆体中空通道),简化施工流程,缩短作业时间。

   中空注浆锚杆通过“支护与加固协同”的设计,解决了传统锚杆在软弱破碎地层中的支护难题,是现代岩土工程中不可或缺的关键构件。