一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆及其施工方法

1.一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆，其特征在于：包括钻头（1）、锚固材料（2）、中空杆体（3）、注浆控制器（4）和注浆混合器（11），所述钻头（1）连接在中空杆体（3）锚固段的端部，注浆控制器（4）安装在中空杆体（3）上，注浆控制器（4）的两端部分别与中空杆体（3）连接，注浆混合器（11）与中空杆体（3）自由端的端部连通，中空杆体（3）内部设有注浆通道，锚固材料（2）在注浆混合器（11）中搅拌均，锚固材料（2）通过中空杆体（3）的注浆通道注入；所述中空杆体（3）由高延伸率钢材制成，中空杆体（3）的杆体外表面设有左旋或右旋的标准波形螺纹，中空杆体（3）的内部为中空结构，作为注浆通道；所述注浆控制器（4）包括中空芯管（41）和外壳（42），中空芯管（41）的两端均通过标准波形内螺纹分别与中空杆体（3）连接，外壳（42）包裹在中空芯管（41）的外部，外壳（42）和中空芯管（41）的两端部通过金属紧固圈（43）密封连接；所述中空芯管（41）外壁与外壳（42）内壁之间形成封闭空间（44），封闭空间（44）内预置吸水材料，中空芯管（41）的中部设有对称分布的单向阀出浆孔（45）。 2.如权利要求1所述的一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆，其特征在于：所述锚固材料（2）为A、B双组分材料，按一定比例混合，锚固材料（2）从钻头（1）溢出后，在锚固段的封闭空间内进行高压注浆并向孔壁裂隙中渗透，锚固材料（2）可在30~120秒内凝固，对锚杆端部进行快速锚固。 3.如权利要求1所述的一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆，其特征在于：所述注浆控制器（4）将两段中空杆体（3）相连共同构成注浆通道，注浆时浆液从中空芯管（41）上的单向阀出浆孔（45）流到外壳（42）中，外壳（42）发生膨胀将钻孔完全封堵，在锚固段形成封闭空间，注浆控制器膨胀后使锚杆在钻孔中居中。 4.如权利要求3所述的一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆，其特征在于：所述锚杆还包括限位垫板（8），限位垫板（8）为锥形垫板，限位垫板（8）的中央圆孔处设有一圈止退齿（81），止退齿（81）与中空杆体（3）外表面波形螺纹紧密咬合，限位垫板（8）在中空杆体（3）上只能前进不能后退。 5.如权利要求4所述的一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆，其特征在于：所述限位垫板（8）的一角翘起并设有贯通孔（82），高强钢绞线（10）依次穿过多个限位垫板（8）的贯通孔（82），将多根锚杆连接起来形成整体受力。 6.如权利要求4所述的一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆，其特征在于：所述锚杆还包括止浆塞（7），止浆塞（7）设置在中空杆体（3）的自由端，止浆塞（7）位于限位垫板（8）的前方。 7.一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆的施工方法，其特征在于：基于权利要求1至6任意一项所述的一种高压灌浆端锚式自钻预应力锚杆，所述施工方法包括如下步骤：步骤1. 施工准备：准备好锚杆施工所需的锚杆钻机、注浆系统、杆体及配件、锚固材料、高压风/水工作条件；步骤2. 钻孔与清孔：将组装好的锚杆与锚杆钻机相连，启动钻机带动杆体转动，钻头切削围岩钻孔，转至设计深度时，连接高压风/水管，通过高压风/水对钻孔进行清洗；步骤3. 首先，对锚杆施加轴向力，使锚杆钻头抵在孔底围岩里；其次，根据注浆控制器类型的不同，采取不同的方式使注浆控制器的外壳膨胀封堵钻孔；步骤4. 端锚高压注浆：高压注浆泵的两根进料管分别置于储存锚固材料A、B组分的两个储存罐内，注浆管与中空杆体相连进行高压注浆；步骤5. 预应力施加：将限位垫板安装到中空杆体上，使用锚杆安装工具对中空杆体进行张拉，并不断前推限位垫板使其压紧围岩表面，张拉力达到要求时松开中空杆体，并在限位垫板后方安装螺母；步骤6. 全部锚杆安装完毕后，使用高强钢绞线将锚杆关键部位的限位垫板相连成网；步骤7. 锚杆后注浆：当需要对锚杆进一步保护时，可通过限位垫板、止浆塞上预留小孔插入注浆管，对中空杆体自由端进行水泥浆注浆。