CN102304919A - 可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件及锚杆 - Google Patents

Abstract

可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，适用于以螺纹钢筋或螺纹钢管作为杆体的锚杆，所述器件具有一连接孔，连接孔内壁上设有与锚杆杆体上的螺纹匹配、可以螺纹方式安装在锚杆杆体上的内螺纹。所述器件为锚杆定位器，包括一支板，连接孔位于所述支板中心，该支板具有可使锚杆杆体在锚孔中处于中间位置的宽度。所述器件也可为锚杆承载体，亦包括一支板，连接孔位于支板中心，该支板具有可承受压力的承载面。本发明还提供了一种具有上述器件的锚杆。本发明器件可在工厂规模化生产，现场安装，对锚杆杆体没有损伤，还可改变传统的钢筋锚杆杆体与注浆体粘结-摩阻的拉剪受力状态，并可对锚杆杆体涂覆防腐层而构成一种耐久防腐型锚杆。

Description

可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件及锚杆

技术领域

本发明涉及地基基础及岩土工程领域，具体涉及一种可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件及具有该器件的锚杆，主要应用于基础抗浮、基坑和边坡支护，也用于对隧道、坝体的加固等等。

背景技术

锚杆可以分为锚头、自由段和锚固段三部分，自由段和锚固段位于钻孔内，锚头露出在钻孔之外。锚杆的杆体可以是钢筋、钢管以及受拉强度较高的材料。锚杆的施工工艺一般都是先钻孔，再将锚杆杆体放入钻孔中，然后注浆；也可以钻孔后先注浆，再将锚杆杆体放入钻孔中(须在浆液凝固之前完成)。锚杆杆体放入钻孔之后，如何保证锚杆杆体位于钻孔的中央位置，避免杆体直接贴靠在钻孔孔壁上，是非常重要的。现有的技术是，在作为锚杆杆体的钢筋或钢管上，沿自由段和锚固段每间距一段距离(一般1.5m左右)焊一个定位器(也称支架或隔离架)。这种定位器是用细钢筋弯成，呈三角形焊在锚杆杆体上。其缺点，一是对杆体不能全方位360°的定位支撑，有的方向达不到设计要求的最小水泥浆保护层厚度的要求；二是需要在现场临时制作和焊接，工艺繁杂，人力花费大，存在质量管理和安全方面的隐患；三是电焊操作会产生应力，对锚杆杆体抗拉强度有影响，尤其是一些高强度钢筋(如预应力混凝土用螺纹钢筋等)。

另一方面，现行的以钢筋或钢管作为杆体的锚杆，其抗拔力完全依赖于杆体与水泥浆注浆体之间的粘结强度。它有以下严重的缺陷：一是杆体与水泥浆注浆体的力学状态属于粘结-摩阻的拉剪状态，力学效率低下，力能性能稳定性差，所需锚杆长度大、造价高；二是不能解决锚杆的防腐问题，即锚杆杆体长期处于岩土体之中，杆体材料(如钢筋、钢管等)容易受到地下介质的腐蚀，如果对杆体采用防腐涂层保护但又会显著地降低杆体与水泥浆注浆体的粘结强度。迄今，国内外尚未有较好地解决钢筋锚杆防腐的对策或方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种可设置于锚杆杆体上的器件，可以在工厂规模化生产，在现场方便安装，既可以作为锚杆定位器，也可以作为锚杆承载体，并且可以对锚杆杆体涂覆防腐层而构成一种耐久防腐型锚杆。

本发明首先提供了一种可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，适用于以螺纹钢筋或螺纹钢管作为杆体的锚杆，所述器件具有一连接孔，所述连接孔内壁上设有与所述锚杆杆体上的螺纹匹配、可以螺纹方式安装在所述锚杆杆体上的内螺纹。

所述器件可为锚杆定位器。

具体结构设计中，所述锚杆定位器包括一支板，所述连接孔位于所述支板中心，该支板具有可使锚杆杆体在锚孔中处于中间位置的宽度。

或者，所述器件为锚杆承载体。

具体结构设计中，所述锚杆承载体包括一支板，所述连接孔位于所述支板中心，该支板具有可承受压力的承载面。

进一步地，所述锚杆承载体上设有至少一块可在锚孔内张开的活动翼板。

进一步地，上述锚杆定位器及锚杆承载体的支板周边还可向内开设有一个或多个凹槽，或/和所述支板板面具有一个或多个镂空区域。

更进一步地，沿所述支板板面中心，向下或向上延伸有一连接套，所述连接套的内壁加工有可与锚杆杆体螺纹连接的内螺纹。

本发明还提供了一种锚杆，其包括一杆体，所述杆体外表面具有外螺纹，所述杆体的自由段或/和锚固段上以螺纹配合方式安装有至少一个或多个上述所述的器件。

进一步地，所述杆体的一段或全部外表面涂覆有防腐层。

本发明具有下述技术效果：

1)本发明器件可广泛适用于以螺纹钢筋和螺(波)纹钢管作为杆体的锚杆，它可以在工厂规模化批量加工制造，在现场方便快捷地安装，不需要电焊机、打弯机以及其他任何设备，工作效率高，而且还可根据需要安装在锚杆杆体上不同的位置，实现多种用途，非常经济实用。

2)本发明的器件作为锚杆定位器，它可以对锚杆杆体实现360°全方位的支撑和定位，工程质量有保障。而且它打破了钢筋锚杆定位器一直都是焊接的行业传统和习惯，开辟一种新的思路，不仅工效高，经济性好，而且安全性好，工程质量好，对锚杆杆体也没有损伤。

3)本发明的器件作为锚杆承载体，利用该器件的承载面与水泥浆固结体的接触传递压力，使钢筋锚杆变为压力型锚杆成为可能，改变了传统的钢筋锚杆杆体与注浆体粘结-摩阻的拉剪受力状态，发展成为压剪受力状态，力学效率得到提高，力学性能稳定性和可靠性得到提高，对提高锚杆的工程质量和降低锚杆的工程造价具有突出的科学价值。

4)本发明的器件作为承载体与螺纹钢筋组成的锚杆，力的传递与传统钢筋锚杆不同，它不依赖或不完全依赖于杆体与水泥浆注浆体之间的粘结力，因此，可以对杆体涂覆防腐层构建耐久防腐锚杆，解决钢筋锚杆的耐久防腐这一行业难题。

附图说明

图1A为本发明器件实施例一结构主视图；

图1B为本发明器件实施例一结构俯视图；

图2A为本发明器件实施例二结构主视图；

图2B为本发明器件实施例二结构俯视图；

图2C为本发明器件实施例二结构立体图；

图3A为本发明器件实施例三结构主视图；

图3B为本发明器件实施例三结构俯视图；

图3C为本发明器件实施例三结构立体图；

图4A为本发明器件实施例四结构主视图；

图4B为本发明器件实施例四结构俯视图；

图4C为本发明器件实施例四结构立体图；

图5为本发明锚杆结构实施例一示意图；

图6为本发明锚杆结构实施例二示意图。

具体实施方式

本发明首先提供了可设置于锚杆锚固段和自由段杆体上的器件1，该器件1用于以螺纹钢筋或螺纹钢管作为杆体的锚杆上。参见图1-图4，所述器件1具有一连接孔101，所述连接孔101内壁上，加工有内螺纹102，可与杆体上的螺纹匹配，以螺纹方式安装在锚杆锚固段和自由段的杆体上。上述结构，可广泛适用于螺纹钢筋或钢管锚杆杆体，便于现场的安装，且可提高施工效率。

为进一步阐述本发明的结构和功能，以下结合附图及优选的实施例，对本发明器件1结构做进一步详述。需说明的是，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明。

实施例一：

参见图1A-图1B，本实施例用于以螺纹钢筋作为杆体的锚杆，本实施例所述器件1用做锚杆定位器，其具有一连接孔101，该连接孔101可以是通孔，锚杆杆体可穿设于该通孔内；也可以是盲孔，杆体底端与锚杆定位器连接，定位器置于锚孔底部。所述连接孔101内壁上，加工有内螺纹102，该内螺纹102形状尺寸与锚杆杆体上的外螺纹形状尺寸匹配，可以螺纹方式安装在锚杆杆体锚固段和自由段的任何位置。

一般来说，可根据设计要求，定位器1可间隔1.5米左右安装在杆体自由段和锚固段的全长范围或任一指定位置。

请再参见图1，所述锚杆定位器包括一支板11，所述连接孔101位于所述支板11中心，连接孔101周边距支板11周边具有一定的径向宽度，可使锚杆杆体在锚孔中始终处于中间位置，对杆体实行定位，以避免杆体在置于锚孔时位置偏移而达不到锚固效果。

进一步地，沿所述支板11的周边，向内开设有多个凹槽113，凹槽113的设置一方面可减轻锚杆定位器的重量，节约材料，降低成本，另一方面也便于放置注浆管，同时，由于锚杆定位器一般采用一次成型方式加工，因此，凹槽113的设置还便于锚杆定位器制造时的成型。

或者，也可在所述支板11的板面，设置多个镂空区域112，图示为支板11实体部分上开设的镂空孔，同样可以减轻锚杆定位器的重量，节约材料，降低使用成本，便于放置注浆管，且便于锚杆定位器制造时的成型。

当然，凹槽113和镂空区域112可根据定位器的大小同时设置。

实施例二：

参见图2A-图2C，本实施例用于以螺纹钢筋作为杆体的锚杆，本实施例所述器件1为锚杆承载体，其具有一连接孔101，该连接孔101可为通孔，锚杆杆体可穿设于该通孔内；也可以是盲孔，杆体底端与锚杆承载体连接，将承载体置于锚孔底部。所述连接孔101内壁上有内螺纹102，该内螺纹102形状尺寸与锚杆杆体上的外螺纹形状尺寸匹配，可以螺纹方式安装在锚杆锚固段的杆体上。所述连接孔101内壁上内螺纹102的圈数，应满足受力要求，一般不少于两圈。

具体结构设计请再参见图2A-图2C，所述锚杆承载体包括一支板11，连接孔101位于支板11中心，锚杆杆体从连接孔101位置穿设支板11。所述支板11应具有可承受压力的承载面，即连接孔101周边距支板11周边具有一定的径向宽度和面积(宽度和面积大小可根据设计要求确定)，用以承担和传递所述支板11与水泥浆注浆体之间的压力。当锚杆锚头受到拉力作用时，锚杆杆体的拉力可通过杆体外螺纹与承载体内螺纹的咬合力传递给承载体，承载体通过承载面将压力传递给其前面的注浆体，注浆体再将力传递给周边地层。

作为本发明一种优选方式，所述锚杆承载体采用具有一定强度的工程塑料制成。一方面，工程塑料具有高强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损及耐疲劳性，可在较宽的温度范围内承受机械应力，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，同时，可在岩土层内复杂的环境条件下，具有较佳的耐腐蚀性能；另一方面，采用工程塑料能使承载体与锚杆杆体固定可靠，结合紧密，且制造时能够一次成型，方便加工。当然，所述承载体也可以采用钢材制成。

进一步地，所述锚杆承载体上还设有至少一块可在锚孔内张开的活动翼板(未图示)，该活动翼板可通过转动轴铰接于承载体上，或以弹性方式固定在承载体上，当其到达锚孔内扩大头位置时可以张开，以增加承载体与水泥浆注浆体的承载面面积，提高承载能力。

为进一步保证锚杆杆体与承载体连接的可靠性和咬合力，请再参见图2A-图2C，沿所述支板11板面中心，向下或向上延伸有一连接套12，所述连接套12与支板11一体成型，其内壁加工有可与锚杆杆体螺纹连接的内螺纹，这样可增加承载体与杆体螺纹结合的圈数，进一步提高结合的可靠性。

同实施例一，沿所述支板11的周边，也可向内开设有多个凹槽113，一方面可减轻锚杆承载体的重量，节约材料，降低使用成本，便于放置注浆管，同时，还可增加承载体与注浆体之间的接触面积，提高其结合性能，且由于锚杆承载体一般采用一次成型方式加工，因此，凹槽113的设置还便于锚杆承载体制造时的成型。

或者，也可在所述支板11的板面，设置多个镂空区域112，图示为支板11实体部分上开设的镂空孔，同样可以减轻锚杆承载体的重量，节约材料，降低使用成本，便于放置注浆管，提高与注浆体之间的结合性能且便于锚杆承载体制造时的成型。

凹槽113和镂空区域112可根据承载体的大小还可以同时设置。

实施例三：

参见图3A-图3C，本实施例用于以螺纹钢筋作为杆体的锚杆，本实施例所述器件1为锚杆承载体，其具有一连接孔101，该连接孔101为通孔，锚杆杆体可穿设于该通孔内；也可以是盲孔，杆体底端与锚杆承载体连接，承载体置于锚孔底部。所述连接孔101内壁上有内螺纹102，该内螺纹102形状尺寸与锚杆杆体上的外螺纹形状尺寸匹配，可以螺纹方式安装在锚杆杆体上。

具体地，请再参见图3A-图3C，所述锚杆承载体包括一支板11，所述连接孔101位于所述支板11中心，锚杆杆体从连接孔101位置穿设支板11。同样地，所述支板11应具有可承受压力的承载面，即连接孔101周边距支板11周边应具有一定的径向宽度和面积，(本实施例支板11径向宽度为40mm，轴向厚度为100mm)，可使锚杆杆体在锚孔中处于中间位置，承担和传递所述支板11与水泥浆注浆体之间的压力，以提高承载体与注浆体的接触面积，进一步保证锚杆的使用性能。

同样地，所述锚杆承载体采用具有一定强度的工程塑料制成。一方面，工程塑料具有高强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损及耐疲劳性，可在较宽的温度范围内承受机械应力，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，同时，可在岩土层内复杂的环境条件下，具有较佳的耐腐蚀性能；另一方面，采用工程塑料能使承载体与锚杆杆体固定可靠，结合紧密，且制造时能够一次成型，方便加工。

进一步地，也可在所述锚杆承载体上设有至少一块可在锚孔内张开的活动翼板(未图示)，该活动翼板可置于承载体上，到达锚孔内设计位置可以张开，以提高锚杆锚固力。

同实施例一、二，沿所述支板11周边，也可向内开设有多个凹槽113，一方面可减轻锚杆承载体的重量，节约材料，降低使用成本，同时，还可增加承载体与注浆体之间的接触面积，提高其结合性能，且由于锚杆承载体一般采用一次成型方式加工，因此，凹槽113的设置还便于锚杆承载体制造时的成型。

或者，也可在所述支板11的板面，设置多个镂空区域112，图示为支板11实体部分上开设的镂空孔，同样可以减轻锚杆承载体的重量，节约材料，降低使用成本，提高与注浆体之间的结合性能且便于锚杆承载体制造时的成型。

凹槽113和镂空区域112也可根据承载体的大小同时设置，以保证承载体的重量不至于太重而不便安装，相应地，也可实现上述功能。

为进一步保证锚杆杆体与承载体连接的可靠性，请再参见图3A-图3C，本实施例亦增加了所述支板11中心与锚杆杆体螺纹连接的长度，从而增加了承载体与杆体螺纹咬合的圈数，使承载体与锚杆杆体之间螺纹咬合力增加。为不致承载体材料用量太大，本实施例中，支板11厚度小于支板11中心与锚杆杆体螺纹连接的长度，然后通过一弧形加强肋111，沿支板11板面凹槽底部向轴向方向延伸至支板11中心一端或两端形成，这样，既可以对承载体进行加固，提高其刚度，同时可延长承载体与锚杆杆体连接长度。

实施例四：

参见图4A-图4C，本实施例用于以螺纹钢筋作为杆体的锚杆，本实施例所述器件1为锚杆承载体，其具有一连接孔101，该连接孔101为通孔，锚杆杆体可穿设于该通孔内；也可以是盲孔，杆体底端与锚杆承载体连接，承载体置于锚孔底部。所述连接孔101内壁上，加工有至少两圈内螺纹102，该内螺纹102形状尺寸与锚杆杆体上的外螺纹形状尺寸对应，可与锚杆杆体配合并以螺纹方式安装在锚杆上。

具体地，请再参见图4A-图4C，所述锚杆承载体包括一支板11，所述连接孔101位于所述支板11中心，锚杆杆体从连接孔101位置穿设支板11。同实施例二、三，所述支板11应具有可承受压力的承载面，即连接孔101周边距支板11周边应具有一定的径向宽度和面积(本实施例支板11为径向宽度50mm，轴向厚度为80mm)，可使锚杆杆体在锚孔中处于中间位置，承担和传递所述支板11与水泥浆注浆体之间的压力，以提高承载体与注浆体的接触面积，进一步保证锚杆的使用性能。

同上述实施例二、三，本实施例所述锚杆承载体亦采用具有一定强度的工程塑料制成。进一步地，也可在所述锚杆承载体上设有至少一块可在锚孔内张开的活动翼板(未图示)，该活动翼板可置于承载体上，可在安装时置于锚孔扩孔内，以提高锚杆锚固力。

同实施例一、二、三，沿所述支板11周边，也可向内开设有多个凹槽113，一方面可减轻锚杆承载体的重量，节约材料，降低使用成本，同时，还可增加承载体与注浆体之间的接触面积，提高其结合性能，且由于锚杆承载体一般采用一次成型方式加工，因此，凹槽113的设置还便于锚杆承载体制造时的成型。

为进一步保证锚杆杆体与承载体连接的可靠性，请再参见图4A-图4C，本实施例亦增加了所述支板11中心与锚杆杆体螺纹连接的长度，具体结构为：沿所述支板11板面中心，向下或向上延伸有一连接套12，所述连接套12与支板11一体成型，其内壁加工有可与锚杆杆体螺纹连接的内螺纹，这样可增加承载体与杆体螺合的圈数，使承载体与锚杆杆体固定连接而增加咬合力。同时，在连接套12与支板11之间，设置至少两三角形加强肋114，可以对支板11进行加固，提高其刚度。

参见图5，本发明还提供了一种锚杆结构实施例，附图所示为钢筋锚杆，其包括一杆体3，所述杆体3外表面具有外螺纹，其为预应力混凝土用螺纹钢筋杆体，在该螺纹钢筋杆体3的自由段和锚固段，设置有器件1(图示实施例为定位器，且设置有5个)，该器件1以螺纹配合方式安装在锚杆杆体3上。将安装有器件的杆体3置于锚孔内，然后向锚孔内注入水泥浆，水泥浆凝固后成为注桨体2，即成本发明锚杆。

进一步地，可在锚杆杆体3的自由段外表面涂覆有防腐层4，这样可防止岩土中水及其他物质对杆体3的侵蚀，提高的锚杆使用寿命。

参见图6，本发明提供了钢筋锚杆的另一结构实施例，包括一杆体3，所述杆体3外表面具有外螺纹，其为预应力混凝土用螺纹钢筋杆体，在该螺纹钢筋杆体3的自由段和锚固段，设置有器件1，该器件1以螺纹配合方式安装在锚杆杆体3上。具体结构设计中，所述器件1在杆体3自由段设置定位器1A，且设置有3个，在锚固段设置承载体1B，且设置2个，然后置于锚孔内，将锚头置于地下室底板6内，锚孔注入水泥砂浆形成注桨体2，凝固后即成本发明锚杆。这样，一方面可通过定位器1A在锚杆安装时对杆体3进行定位，另一方面可利用承载体1B对注浆体2的压力提高锚固力。

进一步地，可在锚杆杆体3的全部外表面涂覆有防腐层4，这样可防止岩土中水及其他物质对杆体3的侵蚀，提高的锚杆使用寿命。

具体施工方法：

1)钻孔：根据设计要求用钻机在土层或岩层钻出锚孔5；

2)制锚：按锚杆杆体3的长度，按设计要求，采用预应力混凝土用螺纹钢筋PSB830∮32裁剪形成设计长度的杆体，在杆体3自由段(图5)或全部外表面(图6)涂覆防腐层(环氧涂层)，防腐层干燥后，再将多个器件1---定位器1A或/和承载体1B旋入锚杆杆体3至设计位置固定(呈间距设置)；

3)下锚：将安装有器件1的锚杆杆体3放入锚孔内；

4)灌浆：向锚孔5内灌注水泥浆形成注浆体2(也可根据设计要求灌注水泥浆、水泥砂浆或化学浆液)。浆液凝固后即形成本发明的锚杆。

上述各实施例中，杆体3可以是螺纹钢筋，也可以是螺纹钢管(或波纹钢管)，还可以是螺纹状的高强塑料杆体，只要外螺纹能与本发明器件1的内螺纹匹配即可。杆体3上的外螺纹和本发明器件1的内螺纹可以是连续的，也可以是非连续的，只要螺纹形状尺寸匹配能实现螺纹安装(或连接)即可。

上述各实例中，器件1可以采用塑料、工程塑料、钢材以及石料等多种材料制造。

本发明所述锚杆，可以包括自由段和锚固段，也可以没有自由段只有锚固段，也可以没有锚固段而只有自由段和承载体，本发明都是适用的。

本发明所述锚杆，是一个广义的概念，凡是在地层中钻孔，在孔内放入杆体并注浆(水泥浆或水泥砂浆均可)，或者在孔内注浆后再放入杆体，这样的结构，既包括锚杆也包括土钉，均在本发明的范围之内。

本发明所述锚杆既包括预应力锚杆，也包括非预应力锚杆。

采用本发明器件的锚杆，可利用器件的承载面与水泥浆固结体的接触传递压力，改变了传统的钢筋锚杆杆体与注浆体粘结-摩阻的拉剪受力状态，力学效率、力学性能稳定性和可靠性得到提高，使钢筋锚杆变为压力型锚杆成为可能，同时由于不需要现场操作加工，其杆体不会带来应力的产生，且还进一步解决了杆体防腐问题，提高了锚杆使用寿命。

本发明上述实施例和附图所示仅为本发明较佳实施例之部分，并不能以此局限本发明，在不脱离本发明精髓的条件下，本领域技术人员所作的任何修改、等同替换和改进等，都属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，适用于以螺纹钢筋或螺纹钢管作为杆体的锚杆，其特征在于，所述器件具有一连接孔，所述连接孔内壁上设有与所述锚杆杆体上的螺纹匹配、可以螺纹方式安装在所述锚杆杆体上的内螺纹。

2.根据权利要求1所述的可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，其特征在于：所述器件为锚杆定位器。

3.根据权利要求2所述的可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，其特征在于：所述锚杆定位器包括一支板，所述连接孔位于所述支板中心，该支板具有可使锚杆杆体在锚孔中处于中间位置的宽度。

4.根据权利要求1所述的可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，其特征在于：所述器件为锚杆承载体。

5.根据权利要求4所述的可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，其特征在于：所述锚杆承载体包括一支板，所述连接孔位于所述支板中心，该支板具有可承受压力的承载面。

6.根据权利要求4所述的可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，其特征在于：所述锚杆承载体上设有至少一块可在锚孔内张开的活动翼板。

7.根据权利要求3、5或6任一项所述的可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，其特征在于：沿所述支板周边向内开设有一个或多个凹槽，或/和所述支板板面具有一个或多个镂空区域。

8.根据权利要求3或5所述的可设置于锚杆锚固段或/和自由段杆体上的器件，其特征在于：沿所述支板板面中心，向下或向上延伸有一连接套，所述连接套的内壁加工有可与锚杆杆体螺纹连接的内螺纹。

9.一种锚杆，包括一杆体，所述杆体外表面具有外螺纹，其特征在于：所述杆体的自由段或/和锚固段上以螺纹配合方式安装有至少一个或多个如权利要求1-8任一项所述的器件。

10.根据权利要求9所述的锚杆，其特征在于，所述杆体的一段或全部外表面涂覆有防腐层。

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