CN103790913B - 锁紧螺栓 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扩张型的锁紧螺栓，即使在与打桩面有角度地打桩的情况下，也能发挥充分的紧固效果。该锁紧螺栓包括：螺栓主体，其具有内部空间且在截面形状中在至少在一处具有凹部，含有通过向上述内部空间注入加压流体而使上述凹部塑性变形进行扩张的异型钢管，一个端部被密闭；固定套管；其固定于上述螺栓主体的另一端部，具有与该螺栓主体的内部空间连通的上述加压流体的注入孔；垫圈，其具有与上述螺栓主体的打桩面抵接的抵接部和被上述螺栓主体贯穿插入的贯通孔，上述贯通孔在轴向上与打桩面离开；和底座承受部，其固定于上述固定套管，具有能够从与上述打桩面相反一侧的面倾斜地与上述垫圈的贯通孔接触的接触面。

Description

锁紧螺栓

技术领域

本发明涉及一种锁紧螺栓。

背景技术

过去，为了加固矿山（natural ground）和隧道，提案有各种各样的锁紧螺栓。例如，在专利文献1中，提案有一种具有利用加压流体进行扩张（膨胀）的螺栓主体的扩张型锁紧螺栓。更详细地来讲，该锁紧螺栓的螺栓主体采用异型管结构，该异型管结构在将具有内部空间的圆筒状的铜管压扁后，以在截面形状中形成在轴向上延伸的凹部的方式而变形。另外，在该螺栓主体的顶端部和后端部安装有套管，来密封螺栓主体的顶端部和后端部。接着，当进行施工时，首先，向垫圈的贯通孔贯穿插入螺栓主体，在形成于矿山的钻孔中插入螺栓主体，直至垫圈与垫圈抵接。于是，当螺栓主体的插入结束时，对从矿山突出的后端侧的套管注入加压流体。该加压流体被注入螺栓主体的内部空间，由此，表面的凹部进行塑性变形而进行扩径。于是，利用伴随扩径而产生的螺栓主体与钻孔的内壁面的摩擦力来加固矿山。

但是，专利文献1的锁紧螺栓存在以下的问题。如图12所示，在锁紧螺栓的轴与打桩面（打入面）不是直角的情况下，垫圈50也能够在倾斜的状态下被安装于打桩面。即，垫圈50整体不与打桩面X抵接，具有一部分从打桩面离开的问题。如果是这样，则垫圈50未充分地紧固到打桩面X，因此，存在扩张的螺栓主体的应力无法充分传达至矿山的问题。

对此，例如，在专利文献2、3中提案有一种锁紧螺栓，其具有能够更改角度地与垫圈的贯通孔抵接的垫片。在这些锁紧螺栓中，使圆顶型的垫片与垫圈的贯通孔的周边缘抵接，用螺母将其紧固。由此，由于能够更改垫片与垫圈的角度，因此，能够以与垫圈呈90度以外的角度的方式来固定锁紧螺栓。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-146701号公报

专利文献2：日本特开2011-196037号公报

专利文献3：日本特开2012-140985号公报

但是，专利文献2、3的锁紧螺栓是在打桩（打入）螺栓主体后将垫片紧固在垫圈并固定在钻孔的类型，与专利文献1的锁紧螺栓的类型完全不同。即，专利文献1的锁紧螺栓是扩张型的锁紧螺栓，套管被预先固定在螺栓主体。因此，由于螺栓主体进行扩张，所以套管被挤压至垫圈。因此，不能将在螺栓主体的打桩后紧固垫片的专利文献2、3的锁紧螺栓的方式适用于专利文献1的锁紧螺栓。

除此之外，专利文献1的锁紧螺栓也具有以下的问题。即，专利文献1那种使钢管扩张类型的螺栓，如图12所示，后端侧的套管60不扩张，因此，该套管60中的被插入钻孔Z的部分不与钻孔Z紧贴。因此，在钻孔Z的开口附近，具有在锁紧螺栓与钻孔Z之间产生非固定区域之类的问题。

这样，在专利文献1的扩张型的锁紧螺栓中，当对打桩面有角度地打桩螺栓主体时，难以充分地发挥紧固力，并且，在钻孔的开口附近产生非固定区域，因此，难以完全充分地利用已打桩的锁紧螺栓的效果。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种即使在相对打桩面有角度地打桩的情况下，也能发挥充分的紧固效果的扩张型的锁紧螺栓。

本发明的锁紧螺栓包括：螺栓主体，其具有内部空间且在截面形状中在至少一处具有凹部，含有通过上述内部空间注入加压流体而使上述凹部塑性变形并扩张的异型钢管，一个端部被密闭；固定套管，其固定于上述螺栓主体的另一端部，具有与该螺栓主体的内部空间连通的上述加压流体的注入孔；垫圈，其具有与上述螺栓主体的打桩面抵接的抵接部和被上述螺栓主体贯穿插入的贯通孔，上述贯通孔在轴向上与打桩面离开；和底座承受部，其固定于上述固定套管，具有能够从与上述打桩面相反一侧的面倾斜地与上述垫圈的贯通孔接触的接触面。

根据该结构，包括底座承受部，其具有能够从与打桩面相反一侧的面倾斜地接触垫圈的贯通孔的接触面，且该底座承受部被固定于固定套管。因此，即使在相对打桩面倾斜的状态下打桩锁紧螺栓，固定于固定套管的底座承受部也均匀地按压垫圈，因此，垫圈的接触部整体能够切实地按压打桩面。其结果是，能够将螺栓主体的应力充分地向矿山传达。

另外，在垫圈中，被螺栓主体贯穿插入的贯通孔在轴向上与打桩面离开，因此，在打桩面与贯通孔之间形成有空间。因此，能够在该空间配置固定套管，因此，能够在钻孔内配置螺栓主体的整体。其结果是，能够将螺栓主体整体固定在钻孔，因此，能够防止产生现有例那样的非固定区域。

在上述锁紧螺栓中，垫圈能够采用多种方式。例如，能够采用以下方式：具有在垫圈与打桩面之间形成空间的圆顶状的中央部，在该中央部形成上述贯通孔，并在上述中央部的周边缘形成上述抵接部。

在上述锁紧螺栓中，底座承受部的接触面能够采用多种方式，例如，能够由球状或者锥形状的曲面形成。这样，能够容易地使底座承受部对贯通孔倾斜，因此，根据打桩面的情况，在施工时能够调整底座承受部的角度。

在上述锁紧螺栓中，上述固定套管与底座承受部能够单独地形成，但也能够一体地形成。

根据本发明，在扩张型的锁紧螺栓中，即使在相对打桩面有角度地进行打桩的情况下，也能发挥充分的紧固效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的锁紧螺栓的侧面图。

图2是说明螺栓主体的制作的立体图。

图3是螺栓主体的后端侧的放大截面图。

图4是垫圈的平面图。

图5是表示图1的锁紧螺栓的施工方法的截面图。

图6是表示图1的锁紧螺栓的施工方法的截面图。

图7是表示图1的锁紧螺栓在隧道的施工例的截面图。

图8是表示图1的锁紧螺栓的施工例的截面图。

图9是表示图1的锁紧螺栓的其他例子的截面图。

图10是表示图1的锁紧螺栓的其他例子的截面图。

图11是表示图1的锁紧螺栓的其他例子的截面图。

图12是表示现有的扩张型锁紧螺栓的施工的截面图。

附图标记说明

1 螺栓主体

2 垫圈

21 贯通孔

4 固定套管

5 底座承受部件

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的锁紧螺栓的一个实施方式进行说明。图1是本实施方式的锁紧螺栓的侧面图。此外，以下，为了方便说明，将锁紧螺栓插入的钻孔的里端部一侧称作“顶端侧”，将其相反一侧称作“后端侧”。

＜1.锁紧螺栓的构造＞

如图1所示，该锁紧螺栓具有由钢管形成的螺栓主体1和按压打桩面的垫圈2，垫圈2具有被该螺栓主体1贯穿插入的贯通孔21。另外，在螺栓主体1的顶端安装有顶端套管3，另一方面，在螺栓主体1的后端安装有固定套管4。并且，在固定套管4的顶端侧安装有环状的底座承受部件5（底座承受部），该底座承受部件5与垫圈2接触。以下，对各个部件进行详细的说明。

首先，参照图2，对螺栓主体1进行说明。图2是说明螺栓主体的制作的立体图。首先，如图2（a）所示，准备具有内部空间101的中空的钢管10，将其按压形成板状后，如图2（b）所示，以长度方向作为轴向弯曲为筒状，以具有在长度方向上延伸的凹部102的方式形成截面C字状的管。这些作为螺栓主体1的基础。此外，钢管10以如后所述因供给至内部空间101的水的压力而发生变形的方式，使用厚度为2～3mm左右的管。另外，需要使钢管10为不完全压扁程度的板状，以使得流体能够流入构成螺栓主体1的钢管10的内部空间101。

在这样形成的螺栓主体1的顶端安装有上述的顶端套管3。顶端套管3形成为圆筒状，螺栓主体1的顶端被插入其中，通过焊接等被固定。而且，螺栓主体1的顶端的与内部空间101连通的部分通过焊接等被密闭。或者，也能够使用顶端被密闭的顶端套管，由此，也能够密闭与内部空间101连通的螺栓主体1的顶端部。除此之外，也可以不设置顶端套管，通过对螺栓主体的顶端进行焊接等方式，来密闭与内部空间101连通的螺栓主体1的顶端部。

另一方面，如图3和图4详细所示，在螺栓主体1的后端侧安装有固定套管。图3是螺栓主体的后端侧的放大截面图，图4是垫圈的平面图。如图3所示，固定套管4形成为圆筒状，在其中插入有螺栓主体1的后端部。在固定套管4的轴向的中间部形成有环状的槽41，在该槽41的一部分形成有注水孔42。注水孔42与配置于固定套管4的内部的螺栓主体1的内部空间101连通。即，在螺栓主体1的表面形成有图示省略的贯通孔，与内部空间101连通。在该贯通孔与固定套管4的注水孔42对位的状态下，螺栓主体1与固定套管4通过焊接等被固定。另外，螺栓主体1的后端部的与内部空间101连通的部分通过焊接等被密闭。这样，螺栓主体1的内部空间101变成顶端侧和后端侧被密闭的密闭空间，经由上述贯通孔与外部连通。

如图3所示，底座承受部件5形成为具有与螺栓主体1的外径大体相同的内径的圆筒状。并且，该底座承受部件5被螺栓主体1贯穿插入，并且配置于固定套管4的顶端侧。更详细地来讲，底座承受部件5的外周面51（接触面）形成为直径随着朝向顶端而变小的锥形状，顶端部与垫圈2的贯通孔21的边缘部接触。另外，底座承受部件5的后端面平坦地形成，该后端面与固定套管4的顶端面抵接。

如图3和图4所示，垫圈2包括：圆形的圆顶状的中央部22；和从该中央部22的周边开始延伸的俯视呈矩形形状的凸缘部（抵接部）23。在中央部22形成有贯通孔21，在该贯通孔21贯穿插入螺栓主体1。贯通孔21的孔径比螺栓主体1的外径略大，比底座承受部件5的外径略小。因此，在螺栓主体1的外周面与贯通孔21的内周面的缝隙贯穿插入有底座承受部件5的顶端部。另外，垫圈2的凸缘部23平坦地形成，该凸缘部23与锁紧螺栓的打桩面接触。此时，中央部22形成为圆顶状，由此，在打桩面X与垫圈2之间形成有空间S。

＜2.锁紧螺栓的施工方法＞

下面，参照图5和图6，对采用上述方式构成的锁紧螺栓的施工方法进行说明。图5和图6是表示该锁紧螺栓的施工方法的截面图。首先，在打桩面X形成钻孔Z。钻孔Z具有比螺栓主体1的外径略大的内径。接着，如图5所示，在安装有顶端套管3和固定套管4的螺栓主体1，从顶端侧依次贯穿插入底座承受部件5和垫圈2。接着，如图6（a）和图6（b）所示，将螺栓主体1插入钻孔Z直至垫圈2与打桩面抵接。此时，由于垫圈2的中央部22形成为圆顶状，因此，固定套管4和底座承受部件5配置于离开打桩面X的位置。因此，仅螺栓主体1被配置在钻孔Z内。

接着，向固定套管4安装注水用接头（图示省略）。并且，从与该注水用接头连接的注水管（图示省略），经由注水孔42对螺栓主体1的内部空间101供给加压水。由此，螺栓主体1从图6（a）和图6（b）的状态向图6（c）和图6（d）的状态扩张。即，通过对螺栓主体1的内部空间101注入加压水，以凹部102变小的方式，螺栓主体1在径向上扩张，与钻孔Z的内壁面紧贴。此时，只要螺栓主体1的表面紧贴钻孔Z，凹部102的一部分也可以残留。

另外，通过比较图6（b）和图6（d）可知，螺栓主体1因径向的扩张而在轴向上略微收缩。此时，螺栓主体1的后端部侧通过固定套管4、底座承受部件5和垫圈2被固定在打桩面X，因此，螺栓主体1以被向打桩面X一侧牵拉的方式在轴向上收缩。因此，轴向的摩擦力也作用在螺栓主体1的表面与钻孔内壁面之间。于是，螺栓主体1因径向的扩张而在径向上按压钻孔内壁面，而且还使轴向的摩擦力发挥作用，由此，使紧固力对钻孔Z发挥作用。

这样，当螺栓主体1与钻孔Z紧贴时，从固定套管4取下注水用接头，通过固定套管将加压水从螺栓主体1向外部排出。为了加固矿山，螺栓主体1有多种适用方法，例如，如图7所示，能够将多个锁紧螺栓沿着隧道的内壁面Y进行打桩。如该图所示，多个锁紧螺栓与隧道的内壁面Y垂直地隔着规定间隔进行打桩。由此，在圆周方向上邻接的锁紧螺栓之间，伴随螺栓主体1的扩径，沿着隧道的内壁面Y的圆周方向的紧固力F1发挥作用。另外，螺栓主体1在轴向上收缩，由此，与隧道的内壁面Y垂直的径向的紧固力F2发挥作用。这样，构成隧道的内壁的矿山被牢固地加固。

但是，在本实施方式中，由于底座承受部件5的外周面形成为锥形状，因此，除了对垫圈2的贯通孔21笔直地插入外，也能够倾斜地插入。因此，即使对于相对打桩面X倾斜的钻孔Z，也能够打桩螺栓主体1。例如，在图8所示的例子中，在垫圈2的凸缘部23整体与打桩面X抵接的状态下，螺栓主体1相对垫圈2倾斜，沿着钻孔Z被插入。这是因为，底座承受部件5能够倾斜地接触垫圈2。

＜3.特征＞

如以上的方式，根据本实施方式，包括：具有能够从后端侧与垫圈2的贯通孔21倾斜地接触的锥形状的外周面51的底座承受部件5，该底座承受部件5被固定于固定套管4。因此，即使在相对打桩面X倾斜的状态下打桩锁紧螺栓，固定于固定托管4的底座承受部件5也均匀地按压垫圈2，因此，垫圈2的凸缘部23整体能够切实地按压打桩面X。其结果是，能够将螺栓主体1的应力充分地向矿山传达。

另外，在垫圈2中，被螺栓主体1贯穿插入的贯通孔21在轴向上与打桩面X分开，因此，在打桩面X与贯通孔21之间形成有空间S。所以，能够在该空间S配置固定套管4，因此，能够在钻孔Z仅配置螺栓主体1。其结果是，除了顶端侧之外，外钻孔Z整体与螺栓主体1固定，因此，能够防止产生现有例那样的非固定区域。

＜4.变形例＞

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，只要不脱离其宗旨，能够进行各种变更。例如，只要贯通孔21与打桩面X离开，则垫圈2的形状没有特别的限定，因此，如图9所示，中央部22也可以呈平缓的锥形状地形成倾斜面。即使这样，也能够与相对图9（b）所示的打桩面X倾斜的钻孔Z对应。

只要以能够变更与垫圈2的贯通孔21的角度的方式接触，则底座承受部件5的形状没有特别的限定，如上所述，除了使外周面形成为锥形状之外，也能够使其形成为球状的曲面。

另外，如图10所示，也能够形成为使固定套管与底座承受部件一体化的部件7。即使这样，也能够获得上述的效果。而且，如图11所示，也能够采用与固定套管相比在径向上更突出的底座承受部件作为与固定套管一体化的部件8。此时，在突出的部分中，在朝向垫圈的面上形成锥形状或者球状的曲面，只要与垫圈2的贯通孔21接触，如图11（b）所示，即使钻孔倾斜也能对应。

Claims (2)

1.一种锁紧螺栓，其特征在于，具有：

螺栓主体，其具有内部空间且在截面形状中在至少一处具有凹部，含有通过向所述内部空间注入加压流体而使所述凹部塑性变形并扩张的异型钢管，顶端部被密闭；

固定套管，其固定于所述螺栓主体的后端部，具有与该螺栓主体的内部空间连通的所述加压流体的注入孔；

垫圈，其具有：圆顶状的中央部，在其与打桩面之间形成空间，在该中央部形成有被所述螺栓主体贯穿插入的贯通孔；和平坦的抵接部，其从所述中央部的周边开始延伸，且与所述螺栓主体的打桩面抵接，所述贯通孔在轴向上与打桩面离开；和

底座承受部，其固定于所述固定套管，具有能够从与所述打桩面相反一侧的面倾斜地与所述垫圈的贯通孔接触的接触面，

所述底座承受部以所述螺栓主体可贯穿插入的方式形成为圆筒状，

所述底座承受部从所述螺栓主体的顶端侧被所述螺栓主体贯穿插入，并与所述固定套管的顶端面抵接。

2.如权利要求1所述的锁紧螺栓，其特征在于：

所述底座承受部的接触面由球状或者锥形状的曲面形成。