CN105113506A - 一种扩孔型锚杆及其支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锚杆，尤其涉及一种扩孔型锚杆及其支护方法，包括杆体、安装托盘、锚固件以及锚固机构，锚固机构包括：滑动组件，包括下滑块、上滑块以及端头，端头能止挡下滑块以及上滑块脱离杆体；多个拉杆组件包括支架、拉杆及辅助拉杆，与上述滑动组件铰接装配；弹性组件，弹性组件安装于杆体上，且能带动拉杆组件从闭合至开启状态；锚杆装入末端扩孔的锚孔后，各个支架受弹性组件、拉杆和辅助拉杆的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个支架与杆体配合撑紧在锚孔的壁上。本发明结构简单、操作方便，并且有效提高锚杆单锚承载力，同时有效控制围岩变形位移，提高了锚固效率。

Description

一种扩孔型锚杆及其支护方法

技术领域

本发明涉及一种锚杆，尤其涉及一种扩孔型锚杆及其支护方法。

背景技术

近年来，国内外岩土工程领域针对传统锚杆的改进开展了大量的研究。例如土工织物锚，该织物能在土体拉力作用下将锚板上方的土体向外挤压，形成土工织物包裹体，从而调动较大范围内的土体参与工作，以此来增大基础抗拔力。类似研究成果还有圆锥型锚杆、螺旋叶片锚杆以及胀壳式锚杆等。因此通过扩大锚杆内端以增加受力面积是一种提高锚杆承载力的重要措施。

扩孔型锚杆支护技术已经成熟运用于边坡和基坑工程中，并且取得了较好的支护效果。其扩孔是在钻孔成孔后，根据设计要求进行定位定量扩孔，形成一个有局部扩大体的锚杆孔。注浆后，扩大体增加了土体与锚固体的接触面积，锚杆内端承载作用与摩擦作用的结合使锚杆锚固力有了较大提高。

目前，国内外关于锚杆的扩孔方法主要包括机械扩孔，爆炸扩孔，水力扩孔等。对于硬岩扩孔后，锚杆仍采用直杆钢筋，在达到钢筋与锚固剂极限侧摩阻力后钢筋从锚固体中拔出，无法完全发挥扩孔部位锚固体的承载力，因此极需一种可以有效解决该问题的锚杆。

发明内容

为解决上述问题，本发明的主要目的在于，提供一种扩孔型锚杆，其不仅结构简单，而且操作方便，并且其可以有效的提高锚杆的承载力，同时还能有效控制围岩变形位移，能满足岩土工程中扩孔型锚杆支护技术的要求。

为解决上述问题，本发明提供一种扩孔型锚杆，包括杆体、安装在杆体外端的托盘以及锚固件，还包括安装于杆体内端的锚固机构，所述锚固机构包括：

一滑动组件，滑动组件包括下滑块、上滑块以及端头，所述下滑块以及上滑块依次安装于所述杆体上，并且能相对于所述杆体滑动，所述端头安装于所述杆体的内端，所述端头能止挡所述下滑块以及上滑块脱离所述杆体；

多个拉杆组件，设置于所述滑动组件的周侧方向，所述拉杆组件包括支架、拉杆以及辅助拉杆，所述支架的顶端与所述端头铰接，所述拉杆的一端铰接于所述支架的中间位置，另一端与所述上滑块铰接，所述辅助拉杆的一端铰接于所述拉杆的中间位置，另一端与所述下滑块铰接；

一弹性组件，弹性组件安装于所述杆体上，并且顶抵于所述上滑块与下滑块之间，所述弹性组件的弹性力能带动下滑块以及上滑块移动，从而带动所述拉杆组件从闭合至开启状态；

所述锚杆装入末端扩孔的锚孔后，各个支架受所述弹性组件、拉杆和辅助拉杆的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个所述支架与杆体配合撑紧在所述锚孔的壁上。

于本发明的一实施例中，所述支架末端长度方向上至少分为两段架体，所述两段架体间设有限位铰链，所述限位铰链位于所述支架的中间与末端之间，所述限位铰链限制靠近末端的架体仅在面向所述杆体的方向转动，且所述限位铰链上安装有复位弹簧。

于本发明的一实施例中，所述两相邻的支架之间还设有一柔性定位带，所述拉杆组件呈打开状态时，所述多个定位带能定位所述多个拉杆组件。

于本发明的一实施例中，所述端头上还设置有一保护块，所述保护块固定连接于所述端头的上方。

于本发明的一实施例中，还包括一止挡件，所述止挡件设置所述杆体上，并且位于所述端头与上滑块之间，所述止挡件能止挡上滑块并限位所述上滑块的滑动位置。

于本发明的一实施例中，所述上滑块以及下滑块相对的两端上各形成一容置槽，所述弹性组件的部分容置于所述容置槽内。

基于上述构思，所述支架与杆体之间的开合角度小于60度。所述支架与杆体之间的开合角度小于45度。

基于上述构思，所述拉杆的长度为所述支架长度的二分之一，所述辅助拉杆的长度为所述拉杆长度的二分之一。所述拉杆组件以及滑动组件均为钢质材料制成。

基于上述构思，本发明另提供一种扩孔型锚杆的支护方法，该方法包括如下步骤:首先使用钻机钻出锚孔，然后可使用扩孔手段对锚孔进行末端扩孔处理，将组装完成的锚固机构安装于杆体上，将锚固机构收缩至闭合状态，并且将锚杆装入末端扩孔的锚孔中，当锚固机构推送至扩孔处时，各个支架受弹性组件、拉杆和辅助拉杆的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个支架与杆体配合撑紧在锚孔的壁上，然后在锚孔中注入锚固剂，使锚固剂充满扩孔处，并且与锚固结构充分结合锚固，然后在杆体的外端安装托盘及固定件，通过锚固机构、杆体、托盘以及固定件的共同作用对岩体进行支护。

本发明提供的扩孔型锚杆，可以在钻孔扩孔后，将装有锚固机构的锚杆插入钻孔中，当达到设计扩孔位置后，锚固机构会在弹性组件作用下自动打开，在扩孔腔内形成钢筋骨架，注入锚固剂后可形成混合受力构件。增加锚固机构，可以有效的增大锚杆与扩孔的接触面积，有效加大单根锚杆的承载力；另外锚固机构尺寸可根据不同的扩孔尺寸进行调整，使得本实用可新型可以适应不同孔径结构及使用环境；另外由于拉杆组件为独立设置，所以即使部分的拉杆组件破坏后，其整体结构仍有承载力。

综上所述，本发明的扩孔型锚杆，不仅结构简单、操作方便、容易使用，而且还可有效提高锚杆承载力，同时有效控制围岩变形位移，能满足岩土工程中扩孔型锚杆支护技术的要求，对新型锚杆技术的发展有重要价值。

附图说明

图1为本发明的扩孔型锚杆开启状态的示意图；

图2为图1所示扩孔型锚杆的杆体示意图；

图3为图1所示扩孔型锚杆的俯视示意图；

图4为图1中A部放大示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施例，图1为本发明的扩孔型锚杆开启状态的示意图；图2为图1所示扩孔型锚杆的杆体示意图；图3为图1所示扩孔型锚杆的俯视示意图；图4为图1中A部放大示意图。

如图1所示，本发明提供一种扩孔型锚杆，包括杆体1、安装在杆体1外端的托盘6以及锚固件7，还包括安装于杆体1内端的锚固机构2，锚固机构2包括：

一滑动组件21，滑动组件21包括下滑块211、上滑块212以及端头213，下滑块211以及上滑块212依次安装于杆体1上，并且能相对于杆体1滑动，端头213安装于杆体1的内端，端头213能止挡下滑块211以及上滑块212脱离杆体1；

多个拉杆组件22，设置于滑动组件21的周侧方向，拉杆组件包括支架221、拉杆222以及辅助拉杆223，支架221的顶端与端头213铰接，拉杆222的一端铰接于支架221的中间位置，另一端与上滑块212铰接，辅助拉杆223的一端铰接于拉杆222的中间位置，另一端与下滑块211铰接；

一弹性组件23，弹性组件23安装于杆体1上，并且顶抵于上滑块212与下滑块211之间，弹性组件23的弹性力能带动下滑块211以及上滑块212移动，从而带动拉杆组件22从闭合至开启状态；

锚杆装入末端扩孔的锚孔后，各个支架221受弹性组件23、拉杆222和辅助拉杆223的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个支架221与杆体1配合撑紧在锚孔的壁上。

如图2所示，杆体1可以采用金属制成，其应该具有相应的强度，例如可采用高强度钢制成，其截面可以是圆形或者其它形状，本发明并不限制其具体的材质或形状。在本实施例中，杆体1的外端依次安装有托盘6以及锚固件7，托盘6可以通过螺纹连接于杆体1的外端上，并且压抵于岩土的外表面，同样其也可以采用其它方式安装于杆体1上。锚固件7安装于杆体1的外端，并且从压抵于托盘6，使托盘6顶抵于岩土的外表面上，锚固件7可以采用螺接或是其它方式，本发明并不限制托盘以及锚固件具体的连接方式，托盘6也可以采用各种类型的托盘，例如平板型托盘、蝶形托盘等，但本发明并不限制托盘的具体类型。

如图1至图4所示，杆体1的内端安装有锚固机构2，锚固机构2包括：一滑动组件21、多个拉杆组件22以及弹性组件23组成。滑动组件21包括下滑块211、上滑块212以及端头213，下滑块211及上滑块212均采用金属制成，例如可以采用高强度钢制成，其外形可以是圆柱形套筒结构，但是本发明并不限制二者的具体材质及形状。下滑块211及上滑块212可依次套设于上述杆体1上，并且二者可相对于杆体1滑动。

端头213可以采用类似于上述下滑块211的材质制成，其外形也可采用圆柱形结构，在此并不限制其材质及形状。端头213可以安装于杆体1的内端上，与杆体1可采用螺接或焊接等方式，本发明并不限制其具体的连接方式，在本实施中端头213采用螺纹与杆体1连接，并且端头213能够止挡下滑块211以及上滑块212的滑动范围，以防止二者脱离杆体1。

多个拉杆组件22设置于滑动组件21的周侧方向，拉杆组件22包括支架221、拉杆222以及辅助拉杆223，拉杆组件22均采用上述高强度钢制成，拉杆组件22的各部件的外形可为杆状结构，但是本发明并不限制其具体的材质及形状。在本发明的一实施例中，拉杆222可为支架221长度的二分之一，辅助拉杆223的长度为拉杆222长度的二分之一，采用此种长度比例，可以大大提高锚固机构的承载力，但是本发明并不限制其具体的长度比例。另外拉杆组件22的各部件的长度还可以根据实际的使用情况，来动态的调整其长度，采用此种设计可以使得本发明适应不同孔径，以适应各种的使用环境。

在一实施例中，拉杆组件22的数量为8个，均匀的设置于滑动组件21的周侧方向。具体连接方式为支架221的顶端与端头213铰接；拉杆222的一端铰接于支架221的中间位置，当然此处连接的位置仅为举例用，并不限制其具体的连接位置，拉杆222的另一端与上滑块212铰接；辅助拉杆223的一端铰接于拉杆222的中间位置，当然此处连接的位置仅为举例用，并不限制其具体的连接位置，另一端与下滑块211铰接。

弹性组件23具体可以为一压缩弹簧，但是本发明并不限制其具体类型，只要其在被压缩时能提供一还原的力即可。弹性组件23安装于杆体1上，具体可以为套设杆体1上，并且弹性组件23顶抵于上滑块212与下滑块211之间。当拉动下滑块211时，或者挤压拉杆组件22至闭合状态时，弹性组件23被压缩，然后松开下滑块211或者释放拉杆组件23，弹性组件23向下滑块211及上滑块212各施加一个相反的力，此时弹性组件23的弹性力即可带动下滑块211以及上滑块212移动，从而带动拉杆组件22从闭合至开启状态。

在一实施例中，上滑块212的下端面上向内形成一容置槽，而下滑块211的上端面也对应的形成一容置槽。该容置槽环绕杆体1的外周，并且弹性组件23的两端部分可容置于该容置槽内，设置容置槽的主要目的在于，可以使弹性组件23定位上下滑块之间，防止弹性组件23变形而脱落。

如图1及图4所示，于本发明的一实施例中，支架221末端长度方向上至少可以分为两段架体，任意两相邻的两段架体之间可以设置有限位铰链2211，限位铰链2211位于支架221的中间与末端之间。限位铰链2211限制靠近末端的架体仅在面向杆体1的方向转动，并且限位铰链2211上安装有复位弹簧，以给限位铰链2211提供一个与杆体1相反的力，使限位铰链2211下方的架体在没有障碍的情况下可以自动打开，并且使支架221成为一直线状。设置限位铰链2211可以使得本发明能自动适应各种孔径，另外在预设孔径内出现障碍时，依然可以直接使用本发明，大大的提高了本发明的适用性以及易用性。

如图3所示，于本发明的一实施例中，还可以包括多个柔性定位带3，该定位带3可以采用柔性金属，例如钢丝绳，或者采用高强度纤维材质制在，本发明并不限制其具体的材料，但是其必须为柔性材质制成并成具有一定的强度。定位带3设置于每两相邻的支架221之间，并且与支架221连接固定，具体的连接方式可根据不同的材质来确定，例如定位带3为柔性金属制成时，可以采用焊接方式；当其采用纤维材质时，可以采用缠绕打结的方式，本发明并不限制其具体的连接方式。设置定位带3的主要作用在于，当拉杆组件22呈打开状态时，可以定位多个拉杆组22，以避免拉杆组22在打开后分布不均匀，从而导致的受力不均匀，影响本发明的使用效果。

如图1所示，于本发明的一实施例中，还包括一保护块4，保护块4可以采用如上述端头213所采用的材质制成，其外形也可同呈现圆柱形或者圆锥形。保护块4安装于端头213，其可以采用焊接或螺接的方式与端头213连接，但是本发明并不限制其具体的连接方式。设置保护块4的主要目的在于，可以保护端头213不受损坏，并且可以有效提头端头213的强度。另外在保护块4为圆锥形时，还可以使得本发明在使用时，更加方便的伸入锚孔内，提高本发明的易用性。

于本发明的一实施例中，还包括一止挡件5，止挡件5为采用上述金属材质制成的套管状结构，或者为块状结构。止挡件5可以套设杆体1上，或者直接焊接于杆体，但是其必须位于端头213与上滑块212之间，在实际应用时，止挡件5能止挡上滑块212并限位上滑块212的滑动位置。但是本发明并不限制其制形状以及与杆体连接的方式。

于本发明的一实施例中，可以通过调整止挡件5的长度，或者其位于杆体1上的位置，以此来调整支架221与杆体11之间的夹角，以此来满足在锚杆支护时需要不同应力的需求，当支架221与杆体1之间夹角越小时，锚固机构2的承载力越强。在一较佳实施例中，杆体1相对较短时，也就是锚固深度较浅时，支架221与杆体1之间的开合角度可以小于60度。而在另一较佳实施例中，杆体1相对较长时，也就是锚固深度较大时，可将支架221与杆体1之间的开合角度调整至小于45度。

于本发明的一实施例中，上述本发明的各部件均可采用镀锌工艺进行处理，因为锚杆的支护环境比较复杂，并且锚孔内环境相对潮湿，采用此工艺处理，可以本发明使用范围更加广泛，并且使得本发明不易生锈而锚固效果，从而极大的延长了本发明的使用寿命。

本发明的实施方法

首先使用钻机钻出锚孔，然后可使用扩孔手段对锚孔进行末端扩孔处理，将组装完成的锚固机构2安装于杆体1上，将锚固机构2收缩至闭合状态，并且将锚杆装入末端扩孔的锚孔中，当锚固机构2推送至扩孔处时，由于没有了前端锚孔壁的阻力,各个支架221受弹性组件23、拉杆222和辅助拉杆223的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个支架221与杆体1配合撑紧在锚孔的壁上，然后在锚孔中注入锚固剂，使锚固剂充满扩孔处，并且与锚固结构充分结合锚固，然后在杆体1的外端安装托盘及固定件，通过锚固机构、杆体、托盘以及固定件的共同作用对岩体进行支护，最后完成锚固作业。

本发明的有益效果在于，在钻孔扩孔后，将装有锚固机构的锚杆插入钻孔中，当达到设计扩孔位置后，锚固机构会在弹性组件作用下自动打开，在扩孔腔内形成钢筋骨架，注入锚固剂后可形成混合受力构件。增加锚固机构，可以有效的增大锚杆与扩孔的接触面积，有效加大单根锚杆的承载力；另外锚固机构尺寸可根据不同的扩孔尺寸进行调整，使得本实用可新型可以适应不同孔径结构及使用环境；另外由于支架的末端设有铰链装置，即使在扩孔处出现不可预知的障碍，本发明依然可以正常的打开使用，并不会影响锚固效果，大大提高了本发明的易用性及实用性；另外由于拉杆组件为独立设置，所以即使部分的拉杆组件破坏后，其整体结构仍有承载力。

综上所述，本发明的扩孔型锚杆，不仅结构简单、操作方便、容易使用，而且还可有效提高锚杆承载力，同时有效控制围岩变形位移，能满足岩土工程中扩孔型锚杆支护技术的要求，对新型锚杆技术的发展有重要价值。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种扩孔型锚杆，包括杆体、安装在杆体外端的托盘以及锚固件，其特征在于，还包括安装于杆体内端的锚固机构，所述锚固机构包括：

一滑动组件，滑动组件包括下滑块、上滑块以及端头，所述下滑块以及上滑块依次安装于所述杆体上，并且能相对于所述杆体滑动，所述端头安装于所述杆体的内端，所述端头能止挡所述下滑块以及上滑块脱离所述杆体；

多个拉杆组件，设置于所述滑动组件的周侧方向，所述拉杆组件包括支架、拉杆以及辅助拉杆，所述支架的顶端与所述端头铰接，所述拉杆的一端铰接于所述支架的中间位置，另一端与所述上滑块铰接，所述辅助拉杆的一端铰接于所述拉杆的中间位置，另一端与所述下滑块铰接；

一弹性组件，弹性组件安装于所述杆体上，并且顶抵于所述上滑块与下滑块之间，所述弹性组件的弹性力能带动下滑块以及上滑块移动，从而带动所述拉杆组件从闭合至开启状态；

所述锚杆装入末端扩孔的锚孔后，各个支架受所述弹性组件、拉杆和辅助拉杆的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个所述支架与杆体配合撑紧在所述锚孔的壁上。

2.如权利要求1所述的扩孔型锚杆，其特征在于，所述支架末端长度方向上至少分为两段架体，所述两段架体间设有限位铰链，所述限位铰链位于所述支架的中间与末端之间，所述限位铰链限制靠近末端的架体仅在面向所述杆体的方向转动，且所述限位铰链上安装有复位弹簧。

3.如权利要求1所述的扩孔型锚杆，其特征在于，所述两相邻的支架之间还设有一柔性定位带，所述拉杆组件呈打开状态时，所述多个定位带能定位所述多个拉杆组件。

4.如权利要求1所述的扩孔型锚杆，其特征在于，所述端头上还设置有一保护块，所述保护块固定连接于所述端头的上方。

5.如权利要求1所述的扩孔型锚杆，其特征在于，还包括一止挡件，所述止挡件设置所述杆体上，并且位于所述端头与上滑块之间，所述止挡件能止挡上滑块并限位所述上滑块的滑动位置。

6.如权利要求1所述的扩孔型锚杆，其特征在于，所述上滑块以及下滑块相对的两端上各形成一容置槽，所述弹性组件的部分容置于所述容置槽内。

7.如权利要求1所述的扩孔型锚杆，其特征在于，所述支架与杆体之间的开合角度小于60度或者小于45度。

8.如权利要求1至7的任一所述的扩孔型锚杆，其特征在于，所述拉杆的长度为所述支架长度的二分之一，所述辅助拉杆的长度为所述拉杆长度的二分之一。

9.如权利要求1至7的任一所述的扩孔型锚杆，其特征在于，所述拉杆组件以及滑动组件均为钢质材料制成。

10.一种扩孔型锚杆的支护方法，所述扩孔型锚杆，包括杆体、安装在杆体外端的托盘以及锚固件，其特征在于，还包括安装于杆体内端的锚固机构，所述锚固机构包括：

一滑动组件，滑动组件包括下滑块、上滑块以及端头，所述下滑块以及上滑块依次安装于所述杆体上，并且能相对于所述杆体滑动，所述端头安装于所述杆体的内端，所述端头能止挡所述下滑块以及上滑块脱离所述杆体；

多个拉杆组件，设置于所述滑动组件的周侧方向，所述拉杆组件包括支架、拉杆以及辅助拉杆，所述支架的顶端与所述端头铰接，所述拉杆的一端铰接于所述支架的中间位置，另一端与所述上滑块铰接，所述辅助拉杆的一端铰接于所述拉杆的中间位置，另一端与所述下滑块铰接；

一弹性组件，弹性组件安装于所述杆体上，并且顶抵于所述上滑块与下滑块之间，所述弹性组件的弹性力能带动下滑块以及上滑块移动，从而带动所述拉杆组件从闭合至开启状态；

所述锚杆装入末端扩孔的锚孔后，各个支架受所述弹性组件、拉杆和辅助拉杆的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个所述支架与杆体配合撑紧在所述锚孔的壁上；

所述扩孔型锚杆的支护方法，该方法包括如下步骤:

首先使用钻机钻出锚孔，然后可使用扩孔手段对锚孔进行末端扩孔处理，将组装完成的锚固机构安装于杆体上，将锚固机构收缩至闭合状态，并且将锚杆装入末端扩孔的锚孔中，当锚固机构推送至扩孔处时，各个支架受弹性组件、拉杆和辅助拉杆的共同作用，推动其自动向外周方向撑开，从而以多个支架与杆体配合撑紧在锚孔的壁上，然后在锚孔中注入锚固剂，使锚固剂充满扩孔处，并且与锚固结构充分结合锚固，然后在杆体的外端安装托盘及固定件，通过锚固机构、杆体、托盘以及固定件的共同作用对岩体进行支护。