CN105604057A - 一种扩展翼式锚杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扩展翼式锚杆装置，属于岩土工程锚固领域。该装置包括箍紧帽、连接套筒、架台、螺栓、扩展翼、撑翼滑块、杆体、弹簧卡钩、收翼弹簧。箍紧帽内壁设有与连接套筒啮合的螺纹，连接套筒与箍紧帽螺纹配合将架台沿轴向约束在杆体上，扩展翼内侧设有供撑翼滑块运行的滑槽，撑翼滑块内壁设有与杆体啮合的螺纹，扩展翼上有穿孔。本发明通过安装一个或多个该扩展翼式锚杆装置，使扩展翼张开增加锚杆与孔内灌浆体和岩土体之间的侧阻力，从而提高锚杆对软及中硬强度岩土体的支护效果。

Description

一种扩展翼式锚杆装置

技术领域

本发明涉及岩土工程锚固领域，特别是指一种扩展翼式锚杆装置。

背景技术

锚杆由于其施工简单、工艺成熟，且占用空间小、可承受拉力大等优点在建筑、公路、铁路等工程中得到广泛应用。根据锚杆的锚固方式可分为机械锚固型和黏结锚固型两类。锚固装置或锚杆杆体和孔壁接触，利用摩擦力发挥锚固作用的锚杆，属于机械锚固型锚杆；锚杆杆体部分或全长利用树脂、砂浆、快硬水泥等胶结材料将锚杆杆体和孔壁黏结固定在一起，通过粘结力实现锚固作用的锚杆属于黏结型锚杆。

锚杆一般由锚固头与杆体组成，使用时先在岩土体中成孔，将锚杆插入孔内，再注入凝结剂进行锚固。在锚杆受拉时，粘结力成为锚杆支护体系中最基本最主要的抗力。锚杆的抗拔力与锚固体所作用的岩层性质有关，当锚杆锚固在坚硬稳定的岩层中时，锚固体所能承受的抗拔力大小由灌浆体和锚杆杆体之间的粘结力决定；当锚杆锚固在低强度、风化岩层或土层中时，锚固体所能承受的抗拔力大小由灌浆体和周围岩层或土层的粘结力决定。在中等强度岩土工程应用中，杆体承受较大拉拔剪切力时，锚杆易因粘结力降低而失效。

为提高单根锚杆的锚固力，常采用端部扩孔法扩大锚杆端部，以增加锚固效果，但扩孔需要特殊工艺和设备，特别是地下工程中大量使用了锚固工程，一般端部扩孔方法成本高，施工时间长，性价比低，甚至难以实现。因此发明一种能够在现有施工条件下进行锚杆端部扩张的锚杆装置十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是锚杆在加固中低强度岩土层时由于侧阻力不足而失效的问题，使锚杆与孔壁岩土体及孔内灌浆体之间更牢固地结合，达到增加锚杆抗拔能力的目的，提供一种扩展翼式锚杆装置。

该装置包括箍紧帽、连接套筒、架台、扩展翼、撑翼滑块、弹簧卡钩和收翼弹簧，杆体穿入连接套筒，连接套筒穿过架台，由箍紧帽箍紧，扩展翼与架台通过螺栓连接，撑翼滑块通过螺纹安装在杆体上，扩展翼内侧设置与撑翼滑块相配合的滑槽，弹簧卡钩设置在两侧扩展翼的侧边上，收翼弹簧安装在弹簧卡钩上，架台上对称安装两个顶杆。

其中，连接套筒套装在杆体的端部，连接套筒端部为爪型结构，爪型结构内径略大于杆体外径；箍紧帽内径由内向外逐渐变大，箍紧帽与连接套筒通过螺纹啮合；两侧扩展翼中部对称分布两个穿孔；扩展翼内侧滑槽深度向翼尾处逐渐变大，扩展翼厚度向翼尾处逐渐变小；撑翼滑块两侧支撑片宽度略小于扩展翼内侧滑槽的宽度。

当采用多个该扩展翼式锚杆装置时，利用穿过穿孔的钢丝绳将多个装置串联，装置依次安装在杆体上，后续架台无顶杆部分，利用钢丝绳卡头固定。扩展翼可用环形橡胶圈代替收翼弹簧作初始箍紧。

使用该装置时，将该装置插入钻孔，转动杆体，撑翼滑块沿杆体在滑槽中向孔底移动，进而将扩展翼打开，使扩展翼尾部接触或嵌入孔壁。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

安装使用一个或多个该扩展翼式锚杆装置，能够通过扩展翼张开增加锚杆与孔内灌浆体及岩土体之间的侧阻力，大幅提高锚杆对软及中硬强度岩土体的支护效果，使锚杆与孔壁岩土体及孔内灌浆体之间更牢固地结合，达到增加锚杆抗拔能力的目的。

附图说明

图1为扩展翼式锚杆装置结构示意图；

图2为扩展翼式锚杆装置初始状态示意图；

图3为连接套筒结构示意图；

图4为扩展翼示意图；

图5为撑翼滑块三视图；

图6为架台三视图；

图7为本发明单个作用状态示意图；

图8为本发明多个作用状态示意图。

其中：1-箍紧帽；2-连接套筒；3-架台；4-螺栓；5-扩展翼；6-撑翼滑块；7-杆体；8-顶杆；9-滑槽；10-爪型结构；11-弹簧卡钩；12-收翼弹簧；13-穿孔；14-钢丝绳卡头；15-钢丝绳；60-孔底；61-孔壁；62-注浆结石体；63-岩土体。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种扩展翼式锚杆装置。

如图1和图2所示，该装置包括箍紧帽1、连接套筒2、架台3、扩展翼5、撑翼滑块6、弹簧卡钩11和收翼弹簧12，杆体7穿入连接套筒2，连接套筒2穿过架台3由箍紧帽1箍紧，其中连接套筒2的外径小于架台3孔的内径，以保证穿入杆体7的连接套筒2可以在架台3孔中自由转动，扩展翼5与架台3通过螺栓4连接，撑翼滑块6通过螺纹安装在杆体7上，扩展翼5内侧设置与撑翼滑块6相配合的滑槽9，弹簧卡钩11设置在两侧扩展翼5的侧边上，收翼弹簧12安装在弹簧卡钩11上，如图6所示，架台3上对称安装两个顶杆8。

如图2、3所示，连接套筒2套装在杆体7的端部，连接套筒2端部为爪型结构10，爪型结构10内径略大于杆体7外径。

箍紧帽1内径由内向外逐渐变大，箍紧帽1与连接套筒2通过螺纹啮合，实现杆体7与连接套筒2不出现相对转动，并保证箍紧帽1在箍紧杆体7与连接套筒2的同时，与架台3之间保持较小的轴向间距，从而使箍紧帽1、连接套筒2和杆体7组合结构在架台3孔中自由转动。

两个扩展翼5通过螺栓4与架台3铰接，其中架台3的铰接处凹槽部分与扩展翼5铰接处凸出部分相互配合，凸出部分与凹槽部分呈弧面接触，使扩展翼5与架台3之间的连接处有较大的强度，进而保证锚杆装置不易失效。撑翼滑块6与杆体7通过螺纹配合，经旋转杆体7使撑翼滑块6沿杆体7移动。

如图4所示，扩展翼5内侧滑槽9深度向翼尾处逐渐变大，扩展翼5厚度向翼尾处逐渐变小。如图5所示，撑翼滑块6两侧支撑片宽度略小于扩展翼5内侧滑槽9的宽度，扩展翼5在初始闭合状态时，撑翼滑块6两侧支撑片恰好在扩展翼5的滑槽9中。两个扩展翼5通过弹簧卡钩11上的收翼弹簧12约束，以保证在本发明进入钻孔时扩展翼5为闭合状态，且扩展翼5张开过程中撑翼滑块6两侧支撑片始终在滑槽9内滑动。

如图7所示，为了增大锚杆与岩土体63间侧阻力，将锚杆装置插入钻孔，用顶杆8顶住孔底60，然后转动杆体7，此时，撑翼滑块6沿着杆体7在扩展翼5内侧滑槽9中向孔底移动，进而将扩展翼5撑开，使扩展翼5的尾部接触或嵌入孔壁61岩土体，注浆后扩展翼5与注浆结石体62互相粘结以提高锚杆承载能力。

如图8所示，可根据加固要求，在杆体7增加本发明装置的数量，同时用钢丝绳15将各个扩展翼式锚杆装置进行串联，钢丝绳15经穿孔13由钢丝绳卡头14固定，以此防止部分扩展翼式装置架台随杆体7旋转而转动，导致扩展翼5无法打开，不能实现预期支护效果。

具体技术参数分析：本发明适用于不同的钻孔直径，当本发明应用于直径为150毫米的钻孔中时，杆体7直径可为32毫米。扩展翼5中部2个钻孔直径3毫米。扩展翼5是弧度120°的环形钢片，长150毫米，最厚处4毫米，最薄处0.5毫米，扩展翼5内滑槽9长度80毫米，深度由8.5毫米渐变为1.5毫米。撑翼滑块6最大宽度60毫米。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种扩展翼式锚杆装置，其特征在于：包括箍紧帽(1)、连接套筒(2)、架台(3)、扩展翼(5)、撑翼滑块(6)、弹簧卡钩(11)和收翼弹簧(12)，杆体(7)穿入连接套筒(2)，连接套筒(2)穿过架台(3)由箍紧帽(1)箍紧，扩展翼(5)与架台(3)通过螺栓(4)连接，撑翼滑块(6)通过螺纹安装在杆体(7)上，扩展翼(5)内侧设置与撑翼滑块(6)相配合的滑槽(9)，弹簧卡钩(11)设置在两侧扩展翼(5)的侧边上，收翼弹簧(12)安装在弹簧卡钩(11)上，架台(3)上对称安装两个顶杆(8)。

2.根据权利要求1所述的扩展翼式锚杆装置，其特征在于：所述连接套筒(2)套装在杆体(7)的端部，连接套筒(2)端部为爪型结构(10)，爪型结构(10)内径大于杆体(7)外径。

3.根据权利要求1所述的扩展翼式锚杆装置，其特征在于：所述箍紧帽(1)内径由内向外逐渐变大，箍紧帽(1)与连接套筒(2)通过螺纹啮合。

4.根据权利要求1所述的扩展翼式锚杆装置，其特征在于：所述扩展翼(5)中部对称分布2个穿孔(13)。

5.根据权利要求1所述的扩展翼式锚杆装置，其特征在于：所述扩展翼(5)内侧滑槽(9)深度向翼尾处逐渐变大，扩展翼(5)厚度向翼尾处逐渐变小。

6.根据权利要求1所述的扩展翼式锚杆装置，其特征在于：所述撑翼滑块(6)两侧支撑片宽度小于扩展翼(5)内侧滑槽(9)的宽度。

7.根据权利要求1所述的扩展翼式锚杆装置，其特征在于：采用多个该扩展翼式锚杆装置时，利用穿过穿孔(13)的钢丝绳(15)将多个装置串联，装置依次安装在杆体(7)上，后续架台(3)无顶杆(8)部分，利用钢丝绳卡头(14)固定。