CN106939600B - 一种液压膨胀锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压膨胀锚杆，包括径向扩张装置、弹性套筒、连接钢筋、锚固板及固定架，所述连接钢筋的一端与设置于地表上的锚固板固定相连，所述连接钢筋的另一端与固定架的一端固定连接，所述固定架的另一端与弹性套筒固定连接，所述径向扩张装置轴向设置在固定架和弹性套筒的内部，所述径向扩张装置包括与固定架固定安装的液压油缸、与液压油缸的活塞杆铰接并沿活塞杆周向均布的多个径向伸缩组件、与液压油缸相连的油管以及与油管相连的液压源。本发明提供的一种液压膨胀锚杆，其多个液压油缸作用于钢片的不同位置，增大了钢片与锚孔壁的接触面积，可显著提高锚杆的承载力。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压膨胀锚杆，用于建筑基坑支护工程的土质或者软土质边坡的防护、加固与抢险工作，属于巷道支护技术领域。
背景技术
锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式，用金属件、木件、聚合物或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊制造和尾部托板，或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。
现有的锚杆主要是预成孔注浆锚杆，依赖锚固段的注浆结石体与岩土体之间的摩擦作用而产生锚固力。这种预成孔注浆锚杆存在以下三个缺点：一是在给定的地质条件下，锚固力的增加只能通过增大锚杆直径、长度等参数，而这些参数的调增导致了巨大的经济浪费，有时增加锚杆长度还受到周边空间的限制；二是锚固任务完成之后，锚杆的拉筋及注浆结石体全部留存在地下土体中，给周边地下空间的后期开发利用造成障碍；三是锚杆注浆施工完成且注浆结石体达到一定强度后，才能形成锚固力，致使施工进度缓慢，而且锚杆一旦施工完成，锚固力则无法增加，而在边坡出现滑移趋势等险情时，若可以采取措施调增锚杆的锚固力，则完全可能避免边坡进一步失稳。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种液压膨胀锚杆，其利用液压缸带动撑杆组件运动进而作用于弹性套筒的不同位置，增大了弹性套筒与锚孔壁的接触面积，可显著提高锚杆的承载力，同时其锚固力还可以根据要求对液压油缸进行实施调节，使得在土层中的锚杆不仅能根据工程实际需求适时提供所需的锚固力，而且可以回收再利用。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种液压膨胀锚杆，包括径向扩张装置、弹性套筒、连接钢筋、锚固板及固定架，所述连接钢筋的一端与设置于地表上的锚固板固定相连，所述连接钢筋的另一端与固定架的一端固定连接，所述固定架的另一端与弹性套筒固定连接，所述径向扩张装置轴向设置在固定架和弹性套筒的内部，所述径向扩张装置包括与固定架固定安装的液压油缸、与液压油缸的活塞杆铰接并沿活塞杆周向均布的多个径向伸缩组件、与液压油缸相连的油管以及与油管相连的油压表。
进一步地，所述液压油缸为单向液压油缸，所述径向伸缩组件包括第一撑杆、第二撑杆及第一支撑板组成的第一伸缩装置，所述第一撑杆的一端铰接在液压油缸的活塞杆上，所述第一撑杆的另一端与弹性套筒内侧壁相连、且第一撑杆的另一端与第二撑杆的一端铰接，所述第二撑杆的另一端与第一支撑板端面铰接，所述第一支撑板的边缘与弹性套筒的侧壁相连。
进一步地，所述径向伸缩组件还包括多组辅助扩张装置及连接多组辅助扩张装置的连接杆，所述多组辅助扩张装置沿连接杆轴向依次布置，每组辅助扩张装置包括沿连接杆周向均布的多个第三撑杆及第二支撑板，所述第三撑杆的一端与紧靠第一支撑板的弹性套筒内侧壁相连，所述第三撑杆的另一端与第二支撑板端面铰接，每组辅助扩张装置的多个第三撑杆形成一个开口大、另一个开口小的圆台结构，其中大的开口朝向第一伸缩装置，小的开口远离第一伸缩装置，与第一伸缩装置相连的辅助扩张装置中圆台结构大的开口与第一支撑板相连，与第一伸缩装置相连的辅助扩张装置中第二支撑板与后面的辅助扩张装置中第三撑杆相连，其余的辅助扩张装置中的第二支撑板与后面的第三撑杆相连。
进一步地，所述弹性套筒是由多片钢片围合成的圆筒状结构，所述钢片的数量为2或者2以上的偶数。
进一步地，所述连接钢筋可以是一根或多根钢筋经套筒连接而成或由钢绞线连接组成，所述锚固板为冠梁或者围囹，所述钢筋的固定在锚孔之外的边坡上，钢筋通过套筒串接在一起方便在相对狭小的空间内进行分段回收。
本发明一种液压膨胀锚杆的工作原理为：在锚杆受力之前，径向扩张装置被封闭在钢片围成的中空圆筒中，打开油压表阀门进油，当液压油缸进油后，活塞杆伸长致使第一伸缩装置沿径向弹性套筒的侧壁运动，第一撑杆与第二撑杆组成的角度变小，进而使得钢片与土壁之间发生很大的摩擦力，在第一伸缩装置后面还连接有多组辅助扩张装置，每组辅助扩张装置中的第三撑杆与靠近第一支撑板的弹性套筒内侧壁相连，当第一伸缩装置发生运动时，第三撑杆也随之沿径向向弹性套筒的侧壁运动，此辅助扩张装置的数量可以根据锚孔的实际需要进行设置，钢片与土壁之间的摩擦力通过连接钢筋传递到孔口，再由锚固板固定形成完整的锚拉受力体系；当锚杆完成锚固工作时，关闭油压表阀门断油，松开锚固装置，液压油缸出油，此时钢片与土壁相互脱离，在锚孔外用力回拉固定在钢片上的钢筋，可将液压锚杆整体拔出预成孔洞，完成锚杆的回收。
本发明的有益效果是：
1、本发明是通过液压油缸和多个径向伸缩组件对钢片作用，钢片将摩擦力传递给钢筋大幅增加了内压，使锚固力增加；
2、本发明的锚杆在使用过程中可以随时监测锚固力的大小，能够灵活通过油压表来控制增大或减小锚固力，与传统的通过增加锚杆直径和长度来增大锚固力相比，本发明锚杆的长度大幅减小，从而降低了对周边的影响；
3、本发明的锚杆主要在工厂组装，工程现场可直接置入锚孔后液压，能迅速形成锚固力，利于边坡土体维持原有稳定状态，也适于作为边坡工程出现险情时的抢险加固措施；
4、在施工完成后，本发明的锚杆可以进行完全的回收和再利用，不留任何结构物在地下土体之中，不会妨碍后期地下空间的开发与利用，绿色环保。
附图说明
图1是本发明一种液压膨胀锚杆的结构示意图。
图中所示：10-径向扩张装置，11-液压油缸，12-径向伸缩组件，12.1-第一撑杆，12.2-第二撑杆，12.3-第一支撑板，12.4-辅助扩张装置，12.4a-第三撑杆，12.4b-第二支撑板，12.5-连接杆，13-油管，14-油压表，20-弹性套筒，30-连接钢筋，40-锚固板，50-固定架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，应当理解的是此处所描写的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种液压膨胀锚杆，包括径向扩张装置10、弹性套筒20、连接钢筋30、锚固板40及固定架50，所述连接钢筋30的一端与设置于地表上的锚固板40固定相连，所述连接钢筋30的另一端与固定架50的一端固定连接，所述固定架50的另一端与弹性套筒20固定连接，所述径向扩张装置10轴向设置在固定架50和弹性套筒20的内部，所述径向扩张装置10包括与固定架50固定安装的液压油缸11、与液压油缸11的活塞杆铰接并沿活塞杆周向均布的多个径向伸缩组件12、与液压油缸11相连的油管13以及与油管13相连的油压表14。
进一步地，所述液压油缸11为单向液压油缸，所述径向伸缩组件12包括第一撑杆12.1、第二撑杆12.2及第一支撑板12.3组成的第一伸缩装置，所述第一撑杆12.1的一端铰接在液压油缸11的活塞杆上，所述第一撑杆12.1的另一端与弹性套筒20内侧壁相连、且第一撑杆12.1的另一端与第二撑杆12.2的一端铰接，所述第二撑杆12.2的另一端与第一支撑板12.3端面铰接，所述第一支撑板12.3的边缘与弹性套筒20的侧壁相连。
进一步地，所述径向伸缩组件12还包括多组辅助扩张装置12.4及连接多组辅助扩张装置的连接杆12.5，所述多组辅助扩张装置12.4沿连接杆12.5轴向依次布置，每组辅助扩张装置12.4包括沿连接杆12.5周向均布的多个第三撑杆12.4a及第二支撑板12.4b，所述第三撑杆12.4a的一端与紧靠第一支撑板12.3的弹性套筒20内侧壁相连，所述第三撑杆12.4a的另一端与第二支撑板12.4b端面铰接，每组辅助扩张装置12.4的多个第三撑杆12.4a形成一个开口大、另一个开口小的圆台结构，其中大的开口朝向第一伸缩装置，小的开口远离第一伸缩装置，与第一伸缩装置相连的辅助扩张装置12.4中圆台结构大的开口与第一支撑板12.3相连，与第一伸缩装置相连的辅助扩张装置12.4中第二支撑板12.4b与后面的辅助扩张装置12.4中第三撑杆12.4a相连，其余的辅助扩张装置12.4中的第二支撑板12.4b与后面的第三撑杆12.4a相连。
进一步地，所述弹性套筒20是由2片钢片围合成的圆筒状结构。
进一步地，所述锚固板40为冠梁，所述连接钢筋30为一根钢筋，所述钢筋固定在锚孔之外的边坡上。
本发明一种液压膨胀锚杆的工作原理为：在锚杆受力之前，径向扩张装置被封闭在钢片围成的中空圆筒中，打开油压表阀门进油，当液压油缸进油后，活塞杆伸长致使第一伸缩装置沿径向弹性套筒的侧壁运动，第一撑杆与第二撑杆组成的角度变小，进而使得钢片与土壁之间发生很大的摩擦力，在第一伸缩装置后面还连接有多组辅助扩张装置，每组辅助扩张装置中的第三撑杆与靠近第一支撑板的弹性套筒内侧壁相连，当第一伸缩装置发生运动时，第三撑杆也随之沿径向向弹性套筒的侧壁运动，此辅助扩张装置的数量可以根据锚孔的实际需要进行设置，钢片与土壁之间的摩擦力通过连接钢筋传递到孔口，再由锚固板固定形成完整的锚拉受力体系；当锚杆完成锚固工作时，关闭油压表阀门断油，松开锚固装置，液压油缸出油，此时钢片与土壁相互脱离，在锚孔外用力回拉固定在钢片上的钢筋，可将液压锚杆整体拔出预成孔洞，完成锚杆的回收。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明是通过液压油缸和径向伸缩组件对钢片作用，钢片将摩擦力传递给钢筋大幅增加了内压，使锚固力增加；
2、本发明的锚杆在使用过程中可以随时监测锚固力的大小，能够灵活通过油压表来控制增大或减小锚固力，与传统的通过增加锚杆直径和长度来增大锚固力相比，本发明锚杆的长度大幅减小，从而降低了对周边的影响；
3、本发明的锚杆主要在工厂组装，工程现场可直接置入锚孔后液压，能迅速形成锚固力，利于边坡土体维持原有稳定状态，也适于作为边坡工程出现险情时的抢险加固措施；
4、在施工完成后，本发明的锚杆可以进行完全的回收和再利用，不留任何结构物在地下土体之中，不会妨碍后期地下空间的开发与利用，绿色环保。
说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。
Claims (3)
1.一种液压膨胀锚杆，其特征在于：包括径向扩张装置(10)、弹性套筒(20)、连接钢筋(30)、锚固板(40)及固定架(50)，所述连接钢筋(30)的一端与设置于地表上的锚固板(40)固定相连，所述连接钢筋(30)的另一端与固定架(50)的一端固定连接，所述固定架(50)的另一端与弹性套筒(20)固定连接，所述径向扩张装置(10)轴向设置在固定架(50)和弹性套筒(20)的内部，所述径向扩张装置(10)包括与固定架(50)固定安装的液压油缸(11)、与液压油缸(11)的活塞杆铰接并沿活塞杆周向均布的多个径向伸缩组件(12)、与液压油缸(11)相连的油管(13)以及与油管(13)相连的液压源,其中：
所述液压油缸(11)为单向液压油缸，所述径向伸缩组件(12)包括第一撑杆(12.1)、第二撑杆(12.2)及第一支撑板(12.3)组成的第一伸缩装置，所述第一撑杆(12.1)的一端铰接在液压油缸(11)的活塞杆上，所述第一撑杆(12.1)的另一端与弹性套筒(20)内侧壁相连、且第一撑杆(12.1)的另一端与第二撑杆(12.2)的一端铰接，所述第二撑杆(12.2)的另一端与第一支撑板(12.3)端面铰接，所述第一支撑板(12.3)的边缘与弹性套筒(20)的侧壁相连；
所述径向伸缩组件(12)还包括多组辅助扩张装置(12.4)及连接多组辅助扩张装置的连接杆(12.5)，所述多组辅助扩张装置(12.4)沿连接杆(12.5)轴向依次布置，每组辅助扩张装置(12.4)包括沿连接杆(12.5)周向均布的多个第三撑杆(12.4a)及第二支撑板(12.4b)，所述第三撑杆(12.4a)的一端与紧靠第一支撑板(12.3)的弹性套筒(20)内侧壁相连，所述第三撑杆(12.4a)的另一端与第二支撑板(12.4b)端面铰接，每组辅助扩张装置(12.4)的多个第三撑杆(12.4a)形成一个开口大、另一个开口小的圆台结构，其中大的开口朝向第一伸缩装置，小的开口远离第一伸缩装置，与第一伸缩装置相连的辅助扩张装置(12.4)中圆台结构大的开口与第一支撑板(12.3)相连，与第一伸缩装置相连的辅助扩张装置(12.4)中第二支撑板(12.4b)与后面的辅助扩张装置(12.4)中第三撑杆(12.4a)相连，其余的辅助扩张装置(12.4)中的第二支撑板(12.4b)与后面的第三撑杆(12.4a)相连。
2.根据权利要求1所述的一种液压膨胀锚杆，其特征在于：所述弹性套筒(20)是由多片钢片围合成的圆筒状结构，所述钢片的数量为2或者2以上的偶数。
3.根据权利要求1所述的一种液压膨胀锚杆，其特征在于：所述锚固板(40)为冠梁或者围囹。
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