CN106939601A - 一种液压膨胀回收式挤土锚杆 - Google Patents

一种液压膨胀回收式挤土锚杆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：包括径向扩张装置、弹性套筒、连接钢筋及锚固装置，所述连接钢筋的一端与设置于地表上的锚固装置相连，所述连接钢筋的另一端与弹性套筒一端固定连接，所述径向扩张装置有多个、且各径向扩张装置沿轴向设置在弹性套筒的内部，所述径向扩张装置包括活塞杆与弹性套筒内侧壁相抵的液压油缸、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回收式挤土锚杆，其多个液压缸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。

Description

一种液压膨胀回收式挤土锚杆
技术领域
本发明涉及一种液压膨胀回收式挤土锚杆，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回收式挤土锚杆，其多个液压缸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：
一种液压膨胀回收式挤土锚杆，包括径向扩张装置、弹性套筒、连接钢筋及锚固装置，所述连接钢筋的一端与设置于地表上的锚固装置相连，所述连接钢筋的另一端与弹性套筒一端固定连接，所述径向扩张装置有多个、且各径向扩张装置沿轴向设置在弹性套筒的内部，所述径向扩张装置包括活塞杆与弹性套筒内侧壁相抵的液压油缸、与液压油缸相连的油管以及与油管相连的油压表。
所述的所述弹性套筒由多片钢片围合成的侧壁、以及设置于两端的前端支架和后端支架组成，所述多片钢片围合成的侧壁外表面设置有水泥砂浆结石薄层，所述钢片的数量为2或2以上的偶数，单个钢片为长条形，所述2个或2以上的偶数个钢片弯曲后围合成一个圆筒状结构，所述多个液压油缸设置在此圆筒状结构内部。
为了提高钢片和锚孔土壁之间的摩擦力，在钢片外圆周表面设置有水泥砂浆结石薄层，所述水泥砂浆结石薄层的形状和长度与钢片的形状和长度完全相同，所述水泥砂浆结石薄层内铺设有细钢丝网与水泥砂浆一起浇注成型。
所述连接钢筋是一根或多根钢筋经套筒连接而成或由钢绞线连接组成，所述锚固装置由锚固板和锚具组成，所述钢筋的一端与前端支架固定连接，所述钢筋的另一端通过锚固板和锚具固定在锚孔之外的边坡上，所述锚具为冠梁或者围囹，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。
上述方案中所述液压油缸可以是双向液压油缸，也可以是单向液压油缸；当液压油缸为双向液压油缸时，液压油缸在弹性套筒内部只能是径向设置，每两个双向液压油缸十字交叉固定为一组液压油缸，每组液压油缸之间通过连接杆连接，每两个双向液压油缸的四个活塞杆分别与弹性套筒内侧壁相抵靠；当液压油缸为单向液压油缸时，液压油缸在弹性套筒内部可以是径向设置也可以是轴向设置，当所述液压油缸径向设置时，一种结构为每相邻两个单向液压油缸的活塞杆方向相反，每个单向液压油缸的缸底端与活塞杆端分别与与弹性套筒内侧壁相抵靠，另一种结构为每4个单向液压油缸依次连接成一组液压油缸，每组液压油缸之间通过连接杆连接，每组液压油缸的中间两个活塞杆朝相反方向设置，两边的单向液压油缸均与中间两个单向液压油缸垂直设置，所述两边的单向液压油缸的活塞杆朝相反方向设置；当所述液压油缸轴向设置时，所述单向液压油缸的缸身与弹性套筒侧壁固定连接，所述单向液压油缸的活塞杆上设有一端与其铰接的第一撑杆，所述第一撑杆的另一端与弹性套筒侧壁相连、且第一撑杆的另一端设有一端与其铰接的第二撑杆，所述第二撑杆另一端与弹性套筒侧壁相连。
本发明一种液压膨胀回收式挤土锚杆的工作原理为：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，活塞杆伸长致使钢片膨胀，钢片与土壁之间发生很大的摩擦力，摩擦力通过与钢片连接的钢筋传递到孔口，再由锚固装置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。
上述一种液压膨胀回收式挤土锚杆的使用方法为：
1)使用钻机钻进成孔；
2)组装径向扩张装置和弹性装置，按照顺序依次将液压油缸与钢片固定，连接好油管，用一组钢片将组装好的径向扩张装置包裹成圆筒形状；
3)组装连接钢筋，将2～4根钢筋经套筒连接在一起，将钢筋与弹性套筒的前端支架固定连接；
4)将组装好的整个锚杆整体送入步骤1)中预先钻成的锚孔中，并确认锚杆达到设计位置；
5)打开油压表上的阀门使液压油缸通过油管进油，液压油缸在油压的作用下活塞杆伸长使得钢片与锚孔土壁紧贴在一起，形成锚固力；
6)在锚孔之外将钢筋与固定在锚固板和锚具上，达成锚固效果，锚定之后每天检查油压力，不足时补充；
7)锚固任务完成后，通过锚孔外的油压表的阀门出油，然后整体回拉一组钢筋，将液压锚杆整体从锚孔中拔出即可。
本发明的有益效果是：
1、本发明是通过液压油缸对钢片作用，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是本发明实施例1(液压油缸为双向液压油缸)的结构示意图。
图2是图1中的1-1剖视图。
图3是图1中的2-2剖视图。
图4是本发明实施例2(液压油缸为单向液压油缸、液压油缸径向设置)的一种结构示意图。
图5是图4中的1-1剖视图。
图6是图4中的2-2剖视图。
图7是本发明实施例3(液压油缸为单向液压油缸、液压油缸径向设置)的另一种结构示意图。
图8是本发明实施例4(液压油缸为单向液压油缸、液压油缸轴向设置)的一种结构示意图。
图9是图8中的1-1剖视图。
图10是图8中的2-2剖视图。
图中所示：10-径向扩张装置，11-液压油缸，12-连接杆，13-油管，14-油压表，15-第一撑杆，16-第二撑杆，20-弹性套筒，21-钢片，22-前端支架，23-后端支架，24-水泥砂浆结石薄层，30-连接钢筋，40-锚固装置，41-锚固板，42-锚具，50-边坡面，60-锚孔土壁。
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。
本发明涉及的一种液压膨胀回收式挤土锚杆主要是通过液压油缸进油后活塞对钢片的作用来使锚杆产生锚固力，所使用的液压油缸可以是单向液压油缸也可以是双向液压油缸，单向液压油缸既可以径向设置在钢片中也可以轴向设置在钢片中，双向液压油缸只能径向设置在钢片中，以下通过液压油缸的4种具体设置形式来进一步解释本发明。
实施例一(液压油缸为双向活塞径向设置式)：如图1所示，一种液压膨胀回收式挤土锚杆，包括径向扩张装置10、弹性套筒20、连接钢筋30及锚固装置40，所述连接钢筋30由2根钢筋由套筒连接而成，连接钢筋30的一端通过锚固装置40固定在土层外部，所述锚固装置40由锚固板41和锚具42组成，锚具42通常为冠梁或者围囹，所述连接钢筋30的另一端与弹性套筒20固定连接，所述径向扩张装置10径向设置在弹性套筒20的内部，所述径向膨胀装置10包括多个液压油缸11、多个连接杆12、油管13及油压表14，所述弹性套筒20是由2片钢片21折弯后围成的，前端支架22设置在弹性套筒20的靠近土层端，后端支架23设置在弹性套筒20的远离土层一端。
如图2、图3所示，本实施例中所述液压油缸11为双向液压油缸，每两个双向液压油缸十字交叉固定，每两个双向液压油缸的四个活塞杆分别与弹性套筒20的内侧壁相抵靠，所述多个液压油缸11之间通过连接杆12连接，所述油管13的进口端与油压表14连接，所述油管13的出口端与液压油缸11连接。
实施例二(液压油缸为单向活塞径向设置式)：如图4所示，一种液压膨胀回收式挤土锚杆，包括径向扩张装置10、弹性套筒20、连接钢筋30及锚固装置40，所述连接钢筋30由2根钢筋由套筒连接而成，连接钢筋30的一端通过锚固装置40固定在土层外部，所述锚固装置40由锚固板41和锚具42组成，锚具42通常为冠梁或者围囹，所述连接钢筋30的另一端与弹性套筒20固定连接，所述径向扩张装置10径向设置在弹性套筒20的内部，所述径向膨胀装置10包括多个液压油缸11、油管13及油压表14，所述弹性套筒20是由2片钢片21折弯后围成的，前端支架22设置在弹性套筒20的靠近土层端，后端支架23设置在弹性套筒20的远离土层一端。
如图5、图6所示，本实施例中所述液压油缸11为单向液压油缸，每相邻两个单向液压油缸的活塞杆方向相反，每个单向液压油缸的缸底端与活塞杆端分别与与弹性套筒内侧壁相抵靠，所述油管13的进口端与油压表14连接，所述油管13的出口端与液压油缸11连接。与实施例一不同的是，本实施例中的多个液压油缸11之间不需要连接杆12的连接就可以固定。
实施例三(液压油缸为单向活塞径向设置式)：如图7所示，一种液压膨胀回收式挤土锚杆，包括径向扩张装置10、弹性套筒20、连接钢筋30及锚固装置40，所述连接钢筋30由2根钢筋由套筒连接而成，连接钢筋30的一端通过锚固装置40固定在土层外部，所述锚固装置40由锚固板41和锚具42组成，锚具42通常为冠梁或者围囹，所述连接钢筋30的另一端与弹性套筒20固定连接，所述径向扩张装置10径向设置在弹性套筒20的内部，所述径向膨胀装置10包括多个液压油缸11、多个连接杆12、油管13及油压表14，所述弹性套筒20是由2片钢片21折弯后围成的，前端支架22设置在弹性套筒20的靠近土层端，后端支架23设置在弹性套筒20的远离土层一端。
本实施例中所述液压油缸11为单向液压油缸，每4个单向液压油缸依次连接成一组液压油缸11，每组液压油缸11之间通过连接杆12连接，每组液压油缸11的中间两个活塞杆朝相反方向设置，两边的单向液压油缸均与中间两个单向液压油缸垂直设置，所述两边的单向液压油缸的活塞杆朝相反方向设置。
实施例四(液压油缸为单向活塞轴向设置式)：如图8所示，一种液压膨胀回收式挤土锚杆，包括径向扩张装置10、弹性套筒20、连接钢筋30及锚固装置40，所述连接钢筋30由2根钢筋由套筒连接而成，连接钢筋30的一端通过锚固装置40固定在土层外部，所述锚固装置40由锚固板41和锚具42组成，锚具42通常为冠梁或者围囹，所述连接钢筋30的另一端与弹性套筒20固定连接，所述径向扩张装置10径向设置在弹性套筒20的内部，所述径向膨胀装置10包括多个液压油缸11、油管13及油压表14，所述弹性套筒20是由2片钢片21折弯后围成的，前端支架22设置在弹性套筒20的靠近土层端，后端支架23设置在弹性套筒20的远离土层一端。
如图9、图10所示，本实施例中所述液压油缸11为单向液压油缸，所述单向液压油缸11轴向设置在钢片21的内部，所述单向液压油缸11的缸身与弹性套筒20侧壁固定连接，所述单向液压油缸11的活塞杆上设有一端与其铰接的第一撑杆15，所述第一撑杆15的另一端与弹性套筒20侧壁相连、且第一撑杆15的另一端设有一端与其铰接的第二撑杆16，所述第二撑杆16另一端与弹性套筒20侧壁相连。
上述实施例1-4中所述的弹性套筒20还包括设置在钢片21外圆周表面的水泥砂浆结石薄层24，所述水泥砂浆结石薄层24的形状和长度与挤土钢片21的形状和长度完全相同，所述水泥砂浆结石薄层24内铺设有细钢丝网与水泥砂浆一起浇注成型。
本发明一种液压膨胀回收式挤土锚杆的工作原理为：在锚杆受力之前，径向扩张装置10被封闭在钢片21围成的中空圆筒中，打开油压表14阀门进油，当液压油缸11进油后，活塞杆伸长致使钢片21膨胀，钢片21与土壁之间发生很大的摩擦力，摩擦力通过传力装置也就是与钢片21连接的钢筋30传递到孔口，再由锚固装置40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14阀门断油，松开锚固装置40，液压油缸11出油，此时钢片21与土壁相互脱离，在锚孔外用力回拉固定在钢片21上的钢筋30，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 (8)

1.一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：包括径向扩张装置(10)、弹性套筒(20)、连接钢筋(30)及锚固装置(40)，所述连接钢筋(30)的一端与设置于地表上的锚固装置(40)相连，所述连接钢筋(30)的另一端与弹性套筒(20)一端固定连接，所述径向扩张装置(10)有多个、且各径向扩张装置(10)沿轴向设置在弹性套筒(20)的内部，所述径向扩张装置(10)包括活塞杆与弹性套筒(20)内侧壁相抵的液压油缸(11)、与液压油缸(11)相连的油管(13)以及与油管(13)相连的液压源。
2.根据权利要求1所述的一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：所述液压油缸(11)为多个双向液压油缸，每两个双向液压油缸十字交叉固定为一组液压油缸(11)，每组液压油缸(11)之间通过连接杆(12)连接，每两个双向液压油缸的四个活塞杆分别与弹性套筒(20)内侧壁相抵靠。
3.根据权利要求1所述的一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：所述液压油缸(11)为多个单向液压油缸，每相邻两个单向液压油缸的活塞杆方向相反，每个单向液压油缸的缸底端与活塞杆端分别与与弹性套筒(20)内侧壁相抵靠。
4.根据权利要求1所述的一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：所述液压油缸(11)为单向液压油缸，每4个单向液压油缸依次连接成一组液压油缸(11)，每组液压油缸(11)之间通过连接杆(12)连接，每组液压油缸(11)的中间两个活塞杆朝相反方向设置，两边的单向液压油缸均与中间两个单向液压油缸垂直设置，所述两边的单向液压油缸的活塞杆朝相反方向设置。
5.根据权利要求1所述的一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：所述液压油缸(11)为单向液压油缸，单向液压油缸(11)轴向设置，所述单向液压油缸(11)的缸身与弹性套筒(20)侧壁固定连接，所述单向液压油缸(11)的活塞杆上设有一端与其铰接的第一撑杆(15)，所述第一撑杆(15)的另一端与弹性套筒(20)侧壁相连、且第一撑杆(15)的另一端设有一端与其铰接的第二撑杆(16)，所述第二撑杆(16)另一端与弹性套筒(20)侧壁相连。
6.根据权利要求1所述的一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：所述弹性套筒(20)由多片钢片(21)围合成的侧壁、以及设置于两端的前端支架(22)和后端支架(23)组成，所述多片钢片(21)围合成的侧壁外表面设置有水泥砂浆结石薄层(24)。
7.根据权利要求1所述的一种液压膨胀回收式挤土锚杆，其特征在于：所述锚固装置(40)由锚固板(41)和锚具(42)组成，所述连接钢筋(30)的一端与前端支架(22)固定连接，所述连接钢筋(30)的另一端与锚固板(41)和锚具(42)相连，所述锚具(42)为冠梁或者围囹。
8.一种如权利要求1～7任意项所述的液压膨胀挤土锚杆的使用方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)使用钻机钻进成孔；
2)组装径向扩张装置(10)和弹性套筒(20)，按照顺序依次将液压油缸(11)与钢片(21)固定，连接好油管(13)，用一组钢片(21)将组装好的径向扩张装置(10)包裹成圆筒形状；
3)组装连接钢筋(30)，将2～4根连接钢筋(30)连接在一起，将连接钢筋(30)与弹性套筒(20)的前端支架(22)固定连接；
4)将组装好的整个锚杆整体送入步骤1)中预先钻成的锚孔中，并确认锚杆达到设计位置；
5)打开油压表(14)上的阀门使液压油缸(11)通过油管(13)进油，液压油缸(11)在油压的作用下活塞杆伸长使得钢片(21)与锚孔土壁紧贴在一起，形成锚固力；
6)在锚孔之外将连接钢筋(30)与固定在锚固板(41)和锚具(42)上，达成锚固效果，锚定之后每天检查油压力，不足时补充；
7)锚固任务完成后，通过锚孔外的油压表(14)的阀门出油，然后整体回拉一组连接钢筋(30)，将液压锚杆整体从锚孔中拔出即可。
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