CN107559032A - 翼型双向预应力锚钻杆 - Google Patents
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Abstract
一种翼型双向预应力锚钻杆，包括中空注浆锚杆，翼型锚钻头安装在中空注浆锚杆的一端，包括锚钻头本体，锚钻头本体的顶端设有钻齿，其中部设有长方形通孔、卡槽，卡槽与长方形通孔之间设有挡止件；该长方形通孔内设有两个锁片，两个锁片交错布置；每个锁片顶部的一侧镶嵌有合金钻齿，另一侧与长方形通孔顶端处的锚钻头本体内部滑动连接；每个锁片底部与托架滑动连接；该卡槽内设有止进片，止进片的两端分别设有一限位件，翼型锚钻头不工作时限位件位于挡止件下部。本发明的锁片在托架和止进片带动下滑动到顶端后完全张开成翼型，增强锚固系数；锁片采用阶梯结构，完全张开后上下锁紧，避免脱落或松动，更加安全稳定，具有较高的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程支护领域，涉及一种软岩支护、大变形围岩的有效锚固产品，具体是一种翼型双向预应力锚钻杆。
背景技术
传统的预应力锚杆、组合锚杆都是采用注浆凝固后与垫板、螺母形成的纵向锚固力而达到支护作用。此类支护效果据以往现场拉拔力实验效果来看，其抗拉力仅是杆体的20％-60％，极少有60％以上。此外，传统的预应力锚杆多是由无缝钢管经简单的工艺加工而成。
涨壳式锚头是已知的，在边坡、基坑、采矿和隧道等岩土工程中应用非常普遍，因涨壳式锚头采用高强度钢材制成，由内楔和涨壳夹片组成，是锚杆预应力内部承载体，属于机械式锚固体系。它的安装施工简单，但是缺点是：由于自身设计结构，在使用过程中张开度不够，锚固力较小，很容易造成锚头的脱落或松动，给施工安全造成很大隐患，其抗拉力也很有限，因其抗拉力不大，施工过程需要大量钻孔及大量产品来增加整个工程的稳固性，造成大量资源和经济的损耗。现有经济快速发展，基础建设大量增加，整个行业支护产品急需有进一步的改进和提升。
鉴于上述锚杆存在的缺陷和需要的改进，本发明人基于从事此类产品设计制造多年的经验和专业知识及实际需求，设计了一种翼型双向预应力锚钻杆。
发明内容
本发明的目的在于提出一种翼型双向预应力锚钻杆，是软岩支护、大变形围岩的有效锚固产品，所要解决问题是改变现有锚杆单一方向锚固，造成锚固力较弱，抗拉力小，不得不大量使用锚固产品来加固的缺陷，并且解决了锚头张开度不够，锚固力小，很容易造成锚头的脱落或松动，给施工安全造成很大隐患的问题。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种翼型双向预应力锚钻杆，包括中空注浆锚杆2、挡环3、预应力缝管4、涨力环5、垫板6、球头螺母7，中空注浆锚杆2是由无缝钢管制作并滚扎成全螺纹状的中空锚杆体，一端设有预应力缝管4，另一端设有翼型锚钻头1；预应力缝管4的两侧连接有挡环3和涨力环5，尾部采用垫板6和球头螺母7进行固定；中空注浆锚杆2的另一端设有翼型锚钻头1，包括锚钻头本体101，锚钻头本体101的顶端设有钻齿；锚钻头本体101的中部设有长方形通孔106、卡槽107，卡槽107位于长方形通孔106下部且二者之间设有挡止件108；
该长方形通孔106内设有两个锁片103、位于两个锁片103下部的托架104，两个锁片103交错布置；每个锁片103顶部的一侧镶嵌有合金钻齿102，另一侧与长方形通孔106顶端处的锚钻头本体101内部滑动连接；每个锁片103底部与托架104滑动连接；
该卡槽107内设有止进片105，止进片105的两端分别设有一限位件1051，翼型锚钻头1不工作时限位件1051位于挡止件108下部。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。
前述的翼型双向预应力锚钻杆，每个锁片103顶部的另一侧设有第一倾斜面1032，第一倾斜面1032的末端设有用于限位的台阶1033；位于长方形通孔106顶端处的锚钻头本体101向内设有向下倾斜的两个滑道109，两个滑道109交错布置，每个滑道109与同一侧的第一倾斜面1032配合实现滑动并通过台阶1033限位。
前述的翼型双向预应力锚钻杆，每个锁片103的底部设有第二倾斜面1034；托架104上部交错设置有两个第三倾斜面1041，每个第三倾斜面1041与同一侧的锁片103底部的第二倾斜面1034配合实现滑动。
前述的翼型双向预应力锚钻杆，每个锁片103顶部的一侧设有凹槽1031，合金钻齿102镶嵌在该凹槽1031内。
前述的翼型双向预应力锚钻杆，锚钻头本体101顶端设有十字型四角钻齿。
前述的翼型双向预应力锚钻杆，每个锁片103中部设有通孔1035；锚钻头本体101两侧的管壁上分别设有出浆孔110；翼型锚钻头1不工作时出浆孔110、通孔1035内塞有胶塞用于固定锁片103，翼型锚钻头1工作时出浆孔110用于出浆排气。
前述的翼型双向预应力锚钻杆，位于卡槽107下部的锚钻头本体101内部沿轴向设有内螺纹，该内螺纹与中空注浆锚杆2的外螺纹配合从而将翼型锚钻头1安装在中空注浆锚杆2的另一端。
前述的翼型双向预应力锚钻杆，止进片105的中部设有六角扳手孔。
借由上述技术方案，本发明一种翼型双向预应力锚钻杆至少具有下列优点及有益效果：
1、采用翼型锚钻头，所述的锁片在托架和止进片带动下滑动到顶端完全张开成翼型，锁片张开直径增加，锚固力增强；因锁片采用阶梯结构，托架采用左右错落楔形结构，和滑动配合张开后能很好锁紧，避免脱落或松动，减少安全事故；锚根牢固，提高安全系数；
2、尾端的预应力缝管所形成的双向锚固(纵向与径向)，其抗拉力可达杆体的60％-100％，且易操作。对围岩适用范围广，易设计操控。另可据围岩情况灵活选配组合成径向加固或纵向加固，也可临时预应力加固，也可注浆凝固后成为永久支护，并且因为双向锚固，锚固力和抗拉力增强，可降低锚杆的使用量，与传统锚杆相比可减少10-30％；
3、本发明集钻孔、扩孔、锚固三项功能于一体，施工过程中钻孔数量减少，注浆数量减少，人工费用减少，设备功耗减少，各项成本相对降低10％-50％；并且因钻孔数量减少，对围岩的扰动在减小，安全更有保障。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一种翼型双向预应力锚钻杆的整体结构示意图；
图2是本发明中翼型锚钻头的结构示意图；
图3是本发明中翼型锚钻头的剖面示意图；
【主要元件符号说明】
1：翼型锚钻头 101：锚钻头本体
102：合金钻齿 103：锁片
104：托架 105：止进片
106：长方形通孔 107：卡槽
108：挡止件 109：滑道
2：中空注浆锚杆 3：挡环
4：预应力缝管 5：涨力环
6：垫板 7：球头螺母
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的翼型双向预应力锚钻杆其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1，一种翼型双向预应力锚钻杆，包括：翼型锚钻头1、中空注浆锚杆2、挡环3、预应力缝管4、涨力环5、垫板6、球头螺母7，
本发明的中空注浆锚杆2是由无缝钢管制作并滚扎成全螺纹状的中空锚杆体，在中空注浆锚杆2的一端设有预应力缝管4，预应力缝管4的两侧连接有挡环3和涨力环5，尾部采用垫板6和球头螺母7进行固定，预应力缝管4和垫板6、球头螺母7作用形成纵、横双向锚固力。该部分的技术特征已申请专利(CN 203960858U)，不再赘述。
本发明的关键设计点在于翼型锚钻头1，包括锚钻头本体101、锁片103、托架104、止进片105，锚钻头本体101的顶端设有钻齿，具有钻孔功效；锚钻头本体101的中部设有长方形通孔106，该长方形通孔106的下部设有卡槽107，卡槽107与长方形通孔106不完全连通，二者之间设有挡止件108；位于卡槽107下部的锚钻头本体101内部沿轴向设有内螺纹，该内螺纹与中空注浆锚杆2的外螺纹配合从而将翼型锚钻头1安装在中空注浆锚杆2的另一端。
该长方形通孔106内设有两个锁片103，两个锁片103交错布置，每个锁片103的顶部一侧设有用来镶嵌合金钻齿102的凹槽1031，另一侧(即凹槽1031的相对侧)设为第一倾斜面1032，第一倾斜面1032的末端设有台阶1033；位于长方形通孔106顶端处的锚钻头本体101向内设有向下倾斜的两个滑道109，两个滑道109交错布置，每个滑道109与同一侧的锁片103顶部的第一倾斜面1032配合实现两个锁片103的张开，当锁片103移动到锚钻头顶部时台阶1033(呈平面)抵紧滑道109(呈倾斜面)的下部，从而将两个锁片103锁紧，避免施工过程中脱落松动。
该长方形通孔106内还设有托架104，托架104采用左右错落楔形结构，其上部交错设置有两个第三倾斜面1041；每个锁片103底部设为第二倾斜面1034，第二倾斜面1034和同一侧的第三倾斜面1041相配合，在托架104的推动下两个锁片103张开。
该卡槽107内安装有止进片105，止进片105两端分别设有一限位件1051，当中空注浆锚杆2带动翼型锚钻头1进入打好的孔内时翼型锚钻头1不工作，限位件1051位于挡止件108下部，托架104位于挡止件108的顶面上，此时由于挡止件108的存在无论锚杆如何使力都无法推动止进片105；当锚钻杆移动到预定的位置后用长扳手松动止进片105，使限位件1051从挡止件108下部移出，由于卡槽107与长方形通孔106除去挡止件108的位置都是连通的，因此在钻机的带动下中空注浆锚杆2顶住止进片105，止进片105推动托架104向上移动，因托架104是左右错落的楔形结构，在第三倾斜面1041与第二倾斜面1034的配合、第一倾斜面1032与滑道109的配合作用下，两个锁片103在向上移动的过程中滑动张开成翼型，同时两个锁片103顶部的合金钻齿102开始扩孔，当锁片103移动至锚钻头本体101顶端后通过台阶1033锁紧，锁片103和孔壁形成摩擦力，起到锚固涨紧的作用。最后在中空注浆锚杆2的尾端套上预应力缝管4，预应力缝管4和翼型锚钻头1共同作用形成双向预应力。
作为本发明的进一步改善，锚钻头本体101顶端的钻齿为十字型四角钻齿，但本发明不限制其种类。
作为本发明的进一步改善，每个锁片103中部设有一通孔1035，锚钻头本体101两侧的管壁上分别设有出浆孔110，翼型锚钻头1不工作时将胶塞塞入同侧的出浆孔110和通孔1035内用于固定锁片，确保锁片不会移动、张开；翼型锚钻头1工作时锁片103在中空注浆锚杆2、止进片105、托架104的推动下移动、张开，由于胶塞为柔性部件，在锁片张开的过程中受外力会自动掉落，此时出浆孔110用于出浆排气，泥浆经中空注浆锚杆2、翼型锚钻头1内部、出浆孔110流入孔内实现护壁、携渣等作用。
作为本发明的进一步改善，长方形通孔106沿径向具有两个开口，分别位于锚钻头本体101的两侧。两个同样的锁片103，一个从左侧的开口安装在长方形通孔106内，另一个从右侧的开口安装在长方形通孔106内，进而两个锁片103实现相对设置且交错布置，同时呈齿状的侧部靠外，用于抓壁锚固。
作为本发明的进一步改善，卡槽107沿径向也具有两个开口，分别位于锚钻头本体101的两侧。位于同一侧的长方形通孔106的开口、卡槽107的开口之间均设有一个挡止件108，两个挡止件108关于二者所在的圆周面的圆点呈中心对称，进而将止进片105卡置在卡槽107内。
作为本发明的进一步改善，止进片105的中部设有六角扳手孔，便于松动。
实际作业中，本发明一种翼型双向预应力锚钻杆的实施工艺步骤如下：
1、将翼型锚钻头1组装好后，将中空注浆锚杆2旋进翼型锚钻头1的尾端，预应力锚钻杆连接到钻机上，因被翼型锚钻头2的止进片105挡住，中空注浆锚杆2暂时不能再往内旋进。当翼型锚钻头1钻到围岩内合适位置，取下钻机，由长扳手从中空注浆锚杆2内孔插入，插进止进片105内，向反方向旋松止进片105，然后架上钻机继续打进，此时锚杆因不受挡止件108的阻挡可以继续往翼型锚钻头1本体内旋进，在旋进时中空注浆锚杆2顶住止进片105，止进片105顶住托架104，托架104顶住两个锁片103，将两个锁片103向翼型锚钻头本体101两边撑开，因中空注浆锚杆2越旋进，锁片103张开越大，直到锁片103顶住翼型锚钻头本体101上部，此时锁片103完全打开；
2、安装排气管、挡环3、预应力缝管4、涨力环5、垫板6、球头螺母7等；
3、最后开始注浆。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种翼型双向预应力锚钻杆，包括中空注浆锚杆(2)、挡环(3)、预应力缝管(4)、涨力环(5)、垫板(6)、球头螺母(7)，中空注浆锚杆(2)是由无缝钢管制作并滚扎成全螺纹状的中空锚杆体，一端设有预应力缝管(4)；预应力缝管(4)的两侧连接有挡环(3)和涨力环(5)，尾部采用垫板(6)和球头螺母(7)进行固定；
其特征在于：中空注浆锚杆(2)的另一端设有翼型锚钻头(1)，包括锚钻头本体(101)，锚钻头本体(101)的顶端设有钻齿；锚钻头本体(101)的中部设有长方形通孔(106)、卡槽(107)，卡槽(107)位于长方形通孔(106)下部且二者之间设有挡止件(108)；
该长方形通孔(106)内设有两个锁片(103)、位于两个锁片(103)下部的托架(104)，两个锁片(103)交错布置；每个锁片(103)顶部的一侧镶嵌有合金钻齿(102)，另一侧与长方形通孔(106)顶端处的锚钻头本体(101)内部滑动连接；每个锁片(103)底部与托架(104)滑动连接；
该卡槽(107)内设有止进片(105)，止进片(105)的两端分别设有一限位件(1051)，翼型锚钻头(1)不工作时限位件(1051)位于挡止件(108)下部。
2.根据权利要求1所述的翼型双向预应力锚钻杆，其特征在于：每个锁片(103)顶部的另一侧设有第一倾斜面(1032)，第一倾斜面(1032)的末端设有台阶(1033)；位于长方形通孔(106)顶端处的锚钻头本体(101)向内设有向下倾斜的两个滑道(109)，两个滑道(109)交错布置，每个滑道(109)与同一侧的第一倾斜面(1032)配合实现滑动并通过台阶(1033)限位。
3.根据权利要求1所述的翼型双向预应力锚钻杆，其特征在于：每个锁片(103)的底部设有第二倾斜面(1034)；托架(104)上部交错设置有两个第三倾斜面(1041)，每个第三倾斜面(1041)与同一侧的第二倾斜面(1034)配合实现滑动。
4.根据权利要求1或2或3所述的翼型双向预应力锚钻杆，其特征在于：每个锁片(103)顶部的一侧设有凹槽(1031)，合金钻齿(102)镶嵌在该凹槽(1031)内。
5.根据权利要求1所述的翼型双向预应力锚钻杆，其特征在于：锚钻头本体(101)顶端设有十字型四角钻齿。
6.根据权利要求1所述的翼型双向预应力锚钻杆，其特征在于：每个锁片(103)中部设有通孔(1305)，锚钻头本体(101)两侧的管壁上分别设有出浆孔(110)；翼型锚钻头(1)不工作时同一侧的出浆孔(110)、通孔(1305)内塞有胶塞用于固定锁片(103)，翼型锚钻头(1)工作时出浆孔(110)用于出浆排气。
7.根据权利要求1所述的翼型双向预应力锚钻杆，其特征在于：位于卡槽(107)下部的锚钻头本体(101)内部沿轴向设有内螺纹，该内螺纹与中空注浆锚杆(2)的外螺纹配合从而将翼型锚钻头(1)安装在中空注浆锚杆(2)的另一端。
8.根据权利要求1所述的翼型双向预应力锚钻杆，其特征在于：止进片(105)的中部设有六角扳手孔。
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