CN108678788A - 一种杆体活塞增阻让压锚杆及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杆体活塞增阻让压锚杆及施工方法，它解决了锚杆的增阻结构容易卡堵的问题，其通过在锚杆杆体外设置套筒，并改变套筒壁的厚度，使套筒壁厚度逐渐变化，进而达到让压的效果，其技术方案为：包括套筒，所述套筒为中空结构，所述套筒内套设杆体，所述杆体一端作为锚固段延伸至套筒尾端内部并与增阻结构连接，杆体另一端延伸至套筒首端外侧并与锚头连接；对应于杆体锚固段的套筒的筒壁壁厚沿首端至尾端的方向逐渐减小，在锚杆逐渐推进土体过程中，套筒筒壁变形增长实现让压。

Description

一种杆体活塞增阻让压锚杆及施工方法

技术领域

本发明涉及巷道或隧道支护技术领域，特别是涉及一种杆体活塞增阻让压锚杆及施工方法。

背景技术

随着深部地下工程的发展，工程开挖的深度不断加大，随之产生的围岩应力增加、岩体大变形等问题愈发严重，成为地下工程安全施工的重大威胁。为了解决这个问题，市面上出现了增阻让压锚杆。在增阻的过程中，为了达到增阻的作用，往往会使用增阻块，但是传统的增阻块在进行施工的过程中会出现锚杆未达到最大增阻力的时候，卡在套筒壁的中间段的问题。如何能够既提高锚杆的阻力又不会产生中间卡堵现象是支护锚杆领域亟待解决的问题。目前市面上的让压装置一般都是在杆体上体现，这种方式不仅需要额外增设让压装置，还无法达到很好的让压效果。

综上所述，现有技术中对于锚杆的增阻结构容易卡堵的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种杆体活塞增阻让压锚杆，其通过在锚杆杆体外设置套筒，并改变套筒壁的厚度，使套筒壁厚度逐渐变化，进而达到让压的效果；

进一步的，本发明采用下述技术方案：

一种杆体活塞增阻让压锚杆，包括套筒，所述套筒为中空结构，所述套筒内套设杆体，所述杆体一端作为锚固段延伸至套筒尾端内部并与增阻结构连接，杆体另一端延伸至套筒首端外侧并与锚头连接；对应于杆体锚固段的套筒的筒壁壁厚沿首端至尾端的方向逐渐减小，在锚杆逐渐推进土体过程中，套筒筒壁变形增长实现让压。

进一步的，所述套筒首端开口，尾端封闭，且套筒具有中部空腔。

进一步的，所述套筒包括连接成一体的筒壁壁厚等值段和筒壁壁厚渐变段，筒壁壁厚等值段设置于套筒首端和中部之间，筒壁壁厚渐变段设置于套筒中部和尾端之间。

进一步的，所述筒壁壁厚等值段的套筒内壁光滑设置。

进一步的，所述筒壁壁厚渐变段的筒壁截面积由套筒中部至尾端逐渐减小。

进一步的，所述套筒尾端内侧对应于封闭处设置有抗冲击力构件。

进一步的，所述增阻结构包括设置于杆体锚固段端部的活塞，活塞内部设置有增阻块。

进一步的，所述活塞呈梯形结构，梯形结构的长边端与套筒尾端贴合设置，梯形结构的短边端固定于杆体端部。

进一步的，所述增阻块呈楔形，增阻块外侧设置粘结材料与活塞连接。

进一步的，所述增阻块由硬性材料制成。

进一步的，所述锚头包括托盘和螺母，托盘和螺母穿设于杆体上，托盘配合设置于套筒首端端部，螺母和托盘接触压紧配合。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种杆体活塞增阻让压锚杆的施工方法，包括以下步骤：

在施工场地钻孔，先将套筒挤压入钻孔中，将杆体一端压入套筒中，杆体另一端穿过托盘连接螺母，利用螺母给杆体施加预紧力；锚杆进入土体后，土体给套筒筒壁施加压力，随着土层的加深，套筒筒壁受到的压力越来越大，由压力施加在不等厚的套筒筒壁上，套筒筒壁发生变形，筒壁变长起到让压作用；在推进的过程中，增阻结构通过自身的强度和摩擦力对土体起到支撑的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在锚杆杆体外设置套筒，并使套筒对应于锚固段的后半段壁厚慢慢的变薄，锚杆进入土体后，土体给管壁施加压力，随着土层的加深，套筒壁受到的压力越来越大，将压力施加在不等厚的套筒壁上，使得套筒壁发生变形，这就使得套筒壁变长，成功起到让压的作用；与此同时，套筒尾端设置成封闭的，其在封闭处设置弧形凸起结构形式的抗冲击力构件，使筒壁不再是传统意义上的等厚形状，而是采用中间厚边缘薄的外形，这样不但能与增阻结构的活塞紧密配合，还能在受力强度和材料性质相同的情况下，节省材料。

本发明将套筒首端至中部的筒壁壁厚设置成等厚光滑的，这就使得杆体在置入套筒内进行机械运用的过程中，不会在未达到理想支撑力过程中堵在套筒壁的中间位置(也就是套筒壁等壁厚的部位)，影响锚杆的作用。

本申请设置的楔形增阻块，其在外部设置粘结材料，使增阻块外侧的粘结力高，可以增加阻力，在内部使用钢材等硬性材料可以保证增阻块的强度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明杆体活塞增阻让压锚杆的结构示意图；

图2为增阻块的示意图；

图3为锚杆套筒壁壁厚渐变端示意图；

图4为锚杆让压阶段的变化图；

图中，1套筒，2托盘，3螺母，4杆体，5增阻结构，6套筒封闭端，7抗冲击力构件，8筒壁壁厚等值段，9筒壁壁厚渐变段。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在锚杆的增阻结构容易卡堵的问题，在深度开采过程中，锚杆的延展率低。在围岩应力不断增加的情况下，要求锚杆的锚固力也增加，但是很多锚杆在设计的过程中不能够充分的发挥锚杆的锚固作用。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种杆体活塞增阻让压锚杆及施工方法。本发明的锚杆是通过机械作用，将锚杆挤压至巷道的孔洞中，从而起到锚固作用。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提供了一种杆体活塞增阻让压锚杆，包括套筒1，套筒1为中空结构，套筒1内套设杆体4，杆体4一端作为锚固段延伸至套筒1尾端内部并与增阻结构5连接，杆体4另一端延伸至套筒1首端外侧并与锚头连接；对应于杆体4锚固段的套筒1的筒壁壁厚沿首端至尾端的方向逐渐减小，在锚杆逐渐推进土体过程中，套筒1筒壁变形增长实现让压。

套筒施工钻入土体的一端为尾端，相对的另一端为首端。

套筒1首端开口，尾端封闭形成套筒封闭端6，且套筒1具有中部空腔。

套筒1包括连接成一体的筒壁壁厚等值段8和筒壁壁厚渐变段9，筒壁壁厚等值段8设置于套筒1首端和中部之间，筒壁壁厚渐变段9设置于套筒1中部和尾端之间。

筒壁壁厚等值段8的套筒内壁光滑设置，可以采用光滑钢材制作。使杆体不会在未达到理想支撑力过程中堵在套筒壁的中间位置，影响锚杆的作用。

筒壁壁厚渐变段9的筒壁截面积由套筒1中部至尾端逐渐减小，即筒壁壁厚渐变段9的筒壁壁厚由套筒中部至尾端逐渐减小。套筒的中间到封闭段逐渐变薄的一部分使用的材料比套筒壁中的其他材料的弹性模量要大，套筒因压力产生整体的拉长变形，起到让压的作用。

套筒1尾端内侧对应于套筒封闭端6处设置有抗冲击力构件7。抗冲击力构件采用弧形凸起结构，使筒壁不再是传统意义上的等厚形状，而是采用中间厚边缘薄的外形，这样不但能与增阻结构的活塞紧密配合，还能在受力强度和材料性质相同的情况下，节省材料。

增阻结构5包括设置于杆体4锚固段端部的活塞，活塞内部设置有增阻块。增阻块镶嵌在活塞的内部，形成整个增阻结构。

活塞采用摩擦系数较大的材料制成，活塞呈梯形结构，梯形结构的长边端与套筒1尾端贴合设置，梯形结构的短边端固定于杆体4端部。梯形活塞，坡度缓，使用的软橡胶，增加阻力，倾斜面会有利于套筒与之相结合。活塞可以起到缓冲作用，能够减轻杆体对套筒封闭端的破坏。

本发明梯形活塞，可以设置成厚度50mm，根据工程中的实施情况可以改变厚度的大小，套筒开口处的套筒壁设计又刚好和梯形活塞形状契合。活塞外部使用的材料摩擦系数一定要大，这样可以增加增阻块的摩擦力。

增阻块呈立体楔形，形状与锚杆达到最大锚固力变形的形状大径相同；增阻块使用楔形，能够有效的减少因为摩擦力过大在等壁厚的套筒段产生的卡堵现象；增阻块外侧设置粘结材料与活塞连接。增阻块由硬性材料制成，可以采用钢材；增阻块一端可以焊接在杆体的端部。锚固力是由增阻块提供的，外部的粘结材料增加增阻块的阻力，内部使用的是钢材，增加增阻块的锚固强度。锚杆杆体全部进入到套筒时，楔形增阻块位于在套筒壁最薄的地方，能与套筒封闭端紧密连接，不留空隙。

锚头包括托盘2和螺母3，托盘2和螺母3穿设于杆体4上，托盘2配合设置于套筒1首端端部，螺母3和托盘2接触压紧配合。杆体进入套筒后增阻块到达套筒封闭端，螺母通过螺纹与托盘连接，通过钻孔后与岩体密切结合，起到支撑的作用。杆体4与螺母3、托盘2共同作用将锚杆固定在孔洞中。锚杆杆体的螺纹设置在杆体与螺母发生作用的地方，减小施工的工序，降低成本。

杆体4使用的是实体金属材料，外层涂抹环氧树脂这种防腐蚀材料，可以有效的解决潮湿环境下的腐蚀问题。杆体有效长度与套筒长度几乎相同，在锚杆达到最大锚固力的时候，杆体能够到达套筒的封闭端，让锚杆从头到尾都能起到锚固作用，锚固段末端仍能起到很强的锚固支撑力。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种杆体活塞增阻让压锚杆的施工方法，包括以下步骤：

在施工场地(如巷道或隧道围岩)钻孔(钻孔时，孔洞要略小于套筒的直径)，先将套筒挤压入钻孔中，将杆体一端压入套筒中，杆体端部的增阻结构与套筒封闭端紧密贴合，杆体另一端穿过托盘(托盘可以设置在围岩上)连接螺母，利用螺母给杆体施加预紧力；锚杆进入土体后，土体给套筒筒壁施加压力，随着土层的加深，套筒筒壁受到的压力越来越大，由压力施加在不等厚的套筒筒壁上，套筒筒壁发生变形，如图4所示，套筒筒壁变长，起到让压作用；在推进的过程中，增阻结构通过自身的强度和摩擦力增加锚杆的锚固作用。套筒壁伸长后，伸长的部分起到让压的作用，但是将伸长的部分采用螺纹钢材料，增大与土体的摩擦力，加固外侧土体。

本发明的锚杆是通过与围岩进行挤压的作用达到力的平衡，从而起到锚固支护的作用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种杆体活塞增阻让压锚杆，其特征是，包括套筒，所述套筒为中空结构，所述套筒内套设杆体，所述杆体一端作为锚固段延伸至套筒尾端内部并与增阻结构连接，杆体另一端延伸至套筒首端外侧并与锚头连接；对应于杆体锚固段的套筒的筒壁壁厚沿首端至尾端的方向逐渐减小，在锚杆逐渐推进土体过程中，套筒筒壁变形增长实现让压。

2.如权利要求1所述的锚杆，其特征是，所述套筒首端开口，尾端封闭，且套筒具有中部空腔。

3.如权利要求1所述的锚杆，其特征是，所述套筒包括连接成一体的筒壁壁厚等值段和筒壁壁厚渐变段，筒壁壁厚等值段设置于套筒首端和中部之间，筒壁壁厚渐变段设置于套筒中部和尾端之间。

4.如权利要求3所述的锚杆，其特征是，所述筒壁壁厚等值段的套筒内壁光滑设置；所述筒壁壁厚渐变段的筒壁截面积由套筒中部至尾端逐渐减小。

5.如权利要求2所述的锚杆，其特征是，所述套筒尾端内侧对应于封闭处设置有抗冲击力构件。

6.如权利要求1所述的锚杆，其特征是，所述增阻结构包括设置于杆体锚固段端部的活塞，活塞内部设置有增阻块。

7.如权利要求6所述的锚杆，其特征是，所述活塞呈梯形结构，梯形结构的长边端与套筒尾端贴合设置，梯形结构的短边端固定于杆体端部。

8.如权利要求6所述的锚杆，其特征是，所述增阻块呈楔形，增阻块外侧设置粘结材料与活塞连接；所述增阻块由硬性材料制成。

9.如权利要求1所述的锚杆，其特征是，所述锚头包括托盘和螺母，托盘和螺母穿设于杆体上，托盘配合设置于套筒首端端部，螺母和托盘接触压紧配合。

10.如权利要求1-9任一项所述的锚杆的施工方法，其特征是，包括以下步骤：

在施工场地钻孔，先将套筒挤压入钻孔中，将杆体一端压入套筒中，杆体另一端穿过托盘连接螺母，利用螺母给杆体施加预紧力；锚杆进入土体后，土体给套筒筒壁施加压力，随着土层的加深，套筒筒壁受到的压力越来越大，由压力施加在不等厚的套筒筒壁上，套筒筒壁发生变形，筒壁变长起到让压作用；在推进的过程中，增阻结构通过自身的强度和摩擦力对土体起到支撑的作用。