CN110410124A - 一种倒叶式可回收锚固方法及锚固构件装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倒叶式可回收锚固方法及锚固构件装置，用于岩土施工，矿山支护，地质灾害治理、抢险、排险施工中各种锚杆（索）、抗拔桩等的抗拉锚固构件施工。通过锚孔（桩孔），将连接好锚固配件及导浆管的锚固头放到待锚固的位置，向外拉动锚杆（索），使设置于锚固头上的倒叶插入锚固头周围土层中，形成像撑开的雨伞一样的抗拉构件，利用土层的抗压极限承载力资源为抗拉构件提供全部（或主要）拉力。使用该锚固头作为锚定部件,较传统锚固方法能快速的获得较大的拉力，缩短工期、节约成本、降低工程因锚固件与岩土体间滑移失效造成的安全风险。与化学锚固方法相比，不会对地质环境、地下水环境造成污染。

Description

一种倒叶式可回收锚固方法及锚固构件装置

技术领域

本发明涉及岩土工程施工，矿山支护，地质灾害治理、抢险、排险抗拉构件的技术领域，尤其是涉及一种锚固方法及锚固头。

背景技术

在大量的基础设施建设、人与自然和谐共生的环境中。岩土工程施工，矿山支护，地质灾害治理、抢险、排险等工作中抗拉构件（锚杆、锚索、抗拔桩等）大量使用，传统的方法是将抗拉构件置入岩土中，利用加压、注浆或化学粘固剂的方法，通过抗拉构件与岩土体之间的摩擦力来为抗拉构件提供拉力，以达到利用抗拉构件进行锚固的目的。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在当前的岩土工程施工，矿山支护，地质灾害治理、抢险、排险工作中，抗拉构件的传统锚固方法存在拉力小、获得有效拉力时间长、存在滑移失效问题，化学物质进入地下之后给环境造成污染，因此需要对以上问题进行改进或解决。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种，具有快速获得拉力、提高抗拉构件的抗拉能力、提高地层承载力资源利用率、提高施工效率、降低成本、保护环境、节约资源的优点的锚固装置。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种锚固装置，包括锚固头，所述锚固头外设置有若干个倒叶（2），所述锚固头上设置有卡槽（92）和销钉（6），倒叶上设置有压力板（21），压力板（21）通过卡槽（92）嵌入锚固体内，由销钉限制倒叶在叶轴与锚固体轴线之间以0°～85°的角度进行自由转动，所述锚固头内设置有连接锚索（杆）的可移动锁头（4）和限制滑动件（91），所述锚固头上设置有回收控制帽（3）和导浆管（8），所述锚固头设置有锚索（杆）回收室（12）。

通过采用上述技术方案，将锚固头放置于待锚固位置，通过锚索（杆）（7）向外拉动锁头（4），在锁头（4）对锁板（23）的压力下，使得倒叶（2）撑开，撑开后的倒叶使得偏斜尖揳（22）侧向插入土层内，在拉力的作用下，倒叶（2）呈伞状撑开并出入土层，同时被倒叶（2）切下的土层由侧向向轴线压紧外壳（9），在施加拉力的过程中使压力板（21）穿过卡槽（92）嵌入锁头（4）预设的锁槽（41）中，至此锁头（4）被压板（21）和锁板（23）共同作用锁于锚头内，通过外壳（9）、限制滑动件（91）、锁头（4）、压板（21）、锁板（23）的共同作用，把倒叶（2）对土体的压力反力转化为锚索（杆）（7）的拉力。钻头在未工作时，倒叶（2）紧贴与外壳（9）上，减小了倒叶占用锚固头外周的体积，方便锚固头的搬运，体积小的锚固头在放入锚固孔内时，不易与锚固孔的孔壁碰撞，有利于将锚固头放入到指定的位置。锚索（杆）回收室（5）由锁头（4）、外壳（9）和回收控制帽（3）组成，用于控制锚索（杆）回收控制。

本发明进一步设置为：包括锚固头配件附着主体（外壳（9）），所述附着主体（外壳）上设置有连接盒限制倒叶的卡槽（92），倒叶腋下设置增压槽（93），内设限制锁头（4）滑出的限制滑动件（91），尾部设置初装弹簧片（94），在外壳内侧设置导轨（95）。

通过采用上述技术方案，通过设置卡槽使得自由倒叶在安装前不会从锚固头上脱落。通过设置弹簧片使得锚固头在初装时不会自由滑出安装位置，保证锁头（4）拉动时能对倒叶上的锁板（6）产生压力。通过设置增压槽（93）使得土层在倒叶的压力作用下被压入倒叶腋下的增压槽（93），进一步限制锚固头在未完全安装好时被向外的拉力拉动滑出安装位置，导轨（95）与锁头内导槽（45）相互嵌合，限定锁头与外壳出现相对旋转的问题。

本发明进一步设置为：所属倒叶通过设置扇形倒叶叶片（2），倒叶末端设置偏斜尖揳（22），前端设置压力板（21），垂直于叶片设置锁板（23），锁板于倒叶焦点前侧设置轴孔（24）（或簧片）。

通过采用上述技术方案，通过将倒叶附着于锚固头外壁上，倒叶在锁板（23）受到锁头（4）的压力时，绕轴孔（24）（或簧片）发生旋转，旋转的倒叶前端压力板（21）沿卡槽（92）插入锚固头内，最终插入锁头（4）的锁槽（41）中。为：所属倒叶通过设置扇形倒叶叶片（2）在旋转力和压力的共同作用下插入土层中最终达最大角85°，配合锚固头与土体之间形成伞形倒拉构件，由此利用土体的极限承载力资源，为锚固构件提供设计所需的全部（或主要）抗拉力。

本发明进一步设置为：所述锁头（4）、锁头（4）设置有多个锚索（杆）连接孔（42），所述锚索连接孔末端采用倒锥形半盒锁夹，锁夹在拉力作用下锁紧锚索（杆），锁头（4）设置一个导浆孔（43），设置锁槽（41），设置锁头压板（44），于锁头表层设置以导槽（45），导槽与外壳导轨（94）嵌合。

通过采用上述技术方案，通过主锚索连接孔末端采用倒锥形半盒锁夹在拉力条件下把锚索（杆）一端锁定于锁头上，锁头在拉力作用下由锁头压板（44）对倒叶上的锁板（23）施加压力，导浆孔（43）用于注浆管穿过锁头进入回收控制帽（3），设置锁槽（41）用于锁定倒叶压力板（21），用导槽与外壳导轨（94）嵌合限定锁头在轴线方向的旋转。由此使得倒叶和锁头在拉力作用下被锁定，通过倒叶和锁头把土层对倒叶的反力传递至锚索（杆）上，对锚固部件提供拉力。

本发明进一步设置为：所述锚固头上设置有用于导浆及控制锚索（杆）回收的控制件回收控制帽（3）。

通过采用上述技术方案，通过采用锚索（杆）回收室（5）设计，可以在安装时锁定锚索（杆），在安装完毕后可对锚索（杆）实施解锁，由此顺利实施回收，回收控制帽（3）设置有注浆孔出口，可使注浆液顺利通过最前端从锚固头与土层间向外反流，回收室（5）内采用防液设计，以保证注浆液不进入回收室，方可使回收时能顺利解锁。

本发明的第二发明目的是提供一种锚固方法，具有提高锚固构件的抗拉能力的优点。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

S1设置锚固孔；

S2锚固，具体如下：

将锚固装置放入锚固孔中的待锚固位置上，向外拉动锚索（杆），带动锁头使倒叶呈伞形插入土层中，使锚固头锁死于地层中；

S3注浆。

通过采用上述技术方案，

将锚固装置放入锚固孔中的待锚固位置上，向外拉动锚索（杆），带动锁头使倒叶呈伞形插入土层中，把锚固头锁死于地层中，然后通过导浆管向锚固孔内注浆，直到浆液淹没整个锚固头。通过在锚固头上设置倒叶，倒叶插入土层内，可快速获得较高拉力。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1. 通过锁头压力使倒叶插入土体内，压力板穿过外壳卡槽嵌入锁头的锁槽内，以增加锚固体和土层之间的连接强度，利用了土层的极限承载力的反力为锚固头提供拉力，使得锚固头被锁定于土层中不会出现松动、滑移失效问题，增大了抗拉构件的抗拉能力。在施工中可节约成本。

2. 通过倒叶把锚固头与土层有效连接成一整体，一旦安装好锚固头便可直接为锚固构件提供较高拉力，锚固构件无需等待注浆液的凝固便可获得拉力。在崩塌（滑坡）地质灾害抢险、排险中可有效实施，赢得宝贵的救援时间。

3.通过设置可滑移锁头，可以把先期主动拉力转换成安装锚头、撑开倒叶所需的压力，当倒叶撑开至最大角度85°时，土层对倒叶的反力通过倒叶和锁头转化成对锚索（杆）的拉力，使安装使用方便简单。

4. 通过设置可滑移锁头，可以调整回收室空间的大小，在锚头安装好前，回收室空间小，便于锚头安装和锚索（杆）的锁定，当锚头安装好后，锁头向外滑移，扩大回收室空间，便于对锚索（杆）进行解锁，从而实施回收，解决高拉力锚固与方便回收的难题。

5.通过在倒叶末端设偏斜尖揳，引导倒叶在压力作用下侧向插入锚头周围土层中，消除安装失效问题。

6.通过回收控制帽可与移动锁头建立回收室，限制浆液进入回收室，保证回收室有充足的解锁空间。

7.该锚固头因能快速提供较高拉力，在岩土施工，矿山支护，地质灾害治理、抢险、排险等领域可以广泛应用。

附图说明

图1是本实施例中锚固头剖面示意图；

图中，1、锚固头；2、倒叶；21、压力板；22、偏斜尖揳；23、锁板；24、锁板簧片；3、回收控制帽；31、导浆孔；4、移动锁头；41、锁槽；42、锚索（杆）连接孔；43、导浆孔；44、锁头压板；45、导槽；5、回收室；6、销钉（轴孔）；7、锚索（杆）；8、导浆管；9、外壳；91、限制滑动件；92、卡槽；93、增压槽；94、初装弹簧片；95、外壳导轨。

图2是倒叶正视、俯视、侧视结构示意图；

图3是回收控制帽剖面示意图；

图4是移动锁头正视、剖面结构示意图；

图5是外壳剖面结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，锚固头在岩土工程施工中的抗拔桩、抗拔锚索（杆），矿山，地质灾害治理、抢险、排险中使用的操作方案之一。

实施例1：

参照图1，为本发明公开的一种锚固装置，包括锚固头1，锚固头1外设置有若干倒叶2，锚固头1上设置有供压力板21嵌入的卡槽92，锚固头1内设置移动锁头4把倒叶2压入土层中，锚固头1上设置有初装弹簧片94保证锚固头在初装时不出现滑移，锚固头1的前端设置有半球型回收控制帽3，锚固头1的前端设置有半球型回收室5用于回收锚索（杆）时进行解锁，锚固头1的卡槽末端设置有限制滑动件91用于限制移动锁头4滑出锚头外壳，锚固头1的卡槽末端设置有增压槽93。

锚固头1呈中空且末端开口，锚固头1的侧壁上从回收室5的末端至卡槽92设置有外壳导轨95，外壳导轨95与锁头导槽45嵌合用来限制移动锁头旋转，锚固头1上限制滑动件91上设置有可穿过导浆管与锚索（杆）的通孔。

参照图1、图2和图4，倒叶2包括压力板21、偏斜尖揳22、锁板23以及锁板簧片24，通过锚索（杆）7把锚固头1推至待安装位置，向外拉动锚索（杆）7带动移动锁头4向外滑移，滑移锁头4对锁板23产生压力，在压力作用下整个倒叶2装置绕销钉6（或锁板簧片24）旋转，倒叶2在旋转扭矩和压力与偏斜尖揳22的作用下侧向斜插入土层中。在倒叶转转作用下压力板21穿过卡槽92嵌入锁槽41中，致使整个锚固头锁定于土层中。

参照图1、图3，回收控制帽3包括半球形帽3和导浆孔31，回收控制帽3安装于锚固头1的最前端，用于限制泥沙进入回收室5，起便于安装的作用。回收控制帽3、移动锁头4和外壳共同组成回收室5。

参照图1，回收室5由回收控制帽3、移动锁头4和外壳共同组成，安装时倒叶2紧贴锚固头1的外壁，回收室5轴向距离较小，易于锁定锚索（杆）7。当安装好锚固头2时，倒叶2呈85°角插入土层中，移动锁头4向外滑移，扩大回收室5的空间，便于锚索（杆）7的解锁。

参照图1和图4，移动锁头4包扩锁槽41，当压力板21穿过卡槽92后嵌入锁槽41时，使得倒叶2、外壳9和移动锁头41形成整体。锚索（杆连接孔）42呈倒八字型，锚索（杆）7穿过42，从回收室5端采用 倒锥半合锁夹锁住。导浆孔43用于使导浆管穿过锁头至回收控制帽3。锁头压板44直压于锁板23上，把锚索（杆）7对移动锁头4的拉力转换为锁头4对倒叶2的压力。导槽45与外壳导轨95嵌合，限制移动锁头4与外壳9出现相对转动。

实施例的工作过程为：

向外拉动锚索（杆）7，锚索（杆）7拉动移动锁头4向外移动，初期的外壳在初装弹簧片94的阻碍下限制外壳9的移动，使得移动锁头4的锁头压板44对倒叶2的锁板23产生压力，锁板23在锁头压力及销钉6（或锁板簧片24）限制下带动倒叶2绕销钉6旋转。旋转和压力共同作用下的倒叶2在偏斜尖揳22的引导下插入土层。倒叶2在插入土层时把部分土体向锚固头外壳的增压槽处压紧，进一步限制外壳在拉力下的移动，从而促使移动锁头4对倒叶2的锁板具有更大的压力，使倒叶2以更大的角度，更深的插入土层。最终实现倒叶2与轴线呈夹角85°的伞形锚固装置。通过这样的锚固装置把地层对倒叶2的反力转换成锚固构件所需的拉力。

通过设置移动锁头4、倒叶2和外壳9，移动锁头4在锚索（杆）拉力下，把对倒叶2上锁板23的压力转换成促使倒叶2侧向插入地层的力。最终使倒叶2、移动锁头4、外壳9和地层形成一个整体，以此快速提高抗拉构件的抗拉能力。

通过设置回收控制帽3和移动锁头4，在锚固头端头部位形成回收室5，在安装前回收室5的空间较小，便于锚索（杆）7的锁定和锚固头安装，但安装好后，因移动锁头4向外滑动增大回收室5的空间，增大后的空间便于锚索（杆）7锁定端头的解锁。

通过设置导浆管8可在必要时对前端进行注浆，保证在回收锚索（杆）7解锁时锚固头的稳定性。

本具体实施方式的实施实例均为本发明的较佳实施示例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种倒叶式可回收锚固方法及锚固构件装置，包括锚固头(1)，其特征在于：所述锚固头(1)外壁设置有若干个倒叶(2)，所述锚固头(1)上设置有供所述压力板（21）嵌入的卡槽(92)，所述锚固头(1)在倒叶（2）的腋下设置有增压槽（93），所述锚固头(1)内安装有移动锁头（4），移动锁头（4）与倒叶（2）进行相互锁定，并实现力的传递和相互转换，所述锚固头(1)上设置有初装弹簧片(94)，用于锚固头(1)安装时限制锚固头(1)的移动，所述锚固头(1)的端头设置有半球型回收控制帽（3），所述锚固头（1）前端设置有回收室（5），当所述移动锁头（4）外移时，促使所述倒叶(2)转动并嵌入土体，所述倒叶(2)嵌入土层时所述压力板（21）穿过卡槽（92）嵌入锁槽（41），最终实现倒叶（2）、移动锁头（4）、外壳（9）和地层锁定为一个整体。

2.根据权利要求1所述锚固头，安装时通过锚索（杆）（7）对移动锁头（4）施加拉力，移动锁头通过锁头压板（44）对锁板（23）施加压力，外壳（9）被初装弹簧片（94）限制，倒叶（2）绕销钉（6）（或锁板簧片（24））转动，转动的倒叶（2）在偏斜尖揳（22）引导及压力的作用下侧向嵌入土层内，倒叶（2）全部嵌入土层后锚固头便完全锁定于土层中，于此为锚固构件提供拉力。

3.根据权利要求1所述的一种锚固装置，其特征在于：包括移动锁头(4)、外壳（9）和回收控制帽（3）共同组成可变空间的回收室（5），通过设置回收室（5）解决需要回收锚索（杆）（7）的锁定与解锁问题。

4.根据权利要求1所述的倒叶(2)，其特征在于：所述倒叶(2)包括压力板(21)、偏斜尖揳(22)、锁板（23），所述倒叶(2)、压力板(21)、锁板（23）呈“T”字形连接，所述偏斜尖揳(22)设置在所述倒叶(2)的末端，且两者轴线夹角不为0°，所述倒叶（2）为大面积叶片。

5.根据权利要求1所述的移动东锁头（4），其特征在于：所述移动锁头(4)包括多个呈倒锥形锚索（杆）（7）连接孔(42)，1个导浆孔(43)，多个锁槽（41）和多个锁头压板（44）。

6.根据权利要求1所述的回收控制帽(3)，其特征在于：所述锚固头(1)上设置有用于组成回收室(5)的回收控制帽(3)，所述回收控制帽（3）设有导浆孔（31）与注浆管连接，外端头呈半球形设置，内端头设置有锚索（杆）锁定（或解锁）装置。

7.根据权利要求1所述的外壳(9)，其特征在于：所述外壳(9)为整个锚固头（1）的骨架，外壳（9）设置有限制滑动件（91）限制移动锁头（4）的滑移，卡槽（92）用于压力板（21）穿过外壳嵌入锁槽（41），增压槽（93）用于提供倒叶（2）嵌入土层中期所需较大的压力，初装弹簧片（94）限制锚固头初装时的滑移，外壳导轨（95）与锁槽（41）嵌合。

8.根据权利要求4所述的倒叶(2)，其特征在于：若干倒叶(2)绕所述外壳(9)呈圆周形多层均匀设置。

9.根据权利要求4或5所述的一种锚固装置，其特征在于：所述倒叶(2)与所述锁头(4)之间为挤压嵌套衔接相互锁定，转换受力方向。

10.根据权利要求4偏斜尖揳（22），其特征在于：偏斜尖揳（22）设计呈倒尖揳形，刃口孔壁一面为平直， 刃口角度0°-45°渐变，刃长不定。

11.根据权利要求1-10中任一权利要求所述的锚固装置的锚固方法，其特征包括以下步骤：

S1钻探锚固孔；

S2锚固，具体如下：

将锚固装置放入锚固孔中待锚固位置，向外拉动锚索（杆），使倒叶嵌入土体中；

S3注浆；

S4回收锚固构件。