CN111188335A - 一种承载体锚杆及带囊袋的承载体锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种承载体锚杆，包括锚杆杆体和至少一套合于锚杆杆体的承载体，所述锚杆杆体外表面具有外肋纹；承载体与锚杆杆体的套合面上具有与外肋纹匹配的内肋纹，用于承载体套合于锚杆杆体并与外肋纹咬合；在锚杆杆体的外肋纹与承载体的内肋纹之间，还设置有柔性夹层。本发明利用柔性夹层的变形，可提高承载体在锚杆杆体上的咬合力，降低或避免锚杆拉拔时承载体与锚杆杆体之间可能产生的应力集中，同时可使作用在承载体和注浆体上的阻抗力趋于均衡，使锚杆锚固强度大幅度提高，可靠保证了锚杆的使用效果和安全性。本发明还提供了一种带有囊袋的锚杆，是在上述锚杆杆体的下端设置一囊袋，增大了锚杆锚固段的直径，进一步提高了锚杆的抗拔力。

Description

一种承载体锚杆及带囊袋的承载体锚杆

技术领域

本发明涉及锚杆技术领域，尤其涉及一种承载体锚杆及带有囊袋的承载体锚杆。

背景技术

锚杆广泛应用于城市基础设施建设以及水利、水电、交通、铁道、矿山等工程建设中，包括地下工程、采矿工程、抗浮工程、抗浮抗倾覆工程、基坑与边坡维护等等。

根据应力传递方式，锚杆可分为拉力型锚杆和压力型锚杆。拉力型锚杆的锚杆杆体直接与注浆体粘结，通过锚杆杆体与注浆体的粘结力实现锚杆与土体之间的锚固。压力型锚杆可将锚杆杆体的拉力转化为注浆体的压力，充分利用注浆体较好的抗压性，通过承载体对注浆体施加压应力，使注浆体与周围岩土体产生摩阻力，以提供锚杆所需的承载力。由于压力型锚杆注浆体受压膨胀增大了与周围土体之间的极限摩阻力，其承载能力和变形性能比拉力型锚杆增强，理论上具有较高的锚固力和可靠性。然而，实际使用中，却往往达不到上述理论效果，有些锚杆的锚固力和可靠性还会显著降低甚至失效，因此，目前压力型锚杆并未得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术压力型锚杆的缺陷，提高锚杆的锚固力和可靠性。

本发明首先提供了一种承载体锚杆，包括锚杆杆体和至少一套合于所述锚杆杆体的承载体，所述锚杆杆体外表面具有外肋纹；所述承载体与所述锚杆杆体的套合面上具有与所述外肋纹匹配的内肋纹，用于所述承载体套合于所述锚杆杆体并与所述外肋纹咬合；在所述锚杆杆体的外肋纹与所述承载体的内肋纹之间，还设置有柔性夹层。

具体地，所述柔性夹层设置在所述外肋纹的肋侧与所述内肋纹的肋侧至少一个咬合面之间。

具体地，所述锚杆杆体外表面的外肋纹为螺旋纹，所述承载体具有一通孔，所述通孔内表面具有所述内肋纹，所述内肋纹为与所述锚杆杆体外表面的螺旋纹匹配的螺旋纹，所述承载体通过螺旋方法套合于所述锚杆杆体上。

具体地，所述锚杆杆体外表面的外肋纹为人字纹、月牙纹或螺旋纹，所述承载体包括筒体，所述筒体内表面设有与所述锚杆杆体的外肋纹匹配的人字纹、月牙纹或螺旋纹；所述筒体上设有承载板。

具体地，所述锚杆杆体的外肋纹为人字纹、月牙纹或螺旋纹，所述承载体包括筒体，所述筒体内表面设有与所述锚杆杆体的外肋纹匹配的人字纹、月牙纹或螺旋纹，所述筒体是由沿圆周方向分列布置的至少两块拼接单元拼合形成整体。

具体地，所述拼接单元为两块，其中，所述左半筒体和右半筒体一侧铰接，另一侧通过连接件连接成整体或通过卡合固定成整体；或者所述左半筒体和右半筒体两侧均通过连接件连接成整体，或均通过卡合固定成整体，或通过绳索或铁丝绑扎固定成整体。

具体地，所述拼接单元数量为2-4块，所述拼接单元通过绳索或铁丝绑扎固定拼合为成整体，或者所述拼接单元外侧套设有外筒或圆环，通过所述外筒或圆环箍住所述拼接单元，使拼接单元拼合成整体。

具体地，所述柔性夹层为套设在所述锚杆杆体外肋纹的柔性管，所述柔性管的管壁随所述锚杆杆体外肋纹的形状呈凹凸状贴合于所述外肋纹；或者，是缠绕在所述锚杆杆体外肋纹上的土工布；或者，是贴附在所述锚杆杆体外肋纹或/和贴附在所述承载体内肋纹上的热缩膜。

具体地，所述柔性夹层厚度为300μm-7mm。

本发明还提供了一种带囊袋的承载体锚杆，其在上述所述承载体锚杆的锚杆杆体上，还设有囊袋，所述囊袋与所述承载体间隔设置。

具体地，在所述锚杆杆体上，还设有防腐套管。

进一步地，所述锚杆杆体上还环绕有加强骨架，所述的加强骨架为弹簧、螺旋箍或筒状钢丝网。

本发明承载体锚杆通过在锚杆杆体与承载体配合面之间设置柔性夹层，可使锚杆杆体与承载体之间不再是刚性接触，可利用柔性夹层的缓冲或变形来避免锚杆杆体与承载体咬合面之间可能产生的应力集中，避免承载体发生破坏。同时，承载体在受到来自注浆体不均匀的压力时，可利用柔性夹层缓冲或/和变形承让一部分高于压力的平均值的荷载，使最终作用在承载体上的压力趋于均衡，避免承载体和注浆体由于受力不均衡而导致被压坏、碎裂，这样可以改善承载体和注浆体的受力状态，使锚杆锚固强度和可靠性大幅度提高，可靠保证了锚杆的使用效果和安全性。而且，由于柔性夹层本身所具有的特性，可克服锚杆杆体和承载体配合面的加工误差，使锚杆杆体、柔性夹层、承载体之间紧密贴合，其有效的结合面积增加，进而提高了承载体在锚杆杆体上的咬合力，提高了锚杆的抗拔力和可靠性。

采用上述承载体锚杆以及带有囊袋的锚杆，不仅可克服锚杆杆体与承载体咬合面的应力集中和承载体受力不均衡带来的缺陷，以及承载体与注浆体之间压力不均衡带来的缺陷，还由于锚杆杆体设置囊袋，增大了锚杆锚固段的直径，其力学强度可大幅度提高，进一步提高了锚杆的抗拔力和可靠性。

附图说明

图1A为本发明锚杆杆体结构示意图；

图1B为本发明承载体结构示意图；

图2是现有的承载体套合在锚杆杆体上时的受力及配合状态示意图；

图3是本发明承载体套合在锚杆杆体上时的受力及配合状态示意图；

图4是本发明承载体锚杆实施例一结构示意图；

图5是本发明承载体锚杆实施例二结构示意图；

图6是本发明承载体锚杆实施例三结构示意图；

图7A是本发明承载体锚杆实施例四第一种拼接结构的承载体实施例示意图；

图7B是本发明承载体锚杆实施例四第二种拼接结构的承载体实施例示意图；

图7C是本发明承载体锚杆实施例四第三种拼接结构的承载体实施例示意图；

图8是本发明承载体锚杆实施例五结构示意图；

图9是本发明承载体锚杆实施例六结构示意图；

图10是本发明承载体锚杆实施例七结构示意图；

图11是本发明承载体锚杆实施例八结构示意图；

图12是本发明承载体锚杆杆体外表面三种不同的外肋纹结构示意图；

其中，

1—锚杆杆体；

11—外肋纹；1101—外肋纹肋底；1102—外肋纹肋顶；1103—外肋纹肋侧；

111—外肋螺旋纹；112--外肋月牙纹；113—外肋人字纹；

2—承载体；

21—承载板；211—半承载板；212--弧形板；

22—筒体；221—半筒体；222—弧形板；

23—内肋纹；2301—内肋纹肋顶；2302—内肋纹肋底；2303—内肋纹肋侧；

231—內肋螺旋纹；232—內肋月牙纹；

24—连接部；25—连接件；

26—加强筋；27--外筒；28—钢丝或绳索；

3—柔性夹层；4—囊袋；5—加强骨架；6—防腐套管。

具体实施方式

参见图3、图4、图5、图6、图8，本发明首先提供了一种承载体锚杆，包括可置于锚孔内的锚杆杆体1和至少一承载体2，所述承载体2套合在锚杆杆体1上，在锚杆杆体1的外表面，设有外肋纹11，所述的承载体2上设有内肋纹23，内肋纹23设置在与锚杆杆体1外表面对应的套合面上，其形状和位置与锚杆杆体1上的外肋纹11对应及匹配，使承载体2套合安装在锚杆杆体1上，并通过其上设置的内肋纹23与锚杆杆体1上的外肋纹11咬合，用于承载拉拔力。本发明创新点在于，在锚杆杆体1的外肋纹11和承载体2的内肋纹23之间，还设置有柔性夹层3。

本发明上述结构是基于申请人反复研究和多次试验及验证而设计的。压力型锚杆在实际使用中，其锚杆杆体1所受拉力是通过其外肋纹11与承载体2上的内肋纹23的咬合传递给承载体2，承载体2的承载面向前挤压(水泥)注浆体将力传递给注浆体，注浆体通过与锚孔孔壁岩土体的摩阻力将力传递给岩土体，这样锚杆杆体1得到岩土体的锚固力。如图1A、图1B所示，锚杆杆体1上的外肋纹11由外肋纹肋底1101、外肋纹肋顶1102以及位于外肋纹肋顶1102两侧的外肋纹肋侧1103组成；承载体2上的内肋纹23由内肋纹肋底2302、内肋纹肋顶2301以及位于内肋纹肋顶2301两侧的内肋纹肋侧2303组成。锚杆杆体1上的外肋纹11与承载体2上的内肋纹23咬合传力方式为：锚杆杆体1上的外肋纹11与承载体2上的内肋纹23的咬合是通过内、外肋纹凹凸咬合匹配的，锚杆杆体1受拉力作用时，锚杆杆体1的外肋纹11与承载体2上的内肋纹23通过咬合传递力量，即通过外肋纹肋侧1103与内肋纹肋侧2303发生推挡挤压传力，这种接触是直接接触，是刚性的。参见图2，锚杆的实际使用中，锚杆杆体1的外肋纹11都比较粗糙，承载体2大多数采用铸铁或工程塑料浇铸而成，其内肋纹23也比较粗糙，且各部件还存在一定的加工误差。因此，当锚杆受到向上的拉力时，由于锚杆杆体1和承载体2之间是刚性接触，锚杆杆体1的外肋纹11与承载体2的内肋纹23咬合接触处，如外肋纹肋侧1103与内肋纹肋侧2303的咬合接触处a、b并非能够按照设计要求全面贴合，锚杆杆体1外肋纹肋侧1103与承载体2内肋纹肋侧2303宏观上是面接触，实际上是若干点接触，因此很容易出现应力集中，受力时易发生承载体2开裂破坏。申请人做了大量实验发现，承载体2的破坏荷载比理论计算值小很多，其原因就是外肋纹11与内肋纹23咬合处a、b接触应力集中所至，其结果最终导致锚杆的拉拔承载力大大降低，即锚固力降低，使锚杆失效。同时，承载体2还面临承载面与注浆体的推挡挤压受力。锚杆施工时受多种因素的影响，锚杆杆体1在锚孔中的位置并非完全处于对中位置，或多或少会存在一定的偏移，锚杆轴线也会出现一些倾斜，而承载体2也会存在与锚杆杆体1配合不是很精准的问题。因此，承载体2安装在锚杆杆体1上，承载体2的承载面推压注浆体的压力也是不完全均匀的。当锚杆受到向上的拉力时，注浆体对承载体2会产生较大的阻抗压力P(荷载)，然而，这种阻抗压力并非各处相同，这样会导致承载体2不同的位置所承受的荷载不同。如图2所示，承载体2两边的阻抗压力(荷载)P₁’和P₂’并不相等。由于承载体2的承载面积受锚孔直径限制比较小，注浆体是水泥浆或水泥砂浆注入锚孔后凝固形成的，强度较低，是制约压力型锚杆抗拔力的一个关键因素，这种不均衡的荷载容易使注浆体产生应力集中和局部破坏，使锚固力降低甚至使锚杆失效。

参见图3、图4、图5、图6和图8，本发明基于上述研究，在锚杆杆体1的外肋纹11与承载体2的内肋纹23之间，设置一柔性夹层3。由于柔性夹层3的存在，使锚杆杆体1和承载体2之间不再是刚性接触，锚杆杆体1和承载体2的粗糙配合及加工误差产生的间隙可通过柔性夹层3来补偿，原本在承载体2和锚杆杆体1之间咬合处a、b产生的应力便可通过柔性夹层3承接而产生相应的变形(见图3)，从而避免承载体2和锚杆杆体1之间产生应力集中，承载体的破坏荷载一般可以提高一倍以上。而且由于柔性夹层3的设置，柔性夹层3良好的变形性能可填补锚杆杆体1和承载体2之间的配合间隙，保证锚杆杆体1、柔性夹层3、承载体2之间紧密贴合，其有效的结合面增加，受力更均匀，更全面，提高了承载体2在锚杆杆体1上的咬合力，提高了承载体2的承载力。当承载体2两边的压力P₁和P₂不同时，较大压力的一边会通过柔性夹层3的变形、缓冲或承让一部分力，这样可协调承载体2上的荷载P₁和P₂，使最终作用在承载体2上压力趋于均衡，可避免承载体2受力较大的一边的水泥浆被提前压坏，故设置柔性夹层3之后，当锚杆杆体1外肋纹11的肋侧推压承载体2内肋纹23的肋侧时，柔性夹层3的缓冲和变形协调作用会使压力不均匀的现象明显改善，使锚杆的抗拔力提高。申请人经过多次试验，水泥浆凝固达到设计龄期后反复拉拔，观察记录注浆体表面开裂的情况，发现设置有柔性夹层3的锚杆，试验荷载提高50％以上。本发明通过在锚杆杆体1的外肋纹11和承载体2的内肋纹23之间设置柔性夹层3，可补偿外肋纹11和内肋纹23套合时的间隙，且在受到不均衡压力时具有较高的容让性及变形协调性能，不需要对外肋纹11和内肋纹23进行二次精加工来提高配合精度，成本低，经济实用，容易操作。

具体的结构设计中，锚杆杆体1的外肋纹11与承载体2的内肋纹23之间还可预留一定的间隙。该间隙可根据柔性夹层2的材料选择，使锚杆杆体1的外肋纹11与承载体2的内肋纹23之间形成过渡配合，即外肋纹11与内肋纹23之间预留有略小于或略大于或等于柔性夹层2厚度的间隙，既有利于柔性夹层2的变形，又不至于使外肋纹11与内肋纹23之间的配合间隙过大降低承载体2的咬合力。

本发明上述结构设计中，柔性夹层3位于锚杆杆体1的外肋纹11与承载体2的内肋纹23之间的中间层，柔性夹层3的设置多种形式：(1)锚杆杆体1的外肋纹11、柔性夹层3与承载体2的内肋纹23三者之间完全贴合，即外肋纹肋顶1102、柔性夹层3与内肋纹肋底2302三者之间，内肋纹肋顶2301、柔性夹层3与外肋纹肋底1101三者之间以及外肋纹肋侧1103、柔性夹层3与内肋纹肋侧2303之间皆完全接触、相互贴合，如图3、图4和图8所示；(2)外肋纹肋顶1102、柔性夹层3与内肋纹肋底2302三者之间，内肋纹肋顶2301、柔性夹层3与外肋纹肋底1101三者之间以及一个方向上的外肋纹肋侧1103、柔性夹层3与一个方向上的内肋纹肋侧2303贴合(即外肋纹11和内肋纹23只有一个方向的肋侧与柔性夹层3贴合，另一个方向上的肋侧不设置其柔性夹层3)；(3)如图5所示，仅一个方向上的外肋纹肋侧1103与内肋纹肋侧2303之间设置柔性夹层3，三者贴合，而外肋纹肋顶1102与内肋纹肋底2302之间以及内肋纹肋顶2301与外肋纹肋底1101之间不设柔性夹层3，并可具有间隙；(4)如图6所示，两个方向上的外肋纹肋侧1103与内肋纹肋侧2303之间都设置柔性夹层3，三者贴合，而外肋纹肋顶1102与内肋纹肋底2302之间以及内肋纹肋顶2301与外肋纹肋底1101之间不设柔性夹层3，还可具有间隙。上述各种情形中，所述柔性夹层3应设置在所述外肋纹11的肋侧与内肋纹23的肋侧至少一个咬合面之间，即所述柔性夹层3应设置在两个外肋纹肋侧1103与两个内肋纹肋侧2303相互咬合时至少一个咬合面之间(如图5所示)。这是因为，外肋纹肋侧1103与内肋纹肋侧2303为锚杆杆体1的外肋纹11与承载体2的内肋纹23咬合时的实际受力面，用于传递荷载。具体施工时，第(1)、(2)种情形可将柔性夹层3贴合在锚杆杆体1上，再将承载体2的内肋纹23套压在柔性夹层3与锚杆杆体1的外肋纹11咬合；第(3)、(4)种情形可采用柔性材料件(条)沿锚杆杆体1的外肋纹肋侧1103表面通过定点滚动喷塑等喷涂方式沿外肋纹肋侧1103或/和内肋纹肋侧2303喷涂一层薄膜料凝结形成。由于锚杆拉力是轴向的，主要是由外肋纹肋侧1103和内肋纹肋侧2303两者咬合抵靠受力，这种结构设计，可以完全保证外肋纹肋侧1103和内肋纹肋侧2303有效咬合，外肋纹肋顶1102可以不与内肋纹肋底2302抵靠，外肋纹肋底1101也可以不与内肋纹肋顶2301抵靠，可避免外肋纹肋顶1102抵靠内肋纹肋底2302以及外肋纹肋底1101抵靠内肋纹肋顶2301可能导致外肋纹肋侧1103与内肋纹肋侧2303咬合不可靠的问题，而且还可减小锚杆杆体1的直径，锚杆杆体1加工时不必为保证其与承载体2有效咬合而增加肋纹深度。

参见图3、图4、图5、图6和图8，具体的结构设计中，锚杆杆体1外表面的外肋纹11可为螺旋纹，承载体2具有一通孔，该通孔的内表面具有内肋纹23，所述内肋纹23为与锚杆杆体1的螺旋纹匹配的螺旋纹，承载体2通过螺旋方法套合在锚杆杆体1上。这种结构，承载体2可在现场安装时直接旋合套在锚杆杆体1上，方便快捷。可以理解地，该结构只要承载体2具有一内表面，且该内表面加工有与锚杆杆体1上螺旋纹配合的螺旋纹，保证承载体2旋合在锚杆杆体1即可，皆是本结构的保护范围。

如图12所示，本发明所述外肋纹11和内肋纹23可以根据承载体2与锚杆杆体1的配合结构或实际需要配对设置为人字纹、月牙纹或螺旋纹。为便于理解，本发明说明及附图中表述的外肋螺旋纹111为锚杆杆体1上的螺旋纹，外肋月牙纹112为锚杆杆体1上的月牙纹，外肋人字纹113为锚杆杆体1上的人字纹；相应地，内肋螺旋纹231(见图7A)为承载体2上的螺旋纹，內肋月牙纹232(见图7B)为承载体2上的月牙纹，內肋人字纹(未图示)为承载体2上的人字纹。可以理解地，上述命名并非是对本发明锚杆杆体1和承载体2上肋纹结构的限制，其外肋纹11和内肋纹23的形状，也并非上述列举的三种形式，还可以是其他形状。另外，上述所述设置在锚杆杆体1上的外肋纹11之外肋螺旋纹111、外肋月牙纹112和外肋人字纹113各图所示均为外凸结构，而承载体2上的内肋纹23对应的内肋螺旋纹231、內肋月牙纹232及內肋人字纹均为凹槽结构，基于本领域一般技术人员的认知，上述外肋纹11也可为内凹结构，而内肋纹23也可为外凸结构，只要能够保证承载体2有效套合于锚杆杆体1设定的位置并有效咬合，皆是本发明的保护范围。

参见图3、图6、图7A、图7C和图8，作为本发明承载体2的一种结构形式，所述承载体2可包括筒体22和设于筒体22上的承载板21，所述的承载板21所在的平面与筒体22的轴线及锚杆杆体1轴线垂直，具有一定的径向宽度，可与筒体22一体成型，安装时位于筒体22的上端，用于承接载荷，提供锚固力；所述的筒体22的内壁(内表面)设有与锚杆杆体1上的外肋纹11匹配的内肋纹23。筒体22主要用于与锚杆杆体1连接安装，以保证承载体2与锚杆杆体1的配合且固定在设计位置。

参见图4、图5和图7B，作为本发明承载体2的另一种结构形式，所述承载体2包括筒体22，所述的筒体22的内壁(内表面)设有与锚杆杆体1上的外肋纹11匹配的内肋纹23，其外肋纹11和内肋纹23结构亦可为上述三种结构形式。筒体22既用于与锚杆杆体1连接安装，以保证承载体2与锚杆杆体1的配合且固定在设计位置，同时筒体22的壁厚较大，达到承载荷载的设计要求又可用于承接载荷，提供锚固力。

具有上述三种不同内肋纹23结构的承载体2，可为整体结构，也可以是沿圆周方向分列布置的至少两块拼接单元拼合而成(见图7A-图7C)，通过连接件或其他方式使各拼接单元形成整体，通过柔性夹层3咬合在锚杆杆体1上。采用拼合结构构成的承载体2，可以是图3、图6、图7A、图7C、图8所示的结构形式，也可以是图4、图5、图7B所示的结构形式，还可以是其他结构形式，拼接单元可以是两块(如图7A、图7B)，也可以是三块或四块(见图7C)。这种采用拼合结构设计的承载体2，结构简单，加工成型方便，不需要通过螺旋方式旋合在锚杆杆体1上，直接在锚杆杆体1上设定的位置绑定，使锚杆杆体1上的外肋纹11通过柔性夹层3直接咬合在承载体2的内肋纹2上，再用连接件连接锁定即可，在施工现场可快速将承载体2安装在锚杆杆体1设定的位置。这种结构的承载体2，由于各拼接单元之间具有一定的间隙，可通过拼接方式调节承载体2与锚杆杆体1之间的咬合程度，使各拼接单元之间通过外力锁紧，保证承载体2、柔性夹层3及锚杆杆体1三者之间结合的更紧密，提高咬合力，从而进一步提高锚固力。具体参见图7A、图7B，当筒体2由两块拼接单元拼合而成时，所述拼接单元包括左半筒体和右半筒体221，其中，左半筒体和右半筒体221可一侧铰接，另一侧通过连接件25连接或通过卡合固定(未图示)；或者，左半筒体和右半筒体221两侧均通过连接件25连接(见图7A)，或均通过卡合固定(未图示)，或通过绳索或铁丝28绑扎固定(见图7B)，使左半筒体和右半筒体221拼合成为整体即可。当所述拼接单元数量为2-4块时，拼接单元可通过绳索或铁丝绑扎固定拼合为一整体的筒体(未图示)，或者，在拼接单元外可套设有外筒或圆环27，当多个拼接单元围合在锚杆杆体1外周时，通过所述外筒27或圆环箍住所述拼接单元，使拼接单元拼合为一整体的筒体(见图7C)。

本发明所述柔性夹层2采用柔性材料制成，可根据锚杆的具体结构性能选择柔性材料的柔性度和厚度，可为套设在锚杆杆体1外肋纹11的柔性管，所述柔性管的管壁随锚杆杆体1外肋纹11的形状呈凹凸状贴合于外肋纹11上；或者，是缠绕在锚杆杆体1外肋纹11上的土工布；也可以是贴附在锚杆杆体1外肋纹或/和贴附在承载体2内肋纹23上的热缩膜。当然，还可以是其他柔性材料，只要是能够与锚杆杆体1外肋纹11和承载体2内肋纹23紧密贴合且可承让一定的压力并可以产生一定变形的材料或结构，都是本发明的保护范围。

本发明使用效果与柔性夹层3的厚度和柔性度有关。一般来说，现有技术承载体2和锚杆杆体1之间都是刚性连接，以保证两者传力直接、可靠，避免影响锚杆锚固力。柔性夹层3的硬度应比锚杆杆体1和承载体2的硬度显著要低，但太低则需要较大的厚度才能保证其效果。因此，柔性夹层3材料硬度、变形量可根据锚杆杆体1外表面和承载体2之间的咬合结构、锚杆拉拔力以及锚杆的容许位移等实际需要进行选择，由于承载体锚杆受到压力和摩阻力两种类型的力作用，柔性夹层3的厚度最大不应超过7mm，使两种力能够达到较好的协调效果。具体的结构设计中，所述柔性夹层2的厚度应为300μm-7mm，其中喷塑层可选取的厚度在300μm-2mm之间，热缩膜和土工布可选取的厚度可在0.5-7mm之间，柔性管可选取的厚度在1-7mm之间。

作为本发明的另一实施方式，本发明还提供了一种带囊袋的锚杆，这种带囊袋的锚杆是在上述承载体锚杆的基础上，增加一囊袋4，所述囊袋4与承载体2间隔设置。具体参见图9和图10，该囊袋4位于上述承载体锚杆之锚杆杆体1的下部，可位于最下面的承载体2的下方，与设于锚杆杆体1最下面的承载体2间隔设置，两者具有一定的间距。通过向囊袋4内注入水泥浆，可将水泥浆集中在囊袋4之内，防止水泥浆向外扩散，形成一个以锚杆杆体1为中心，上面有承载体2，下面有囊袋4的锚杆。本发明带囊袋的锚杆由于承载体2和锚杆杆体1之间还设置柔性夹层3，一方面提高了承载体2与锚杆杆体1之间的咬合性能，可避免应力集中，使承载体2受力均衡，另一方面由于囊袋4的设置，增大了锚杆锚固段的直径，其力学强度可大幅度提高，进一步提高了锚杆的抗拔力。而且，由于柔性夹层3的变形，受力时承载体2可以承让一部分力给囊袋4，使承载体2和囊袋4两者受力均衡，整个锚杆的抗拔承载力可以得到提高，可靠性相应得到提高。

进一步地，本发明带囊袋的锚杆还可在锚杆杆体1上设有防腐套管6。具体参见图10，可在承载体2与囊袋4之间的锚杆杆体1上设置防腐套管6。这是因为，锚杆杆体1一般为金属构件，而锚杆现场施工注浆时，位于最下面的承载体2和囊袋4之间的锚杆杆体1有可能难以保证被水泥浆全部包裹完好，长时间使用时该部分的锚杆杆体1容易受到地下水或其他环境侵蚀。对此部分的锚杆杆体1采用防腐套管6包裹，进一步全面保证了整个锚杆在长时间使用后的锚固效果和防腐性能。

参见图11，本发明带囊袋的锚杆在锚杆杆体1上，也可全部套设兼具有变形和防腐多重功能的套管6，提高锚杆杆体1的防腐蚀性能。在承载体2与锚杆杆体1的套合段，以套管6的管壁作为柔性夹层3来提高承载体2与锚杆杆体1之间的变形协调性能，避免应力集中，使承载体2受力均衡。如果套管6的厚度和变形性能不能达到要求，还可以在承载体2与锚杆杆体1的套合处增设一层柔性夹层3在套管6管壁的外侧或内侧。

可以理解地，作为上述结构的进一步的方式，还可以先在锚杆杆体1全部外表面套设防腐套管6，然后再将柔性夹层3包覆在防腐套管6的外表面，承载体2套压柔性夹层3和防腐套管6咬合在锚杆杆体1上，既能保证锚杆杆体1的整体防腐性能，又能实现承载体2受力均衡的目的。也可以先在锚杆杆体1上安装承载体2的部位设置柔性夹层3，然后再用防腐套管6套设在锚杆杆体1上，承载体2通过防腐套管6和柔性夹层咬合在锚杆杆体1上。

更进一步地，本发明在锚杆杆体1上还可环绕设置加强骨架5，所述加强骨架5可为弹簧、螺旋箍或筒状钢丝网，还可以是其他结构形式。参见图10和图11，承载体2与囊袋4之间的锚杆杆体1上套设有防腐套管6，在防腐套管6上再套设有加强骨架5，可使此处锚杆杆体1周围形成一个以锚杆杆体1为中心，以加强骨架5和水泥浆凝固形成的有筋水泥浆注浆体。当然，不设防腐套管6时，可以直接将加强骨架5套设在锚杆杆体1上。这种有筋水泥浆体，比素水泥浆体力学强度高出数倍，杆体与水泥浆注浆体的粘结强度也会高出很多，可使锚杆的力学强度大幅提高，锚固的可靠性也增强。

可以理解地，只要能够套在锚杆杆体1外周且能够位于承载体2与囊袋4之间的任何类似外围骨架结构，都是本发明的保护范围。

下面结合实施例对本发明做进一步详述。

实施例一：

如图4所示，本实施例一提供的一种承载体锚杆，包括锚杆杆体1和一承载体2，在所述锚杆杆体1的外表面有外肋纹11，所述承载体2有一通孔，通孔的内壁设有内肋纹23，与锚杆杆体1的外肋纹11匹配，在内肋纹23与外肋纹11之间，设有柔性夹层3。

本实施例中，所述外肋纹11和内肋纹23为纹路相互匹配的螺旋纹，但有合适的间隙，在锚杆杆体1的外肋纹11上设有柔性夹层3后，承载体2可通过螺旋纹旋合套在锚杆杆体1上。

实施例二：

参见图5，本实施例二提供的承载体锚杆，包括锚杆杆体1和一承载体2，所述锚杆杆体1的外表面设有外肋纹11，所述承载体2有一通孔，通孔的内表面设有内肋纹23，与锚杆杆体1的外肋纹11匹配。承载体2套合在锚杆杆体1上。锚杆杆体1的外肋纹11由外肋纹肋底1101、外肋纹肋顶1102、位于外肋纹肋顶1102两侧的外肋纹肋侧1103组成，承载体2的内肋纹23由内肋纹肋顶2301、内肋纹肋底2302、位于内肋纹肋顶2301两侧的内肋纹肋侧2303组成。本实施例中，在朝上的外肋纹肋侧1103与朝下的内肋纹肋侧2303咬合面之间，设置有柔性夹层3。而朝下的外肋纹肋侧1103与朝上的内肋纹肋侧2303之间、外肋纹肋顶1102与内肋纹肋底2302之间和内肋纹肋顶2301与外肋纹肋底1101之间都不设柔性夹层3。锚杆在受到向上的拉力时是由朝上的外肋纹肋侧1103与朝下的内肋纹肋侧2303咬合受力，柔性夹层3成为两者之间的传力层，而外肋纹11和内肋纹23其他部位都不受力。因此，在此咬合受力面设置柔性夹层3最为直接，所需的柔性夹层3用量最小，力学效果也好。

实施例三：

参见图6，本实施例三提供的承载体锚杆杆体1外表面设有外肋纹11，承载体2由承载板21和筒体22组成，筒体22内壁设有内肋纹23，承载体2通过筒体22套合在锚杆杆体1上。本实施例锚杆杆体1的外肋纹11组成及承载体2的内肋纹23组成结构与实施例二相同。本实施例中，外肋纹11朝上和朝下的外肋纹肋侧1103分别标记为外肋纹上肋侧11031和外肋纹下肋侧11032，内肋纹23朝上和朝下的内肋纹肋侧1103分别标记为内肋纹上肋侧23031和内肋纹下肋侧23032，在外肋纹上肋侧11031与内肋纹下肋侧23032以及外肋纹下肋侧11032与内肋纹上肋侧23031咬合面之间均设置有柔性夹层3，即外肋纹肋侧1103与内肋纹肋侧2303朝上和朝下的两个咬合面之间均设有柔性夹层3。但在外肋纹肋顶1102与内肋纹肋底2302之间以及内肋纹肋顶2301与外肋纹肋底1101之间均不设柔性夹层3。这种结构，锚杆在受到向上和向下的力循环作用时可由外肋纹11与内肋纹23的两组不同方向的肋侧分别咬合受力，受力效果更好适应性广。

本实施例中，所述外肋纹11和内肋纹23为螺旋纹结构，承载体2可通过螺旋纹旋合套在锚杆杆体1上。承载体2的承载板21和筒体22可一体成型，方便加工和现场安装。可以理解地，承载板21和筒体22也可以分开设置，相互连接形成一个整体，皆是本发明保护范围。

实施例四：

本实施例承载体2是由沿圆周方向分列布置的至少两块拼接单元拼合成整体，拼合成整体后其内肋纹23和锚杆杆体1外肋纹11匹配。

参见图7A，本实施例第一种拼合结构的承载体2是由承载板21和筒体22组合构成，承载板21承接荷载，筒体22上设有内肋纹23，该内肋纹23为內肋螺旋纹231，与锚杆杆体1上的外肋螺旋纹111匹配，咬合固定在锚杆杆体1上。承载体2整体由两块拼接单元构成，所述的拼接单元包括左半承载体和右半承载体，其中左半承载体由左半承载板211和左半筒体221组成，右半承载体亦然。左半承载体和右半承载体围抱锚杆杆体1拼合成整体。在左半筒体和右半筒体221的拼接处，分别设有连接部24。本实施例的连接部24为分别设置在左半筒体和右半筒体221的拼接处并向外延伸且可相互配合的凸耳，各拼接处的凸耳相互叠合且横向贯穿有连接孔，连接孔上穿设有连接件25。所述连接件25可为螺栓、开口销或可缠绕的钢丝，本实施例连接件25为螺栓。在锚杆杆体1外周包覆柔性夹层3后，通过连接件25，可使两块拼接单元(左半承载板和右半承载板211和左半筒体和右半筒体221)拼接后紧紧压住柔性夹层3，使承载体2咬合在锚杆杆体1上。在左半承载板和右半承载板211和左半筒体和右半筒体221外壁之间，还连接有加强筋26，以提高承载板21的强度，防止承载板21与筒体22断裂。

参见图7B，本实施例第二种拼合结构的承载体2是由筒体22构成，筒体22承载并咬合固定在锚杆杆体1上，且由两块拼接单元构成。所述的拼接单元包括左半筒体和右半筒体221，对半合围在锚杆杆体1的外周。在左半筒体和右半筒体221外周的中间位置，设有一环形凹槽，通过钢丝或绳索28环绕在凹槽内，将左半筒体和右半筒体221箍紧，采用合抱的方式固定在锚杆杆体1上。

参见图7C，本实施例第三种拼合结构的承载体2是由承载板21和筒体22组合构成，承载板21承接荷载，筒体22咬合固定在锚杆杆体1上，承载体2整体由三块拼接单元构成，每一拼接单元由三块弧形单元222和弧形板212组合而成，弧形板212所在的平面和弧形单元222的轴线相垂直，组合后的各拼接单元拼接围合后在锚杆杆体1的外周，构成承载体2的整体，并咬合在锚杆杆体1上。然后把外筒27套设在拼合形成整体的承载体2外周压紧，使外筒27和各拼接单元均得到固定。在各弧形板212和弧形单元222外周之间还设有加强筋26，可以提高承载板21的强度，防止承载板21与筒体22断裂。

本实施例承载体2采用上述拼合结构时，设置在锚杆杆体1外表面的外肋纹11可为外肋螺旋纹111(如图12)，设置在筒体22内表面上的内肋纹23对应为与所述外肋螺旋纹111匹配的內肋螺旋纹231(图7A)；或者，设置在锚杆杆体1外表面上的外肋纹11为外肋月牙纹112(如图7C)，设置在筒体22内壁上的内肋纹23对应为与所述外肋月牙纹112匹配的內肋月牙纹232(如图7B)；或者，设置在锚杆杆体1外表面上的外肋纹11为外肋人字纹113，而对应设置在筒体22内壁上的内肋纹23对应为与所述外肋人字纹113匹配的内肋人字纹(未图示)。工程中常用的钢筋外肋纹主要有上述螺旋纹、月牙纹和人字纹三种形式。因此，本实施例锚杆杆体1可直接采用这些钢筋，不需要另外加工外肋纹。

本实施例承载体2采用拼合结构，可以适用螺旋纹、月牙纹或人字纹等各种肋状结构，可方便承载体2在施工现场的快速安装，尤其是对于锚杆杆体1上需要安装多个承载体2的情形，有利于减少锚杆整体安装和施工时间，提高施工效率。

可以理解地，上述承载体2的拼接结构也可以采用三瓣、四瓣拼接组合而成，只要能够快速套合在锚杆杆体1上且能够固定在设定的位置即可。

实施例五：

如图8所示，本实施例承载体2是由承载板21和筒体22组合构成，承载板21承接荷载，筒体22咬合固定在锚杆杆体1上。本实施例承载体2设置有至少两个，沿锚杆杆体1从上而下间隔设置。

在设置多个承载体2的情形下，一般最上面的承载体2会先受力，其所受到的荷载P₃比下面的承载体2受到的荷载P₄要大，即P₃>P₄，会导致最上面的承载体2受力过大。本实施例在最上面的承载体2和锚杆杆体1之间设置柔性夹层3，可降低最上面的承载体2的荷载，使上下承载体2的受力趋向均匀。

可以理解地，上述柔性夹层3可如图8所示设置在最上层的承载体2和锚杆杆体1之间，也可在所有的承载体2和锚杆杆体1之间设置，同时，还可根据承载体2的受力状态在不同位置的承载体2和锚杆杆体1之间设置不同厚度和变形量的柔性夹层3。一般地，最上面的承载体2和锚杆杆体1之间设置的柔性夹层3厚度和变形量最大，最下面的承载体2和锚杆杆体1之间设置柔性夹层3厚度和变形量最小或者不设置柔性夹层3。

实施例六：

参见图9，本实施例提供了一种带囊袋的承载体锚杆。锚杆杆体1外表面设有外肋纹11，承载体2由承载板21和筒体22组成，筒体22内壁设有内肋纹23，承载体2套合在锚杆杆体1上，柔性夹层3位于外肋纹11和内肋纹23之间，使承载体23通过柔性夹层3咬合在锚杆杆体1上。本实施例在承载体2下方设有囊袋4，与承载体2间隔设置。囊袋4增加锚杆锚固段直径，增强锚固力。

为了增强锚杆杆体1的防腐性能，在本实施例的基础上，在承载体2与囊袋4之间的锚杆杆体1上还可以套设防腐套管6.

实施例七：

参见图10，本发明实施例提供了另一种带囊袋的承载体锚杆。锚杆杆体1上设有承载体2，承载体2结构与实施例六相同，在锚杆杆体1和承载体2之间，设有柔性夹层3，在承载体2下方，设有囊袋4。

本实施例中，在承载体2与囊袋4之间的锚杆杆体1上，套设有防腐套管6，用以提高锚杆杆体1的防腐性。同时，环绕防腐套管6，还设有加强骨架5。本实施例加强骨架5为弹簧，环绕设置于锚杆杆体1的外周，该弹簧一端抵顶在承载体2之承载板21底面，另一端抵顶在囊袋4上端，使此处锚杆杆体1周围形成一个带骨架的水泥浆注浆体，并与下面的囊袋4协同作用，可使锚杆的力学强度大幅提高，锚固的可靠性也增强。

实施例八：

参见图11，本发明实施例提供了第三种带囊袋的承载体锚杆，锚杆杆体1上设有承载体2，承载体2结构与实施例六相同。

本实施例在锚杆杆体1的外表面全长套设有防腐套管6，该防腐套管6兼具有变形和防腐功能。承载体2可以借防腐套管6的管壁作为柔性夹层3，必要时还可以在安装承载体2位置处的防腐套管6外围或防腐套管6内增设一柔性夹层3。

本实施例在承载体2与囊袋4之间，也设有加强骨架5，该加强骨架5亦为弹簧，环绕套设于防腐套管6的外周，一端抵顶在承载体2之承载板21底端，另一端抵顶在囊袋4上端，使此处锚杆杆体1周围形成一个带骨架的水泥浆注浆体，并与下面的囊袋4协同作用，使锚杆的力学强度大幅提高，锚固的可靠性也增强。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种承载体锚杆，包括锚杆杆体和至少一套合于所述锚杆杆体的承载体，其特征在于，

所述锚杆杆体外表面具有外肋纹；

所述承载体与所述锚杆杆体的套合面上具有与所述外肋纹匹配的内肋纹，用于所述承载体套合于所述锚杆杆体并与所述外肋纹咬合；

在所述锚杆杆体的外肋纹与所述承载体的内肋纹之间，还设置有柔性夹层。

2.根据权利要求1所述的承载体锚杆，其特征在于，所述柔性夹层设置在所述外肋纹的肋侧与所述内肋纹的肋侧至少一个咬合面之间。

3.根据权利要求1所述的承载体锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体外表面的外肋纹为螺旋纹，所述承载体具有一通孔，所述通孔内表面具有所述内肋纹，所述内肋纹为与所述锚杆杆体外表面的螺旋纹匹配的螺旋纹，所述承载体通过螺旋方法套合于所述锚杆杆体上。

4.根据权利要求1所述的承载体锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体外表面的外肋纹为人字纹、月牙纹或螺旋纹，所述承载体包括筒体，所述筒体内表面设有与所述锚杆杆体的外肋纹匹配的人字纹、月牙纹或螺旋纹；所述筒体上设有承载板。

5.根据权利要求1所述的承载体锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体的外肋纹为人字纹、月牙纹或螺旋纹，所述承载体包括筒体，所述筒体内表面设有与所述锚杆杆体的外肋纹匹配的人字纹、月牙纹或螺旋纹，所述筒体是由沿圆周方向分列布置的至少两块拼接单元拼合形成整体。

6.根据权利要求5所述的承载体锚杆，其特征在于，所述拼接单元为两块，分别为左半筒体和右半筒体，其中，所述左半筒体和右半筒体一侧铰接，另一侧通过连接件连接成整体或通过卡合固定成整体；或者所述左半筒体和右半筒体两侧均通过连接件连接成整体，或均通过卡合固定成整体，或通过绳索或铁丝绑扎固定成整体。

7.根据权利要求5所述的承载体锚杆，其特征在于，所述拼接单元数量为2-4块，所述拼接单元通过绳索或铁丝绑扎固定拼合为成整体，或者所述拼接单元外侧套设有外筒或圆环，通过所述外筒或圆环箍住所述拼接单元，使拼接单元拼合成整体。

8.根据权利要求1-7任一项所述的承载体锚杆，其特征在于，所述柔性夹层为套设在所述锚杆杆体外肋纹的柔性管，所述柔性管的管壁随所述锚杆杆体外肋纹的形状呈凹凸状贴合于所述外肋纹；或者，是缠绕在所述锚杆杆体外肋纹上的土工布；或者，是贴附在所述锚杆杆体外肋纹或/和贴附在所述承载体内肋纹上的热缩膜。

9.根据权利要求8所述的承载体锚杆，其特征在于，所述柔性夹层厚度为300μm-7mm。

10.一种带囊袋的承载体锚杆，其特征在于，在权利要求1-9任一项所述的承载体锚杆的锚杆杆体上，还设有囊袋，所述囊袋与所述承载体间隔设置。

11.根据权利要求10所述的带囊袋的承载体锚杆，其特征在于，在所述锚杆杆体上，还设有防腐套管。

12.根据权利要求10或11所述的带囊袋的承载体锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体上还环绕有加强骨架，所述的加强骨架为弹簧、螺旋箍或筒状钢丝网。

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