CN111379582A - 用于隧道拱顶加固的盲孔锚具 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，包括锚具本体，所述锚具本体上设有沿径向活动设置的膨胀块，以及用于驱动膨胀块沿径向向外膨胀的驱动块，驱动块与锚具本体之间设有第一弹性单元，第一弹性单元被装配为其弹力能够驱使驱动块驱动膨胀块沿径向向外膨胀；还包括锁止机构和解锁机构，锁止机构被装配为当其处于锁止状态时能够阻止驱动块驱动膨胀块沿径向向外膨胀，解锁机构被装配为当锚具本体到达锚孔内端时解锁机构能够受到锚孔内端面挤压并触发锁止机构解锁。本发明的锚具在到达锚孔内端时受到锚孔内端面挤压，能够自动将膨胀块弹出，膨胀块张紧在锚孔内壁上实现锚具的初步固定，为后续施工提供了便利。

Description

用于隧道拱顶加固的盲孔锚具

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种用于隧道拱顶加固的盲孔锚具。

背景技术

隧道拱顶开掘完毕后，为保障后续施工安全以及后期隧道结构强度需要对拱顶进行加固，传统方法一般采用拉筋进行加固，即沿拱顶弧面的发明穿插拉筋，使拱顶内壁与山体内部岩体连为一体，然而在加固施工过程中存在诸多问题，例如在顶部拉筋穿插过程中，孔眼均为开口向下的倒置孔，而传统加固施工基本依靠人工进行穿线，人工举升拉筋不仅劳动强度大，而且拉筋存在向下掉落的风险，施工难度较大；另外部分隧道受到空间限制，无法穿插较长的拉筋，为隧道设计施工造成了较大的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于隧道拱顶加固的盲孔锚具,能够在进入锚孔内端后自动与锚孔内壁固定。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，包括锚具本体，所述锚具本体上设有沿径向活动设置的膨胀块，以及用于驱动膨胀块沿径向向外膨胀的驱动块，所述驱动块与锚具本体之间设有第一弹性单元，第一弹性单元被装配为其弹力能够驱使驱动块驱动膨胀块沿径向向外膨胀；还包括锁止机构和解锁机构，所述锁止机构被装配为当其处于锁止状态时能够阻止驱动块驱动膨胀块沿径向向外膨胀，所述解锁机构被装配为当锚具本体到达锚孔内端时解锁机构能够受到锚孔内端面挤压并触发锁止机构解锁。

所述膨胀块沿锚具本体周向对称设置至少两个。

所述驱动块沿锚具本体的轴向活动设置，所述膨胀块上设有斜楔面，所述驱动块上设有与斜楔面配合的斜楔驱动面，所述第一弹性单元的弹力沿锚具本体的轴向作用于驱动块上，所述斜楔面和斜楔驱动面的装配方向被设置为当驱动块向锚孔外侧滑动时能够驱动膨胀块沿锚具本体径向向外膨胀；所述驱动块上设有用于连接钢绞线的索孔。

所述锁止机构包括与斜楔面邻接的第一端面，以及与斜楔驱动面邻接的第二端面，所述第一端面和第二端面与锚具本体的轴线方向垂直，当第一端面与第二端面挡接并在第一弹性单元作用下相互抵紧时锁止机构处于锁止状态；当膨胀块沿锚具本体径向向外滑动一段预设距离时能够使第一端面与第二端面脱离并使斜楔面和斜楔驱动面在第一弹性单元作用下相互抵触，此时锁止机构处于解锁状态。

所述解锁机构被装配为当其受到锚孔内端面挤压时能够驱动处于锁止状态的驱动块沿锚具本体径向向外滑动所述预设距离。

所述解锁机构包括沿锚具本体轴向活动设置的推块，所述推块上设有与斜楔面配合的斜面，所述推块上连有顶杆，所述顶杆平行于锚具本体的轴向设置，且顶杆凸伸至锚具本体的顶端外侧并朝向锚孔内端面凸伸设置。

所述顶杆或推块与锚具本体之间设有第二弹性单元，所述第二弹性单元被装配为其弹力能够驱使顶杆和推块向锚具本体的顶部凸伸；所述顶杆凸伸至锚具本体外部的一端连有一推板。

所述锚具本体上沿径向开设有T型滑槽，所述膨胀块上设有与T型滑槽滑动配合的T型块；所述膨胀块朝向锚孔内壁的一侧为圆弧面，且该圆弧面上设有凸钉。

所述锚具本体包括轴线间隔设置的第一盘体和第二盘体，第一盘体和第二盘体之间通过中心柱连为一体；所述驱动块和膨胀块沿中心柱轴向分布于第一盘体和第二盘体之间，其中膨胀块滑动设置在第一盘体上，驱动块靠近第二盘体设置，所述第一弹性单元为设置在第二盘体与驱动块之间的压簧；所述顶杆滑动设置在第二盘体上；所述第二弹性单元是设置在推板与第二盘体端面之间的压簧。

一种隧道拱顶锚索加固施工装置，包括所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具。

本发明取得的技术效果为：本发明的锚具在到达锚孔内端时受到锚孔内端面挤压，能够自动将膨胀块弹出，膨胀块张紧在锚孔内壁上实现锚具的初步固定，为后续施工提供了便利。

附图说明

图1 是本发明的实施例所提供的隧道拱顶加固施工系统立体图；

图2是本发明的实施例所提供的隧道拱顶加固施工系统的侧视图；

图3是图2的A-A剖视图的上半部；

图4是图2的A-A剖视图的下半部；

图5是本发明的实施例所提供的锚具及封孔装置的立体图；

图6是本发明的实施例所提供的锚具推送装置的立体图；

图7是本发明的实施例所提供的锚具及封孔装置的爆炸图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1

如图1、2所示，一种隧道拱顶加固施工系统，包括锚具10、锚具推送装置30和封孔装置20，如图3、5、7所示，所述锚具10包括锚具本体11，所述锚具本体11上设有沿径向活动设置的膨胀块12，以及用于驱动膨胀块12沿径向向外膨胀的驱动块13，所述驱动块13与锚具本体11之间设有第一弹性单元15，第一弹性单元15被装配为其弹力能够驱使驱动块13驱动膨胀块12沿径向向外膨胀；还包括锁止机构和解锁机构，所述锁止机构被装配为当其处于锁止状态时能够阻止驱动块13驱动膨胀块12沿径向向外膨胀，所述解锁机构被装配为当锚具本体11到达锚孔内端时解锁机构能够受到锚孔内端面挤压并触发锁止机构解锁；本发明的锚具10在到达锚孔内端时受到锚孔内端面挤压，能够自动将膨胀块12弹出，膨胀块12张紧在锚孔内壁上实现锚具10的初步固定，为后续施工提供了便利。如图3、5、7所示，所述封孔装置20位于锚具10外侧，所述封孔装置20与锚具10固接，所述封孔装置20包括内盘21、外盘22，以及连接内盘21和外盘22的中心轴23，所述内盘21和外盘22的外环面均设有环形充液囊24，所述内盘21和外盘22上的充液囊24相互连通，所述外盘22上设有充液阀25，所述充液阀25包括进液口253、第一出液口254和第二出液口255，所述进液口253与注浆管路27连通，第一出液口254与外盘22上的充液囊24连通，第二出液口255与内盘21和外盘22之间的环形空间连通，所述充液阀25被装配为能够在以下两工位间切换：工位一，进液口253与第一出液口254连通；以及工位二，进液口与第二出液口255连通，所述内盘21与锚具10外侧端面贴合；本发明的封孔装置20被送入锚孔内端后采用注浆管进行注浆能够与锚孔内壁紧密结合，为其内端的锚具10提供轴向支撑力，注浆时两端充液囊24首先进行注浆，充液囊24膨胀后张紧在锚孔内壁上，一方面起到固定封孔装置20的作用，另一方面能够避免后续注浆过程中浆液进入锚具10所在空间使锚具10机械机构失效。如图4、6所示，所述锚具推送装置30包括推杆31以及推杆输送机构，所述外盘22可拆卸式安装在推杆31顶端，所述推杆输送机构安装在工作台架38上，推杆输送机构用于输送推杆31向锚孔内穿插，所述推杆输送机构包括输送对辊32和止回机构33，所述止回机构33被装配为当推杆31向锚孔内运动时能够自由通过所述止回机构33，而当推杆31从锚孔内退出时止回机构33能够将推杆31夹紧以阻止其退出。本发明的锚具推送装置30能够有效的将锚具10送入拱顶锚孔中，节省了人力，另外锚具推送装置30的推送角度可调，能够适应不同角度孔道的施工，降低了设备成本，另外本发明的锚具推送装置30带有止回机构33，能够在推送过程中防止推杆31因打滑而向下掉落，提高了安全性。

优选的，所述膨胀块12沿锚具本体11周向对称设置至少两个；所述驱动块13沿锚具本体11的轴向活动设置，所述膨胀块12上设有斜楔面121，所述驱动块13上设有与斜楔面121配合的斜楔驱动面131，所述第一弹性单元15的弹力沿锚具本体11的轴向作用于驱动块13上，所述斜楔面121和斜楔驱动面131的装配方向被设置为当驱动块13向锚孔外侧滑动时能够驱动膨胀块12沿锚具本体11径向向外膨胀；所述驱动块13上设有用于连接钢绞线40的索孔。所述锁止机构包括与斜楔面121邻接的第一端面，以及与斜楔驱动面131邻接的第二端面，所述第一端面和第二端面与锚具本体11的轴线方向垂直，当第一端面与第二端面挡接并在第一弹性单元15作用下相互抵紧时锁止机构处于锁止状态；当膨胀块12沿锚具本体11径向向外滑动一段预设距离时能够使第一端面与第二端面脱离并使斜楔面121和斜楔驱动面131在第一弹性单元15作用下相互抵触，此时锁止机构处于解锁状态；所述解锁机构被装配为当其受到锚孔内端面挤压时能够驱动处于锁止状态的驱动块13沿锚具本体11径向向外滑动所述预设距离；所述解锁机构包括沿锚具本体11轴向活动设置的推块14，所述推块14上设有与斜楔面121配合的斜面，所述推块14上连有顶杆141，所述顶杆141平行于锚具本体11的轴向设置，且顶杆141凸伸至锚具本体11的顶端外侧并朝向锚孔内端面凸伸设置。膨胀块12的工作原理为：当锚具10未到达锚孔内端时，锚具10如图3所示，此时膨胀块12处于收缩状态，驱动块13的斜楔驱动面131与彭整块的斜楔面121错开，而当锚具10到达锚孔内端并被锚孔内端面挤压时，推块14推动膨胀块12向外滑动一段距离，该距离刚好能够使驱动块13的斜楔驱动面131与膨胀块12的斜楔面121贴合，此时驱动块13在第一弹性单元15的作用下快速推动膨胀块12弹出，实现锚具10的初步固定。

优选的，所述顶杆141或推块14与锚具本体11之间设有第二弹性单元143，所述第二弹性单元143被装配为其弹力能够驱使顶杆141和推块14向锚具本体11的顶部凸伸；所述顶杆141凸伸至锚具本体11外部的一端连有一推板142；所述锚具本体11上沿径向开设有T型滑槽，所述膨胀块12上设有与T型滑槽滑动配合的T型块；所述膨胀块12朝向锚孔内壁的一侧为圆弧面，且该圆弧面上设有凸钉以增大膨胀块12与锚孔内壁间的摩擦力。所述锚具本体11包括轴线间隔设置的第一盘体111和第二盘体112，第一盘体111和第二盘体112之间通过中心柱113连为一体；所述驱动块13和膨胀块12沿中心柱113轴向分布于第一盘体111和第二盘体112之间，其中膨胀块12滑动设置在第一盘体111上，驱动块13靠近第二盘体112设置，所述第一弹性单元15为设置在第二盘体112与驱动块13之间的压簧；所述顶杆141滑动设置在第二盘体112上；所述第二弹性单元143是设置在推板142与第二盘体112端面之间的压簧。

进一步的，封孔装置20还包括压力感应驱动机构，所述压力感应驱动机构被装配为当充液囊24内的压力未达到预设压力时充液阀25处于所述工位一，而当充液囊24内的压力达到预设压力时压力感应驱动机构驱动充液阀25切换至所述工位二。具体的，所述充液阀25包括阀壳251和阀芯252，所述阀壳251内设有圆柱形内腔，所述进液口253、第一出液口254、第二出液口255均与圆柱形内腔连通，且第一出液口254、第二出液口255分别位于进液口253两侧，所述阀芯252滑动设置在圆柱形内腔中，所述阀芯252外环面上设有环形槽，当充液阀25处于工位一时环形槽位于进液口253和第一出液口254之间，当充液阀25处于工位二时环形槽位于进液口253和第二出液口255之间；所述阀芯252上设有朝内盘21一侧凸申设置的传动杆256，所述传动杆256凸伸至阀壳251外部，所述传动杆256与阀壳251之间设有第三弹性单元257，所述第三弹性单元257被装配为其弹力能够驱使阀芯252由工位一向工位二滑动；所述内盘21上设有压感挡销装置，所述压感挡销装置被装配为当内盘21的充液囊24压力小于预设压力时压感挡销装置与传动杆256抵接以阻止传动杆256在第三弹性单元257作用下向工位二滑动，且当内盘21的充液囊24压力大于预设压力时压感挡销装置能够避开所述传动杆256以使传动杆256在第三弹性单元257的作用下带动阀芯252向工位二切换；压感挡销装置包括伸缩销261、挡销262和第四弹性单元263，所述伸缩销261沿内盘21径向滑动设置，伸缩销261外端凸申至内盘21外环面外部并挤压所述充液囊24；所述第四弹性单元263位于伸缩销261内端用于向外顶推所述伸缩销261，所述挡销262沿伸缩销261径向凸伸设置，且挡销262向外盘22所在的一侧凸伸并与所述传动杆256的端部挡接；当内盘21上的充液囊24达到所述预设压力时，所述伸缩销261被向内压缩且此时所述挡销262与所述传动杆256的端部脱离。

进一步的，所述内盘21和外盘22之间还设有供钢绞线40穿过的刚性管道28，刚性管道28一方面能够将钢绞线40与混凝土浆液隔离，避免混凝土浆液阻碍钢绞线40拉紧，另一方面能够起到加强筋的作用，提高封孔装置20的结构强度；所述刚性管道28的中心孔贯穿内盘21和外盘22的盘面设置；所述内盘21上与外盘22相对的一侧端面上设有排气孔201，所述排气孔201经内盘21径向和中心柱113轴向连通至中心柱113下端，排气孔201能够防止注浆时封孔装置20内部产生正压而影响注浆效率；所述内盘21和外盘22的外环面上的环槽，所述充液囊24嵌设于环槽内；所述伸缩销261设置于内盘21上的充液囊24进液端的远端。

进一步的，所述推杆输送机构安装在一摆动支架34上，所述摆动支架34沿水平轴线铰接在滑动支架35上，所述滑动支架35安装在第一滑轨36的滑块上，所述第一滑轨36安装在第二滑轨37的滑块上，所述第一滑轨36和第二滑轨37相互垂直且两者均水平设置，所述第二滑轨37固定在工作台架38上；所述止回机构33包括壳体331和楔形夹块332，所述壳体331内设有梯形内腔，所述楔形夹块332设有两个，两楔形夹块332的斜面与梯形内腔的斜壁滑动配合，两楔形夹块332相对的两侧壁为相互平行的直壁，且直壁上设有与推杆31杆面弧度一致的弧形槽；所述止回机构33还包括抬块333，所述抬块333沿平行于推杆31轴线的方向活动设置在壳体331内，且抬块333与两楔形夹块332的底面挡接，抬块333的下端凸申至壳体331外部，当抬块333抬升时能够使两楔形夹块332的斜面与壳体331内腔的斜壁分离，此时便于锚具10固定到位后将推杆31向下抽出。

优选的，所述输送对辊32沿推杆31轴线方向设有至少两组，摆动支架34上设有用于驱动至少一组输送对辊32转动的驱动电机；所述推杆31为空心的管状结构，所述锚具10外端设有与推杆31构成插接配合的凸轴；所述推杆31为可拆卸式的多段式结构；所述各段推杆31之间通过螺纹连接；所述第一滑轨36和第二滑轨37上均设有用于驱动滑动座沿各自轨道滑动的丝杆螺母机构，丝杆螺母机构的丝杆上设有手轮。

实施例2

一种利用实施例所述加固施工系统加固隧道拱顶的方法，包括如下步骤：

步骤1：沿隧道拱顶弧面的法向开设多个呈放射状分布的锚孔；

步骤2：将钢绞线40连接在锚具10上，利用锚具推送装置30将锚具10和封孔装置20推送至锚孔内端；步骤3：将推送装置的推杆31从锚孔中抽出，此时锚具10和封孔装置20再膨胀块12的支撑下滞留在锚孔内端；

步骤4：利用注浆管路27向封孔装置20加注混凝土浆液，混凝土浆液首先充满内盘21和外盘22上的充液囊24，使内盘21和外盘22之间的空间与封孔装置20两端的空间隔离，然后浆液填充内盘21与外盘22之间的空间，使封孔装置20与锚孔内壁紧密结合；

步骤5：待封孔装置20内的混凝土浆液上劲后安装孔口锚具10，首先在锚孔孔口设置锚座，在锚座外端设置锚头，并将钢绞线40穿过锚头上的锥孔，在锚头外端设置液压缸，将钢绞线40固定在液压缸的推头上，利用液压缸将钢绞线40拉紧，并在锚头的锥孔内安装锥形夹片，最后将液压缸拆除，单个锚索安装完成；

步骤6：重复上述步骤2-步骤5，在各锚孔内依次安装锚索，直至所有锚孔内的锚索全部安装完成，施工结束。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：包括锚具本体，所述锚具本体上设有沿径向活动设置的膨胀块，以及用于驱动膨胀块沿径向向外膨胀的驱动块，所述驱动块与锚具本体之间设有第一弹性单元，第一弹性单元被装配为其弹力能够驱使驱动块驱动膨胀块沿径向向外膨胀；还包括锁止机构和解锁机构，所述锁止机构被装配为当其处于锁止状态时能够阻止驱动块驱动膨胀块沿径向向外膨胀，所述解锁机构被装配为当锚具本体到达锚孔内端时解锁机构能够受到锚孔内端面挤压并触发锁止机构解锁。

2.根据权利要求1所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述膨胀块沿锚具本体周向对称设置至少两个。

3.根据权利要求1所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述驱动块沿锚具本体的轴向活动设置，所述膨胀块上设有斜楔面，所述驱动块上设有与斜楔面配合的斜楔驱动面，所述第一弹性单元的弹力沿锚具本体的轴向作用于驱动块上，所述斜楔面和斜楔驱动面的装配方向被设置为当驱动块向锚孔外侧滑动时能够驱动膨胀块沿锚具本体径向向外膨胀；所述驱动块上设有用于连接钢绞线的索孔。

4.根据权利要求3所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述锁止机构包括与斜楔面邻接的第一端面，以及与斜楔驱动面邻接的的第二端面，所述第一端面和第二端面与锚具本体的轴线方向垂直，当第一端面与第二端面挡接并在第一弹性单元作用下相互抵紧时锁止机构处于锁止状态；当膨胀块沿锚具本体径向向外滑动一段预设距离时能够使第一端面与第二端面脱离并使斜楔面和斜楔驱动面在第一弹性单元作用下相互抵触，此时锁止机构处于解锁状态。

5.根据权利要求4所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述解锁机构被装配为当其受到锚孔内端面挤压时能够驱动处于锁止状态的驱动块沿锚具本体径向向外滑动所述预设距离。

6.根据权利要求5所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述解锁机构包括沿锚具本体轴向活动设置的推块，所述推块上设有与斜楔面配合的斜面，所述推块上连有顶杆，所述顶杆平行于锚具本体的轴向设置，且顶杆凸伸至锚具本体的顶端外侧并朝向锚孔内端面凸伸设置。

7.根据权利要求6所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述顶杆或推块与锚具本体之间设有第二弹性单元，所述第二弹性单元被装配为其弹力能够驱使顶杆和推块向锚具本体的顶部凸伸；所述顶杆凸伸至锚具本体外部的一端连有一推板。

8.根据权利要求1所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述锚具本体上沿径向开设有T型滑槽，所述膨胀块上设有与T型滑槽滑动配合的T型块；所述膨胀块朝向锚孔内壁的一侧为圆弧面，且该圆弧面上设有凸钉。

9.根据权利要求8所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具，其特征在于：所述锚具本体包括轴线间隔设置的第一盘体和第二盘体，第一盘体和第二盘体之间通过中心柱连为一体；所述驱动块和膨胀块沿中心柱轴向分布于第一盘体和第二盘体之间，其中膨胀块滑动设置在第一盘体上，驱动块靠近第二盘体设置，所述第一弹性单元为设置在第二盘体与驱动块之间的压簧；所述顶杆滑动设置在第二盘体上；所述第二弹性单元是设置在推板与第二盘体端面之间的压簧。

10.一种隧道拱顶锚索加固施工装置，其特征在于：包括权利要求1至9任意一项所述的用于隧道拱顶加固的盲孔锚具。

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