CN112576292A - 一种预应力中空注浆锚杆及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力中空注浆锚杆及施工方法，所述注浆锚杆包括锚杆主体和限位件，锚杆主体包括杆体、钻头、止浆塞、垫板和预紧螺母，杆体分为螺纹段和锚固段，止浆塞、垫板和预紧螺母均设置在螺纹段上，锚固段具有多个注浆单元和多个锚固单元，注浆单元包括注浆孔，锚固单元多个锚固件，每个锚固件包括壳体、限位杆、连接块、伸出杆、弹簧、限位块和刀头，锚固件起锚固作用；限位件包括限位管和拉杆，限位管上具有多个矩形孔，限位件用于稳定锚固件处于伸出杆大部分位于壳体内且刀头靠近壳体的状态；在本发明中，杆体在钻设锚孔时随钻头进入锚孔中，解决目前锚杆施工对锚孔要求高的问题，多个锚固件起锚固作用，使锚固效果大大提升。

Description

一种预应力中空注浆锚杆及施工方法

技术领域

本发明涉及岩体锚固的技术领域，尤其涉及一种预应力中空注浆锚杆及施工方法。

背景技术

岩体锚固是指利用锚杆或锚索稳定裂隙岩体的措施。它的主要作用是引起岩体的附加应力和应变，借以增大岩体的整体性，抗拉强度及软弱面的剪切强度以及抗滑切向力，从而使岩体稳定。

锚杆支护作为一种主动支护手段，因其工艺简单、施工方便、耗材少、成本低、支护效果好、环境适应性强等诸多显著优点，在隧道工程和煤矿巷道工程中得到了广泛的应用。为满足不同地质条件、不同岩土性质和不同工况条件下的工程结构需要，出现了多种类型的锚杆，同时衍生出相应的锚固技术。锚杆按是否施加预应力可划分为预应力锚杆和非预应力锚杆。

预应力锚杆一般由锚头、杆体及垫板组成。预应力锚杆的支护原理是将锚杆一端锚固于坚固的岩层中，另一端延伸至岩体外部并施加轴向预紧力，使锚头产生锚固力对岩体施加一定的预压应力，从而主动地加固岩体；同时通过设置在锚杆上的附属挡板构件等，约束围岩的变形、离层脱落及错动滑移。

在采用常规工艺进行预应力锚杆支护施工时，要求锚固范围内岩体结构完整程度高、无裂隙。首先利用钻机打出锚孔并退出钻杆，要求锚孔形状和结构完整、无塌陷，然后将锚杆安装到预定位置，通过锚头施加预应力，然后注入锚固剂，待锚固剂凝固一段时间后，达到设计的锚固强度，从而实现锚固作用。这种锚固方式不仅施工复杂、效率低，而且容易出现锚固力不足。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的要解决的第一个技术问题是：现有预应力锚杆锚固力不足的问题。

本发明的要解决的第二个技术问题是：目前预应力锚杆支护施工对锚孔形状和结构要求高的问题。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下技术方案：一种预应力中空注浆锚杆，包括锚杆主体和限位件，所述锚杆主体包括杆体、钻头、止浆塞、垫板和预紧螺母。

所述杆体为圆形直管结构，杆体包括螺纹段和锚固段，螺纹段位于锚固段左侧，螺纹段和锚固段为一体结构。

所述螺纹段具有外螺纹，螺纹段自右向左依次穿过止浆塞、垫板和预紧螺母，所述止浆塞为圆台结构，止浆塞小直径的一端朝右，止浆塞与螺纹段密封配合，止浆塞可沿杆体轴线左右移动，所述垫板与螺纹段间隙配合，垫板可沿杆体轴线左右移动，所述预紧螺母与螺纹段螺纹配合。

所述钻头位于锚固段的右侧，钻头朝右设置，钻头与杆体共轴线，钻头与锚固段右端固定连接。

所述锚固段的外侧面具有多个注浆单元，多个注浆单元横向均匀分布，每个注浆单元包括多个注浆孔，多个注浆孔以杆体轴线圆周均匀分布，注浆孔与杆体内部连通。

所述锚固段的外侧面具有多个锚固单元，多个锚固单元横向均匀分布，每个锚固单元包括多个锚固件，多个锚固件以杆体轴线圆周均匀分布，每个锚固件包括壳体、限位杆、连接块、伸出杆、弹簧、限位块和刀头。

所述壳体为具有腔体的圆柱体结构，壳体的轴线垂直经过杆体的轴线，壳体的一端与锚固段外侧面固定连接。

所述限位杆、连接块、弹簧和伸出杆均位于壳体内，且限位杆、连接块、弹簧和伸出杆均与壳体共轴线。

所述限位杆靠近杆体轴线的一端延伸至杆体内，所述连接块位于限位杆远离杆体轴线的一侧，连接块与限位杆远离杆体轴线的一端固定连接，连接块与壳体内壁滑动配合，伸出杆位于连接块远离杆体轴线的一侧，伸出杆的一端与连接块固定连接，伸出杆的另一端延伸至壳体外，所述限位杆、连接块和伸出杆均可沿壳体轴线移动。

所述弹簧位于连接块与锚固段之间，弹簧的一端与连接块相抵，弹簧的另一端与壳体内靠近杆体轴线的一端相抵，弹簧处于压缩状态。

所述限位块位于杆体内，限位块与限位杆靠近杆体轴线的一端固定连接，所述刀头位于伸出杆远离杆体轴线的一侧，刀头与伸出杆固定连接，刀头距离杆体轴线的距离小于钻头最大横截面的半径。

所述限位件包括限位管和拉杆，所述限位管和拉杆均位于杆体内，且限位管和拉杆均与杆体共轴线。

所述限位管为圆形直管结构，限位管的外侧面具有多个矩形孔，多个矩形孔以限位管轴线圆周均匀分布，所述矩形孔的数量与单个锚固单元中锚固件的数量相等，矩形孔与限位管内部连通，矩形孔向右延伸至限位管的右端面。

所述限位管与杆体共轴线，限位管的外圆面与锚固段内壁相抵，所述限位杆穿过矩形孔延伸至限位管内，所述限位块位于限位管内，限位块远离杆体轴线一侧与限位管内壁相抵，所述限位管可沿杆体轴线左右移动，所述拉杆位于限位管左侧，拉杆的右端与限位管的左端固定连接，拉杆的右端延伸至螺纹段的左端面。

本发明中，通过在锚固段的右端设置钻头，可直接将杆体与钻机对接来钻设锚孔，锚孔钻设完成后，锚固段位于锚孔内，代替通过钻机钻设锚孔后再将锚杆放入锚孔的方式，可以有效解决因锚孔结构残缺、塌陷等，使得锚杆放入困难的问题；通过设置注浆单元，注浆时，使锚固剂从锚固段的多个注浆孔流出，代替一般锚杆从端部注浆的方式，使注浆的速度更快，更均匀，同时减小注浆时锚杆受到的反作用力，使注浆过程更加稳定可靠；通过设置锚固单元，当锚孔钻设完成后，将限位件从杆体左端取出，此时限位块没有限位管的阻挡，在弹簧的弹力作用下，限位块、限位杆、连接块、伸出杆和刀头均朝远离杆体轴线的方向运动，刀头与锚孔内壁相抵，重新使钻机保持在原位置带动杆体旋转，刀头和伸出杆在弹簧的作用下持续远离杆体轴线，锚孔内壁被多个锚固单元的多个刀头开设出多个环槽，弹簧完全恢复后，刀头和伸出杆均位于环槽内，此时杆体在刀头和伸出杆的阻挡作用下，无法从锚孔中取出，然后通过预紧螺母、垫板和止浆塞进行预紧，多个锚固单元起锚固作用，使得锚杆的锚固效果大大提升。

作为优选，所述每个注浆单元包括三个注浆孔。每个注浆单元只设置三个注浆孔，避免因注浆孔过多而导致锚固段的结构强度降低，影响锚固效果，同时避免大量锚固剂在锚固段靠左端的位置就全部通过注浆孔流出，而影响锚固剂在锚孔内的均匀分布效果。

作为优选，所述每个注浆单元的注浆孔直径相等，多个注浆单元的注浆孔直径自左向右逐渐增大。注浆孔的直径自左向右逐渐增大，使锚固剂在经过锚固段时，在注浆孔直径的限制下，锚固剂不会全部在锚固段靠左端的位置就流出至锚孔内，使锚固剂较为均匀的从锚固段的各个位置流出，是锚孔内的锚固剂分布更加均匀，提升锚固效果。

作为优选，所述每个锚固单元包括三个锚固件。每个锚固单元只设置三个锚固件，避免锚固件过多而影响锚固段的结构强度，三个锚固件刀头对锚孔的切割速度已经足够，避免材料浪费；同时锚孔内壁被每个锚固单元开设出的环槽中，三个伸出杆占据部分空间，其余空间被锚固剂填满，使锚固效果最佳。

作为优选，所述预应力中空注浆锚杆还包括对接头，所述对接头与杆体共轴线，对接头具有横向设置的通孔，所述通孔直径与杆体内部直径相等，对接头与螺纹段左端固定连接，对接头用于杆体与钻机的快速对接。通过设置对接头，方便锚杆与钻机快速对接。

作为优选，所述预应力中空注浆锚杆还包括阀门，所述阀门设置在螺纹段靠近左端的位置。通过设置阀门，当注浆完成后，通过阀门切断注浆设备与杆体内部的连通关系，然后将注浆设备与杆体分离，在阀门的阻挡作用下，可以有效防止锚固剂回流，从螺纹段左端流出，使得锚孔与锚固段之间的锚固剂更加密实，使锚固效果更好。

作为优选，所述限位件还包括拉块，所述拉块位于拉杆左侧，拉块与拉杆左端固定连接，拉块的右侧面与对接头左侧面相抵。通过设置拉块，拉块拉动拉杆更加便捷，然后拉杆将限位管从螺纹段左端拉出至杆体外；同时拉块的右端面与对接块左端面相抵，方便锚杆生产装配过程中，限位件的安装定位。

作为优选，所述拉块与对接头横截面的尺寸相等。通过将拉块的横截面设置成与对接头横截面一样，避免拉块对对接头的对接功能产生影响。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用如下技术方案：一种预应力中空注浆锚杆的施工方法，使用上述一种预应力中空注浆锚杆，施工方法步骤如下：

S1：在需要锚固的岩体表面做标记，该标记用于标识需要设置锚杆的位置。

S2：将杆体左端与钻机对接，将钻头正对标记，启动钻机，钻头由岩体表面向岩体内部钻设锚孔，杆体随钻头钻设的锚孔进入岩体内，当螺纹段右端部分进入岩体时，关闭钻机并将钻机与杆体分离。

S3：将限位件从螺纹段的左端取出，然后重新将杆体左端与钻机对接，启动钻机并保持当前位置不向岩体移动，刀头扩孔使锚固件起锚固作用，一段时间后关闭钻机，并将钻机与杆体分离。

S4：拧动预紧螺母，使垫板和止浆塞向右移动，止浆塞进入锚孔，使锚孔与外部密封隔绝，垫板与岩体表面相抵。

S5：设置注浆设备的注浆压力最大值，将注浆设备与杆体左端对接，注浆设备通过杆体向锚孔内注入锚固剂。

S6：当注浆设备输出的压力达到注浆压力最大值时，关闭阀门，使注浆设备输出与杆体内部隔断，同时关闭注浆设备。

S7：当锚固剂凝固稳定后，施工完成。

本施工方法使用上述预应力中空注浆锚杆，通过杆体与钻机对接直接钻设锚孔，锚杆随之进入锚孔中，无需在意锚孔的完整度和是否存在塌陷，从而解决目前锚杆施工时，对锚孔要求高的问题；锚固剂从多个注浆单元的注浆孔流出至锚孔中，使锚固剂在锚孔内分布更加均匀，同时有阀体防止锚固剂回流，增大了锚孔内锚固剂的紧密程度，从而提升锚固效果。

相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：

1.本发明中，通过在锚固段的右端设置钻头，可直接将杆体与钻机对接来钻设锚孔，锚孔钻设完成后，锚固段位于锚孔内，代替通过钻机钻设锚孔后再将锚杆放入锚孔的方式，可以有效解决因锚孔结构残缺、塌陷等，使得锚杆放入困难的问题；通过设置注浆单元，注浆时，使锚固剂从锚固段的多个注浆孔流出，代替一般锚杆从端部注浆的方式，使注浆的速度更快，更均匀，同时减小注浆时锚杆受到的反作用力，使注浆过程更加稳定可靠；通过设置锚固单元，当锚孔钻设完成后，将限位件从杆体左端取出，此时限位块没有限位管的阻挡，在弹簧的弹力作用下，限位块、限位杆、连接块、伸出杆和刀头均朝远离杆体轴线的方向运动，刀头与锚孔内壁相抵，重新使钻机保持在原位置带动杆体旋转，刀头和伸出杆在弹簧的作用下持续远离杆体轴线，锚孔内壁被多个锚固单元的多个刀头开设出多个环槽，弹簧完全恢复后，刀头和伸出杆均位于环槽内，此时杆体在刀头和伸出杆的阻挡作用下，无法从锚孔中取出，然后通过预紧螺母、垫板和止浆塞进行预紧，多个锚固单元起锚固作用，使得锚杆的锚固效果大大提升。

2.本发明中，每个注浆单元只设置三个注浆孔，避免因注浆孔过多而导致锚固段的结构强度降低，影响锚固效果，同时避免大量锚固剂在锚固段靠左端的位置就全部通过注浆孔流出，而影响锚固剂在锚孔内的均匀分布效果。

3.本发明中，通过设置阀门，当注浆完成后，通过阀门切断注浆设备与杆体内部的连通关系，然后将注浆设备与杆体分离，在阀门的阻挡作用下，可以有效防止锚固剂回流，从螺纹段左端流出，使得锚孔与锚固段之间的锚固剂更加密实，使锚固效果更好。

4.本发明所述的施工方法使用上述预应力中空注浆锚杆，通过杆体与钻机对接直接钻设锚孔，锚杆随之进入锚孔中，无需在意锚孔的完整度和是否存在塌陷，从而解决目前锚杆施工时，对锚孔要求高的问题；锚固剂从多个注浆单元的注浆孔流出至锚孔中，使锚固剂在锚孔内分布更加均匀，同时有阀体防止锚固剂回流，增大了锚孔内锚固剂的紧密程度，从而提升锚固效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构的主视图。

图2为本发明的整体结构的主视剖视图。

图3为图2中A处的放大图。

图4为本发明的整体结构的立体图。

图5为本发明中限位件的立体图。

图6为本发明中锚杆主体的立体图。

图7为本发明中锚杆主体的主视剖视图。

图8为图7中B处的放大图。

图9为本发明中施工方法的流程框图。

图中，1-杆体，11-螺纹段，12-锚固段，21-钻头，22-止浆塞，23-垫板，24-预紧螺母，25-对接头，26-阀门，31-注浆孔，4-锚固件，41-壳体，42-限位杆，43-连接块，44-伸出杆，45-弹簧，46-限位块，47-刀头，51-限位管，52-拉杆，53-矩形孔，54-拉块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

为了方便描述，本发明撰写中引入了以下描述概念：

本发明中‘前’、‘后’、‘左’、‘右’、‘上’、‘下’均指在图1中的方位，其中‘前’是指在图1中相对于纸面朝外，‘后’是指在图1中相对于纸面朝里。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-9，本发明提供的一种实施例：

实施例1：一种预应力中空注浆锚杆，包括锚杆主体和限位件，所述锚杆主体包括杆体1、钻头21、止浆塞22、垫板23和预紧螺母24。

所述杆体1为圆形直管结构，杆体1包括螺纹段11和锚固段12，螺纹段11位于锚固段12左侧，螺纹段11和锚固段12为一体结构。

所述螺纹段11具有外螺纹，螺纹段11自右向左依次穿过止浆塞22、垫板23和预紧螺母24，所述止浆塞22为圆台结构，止浆塞22小直径的一端朝右，止浆塞22与螺纹段11密封配合，止浆塞22可沿杆体1轴线左右移动，所述垫板23与螺纹段11间隙配合，垫板23可沿杆体1轴线左右移动，所述预紧螺母24与螺纹段11螺纹配合。

所述钻头21位于锚固段12的右侧，钻头21朝右设置，钻头21与杆体1共轴线，钻头21与锚固段12右端固定连接。

所述锚固段12的外侧面具有多个注浆单元，多个注浆单元横向均匀分布，每个注浆单元包括多个注浆孔31，多个注浆孔31以杆体1轴线圆周均匀分布，注浆孔31与杆体1内部连通。

所述锚固段12的外侧面具有多个锚固单元，多个锚固单元横向均匀分布，每个锚固单元包括多个锚固件4，多个锚固件4以杆体1轴线圆周均匀分布，每个锚固件4包括壳体41、限位杆42、连接块43、伸出杆44、弹簧45、限位块46和刀头47。

所述壳体41为具有腔体的圆柱体结构，壳体41的轴线垂直经过杆体1的轴线，壳体41的一端与锚固段12外侧面固定连接。

所述限位杆42、连接块43、弹簧45和伸出杆44均位于壳体41内，且限位杆42、连接块43、弹簧45和伸出杆44均与壳体41共轴线。

所述限位杆42靠近杆体1轴线的一端延伸至杆体1内，所述连接块43位于限位杆42远离杆体1轴线的一侧，连接块43与限位杆42远离杆体1轴线的一端固定连接，连接块43与壳体41内壁滑动配合，伸出杆44位于连接块43远离杆体1轴线的一侧，伸出杆44的一端与连接块43固定连接，伸出杆44的另一端延伸至壳体41外，所述限位杆42、连接块43和伸出杆44均可沿壳体41轴线移动。

所述弹簧45位于连接块43与锚固段12之间，弹簧45的一端与连接块43相抵，弹簧45的另一端与壳体41内靠近杆体1轴线的一端相抵，弹簧45处于压缩状态。

所述限位块46位于杆体1内，限位块46与限位杆42靠近杆体1轴线的一端固定连接，所述刀头47位于伸出杆44远离杆体1轴线的一侧，刀头47与伸出杆44固定连接，刀头47距离杆体1轴线的距离小于钻头21最大横截面的半径。

具体实施时，为了提升限位块46与限位管51内壁相抵时的受力效果，提高结构稳定性，所述限位块46为弧形板结构，限位块46的圆心在杆体1的轴线上，限位块46远离杆体1轴线的一侧与限位管51内壁完全贴合。

所述限位件包括限位管51和拉杆52，所述限位管51和拉杆52均位于杆体1内，且限位管51和拉杆52均与杆体1共轴线。

所述限位管51为圆形直管结构，限位管51的外侧面具有多个矩形孔53，多个矩形孔53以限位管51轴线圆周均匀分布，所述矩形孔53的数量与单个锚固单元中锚固件4的数量相等，矩形孔53与限位管51内部连通，矩形孔53向右延伸至限位管51的右端面。

所述限位管51与杆体1共轴线，限位管51的外圆面与锚固段12内壁相抵，所述限位杆42穿过矩形孔53延伸至限位管51内，所述限位块46位于限位管51内，限位块46远离杆体1轴线一侧与限位管51内壁相抵，所述限位管51可沿杆体1轴线左右移动，所述拉杆52位于限位管51左侧，拉杆52的右端与限位管51的左端固定连接，拉杆52的右端延伸至螺纹段11的左端面。

进一步地，所述每个注浆单元包括三个注浆孔31。

进一步地，所述每个注浆单元的注浆孔31直径相等，多个注浆单元的注浆孔31直径自左向右逐渐增大。

进一步地，所述每个锚固单元包括三个锚固件4。

进一步地，所述预应力中空注浆锚杆还包括对接头25，所述对接头25与杆体1共轴线，对接头25具有横向设置的通孔，所述通孔直径与杆体1内部直径相等，对接头25与螺纹段11左端固定连接，对接头25用于杆体1与钻机的快速对接。

具体实施时，对接头25的外轮廓为六边形，方面与钻机对接，同时对接头25内壁设有内螺纹，方便通过带螺纹的管道与注浆设备对接。

进一步地，所述预应力中空注浆锚杆还包括阀门26，所述阀门26设置在螺纹段11靠近左端的位置。具体实施时，阀门26可以是球阀、旋塞阀等。

进一步地，所述限位件还包括拉块54，所述拉块54位于拉杆52左侧，拉块54与拉杆52左端固定连接，拉块54的右侧面与对接头25左侧面相抵。

进一步地，所述拉块54与对接头25横截面的尺寸相等。

本发明限定的一种预应力中空注浆锚杆的工作原理如下：

钻设锚孔：通过对接头25实现杆体1左端与钻机对接，然后钻机带动杆体1旋转，直接通过杆体1右端的钻头钻设锚孔，钻设锚孔时，杆体1随之进入锚孔内，从而降低锚杆施工队锚孔的要求。

锚固单元：当锚孔钻设完成后，将杆体1与钻机分离，向右拉动拉块54，拉块54带动与之固定连接的拉杆52在杆体1内向左移动，拉杆52带动与之固定连接的限位管51在杆体内向左移动，随着限位管51向左移动，自右向左多个锚固单元的多个限位杆42不断从对应矩形孔53的右端脱离，使限位块46不再受限位管51内壁的阻挡，弹簧45从压缩状态开始恢复，弹簧45带动与之相抵的连接块43在壳体41内朝远离杆体1轴线的方向移动，连接块43带动与之固定连接的限位杆42和伸出杆44同时朝远离杆体1轴线的方向移动，伸出杆44带动刀头47朝远离杆体1轴线的方向移动，使刀头47与锚孔内壁相抵。

重新使杆体1与钻机对接，钻机带动杆体1旋转，保持钻机位置不向岩体靠近，每个锚固单元的刀头47不断切割锚孔内壁，使锚孔内壁与每个锚固单元对应的位置均具有环形槽，弹簧45恢复原长时，刀头47与环形槽内壁相抵，伸出杆44位于环形槽内，在环形槽对刀头和伸出杆44的阻挡作用下，杆体1无法从锚孔内取出，每个锚固件4起锚固作用，分离杆体1与钻机。

拧动预紧螺母24，随着预紧螺母24向右移动，使垫板23与岩体表面相抵，使止浆塞22被紧紧塞入锚孔内，同时垫板23被岩体表面阻挡无法继续向右移动，此时继续拧动预紧螺母24，使得杆体1向左移动，使刀头47和伸出杆44与环形槽左侧面紧紧相抵，从而完成预紧。

注浆：将杆体1左端与注浆设备对接，注浆设备输出锚固剂至杆体1内部，锚固剂通过锚固段12的多个注浆孔31进入锚孔内，锚固剂从锚固段12上自左向右的多个注浆孔流出，使锚固段12与锚孔之间的锚固剂分布更加均匀，同时注浆时受到的反作用力更小，使注浆更加稳定。

参见图1-9，本发明提供的一种实施例：

实施例2：一种预应力中空注浆锚杆的施工方法，使用实施例1所述的一种预应力中空注浆锚杆，施工方法步骤如下：

S1：在需要锚固的岩体表面做标记，该标记用于标识需要设置锚杆的位置。

S2：将杆体1左端与钻机对接，将钻头21正对标记，启动钻机，钻头21由岩体表面向岩体内部钻设锚孔，杆体1随钻头21钻设的锚孔进入岩体内，当螺纹段11右端部分进入岩体时，关闭钻机并将钻机与杆体1分离。

S3：将限位件从螺纹段11的左端取出，然后重新将杆体1左端与钻机对接，启动钻机并保持当前位置不向岩体移动，刀头47扩孔使锚固件4起锚固作用，一段时间后关闭钻机，并将钻机与杆体1分离。

S4：拧动预紧螺母24，使垫板23和止浆塞22向右移动，止浆塞22进入锚孔，使锚孔与外部密封隔绝，垫板23与岩体表面相抵。

S5：设置注浆设备的注浆压力最大值，将注浆设备与杆体1左端对接，注浆设备通过杆体1向锚孔内注入锚固剂。

S6：当注浆设备输出的压力达到注浆压力最大值时，关闭阀门26，使注浆设备输出与杆体1内部隔断，同时关闭注浆设备。

S7：当锚固剂凝固稳定后，施工完成。

本发明限定的一种预应力中空注浆锚杆的施工方法的步骤如下：首先，在岩石表面做标记，确保钻孔位置的准确性；

然后，将杆体1与钻机对接，钻机带动杆体1旋转，杆体1右端的钻头钻设锚孔，当螺纹段11有部分进入锚孔时，关闭钻机并将钻机与杆体分离，完成钻设锚孔，此时锚固段12随着钻设锚孔时已进入到锚孔内，不用担心因锚孔形状，结构不完整或是塌陷的原因，而使将锚杆安装到锚孔内产生困难；

然后，将限位件从螺纹段11的左端取出，锚固件4中的限位块46在缺少限位管51的阻挡后，在弹簧45的作用下向锚固段12的内壁靠近，同时使伸出杆44和刀头47朝远离杆体1轴线的方向运动，再次将杆体1与钻机对接，使刀头47在锚孔内壁开设出环形槽，是锚固件起到锚固作用，分离钻机与杆体1；

然后，通过拧动预紧螺母24来施加预应力，同时使锚孔与杆体1之间密封配合，将杆体1与注浆设备对接，注浆设备向杆体1内输送锚固剂，锚固剂通过锚固段12的多个注浆孔流出至锚孔内，使锚固剂在锚孔与锚固段12之间均匀分布，提升锚固效果；

最后，关闭阀门26，避免锚固剂从杆体1左端倒流出，待锚固剂凝固稳定后，锚杆施工完成。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：包括锚杆主体和限位件，所述锚杆主体包括杆体（1）、钻头（21）、止浆塞（22）、垫板（23）和预紧螺母（24）；

所述杆体（1）为圆形直管结构，杆体（1）包括螺纹段（11）和锚固段（12），螺纹段（11）位于锚固段（12）左侧，螺纹段（11）和锚固段（12）为一体结构；

所述螺纹段（11）具有外螺纹，螺纹段（11）自右向左依次穿过止浆塞（22）、垫板（23）和预紧螺母（24），所述止浆塞（22）为圆台结构，止浆塞（22）小直径的一端朝右，止浆塞（22）与螺纹段（11）密封配合，止浆塞（22）可沿杆体（1）轴线左右移动，所述垫板（23）与螺纹段（11）间隙配合，垫板（23）可沿杆体（1）轴线左右移动，所述预紧螺母（24）与螺纹段（11）螺纹配合；

所述钻头（21）位于锚固段（12）的右侧，钻头（21）朝右设置，钻头（21）与杆体（1）共轴线，钻头（21）与锚固段（12）右端固定连接；

所述锚固段（12）的外侧面具有多个注浆单元，多个注浆单元横向均匀分布，每个注浆单元包括多个注浆孔（31），多个注浆孔（31）以杆体（1）轴线圆周均匀分布，注浆孔（31）与杆体（1）内部连通；

所述锚固段（12）的外侧面具有多个锚固单元，多个锚固单元横向均匀分布，每个锚固单元包括多个锚固件（4），多个锚固件（4）以杆体（1）轴线圆周均匀分布，每个锚固件（4）包括壳体（41）、限位杆（42）、连接块（43）、伸出杆（44）、弹簧（45）、限位块（46）和刀头（47）；

所述壳体（41）为具有腔体的圆柱体结构，壳体（41）的轴线垂直经过杆体（1）的轴线，壳体（41）的一端与锚固段（12）外侧面固定连接；

所述限位杆（42）、连接块（43）、弹簧（45）和伸出杆（44）均位于壳体（41）内，且限位杆（42）、连接块（43）、弹簧（45）和伸出杆（44）均与壳体（41）共轴线；

所述限位杆（42）靠近杆体（1）轴线的一端延伸至杆体（1）内，所述连接块（43）位于限位杆（42）远离杆体（1）轴线的一侧，连接块（43）与限位杆（42）远离杆体（1）轴线的一端固定连接，连接块（43）与壳体（41）内壁滑动配合，伸出杆（44）位于连接块（43）远离杆体（1）轴线的一侧，伸出杆（44）的一端与连接块（43）固定连接，伸出杆（44）的另一端延伸至壳体（41）外，所述限位杆（42）、连接块（43）和伸出杆（44）均可沿壳体（41）轴线移动；

所述弹簧（45）位于连接块（43）与锚固段（12）之间，弹簧（45）的一端与连接块（43）相抵，弹簧（45）的另一端与壳体（41）内靠近杆体（1）轴线的一端相抵，弹簧（45）处于压缩状态；

所述限位块（46）位于杆体（1）内，限位块（46）与限位杆（42）靠近杆体（1）轴线的一端固定连接，所述刀头（47）位于伸出杆（44）远离杆体（1）轴线的一侧，刀头（47）与伸出杆（44）固定连接，刀头（47）距离杆体（1）轴线的距离小于钻头（21）最大横截面的半径；

所述限位件包括限位管（51）和拉杆（52），所述限位管（51）和拉杆（52）均位于杆体（1）内，且限位管（51）和拉杆（52）均与杆体（1）共轴线；

所述限位管（51）为圆形直管结构，限位管（51）的外侧面具有多个矩形孔（53），多个矩形孔（53）以限位管（51）轴线圆周均匀分布，所述矩形孔（53）的数量与单个锚固单元中锚固件（4）的数量相等，矩形孔（53）与限位管（51）内部连通，矩形孔（53）向右延伸至限位管（51）的右端面；

所述限位管（51）与杆体（1）共轴线，限位管（51）的外圆面与锚固段（12）内壁相抵，所述限位杆（42）穿过矩形孔（53）延伸至限位管（51）内，所述限位块（46）位于限位管（51）内，限位块（46）远离杆体（1）轴线一侧与限位管（51）内壁相抵，所述限位管（51）可沿杆体（1）轴线左右移动，所述拉杆（52）位于限位管（51）左侧，拉杆（52）的右端与限位管（51）的左端固定连接，拉杆（52）的右端延伸至螺纹段（11）的左端面。

2.如权利要求1所述的一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：所述每个注浆单元包括三个注浆孔（31）。

3.如权利要求2所述的一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：所述每个注浆单元的注浆孔（31）直径相等，多个注浆单元的注浆孔（31）直径自左向右逐渐增大。

4.如权利要求3所述的一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：所述每个锚固单元包括三个锚固件（4）。

5.如权利要求4所述的一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：还包括对接头（25），所述对接头（25）与杆体（1）共轴线，对接头（25）具有横向设置的通孔，所述通孔直径与杆体（1）内部直径相等，对接头（25）与螺纹段（11）左端固定连接，对接头（25）用于杆体（1）与钻机的快速对接。

6.如权利要求5所述的一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：还包括阀门（26），所述阀门（26）设置在螺纹段（11）靠近左端的位置。

7.如权利要求6所述的一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：所述限位件还包括拉块（54），所述拉块（54）位于拉杆（52）左侧，拉块（54）与拉杆（52）左端固定连接，拉块（54）的右侧面与对接头（25）左侧面相抵。

8.如权利要求7所述的一种预应力中空注浆锚杆，其特征在于：所述拉块（54）与对接头（25）横截面的尺寸相等。

9.一种预应力中空注浆锚杆的施工方法，其特征在于：使用权利要求8所述的一种预应力中空注浆锚杆，施工方法步骤如下：

S1：在需要锚固的岩体表面做标记，该标记用于标识需要设置锚杆的位置；

S2：将杆体（1）左端与钻机对接，将钻头（21）正对标记，启动钻机，钻头（21）由岩体表面向岩体内部钻设锚孔，杆体（1）随钻头（21）钻设的锚孔进入岩体内，当螺纹段（11）右端部分进入岩体时，关闭钻机并将钻机与杆体（1）分离；

S3：将限位件从螺纹段（11）的左端取出，然后重新将杆体（1）左端与钻机对接，启动钻机并保持当前位置不向岩体移动，刀头（47）扩孔使锚固件（4）起锚固作用，一段时间后关闭钻机，并将钻机与杆体（1）分离；

S4：拧动预紧螺母（24），使垫板（23）和止浆塞（22）向右移动，止浆塞（22）进入锚孔，使锚孔与外部密封隔绝，垫板（23）与岩体表面相抵；

S5：设置注浆设备的注浆压力最大值，将注浆设备与杆体（1）左端对接，注浆设备通过杆体（1）向锚孔内注入锚固剂；

S6：当注浆设备输出的压力达到注浆压力最大值时，关闭阀门（26），使注浆设备输出与杆体（1）内部隔断，同时关闭注浆设备；

S7：当锚固剂凝固稳定后，施工完成。

Images